TWI359883B - Apparatus and foam electroplating process - Google Patents

Description

1359883 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般係與金屬電鍍發泡體有關，特定言之，係盘 用於製造金屬電鍍發泡體之裝置及方法有關。 【先前技術】 金屬發泡體（例如’鎳發泡體）廣為人知且係用於（例如） 電池電極之製造中。金屬發泡體係多孔開放式金屬結構， 其係基於開放式聚合物發泡體之結構。可藉由電錄來製造 余屬發泡體。為了製造一金屬發泡體（例如，鎳發泡體）， 可將錄金屬塗布到開放式聚合物基材（例如，聚胺酯發泡 體）上’之後在一受控環境中進行高溫燒結以移除聚合物 基材。一典型程序可以長聚胺酯發泡體條帶（例如，厚度 在大約1至2 mm之間且寬度為大約i m)開始。可藉由塗布 有（例如）一導電碳墨、藉由使用一無電沈積而預電鍍有鎳 或藉由一真空喷濺程序俵得聚胺酯條帶導電。接著，在導 電層上方電沈積一厚鎳層，以提供大約4〇〇與6〇〇 g/m2間之 薄片。藉由將此類發泡體安裝成一陰極來電鍍導電發泡 體。將陽極（一或多個）放置於發泡體條帶之一或兩側處。 亦可藉由不需要預電鍵之羰基沈積來製造金屬發泡體。最 後’可在（例如）大約10001下對發泡體進行熱處理，以使 聚胺醋核心分解並蒸發並使鎳退火。圖1示意性顯示一簡 單熟知連續垂直電鎳器且在下文中更完整地對其加以說 明。 金屬沈積階段很關鍵且最終負責發泡體產品之品質。其 115637.doc 1359883

決定發泡體沿著表面及橫跨厚度之密度是否足夠均勾。並 決定金屬之物理特性(例如，強度與伸長度)是否足夠：及 沈積金屬之化學成分是否令人滿意及未受不合需要的㈣ 污染’例如，在沈㈣之情況下，決定錄是否未受銅、硫 或其他元素(其會負面影響電池性能)污染。發泡體之三維 ，徵及電沈積之性質（其會抑制結構内之電錄）導致難以獲 得句勻電沈積。此係由於發泡體内之電鍍程序可能會受質 量運輸速率（其係受金屬離子至發泡體之内部結構之緩慢 擴散控制)限制。乡電流密度與總電鍍速率相對於擴散程 序之速率而言太高，則發泡體結構内之電解質會空乏。因 此，金屬沈積會變得不足，沈積物多孔且具有差品質。所 得產品中間的電鍍程度不及外側上的電鍍程度且具有劣等 機械與腐蝕特徵。沈積物或差厚度比（DTR)係最外面電鍍 沈積物之數量與最裏面電鍍沈積物之數量之比。由於上述 原因，難以獲得一 1: i的DTR。 任何金屬在電極表面上之電沈積必須受金屬離子之有效 運輸（自溶液之主體至電極表面）支持。在電解質主體内， 藉由密度梯度（自然對流）或混合（強制對流）所引起之電解 質運動來提供此運輸。不過，鄰接電極表面之電解質係靜 止的金屬離子藉由一擴散程序（其係受電解質主體與鄰 接表面之空乏電解質間之濃度梯度驅動）移至表面。增加 電流密度可使濃度梯度增加且可使表面濃度一直降到零。 此時，氫離子放電占主要地位，會使金屬沈積之電流效率 降低。接近或在此所謂的限制電流下所沈積之金屬可能具 il5637.doc 1359883 有極差的品質’即’具有很多孔且具有截獲的電解質。 擴散層^空乏電解質之密度較小且__浮力使其沿著一 垂直電極表面上升。此所謂的自然對流流動有助於將金屬 離子供應至擴散層外部且亦限制其厚度，其—般係一毫米 之分率。視沈積物厚度及所需產品品質而^，自然對流將 大多數未攪拌系統令的可使用電流密度與電鍍速率限制在 大約20(^000 A/m2之間。在以機械方式㈣之電解質系

