WO2001027358A1 - Zur stromzuführung zu elektrolytisch zu behandelnden werkstücken oder gegenelektroden dienender träger und verfahren zur elektrolytischen behandlung von werkstücken - Google Patents

Zur stromzuführung zu elektrolytisch zu behandelnden werkstücken oder gegenelektroden dienender träger und verfahren zur elektrolytischen behandlung von werkstücken Download PDF

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workpieces
carrier
current conductor
conductor
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Egon Hübel
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/12—Process control or regulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/06—Suspending or supporting devices for articles to be coated
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/24—Reinforcing the conductive pattern
    • H05K3/241—Reinforcing the conductive pattern characterised by the electroplating method; means therefor, e.g. baths or apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S204/00—Chemistry: electrical and wave energy
    • Y10S204/07—Current distribution within the bath

Definitions

  • the invention relates to the supply of current to workpieces to be treated electrolytically or to counter-electrodes, and to a method for the electrolytic treatment of workpieces.
  • Workpieces to be treated electrolytically are brought into contact with a treatment liquid together with suitable counter electrodes.
  • Anodes are used as counter electrodes for electrolytic metallization (galvanizing).
  • the workpieces and counter electrodes are immersed in a bath of the treatment liquid and an electrical current flow is generated through the workpieces and the counter electrodes.
  • a counter electrode is placed on each side of the workpieces so that both sides of the workpiece can be treated.
  • the workpieces and the counter electrodes are attached to suitable supports. While the counter electrodes are arranged stationary in a bath, the workpieces are detachably attached to elongated product carriers and transported from bath to bath in the individual treatment stations using transport devices.
  • electroplating the workpieces are cathodically polarized and the counter electrodes anodically polarized during electrolysis.
  • electrolytic etching cleaning, roughening and other anodic processes (for example in electrophoretic processes)
  • the workpieces are anodically and the counter electrodes are polarized cathodically. Siert.
  • electroplating only the case of electroplating is described as a representative.
  • the invention also relates to the cases in which the workpieces are anodically and the counterelectrodes cathodically or, in the case of reverse pulse plating, both alternately anodically and cathodically polarized.
  • Electrolytically deposited metal layers usually have to be applied to workpieces with a very uniform thickness.
  • many individual workpieces are attached to a product carrier.
  • all workpieces must be subjected to essentially the same physical and chemical conditions during the treatment.
  • a very important factor here is the locally effective current density, since this is proportional to the amount of the deposited metal. This means that essentially the same current density must be set on all workpieces attached to a product carrier.
  • the same cell voltage must be present on all workpieces, i.e. the voltage measured between the surfaces of the individual workpieces and the anode opposite the workpieces in the treatment bath must be the same for each workpiece.
  • the product carriers and anode carriers bridge the relatively long treatment cells and therefore usually have lengths of several meters.
  • the width of the so-called electroplating window projection of the printed circuit boards, which are attached next to one another and partly one above the other on frames attached to the goods carriers) is therefore very large.
  • the total electroplating current on a goods carrier must be set to very high values in such systems in order to achieve a high current density on the printed circuit boards and thus short electroplating times. Especially in the case of very large systems, which also take a long time If goods carriers with a large number of printed circuit boards attached are used, the required current is very large.
  • Galvanic windows have a width of up to 8 m and a height of up to 1.5 m.
  • the printed circuit boards are arranged very close together.
  • the current is alternately switched cathodically and anodically during the treatment.
  • the effective cathodic current must be increased further than the nominal current.
  • electroplating is carried out for approximately 85% of the time and demetalization is carried out for approximately 15% of the time.
  • the current intensity during the electroplating pulse phase must be increased by the amount that tallizing phase flows.
  • a current of 6900 A or 13,800 A must be set in this case.
  • EP 0 619 846 B1 describes that the voltage drop on the product carrier additionally forms individual partial electrolytic cells between the respective edges of adjacent printed circuit boards in that a voltage drop occurs between the fastening points of the printed circuit boards.
  • a voltage drop occurs between the fastening points of the printed circuit boards.
  • the partially cathodically polarized edge regions are metallized more than the neighboring partially anodically polarized edge regions. Due to this effect, layer thickness differences of 20% and more were determined in measurements.