統中，擴散層厚度可更低，從而允許更快地進行電鍍。、可 惜機械攪拌不像自_流那樣均勻，因此沈積速率之均勾 性亦較差。 發泡體内之電解質空乏會使電鍍三維結構（例如，發泡 體）進一步複雜化，其中自然對流流動受到嚴重抑制。發 泡體内之孔係一毫求之分率(其可與擴散層厚度比擬），其 使得Μ電解質與主體電解f之對流交換極差。在垂直^ 位發泡體條帶情況下’發泡體内之空乏電解質具有較低密 度且在發泡體條帶内形成—向上的緩慢層流。如圖2示意 性顯示’藉由-緩慢擴散及極其受限制的與主體電解質： 對流交換來補充該層流。發泡體内之低電解質濃度會降低 電鍍之電化學效率且加重不均句沈積物厚度。電解質運動 與電流係如箭頭E所示…質量傳輸曲線圖指示發泡體口外 部與内部之相對流動速度及鎳濃度。 可藉由強制對流（例如 補充發泡體内之空乏電 法。就整個表面上而言 ’藉由強制電解質流經發泡體）來 解質。不過，可能難以控制此方 ，藉由抽取或攪拌所產生之強制流 115637.doc I359883 動一般不足夠均勻，而且其傾向於使電鍍區之形狀（平坦 性）失真。因此’發泡體之密度會反映局部流動速度及離 陽極之距離而導致表面上之密度變得不均句。在大多數電 ’也應用不士句自的發泡體密度係、無法接受&，因為其過 早地導致電池在電池封裂中出現故障。由於在強制對流條 牛下會I成不均勻電鍍之難點，故通常在自然對流條件下 $造金屬發㈣。此提供更均句的電鐘速率，但亦會視所 品。。質而疋’將電流社度與電鍍速率限制在】〇與咖2/ 分鐘之間。 商業上用於製造金屬發泡體之電解電鍍器一般使用垂直 或大體水平之發泡體方向。具有垂直發泡體條帶之電鏟器 相對較簡單且最容易維持，從而可提供基於占地面積之最 南生產力。在一典型電鍵器中，正在電鍍之發泡體在填充 有電鑛錄之籃狀物間向上移動，同時藉由溶液上方之合適 接點將電流供應至電錢發泡體。圖i示意性顯示用於電鍛 連續導電發泡體條帶2之—簡單連續垂直電鑛器裝置1， 其包括一第一垂直定位陽極3及—第二垂直定位陽極4。繞 過-進料輥5將條帶2輸送到電鍍槽6中。藉由合適的電鑛 浴7來維持槽6。引導導電發泡體條帶2向下進入浴7中且纏 繞-較低浸沒式惰輕8 一圈。條帶2接著自惰報8向上行 二’攸槽6”來而至一金屬陰極壓輪裝配件9,其係藉由 (例如）-習知滑環（未顯示）之方心連接至—電源供應。 二Π:由電鑛發泡體供應所有電錢能量且在離開電 " 會按全產品密度限制發泡體導電率，故垂直電 II5637.doc 1359883 鍍器幾何形狀提供接點與電鍍區間之短距離（一重要因 素可惜，垂直發泡體方向不提供進入發泡體之有效自 然對流’而且此可導致遍及發泡體厚度之差密度分佈。 熟知水平電鑛器具有較短非水平區段，以將發泡體引入 -- 及引出電解質且可藉由置於電解質上方之接點提供電鍍能 量。此類系統本質上更複雜、在發泡體下方包含不容易達 到的鎳籃狀物且一般更難以操作與維持。儘管水平電鍵器 • 在水平區段中提供更有效的自然對流，但實際上每單位廠 區面積之生產力可能低於採用垂直電鍍器時的每單位廠區 面積之生產力。 - 為了最大化生產，通常在特定應用之品質需要可允許的 • 最高電流密度（及生產力）下操作電鍍器。不過，電解發泡 體技術均有一共同問題，即，無能力按與質量運輸能力匹 配之均勻電流密度操作。在垂直或水平電鍍器中，沿正在 電鍍之發泡體之對流質量運輪係相當均勻的，而電流密度 • 之範圍係接近電鍍發泡體之出處（最接近電流供應接點）之 非常高的電流密度至接近電鐘區之開始（此處，發泡體密 度與導電率較低）之非常低的電流密度。因此，可能會因 頂區中的電流密度超過安全電流密度而負面影響發泡體品 . 質，而大多數電鍍器操作時的生產力遠遠低於其生產力潛 能。 因此，各種電解發泡體技術均涉及生產力與品質間之折 衷味二有按相當低的生產率（以避免電鍍區末端超過關鍵 電μ密度）才可製造橫跨厚度具有良好密度分佈之發泡體 115637.doc 1359883 (DTR接近 1.0)。 【發明内容】 提供-種用於電鍍發泡體之裝置，其包括m 極及-陰極，其中該陽極與該陰極係位於該容器内，該陽 極包括至少一用於電鑛該陰極之金屬，該陰極包括一含導 電材料之聚合物發泡體，其中以相對於垂直方向之一角度 為大約1度至大約45度之方式定位該陰極。該陰極可為- 連續發泡體條帶，其係輸送到容器中、路經該陽極並藉由 一或多個導引物從容器中出來。在存在—包含電解質之溶 ，、的It況下’陰極之角度使溶液之一對角對流電流穿過發 泡體’藉此增加進入發泡體内部之電解質質量運輸。在一 具體實施例中，該陽極在容器内係沿著—實質上垂直方 向:在另-具體實施例中，使該陽極傾斜。在—具體實施 歹1 ’存在第-與第二陽極且發泡體係位於第—與第二陽 f之間。在-具體實施例中，該等陽極與陰極具有施加電 ^之二別端，而且就陰極與該等陽極中的至少_個間之距 =言’施加電流之端處的該距離比未施加電流之相反端 =該距離大。在一具體實施例中，陽極與陰極具有施加 別端，而且-多孔不導電電流限制遮罩係位於陽 極與陰極之間以減小陽極與陰極間之電流密度。 β提供-種電鍍發泡體之方法，其包括：提：一容器、一 知極、包括-導電材料之一聚合物發泡體陰極及包含一電 解質之-溶液，其中在該容器内定位該陰極，使得一為該 陽極及該陰極施加電流，該陰極 之方向就導致形成該電解 H5637.doc • 10 - 1359883 質 施 穿過該發泡體之一對角對流路線 及為該陽極及該陰極 加電流以電鍍該發泡體 在—具體實施例中，以實質上 垂直之方式定位陽極且以相對於 1度至大約45度之方式定位陰極 可進-步包括控制一或多個陽極與陰極間之電流密度，以 重新分配自電鍍區頂部至下方區域之電流密度。 【實施方式】 又

藉由最佳化穿過一發泡體基質之孔隙之自然對流，可獲 得一更有效的電鍍程序以及一具有遍及其結構之更均勻金 屬沈積之金屬發泡體。因此，本文所揭示之技術可較佳地 增加加工材料之強度，亦可提供更均勻的表面與内部結 構，增加抗張強度、尺度穩定性、耐磨性及耐腐蝕性。

垂直方向之一角度為大約 。在另一方面中，該方法 在電鍍期間’藉由使一電鍍器中之一發泡體陰極傾斜或 歪斜來最佳化穿過該發泡體基質之孔隙的電解質溶液之自 然對流。圖3不意性顯示穿過一傾斜發泡體陰極F，之電解 質層流。電解質運動與電流係如箭頭£，所示。從質量傳輸 曲線圖可看到，隨著電解質溶液與陰極F，接觸，最靠近發 泡體F·之區域中的電解質會空乏，產生一較低密度區。空 乏、較低密度電解質形成橫跨發泡體F，向上且接著沿著上 部發泡體表面向上之一對角流，同時自發泡體下方引入新 的集中電解質。與垂直定位發泡體F(其中空乏電解質一直 在發泡體内且在發泡體條帶内具有一向上的緩慢層流（參 見，例如，圖2))相反，空乏電解質駐留於發泡體ρ内之時 間較低，因為其更容易從發泡體之相反側出來，因而在發 115637.doc 1359883 泡體F’之上部表面上方形成一空乏電解質DE層流區。以此 方式，可更有效地補充發泡體内之電解質。此外，電解質 穿過發泡體F·之快速運輸可使擴散層厚度最小化。因此， 本文所揭示之技術提供發泡體F，内之改良電鍍狀況、改良 產品品質及更快的電鏟。由於實現此等效應；^要機械授 拌，故可提供一更均勻的沈積速率。 促使橫跨發泡體之厚度產生淨流所需之角度範圍可為大 約1至大約45度（例如，大約2至大約3〇度）且較佳地係在大 約1 0至大約2 0度之間。該角度較佳地係更接近垂直，因為 與一更水平角度（其產生一更紊亂的空乏電解質湍流）相 比二乏、較低密度電解質溶液形成一更有層次的向上層. 流，從而橫跨發泡體產生一更好的壓力差與流動速率。與 更接近垂直方向定位一電極之情形相比，湍流可導致自一 更水平定位發泡體（例如，大於大約45度）出來之低密度電 解質.更快地混合與散逸且實際上導致使該流橫跨發泡體之 驅動力減小。本發明之其他優點係，可保留垂直電鍍器之 優於水平電鍍器之簡單性與適用性，而且每單位廠區面積 之生產力比垂直或水平電鍍裝置的每單位廠區面積之生產 力好。 在另一方面中，一傾斜發泡體電鍍系統視需要併入用於 重新分配自電鍍區頂部至下方區域之電流密度之技術。以 此方式，可避免局部過度電流密度且可獲得一更均勻的產 品。採用高電流密度所電鍍之發泡體傾向於具有一厚度不 均勻的輪廓，例如，一高DTR。在一典型垂直發泡體電鍍 115637.doc 12 U59883