  • the device disclosed there serves for the automatic regulation of partial current strengths of a rectifier for a galvanic bath, the regulation being able to relate to both cathode currents and anode currents and also the simultaneous regulation of both.
  • the control contains a measuring resistor for each sub-circuit, which is located in a reference circuit chosen arbitrarily from the partial circuits and is paired with each of the other measuring resistors via differential amplifiers.
  • the outputs of the differential amplifiers are connected to the bases of control transistors, which are located in all partial circuits with the exception of the reference circuit, but the reference circuit contains a series resistor which has the same resistance as the control transistors in the middle of the control range.
  • DE 40 41 598 C1 describes a further solution for matching the line tensions for each part on the goods carrier.
  • the cathode rail is brought into contact with the power supply lines on one side of the bath container and the anode rails on the other side of the bath container.
  • the cross sections of the two anode rails should be the same size and the ratio of the cross section of the cathode rail to the cross section of each individual anode rail should be set at least as 1, 7: 1, 0 or larger. This solution is also disadvantageous for the reasons given above.
  • T L / R, where R and L are the ohmic and inductive resistances of the entire circuit. Small time constants T for the current rise require small inductive resistances.
  • FIG. 1 For an explanation of the conditions in a galvanizing system operated with pulse technology, reference is made to FIG. 1.
  • the circuit boards are supplied with power via contact / fastening points 12.
  • the product carrier is placed on product carrier receptacles 25 and 26, which are attached to the edge (not shown) of the container containing the treatment liquid.
  • the product carrier is supplied with current I via the product carrier holder 26.
  • the currents I 1, I 2 , I 3 , I 4 , I 5 and I 6 flowing to the individual printed circuit boards 101 to 106 are also shown.
  • FIG. 1 A simplified equivalent circuit diagram for this arrangement is shown in the lower part of FIG. 1.
  • An additional ohmic resistance increment R and an inductive resistance increment L 1 correspond to each section on the goods carrier through which the electroplating current flows to a specific printed circuit board 10 i.
  • the common ohmic resistance R , and the inductive resistance L. of the power supply line are effective for all printed circuit boards outside the actual plating area.
  • the ohmic resistors R 1 ( R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 and the inductive resistors L ,, L 2 , L 3 , L 4 , L 5 and L 6 in the individual product carrier sections add up.
  • all the ohmic resistances R 1 to R 6 and all the inductances L, to L 6 are effective, while only the ohmic resistance R 1 and the inductive resistance L, in the region of the goods carrier to are affected by the current rise time on the circuit board 101
  • the pulse current is fed into the product carrier in this way, a significantly higher current rise time is observed on the printed circuit boards, which is removed from the location for the power supply line. are arranged remotely than those that are contacted close to the location for the power supply.
  • an increase by a factor of up to 3 is determined.
  • the pulse current is therefore preferably fed in from both product carrier receptacles 25 and 26.
  • This halves the differences caused by the ohmic and inductive resistances R, and L j in the goods carrier.
  • problems associated with the two-sided power supply occur, which have been described above. These are, in particular, the increased effort and space required for the stronger power supply cables or - if no reinforced cables are used - the increased fire risk in the event of a defect or a greater increase in resistance at one of the local contacts for the power supply to the goods carrier, furthermore the additional effort for the cable routing from the pulse rectifier to the opposite side of the bath tank.
  • the usually double-thick power supply lines are also laid on each cathode side of the same length up to the pulse generator in order to achieve a further equalization of the ohmic and inductive resistances on the one hand and on the other hand for the power supply to the goods carrier.
  • This measure also incurs considerable costs.
  • the above statements regarding the disadvantages of the known systems relate both to the disadvantages resulting from the ohmic and inductive resistances on the product carriers.
  • ohmic and inductive resistances are also effective on the anode rails, so that the height of the individual resistances effective for the galvanization of the individual printed circuit boards and their different values for the individual printed circuit boards increase compared to the above consideration.
  • the present invention is therefore based on the problem of avoiding the disadvantages of the known systems and methods and, in particular, of finding suitable means in order to achieve the most uniform possible electrolytic treatment of the workpieces. These means are also intended to ensure that the treatment results not only in the use of direct current but also in the application of pulse methods to a small range of fluctuation in the treatment results.
  • the carriers according to the invention consist of at least three elongated electrical current conductors arranged parallel to one another, in which a. a first current conductor is designed in such a way that the workpieces or counterelectrodes for electrical current supply and mechanical fastening can be attached to the latter directly or via holders, b.
  • a second to nth current conductor is provided, the second current conductor with the first current conductor and the third current conductor with the second conductor etc. is connected via at least one electrically conductive connection in such a way that i. Electrical connections existing between connections between the first and second current conductors on the one hand and connections between the (n-1) th and nth current conductors on the other hand
  • nth conductor is connected to the (n-1) conductor via an electrically conductive connection approximately in the middle of the (n-1) conductor and c. electrical power supplies from a power source are provided at at least one end of the nth power conductor.
  • the carrier according to the invention With the carrier according to the invention, the greatest possible steepness of the current pulses during pulse operation is achieved, since the proportion of parasitic inductances is reduced to a very small value.
  • the uniform pulse shape and pulse amplitude at every location of the wearer and thus on every workpiece is achieved with the selected carrier construction with a central feeding of the current from the nth into the (n-1) th conductor and preferably double-sided feeding from the second into the first conductor by creating symmetrical conditions for the current flow in the carrier, at the same time a two-sided feeding of the current from the power source via contact points into the carrier is avoided, and the advantages associated with the one-sided feeding are used:
  • the described centrally arranged connections between the adjacent current conductors can also be moved somewhat away from the location of the power supply line for the entire carrier, for example by 25%, based on the total length of the carrier. This ensures optimal pulse shape equality on all workpieces. This center offset is not required for DC operation.
  • three elongated electrical current conductors arranged parallel to one another can be provided in the carrier, the second current conductor with the first current conductor via electrically conductive connections, for example at the respective two ends of the first current conductor, and the third current conductor with the second current conductor an electrically conductive connection is connected approximately in the middle of the second conductor.
  • electrical power supplies are provided on at least one end of the third power conductor.
  • the carrier consists exclusively of a first and a second electrical current conductor, the two current conductors being arranged parallel to one another and elongated.
  • the first current conductor is designed in such a way that the workpieces or counterelectrodes for electrical current supply and mechanical fastening can be attached to the latter directly or via brackets.
  • the second current conductor is connected to the first current conductor via electrically conductive connections approximately in the middle of the first current conductor. Electrical power supplies from the power source are provided on at least one end of the second power conductor.
  • the current conductors are preferably designed as busbars made of electrically conductive material and consist in particular of metal.
  • busbars made of electrically conductive material and consist in particular of metal.
  • individual current conductors can also be designed in the form of cables, in particular the nth current conductor, in particular when the carrier is provided for the counterelectrode.
  • a fixed connection in front of the power source can be formed by means of a cable approximately in the middle of the adjacent carrier.
  • the carrier according to the invention comprises a first, a second and a third busbar.
  • the first busbar is designed in such a way that the workpieces or counterelectrodes for electrical power supply and mechanical fastening can be attached to it directly or via the holders.
  • the the second busbar is connected to the first via electrically conductive connections approximately at the respective ends of the first and second busbars
  • the third busbar is connected to the second via an electrically conductive connection approximately in the middle of the second busbar.
  • the third rail can optionally also be replaced by a cable, preferably if the carrier is used to hold the counter electrodes. In this case, the cable is preferably fastened with one of its ends to the connection to the second rail.
  • the electrical connection between this and the second rail is formed approximately in the middle of the third rail. Electrical power supplies from a power source are provided at at least one end of the third power rail. To increase the stability of the carrier, electrically non-conductive (insulating) connections can also be provided in addition to the electrically conductive connections.
  • the carrier can also be constructed from at least two current conductors: the second busbar is then connected to the first busbar via electrically conductive connections approximately in the middle of the first and second busbars. In this case, electrical power supplies from the power source are provided on at least one end of the second power rail.
  • a particularly inexpensive embodiment of the invention can be used if the anodes can remain firmly in the bath. This is for example when using insoluble anodes or when the anode material is automatically filled into titanium baskets via appropriate feed devices.