器中（例如，參見圖丨），透過已部分電鍍之發泡體（其密度 與導電率係自頂部至底部減小）將能量供應至發泡體之更 深部分。因此，至電鍍器最深區之能量供應係受發泡體之 差導電率限制。因而，該等深區採用低電流密度操作且對 總生產率貢獻很小。頂部電鍍區實際上接收最高電流密度 且按最高速率電鍍。因此，總電流密度受頂區在較低區之 前達到最大安全電鍍速率之事實限制，因而即使較低區能 夠處理較高電流密度，亦會限制生產力進一步增加。 在一具體實施例中，相對於底部，使電鍍器頂部處之電 解質間隙增加。此可在較高區中產生—較高電解質電壓 ⑽下降以減小此處之電流密度’同時使具有—較窄電解 質間隙與-較小m下降之較低區中之電流密度增加。藉由 相對於底部來增加接近及位於電鍍器頂部處之陰極與陽極 間之距離來增加電解質間隙。藉由相對於該陰極在一傾斜 位置處支撑-或多個陽極或藉由將—或多個陽極之一端製

造得比另-端t ’可獲得漸縮電解質間隙。圖愤供用於 電鍍一連續發泡體條帶i 2之一速墙 〈運續電鍍器裝置10 (其併入 一傾斜發泡體陰極部分14、一垂吉中々r也上 坚夏疋位陽極16及另一傾斜 陽極18)之一示意性範例。藉由 稭由支撐構件19來支撐該傾 斜陽極。藉由另一支撐構件（去翩_ (未.4不）將陽極16固持於恰當 位置處。使傾斜發泡體陰極部分 刀14傾斜一中間角度，從而 分割垂直陽極16與傾斜陽極18間 之間隙。熟習此項技術者 可決定最佳傾斜角，其可取决於 、（例如）能量成本，因為電 流饮度之重新分配涉及一雷厭极上 电後增加。可藉由自（例如）電鍍 115637.doc •13- 1359883 區底部處之大約5 cm變為頂部處在大約8至1〇 間之一 陽極至陽極間隙來實現重大電流重新分配。當垂直陽極16 • 係實際上垂直時，此會形成大約1至2度之間之一發泡體角 度。藉由採用一非垂直配置定位垂直陽極16，可獲得更大 或更小的發泡體相對於陽極（一或多個）之相對角度。儘管 可採用一垂直間隙以獲得較佳的電流重新分配，但亦預 期，在某些具體實施例中’以實質上平行於發泡體之方式 • 定位陽極（一或多個），以在陽極（一或多個）與發泡體之間 形成一均勻間隙。實際上，置放於發泡體兩側上之陽極可 實質上彼此平行且平行於發泡體，從而在該等陽極與發泡 體之間形成一均勻間隙。如本文中之用法，"實質上”係竟 ' 欲表示"精確地"與”大體"。在圖5示意性顯示的另一具體實 施例中’用於電鍍一連續發泡體條帶1〇2之一連續電鍍器 裝置100併入一傾斜發泡體陰極部分104、一垂直定位陽極 106及一漸縮陽極108。漸縮陽極1〇8之方向導致在電鍍區 φ 頂部處形成-已增加間隙。或者，兩陽極可皆為漸縮陽 極0 在另一用於增加供應有電流之電鍍器頂部處之電解質電 阻的具體實施例中，在電鍍器之頂部電鍍區中之一發泡體 . 陰極與陽極（一或多個）之間定位一電流減少遮罩。該遮罩 • 較佳地為一不導電多孔薄片，其允許電解質穿過，但會使 電鍍速率變慢。圖6示意性顯示用於電鍍一連續發泡體條 帶202之一連續電鍍器裝置200 (其併入一傾斜發泡體陰極 部分204、一第一垂直定位陽極2〇6、一第二垂直定位陽極 115637.doc 14 、—第一電流減少遮罩210及（視需要併入的）一第二電 机減少遮罩212)之一範例。該電流減少遮}可由任何合適 材料（例如，天然材料（例如纖維素纖維或石棉纖維）或聚合 物合成材料（例如聚烯烴、聚酯、聚四氟乙烯、聚苯乙 烯 '聚氯乙烯、聚醯胺等））製成。該遮罩可採用網、打孔 薄片、織物或非織物之形式。用於將此類天然材料與合成 聚合物加工成網或纖維以便製造織物或非織物之技術廣為 人知。受制穿過遮罩之受限制斷面之電流會在較高區（一 或多個）中產生較高IR下降且強制更多電流流至較低區（一 或多個）。在一較佳具體實施例中，電流減少遮罩跨越不 及陽極長度的大約75%。 本文中可使用的合適的開放式發泡體廣為人知。可採用 的發泡體包括任何天然或合成聚合物發泡體，例如，纖維 素、羥丙纖維素、聚胺酯（包括聚醚-聚胺酯發泡體或聚脂 聚胺酯發泡體）；聚酯、烯烴聚合物（例如，聚丙烯或聚乙 烯）；乙烯與苯乙烯聚合物、多酚、聚氯乙稀及聚醯胺。 