  • the cables or rails coming from the power source can be screwed on approximately in the middle of the anode rails.
  • the busbars of the carriers are preferably designed in the form of flat profiles which are separated from one another by electrical insulation in the areas outside the conductive connections, on which no connections are provided.
  • the electrical connections can be formed by a joining process.
  • the supports according to the invention can be produced very easily, for example by laying flat profiles and insulating layers in between, for example made of plastic.
  • the plastic layers are preferably very thin, for example 2 mm, in order to minimize the effect of parasitic inductances.
  • the individual rails are connected to one another, for example, by a welding, friction welding or soldering process or by screws or rivets, the electrical connections being formed at these points.
  • busbars can also be formed by shaping from an electrically conductive piece of material, for example by water jet cutting.
  • the two or three busbars of a carrier preferably have essentially the same length and are arranged close to one another with corresponding side faces.
  • the nth busbar can in particular be designed such that it serves to mechanically fix the carrier to a bath tank and can therefore be made somewhat longer than the other rails.
  • support and electrical contact surfaces can be provided on this busbar, which correspond to corresponding receiving points on the tub edge of a container. on which the product carrier is placed or on which the counter electrode carrier is attached.
  • the carriers according to the invention for holding and electrically contacting the workpieces and a conventional counter-electrode holder can be used.
  • a carrier according to the invention can also be used for holding and electrically contacting the counter electrodes and a conventional goods carrier for holding and electrically contacting the workpieces.
  • a combination according to the invention of at least one first carrier according to the invention, consisting of three current conductors, with at least one second carrier is particularly advantageous, the second carrier consisting of at least two current conductors, of which a. at least one first current conductor is designed in such a way that the workpieces or counterelectrodes for electrical current supply and mechanical fastening can be attached to the latter directly or via holders, b.
  • At least one second current conductor is connected to the at least one first current conductor via an electrically conductive connection approximately in the middle of the at least one first and second current conductor, and c. electrical power supplies from the power source are provided at at least one end of the second power conductor.
  • a particularly favorable arrangement is achieved with the last-mentioned embodiment: by feeding the current in the first carrier from the ends into the second or third rail, to which the workpieces or counterelectrodes are fastened and electrically contacted, and in which second carrier from the center, a further equalization is achieved in that the sometimes different length of the current paths, based on the fastening points for the items to be treated and the counter electrodes, is further compensated.
  • the process according to the invention for the electrolytic treatment of workpieces comprises the following process steps: a.
  • the workpieces are attached to a first carrier according to the invention, preferably consisting of three busbars.
  • the counter electrodes are attached to at least one second carrier according to the invention, preferably consisting of two busbars. c.
  • the carriers for the workpieces and the carriers for the counter electrodes are placed on the tub rim of a container for a treatment liquid. d. The workpieces and the counter electrodes are immersed in a treatment liquid. e. Electrical current generated by a current source, preferably electrically pulsating current, is conducted to the workpieces and the counter electrodes via electrical current feeds on the supports.
  • a current source preferably electrically pulsating current
  • 2a shows a schematic representation of a two-layer carrier according to the invention for the workpieces and the anodes in a side view
  • 2b shows a schematic representation of a three-layer carrier according to the invention for the workpieces and the anodes in a side view
  • 3 shows a schematic illustration of the voltage and inductance relationships on a carrier arrangement according to the prior art
  • 4 shows a schematic illustration of the voltage and inductance relationships on a carrier arrangement according to the invention
  • 4a shows a schematic representation of one half of a three-layer carrier
  • 4b shows a schematic representation of one half of a two-layer carrier
  • 5a is a perspective view of a three-layer carrier according to the invention:
  • 5 b shows a perspective illustration of a two-layer carrier according to the invention:
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of an embodiment for a three-layer carrier in a top view
  • Fig. 7 shows an embodiment of the electrical
  • FIG. 8 shows a representation of another embodiment for the electrical connections 13 and 14 on the carrier shown in FIG. 6 seen from the front side;
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of an embodiment for a two-layer carrier in a top view
  • FIG. 10 shows a schematic illustration of the attachment of frame rods for the workpieces to the carrier shown in FIG. 9 seen from the end face;
  • Fig. 11 is an illustration of the attachment of rack bars for the
  • FIG. 13 shows an illustration of a fastening of anode baskets to a two-layer carrier seen from the front side.