此等發泡體基材可具有在一寬範圍内之平均孔數/英吋， 一般係在大約5至大約100孔/每英吋（ppi)之範圍内。在較 佳具體實施例中，天然或合成發泡體在所需金屬沈積之後 能夠得以蒸發’因此在生產結束時可僅留下金屬。為了電 鍵發泡體’必須使其至少部分導電。可藉由熟習此項技術 者所熟知的任何技術（例如’塗布有一乳膠石墨；無電電 鍍有一金屬（例如銅或鎳）；塗布有一含碳粉或金屬粉（例如 銀粉或銅粉）之導電塗料或墨；及真空沈積一金屬）使該發 I15637.doc •15· ::體導電。應明白’亦可採用非發泡體材料作為基材材 2象狀體（包括纖維或線狀體）亦可用作導電金屬沈積之 土 /包體開始材料亦可由具有導電性或由金屬 纖=組成之有機材料形成。在上述情況下，亦可不必塗敷 導電表面層而將該塗數畋 芏敫略去。基於方便起見，本文中將此 段落中所說明的以上所有材料統稱為"發泡體"。 一般且舉例^，供依據本揭示内容使狀-電鐘裝置 可匕括’電鍍槽’其具有-用於供應並移除電解質浴之 構件’導引物’其係用以導引預電鑛連續發泡體向下進入 忒槽中且接著在陽極(例如，籃狀物)間向上朝電接點導引 該發泡體卜運輸器件，其係用於運輸位於該浴上方之發 泡體’-（或多個）供應器件，其係』於將電流供應至陽極 (一或多個）及發泡體接點；其中使穿過陽極（或在2或更多 個陽極間）移動之發泡體自垂直方向傾斜，以允許發泡體 内之空之、較低密度電解質上升並穿過發泡體形成一自然 對流受驅動對角電解質流。在一較佳具體實施例中，在發 泡體條帶周圍定位陽極，以如上所述（例如，使電解質（發 泡體至陽極）間隙自底區至頂區增加或藉由使用一電流密 度減少遮罩）使電流密度分佈實質上相等。在另一較佳具 體實施例中，定位該等陽極，使得面對發泡體上部表面之 陽極間間隙比相對於面對發泡體下部側之陽極之間隙小。 此可使電解質更谷易空乏且電流效率會降低的發泡體上部 表面處之電流密度增加。 參考圖4所示範例，繞過一進料輥2〇將導電發泡體條帶 115637.doc 1359883 12輸送到一電鍍槽22中。採用一標準電鍍浴％使槽u維持 在一仅準24。電鍍浴26可為能夠電鍍各種金屬之若干習知 . 電鍍浴中的任一電鍍浴。此類金屬以範例方式包括鎳、 鉻、鋅、銅 '錫、鉛、鐵、金、銀、鉑、鈀、铑、鋁、 鎘鈷、銦 '汞、釩、鉈及鎵。依據本發明，可電鍍合 金，例如黃銅、青銅、鈷鎳合金、鋼鋅合金及其他合金。 某些金屬不適於水介質中之電沈積，而需要特殊電^浴。 • 例如’I常自有機浴或一熔鹽介質電沈積紹與錯。所有此 類熟知電鍍浴皆為此項技術中所習知的且本文中可使用嗲 等浴。 Μ , ”引導導電發泡體條帶12向下進人浴26中且纏繞一較低浸 ' 弋丨輥28圈。惰輥28可由相對電鍍浴而言為惰性材料 的任何材料(例如’塑膠)製成。合適的塑膠材料包括尼 龍1氣乙稀、聚乙烯及聚丙稀。條帶12接著自惰輕如 上行進至-金屬陰極塵輪裝配件3〇，其係藉由（例如）一習 籲 知滑環（未顯示）之方式而電連接至—電源。陽極16、啊 為自耗型或非自耗型。條帶12之陰極發泡體部分】*按上述 角f從陽極間穿過，以提供穿過陰極發泡體部㈣之對角 •子瓜因此，在兩側上電鍍條帶12之陰極發泡體部分Μ且 ·*作為電錢發泡體15離開容器22。應明白’在替代具體實 =例:可能僅存在_陽極，其傾向於使電鐘受限於條帶 側在其他替代具體實施例中，使陽極離發泡體之 不j勻（例如，與發泡體一側的靠近程度要高於與另 * 近程度），以使最靠近陽極的發泡體之側上的電 I I5637.doc •17· 1359883 鍍塗層較厚。以此方式，可製造很容易沿電鍍側稍厚之方 向纏繞之發泡體條帶。 參考圖5所示範例，繞過一進料輥11〇將導電發泡體條帶 102輸送到一電鍍槽112中。採用一標準電鍍浴116使槽112 維持在一位準114。垂直陽極106係一本質上矩形部件，其 可為由鈦或其他閥金屬製成之籃狀物，因此，其可抵抗電 鍍浴中的腐蝕。其他閥金屬之範例係组、锆、鈮、鎢及其

合金，其中該合金主要係由該等閥金屬中的至少一個組 成°針對一給定應用來最佳化陽極106籃狀物之尺寸。面 對傾斜陰極發泡體部分104之籃狀物部分之寬度較佳地係 與正在電鍍之發泡體條帶102之寬度近似相同。可使藍狀 物之深度與所需電流密度相關。漸縮陽極1〇8具有一三角 形縱向斷面且亦可為一抗腐蝕籃狀物。陰極發泡體部分 1〇4與陽極籃狀物106及108中的每一個之間的間隙朝電鍍 裔了員部增加。

引導導電發泡體條帶102向下進入浴u 6中且纏繞—較低 汉沒式惰輥111 一圈。條帶之發泡體陰極部分1〇4接著自惰 輥hi向上行進至一金屬陰極壓輪裝配件118，其係藉由 (例如）一習知滑環（未顯示）之方式而電連接至一電源。如 上所述，陽極106與〗08可為自耗型或非自耗型。條帶1〇2 之陰極發泡體部分1〇4按上述角度從陽極間穿過，以提供 穿過部分1 04之對角對流。 參考圖6所示範例，繞過一進料輥214將導電發泡齡 M2輸送到-電錄槽216中。採用—標準電錄浴咖使槽 115637.doc 18 1359883 維持在一位準21 8。如上所述’電鍍浴220可為能夠電鍍各 種金屬之若干習知電鍍浴中的任—電鍍浴。如圖所示，分 別在陽極208與206之間插入電流減少遮罩210與212。引導 導電發泡體條帶202向下進入浴220中且纏繞一較低浸沒式 惰報222_圈。條帶之發泡體陰極部分204接著自惰報222 向上行進至一金屬陰極壓輪裝配件224，其係藉由（例如）一 習知滑環（未顯示）之方式而電連接至一電源。如上所述， 陽極206與208可為自耗型或非自耗型。條帶之陰極發泡體 部分204按上述角度從陽極間穿過，以提供穿過陰極發泡 體部分204之對角對流。

在製造一較佳多孔金屬物件且涉及開放式發泡體之電鍍 的情況下，該電鍍通常係一鎳電鍍且所得多孔鎳薄片可一 般具有在-範圍内之_^量，❹，該物件之主要表面之 重量可在大約300克/平方公尺至高達大約5,0〇〇克/平方公 尺之範圍内。更典型地，此將為在大約4〇〇至大約2,⑻〇克/ 平方公尺之範圍内之一薄片重量。對於開放式極大的多孔 材料，物件之鎳電鍍重量一般在(例如)大約咖與大約 2’000克/平方公尺之間。在某些具體實施例中，結合上述 浴使用之雜藍狀物可填充有自耗型射B Μ未顯示 必要時亦可藉由金屬沈積之後的一熱處理步 的係（例如）藉由孰解爽孩wα >丄 “，、解切除内部存在之聚合物發泡體基材 材料）來補充該方法。例如， 乾燥所得金屬化物件，而 又凡 i 可清洗、 物仵而且可熱處理該物件，以（例如）使 聚合物核心物質分解。在某些實例中，可(例如)在一還原 115637.doc -19- 1359883 或惰性環境中使物件退火。此類處理係此項技術中廣為人 知的。參見，例如，美國專利第4,978,431號，將該專利以 引用方式全文併入本文中。電鍍金屬時，可視所使用之塑 膠發泡體（聚合物）而在範圍為（例如）大約5〇〇〇c至大約8〇〇 . C之一溫度下執行熱分解，持續高達大約;3小時。可藉由 任何熟知方法來執行退火。例如，在鎳之情況下，可（例 如）在一氫環境中在範圍為大約8〇0°c至大約12〇〇。〇之一溫 φ 度下執行退火，持續高達大約30分鐘。亦可選擇熱處理條 件，使得沈積金屬可發生燒結，因此，該結構之機械強度 可更高。 又 本文已依據條例規定顯示並說明本發明之特定具體實施 ' 例。在不背離所附申請專利範圍所定義的本發明之範疇與 精神下，可對本文所提出之範例與具體實施例進行各種修 改。例如，可藉由添加—傾斜發泡體陰極條帶可穿過之額 外陽極而併入若干電鍍區。熟習此項技術者應明白，可以 • 申請專利範圍所涵蓋的本發明之形式進行變更且有時可有 利地使用本發明之某些特徵而不對應地使用其他 【圖式簡單說明】 圖1係依據先前技術之一連續垂直發泡體電鍍器裝置之 .. 示意圖。 圖2係依據先前技術之一垂直定位發泡體條帶内及其周 圍之電解質流之示意圖。一質量傳輸曲線圖指示發泡體内 部與外部之相對流動速度及鎳濃度。 圖3係一傾斜發泡體條帶内及其周圍之電解質流之示旁、 115637.doc -20- 1359883 圖。一質量傳輸曲線圖指示發泡體内部與外部之相_戈％ 速度及錄濃度。 圖4係併入一垂直定位陽極、一傾斜發泡體陰極條帶部 分及一傾斜陽極之一連續垂直發泡體電鍍器裝晋_ 圖。

圖5係併入一垂直定位陽極、一傾斜發泡體陰極條帶立炮 分及一具有三角形縱向斷面之漸縮陽極之一連續垂直發 體電鍍器裝置之示意圖 圖6係併入一插入兩垂直定位陽極之間且進一步插& 電流減少遮罩之間之傾斜發泡體陰極條帶部分之— ^ 硬續垂 直發泡體電鍍器裝置之示意圖。 【主要元件符號說明】

1 簡單連續垂直電鍍器裝置 2 連續導電發泡體條帶 3 第一垂直定位陽極 4 第二垂直定位陽極 5 進料輥 6 電鍍槽 7 電鍍浴 8 惰親 9 金屬陰極壓輪裝配件 10 連續電鍍器裝置 12 連續發泡體條帶/導電發泡體條帶 14 傾斜發泡體陰極部分 115637.doc •21 · 1359883 15 電鍍發泡體 16 垂直定位陽極 18 傾斜陽極 19 支撐構件 20 進料輥 22 電鍍槽/容器 24 位準

26 電鍍浴 28 惰輥 30 金屬陰極壓輪裝配件 100 連續電鍍器裝置 102 連續發泡體條帶/導電發泡體條帶 104 傾斜發泡體陰極部分 106 垂直定位陽極 108 漸縮陽極

110 進料輥 111 惰輥 112 電鍍槽 114 位準 116 電鍍浴 118 金屬陰極壓輪裝配件 200 連續電鍍器裝置 202 連續發泡體條帶/導電發泡體條帶 204 傾斜發泡體陰極部分 115637.doc -22- 1359883 206 第一垂直定位陽極 208 第二垂直定位陽極 210 第一電流減少遮罩 212 第二電流減少遮罩 214 進料輥 216 電鍍槽 218 位準

220 電鍍浴 222 惰輥 224 金屬陰極壓輪裝配件 DE 空乏電解質 E’ 電解質運動與電流 F' 傾斜發泡體陰極

II5637.doc -23·

Claims (1)

1359883 月)上屻⑸ 第095140991號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(100年12 十、申請專利範圍： 1. 一種用於電鑛發泡體之裝置，其包含： 一容器、 一陽極及 陰極’其中該陽極與該陰極係位於該容器内，該陽 極包括至少一用於電鍍該陰極之金屬，該陰極包括一含 一導電材料之聚合物發泡體，其中大體上臨近該陽極延 伸之該陰極長度之筆直部份於該容器中以相對於垂直方 向之角度為大於大約！度至大約45度之方式定位該陰 極，以在電鍍過程中形成該電解質穿過該發泡體之對角 對流路線β 2. 如請求項1之用於電鍍發泡體之裝置，其中該陰極為一 連續發泡體條帶，其係輸送到該容器中、路經該陽極並 藉由一或多個導引物從該容器中出來。 3. 如請求項1之用於電鍍發泡體之裝置，其進一步包含一 第二陽極，其中該發泡體係位於該等第一與第二陽1之 間0 ，其中該等陽極與 其中在該容器内 4.如請求項1之用於電鍍發泡體之裝置 陰極係實質上平行的。 5.如請求項1之用於電鍍發泡體之裝置 實質上垂直地定位該陽極。 之裝置，其中該等陽極與 而且就該陰極與該陽極間 6.如請求項1之用於電鍍發泡體 陰極具有施加電流之個別端， 115637-1001220.doc 工359883 之距離而言，施加電流之該等端處的該距離比未施加電 流之相反端處的該距離大。 7·如請求項3之用於電鍍發泡體之裝置，其中該等陽極與 陰極具有施加電流之個別端，而且就該陰極與該等陽極 中的至少一個間之距離而言，施加電流之該等端處的該 距離比未施加電流之相反端處的該距離大。 8. 如請求項1之用於電鍍發泡體之裝置，其進一步包含一 電解質溶液》 9. 如請求項8之用於電鍍發泡體之裝置，其中該電解質溶 液包含鎳。 1〇·如請求項1之用於電鍍發泡體之裝置，其中該陽極係一 含錄之籃狀物。 如請求項6之用於電鍍發泡體之裝置，其中該陽極具有 一三角形輪廓。 12. 如請求項7之用於電鍍發泡體之裝置，其中使該第二陽 極傾斜以形成一較大距離。 13. 如請求項3之用於電鍍發泡體之裝置，其中以離該陰極 之一距離比該第二陽極離該陰極之距離近的方式放置該 第一陽極，以相對於該發泡體之一下部表面增加該發泡 體之一上部表面處之電流密度。 14. 如請求項3之用於電鍍發泡體之裝置，其中以離該陰極 之一距離比該第一陽極離該陰極之距離近的方式放置該 第二陽極’以相對於該發泡體之一上部表面增加該發泡 體之一下部表面處之電流密度。 115637-100l220.doc -2· 15. 如請求項1之用於電鍍發泡體之裝置，其中該等陽極與 陰極具有施加電流之個別端，而且一多孔不導電阻障係 位於該陽極與該陰極之間以減小該陽極與該陰極間之電 流密度。 16. 如請求項15之用於電鍍發泡體之裝置，其中該阻障跨越 不及該陽極長度的大約75%。 17. —種電鍍發泡體之方法，其包含：提供一容器、一陽 極、包括一導電材料之一聚合物發泡體陰極及包含一電 解質之一溶液，其_在該容器内定位該陰極，其中大體 上臨近該陽極延伸之該陰極長度之筆直部份於該容器中 以相對於垂直方向之角度為大於大約1度至大約45度之 方式定位該陰極，以在電鍍過程中形成該電解質穿過該 發泡體之對角對流路線，以爲該陽極及該陰極施加電流 以電鑛該發泡體。 18·如請求項17之電鍍發泡體之方法，其中以實質上垂直之 方式定位該陽極且以相對於垂直方向之一角度為大約i 度至大約45度之方式定位該陰極。 19.如請求項17之電鍍發泡體之方法，其中該等陽極與陰極 係實質上平行的。 如請求们7之電鑛發泡體之方法，其中該陰極為一每 發泡體㈣’其係輸送龍容器中、路經該陽極並莱 一或多個導引物從該容器中出來。 如請求項Π之電鍍發泡體之方法，其進一步包含」 陽極’其中該發泡體係位於該等第一與第二陽 20 21 115637-1001220.doc 1359883 22.如請求項17之電鐘發泡體之方法，其中該等陽極與陰極 具有施加電流之個別端’而且就該陰極與該陽極間之距 離而言’施加電流之該等端處的該距離比未施加電流之 相反端處的該距離大。 23_如請求項21之電鍵發泡體之方法，其中該等陽極與陰極 具有施加電流之個別端’而且就該陰極與該等陽極中的 至少一個間之距離而言，施加電流之該等端處的該距離 比未施加電流之相反端處的該距離大。 24. 如請求項17之電鍍發泡體之方法，其中該電解質溶液包 含錄。 25. 如請求項17之電鍍發泡體之方法，其中該陽極係一含鎳 之籃狀物。 26. 如請求項17之電鍍發泡體之方法，其中該陽極具有一三 角形輪廓" 27. 如請求項23之電鍍發泡體之方法，其中使該第二陽極傾 斜以形成一較大距離。 28_如請求項21之電鍍發泡體之方法，其中以離該陰極之一 距離比該第二陽極離該陰極之距離近的方式放置該第一 陽極，以相對於該發泡體之一下部表面增加該發泡體之 一上部表面處之電流密度。 29. 如請求項28之電鍍發泡體之方法，其中該發泡體之該上 部表面處之已增加電流密度使得與該下部表面相比該上 部表面附近處之金屬沈積量増加。 30. 如請求項21之電鍍發泡體之方法，其中以離該陰極之一 115637-1001220.doc -4- 1359883 距離比該第一陽極離該陰極之距離近的方式放置該第二 陽極，以相對於該發泡體之一上部表面增加該發泡體之 一下部表面處之電流密度。 3!.如請求項30之電鍍發泡體之方法，其中該發泡體之該下 部表面處之已增加電流密度使得與該上部表面相比該下 部表面附近處之金屬沈積量増加。 32.如請求項17之電鍍發泡體之方法， a ^ ^ /、中該等1¼極與陰極 具有施加電流之個別端，而且一 兮陪故& + 多孔不導電阻障係位於 s亥陽極與该陰極之間以減小該 度〇 ^%極與該陰極間之電流密 其中該阻障跨越不及 33.如請求項32之電鍍發泡體之方法 該陽極長度的大約75% » 115637-1001220.doc