  • the three-layer carrier 1 (FIG. 2b) can be used for fastening and for electrical power supply to the pieces and the carrier 2 (Fig. 2a) serve to attach and for electrical power supply to anodes.
  • the carriers can also be used in the anodic treatment of workpieces, so that in this case the carrier 2 serves to fasten and to supply electrical current to the cathodes.
  • the three-layer carrier can also be used for receiving the counter electrodes and the two-layer carrier for receiving the workpieces.
  • the two carriers are combined with one another in an electrolytic cell and arranged opposite one another there. In this case, to treat the workpieces on both sides, the carrier 1 is also assigned a second carrier 2 on the side of the carrier 1 facing away from the carrier 2.
  • the two individual carriers can also be combined in the electrolytic cell with conventional carriers or with other carriers according to the invention.
  • the two-layer carrier 2 has a busbar 3 and a busbar 4, which are arranged one above the other.
  • the busbars 3 and 4 consist, for example, of copper or stainless steel, optionally with a copper core, and are designed as flat profiles, for example with a cross section of 100 mm ⁇ 20 mm.
  • the busbar 3 of the carrier 2 is used for the mechanical fastening of the anodes via anode suspensions 60 at the fastening points 5.
  • the electrical current is also conducted to the anodes via the fastening points.
  • the rail 3 is connected to the rail 4 via the connection 6 in such a way that an electrically conductive connection is formed at this point.
  • a cross section through the rail arrangement is shown in FIG. 12.
  • the carrier 2 can be produced, for example, by superimposing two flat metal profiles with plastic strips arranged between them for electrical insulation of the rails from one another and screwing the rails to the electrical connection. To increase the mechanical strength, there may be further screw connections that are against the Rails 3 and 4 are electrically insulated so that no further contact points are made.
  • the rail 4 is connected to an external power supply (neither shown) via an external electrical current conductor.
  • an electrical contact is made to the external current conductor at point 7 at one end of the rail 4, at which the carrier 2 is also seated on the goods carrier receptacle 29 at the container edge.
  • the carrier is also seated on the carrier end 30 on the container edge 80 at the other end.
  • the electrical contact can be formed at this point 7, for example, by screwing the cable used for the power supply to the rail.
  • instructions for the carrier at the edge of the container are used, onto which the carrier can be placed.
  • the electrical current I initially flows over the area 8 of the rail 4 to the connection 6, from there via the connection to the rail 3 and from there to the electrical contacting and fastening points 5 for the anodes. Since the connection 6 is arranged approximately in the middle of the rail 3, the anodes have an approximately symmetrical distribution of the individual cell voltages.
  • the anodes fastened in the outer area at the fastening points 5 'and 5 "naturally experience a greater voltage drop due to the current flow in the rail 3 than the anodes fastened approximately in the middle of the rail in the vicinity of the fastening point 5"".
  • the voltage drop is the same for the two anodes attached to attachment points 5 'and 5 ".
  • the difference in voltage drops between the anodes attached to attachment points 5' and 5" and the anodes attached to attachment point 5 '" is relatively small (half as large as in the case of supports according to the prior art.) This results in very uniform conditions on the anodes. Particularly in combination with the second support according to FIG. 2b, the same electrical conditions are established on all workpieces. If the carrier 2 is used when using a pulse current method, inductances act in the individual current conductors. The inductive resistances corresponding to the inductors behave in the same way as the ohmic resistors (addition of inductive resistors connected in series). Therefore, the above consideration also applies to the inductive resistors.
  • the three-layer carrier 1 shown in FIG. 2b consists of the rail 9, the rail 10 and the rail 11, which are arranged one above the other.
  • the rail 9 is used for mechanical fastening of the workpieces via frame rods at the fastening points 12. In addition, electrical current is supplied to the workpieces via these fastening points.
  • the rail 9 is connected to the rail 10 via electrical connections 13 and 14 located at the ends of the two rails.
  • the further rail 11 is arranged parallel to the two rails 9 and 10 and connected to the rail 10 at the connection 15 which is located approximately in the center.
  • the rails 9, 10 and 11 of the carrier 1 are made of copper or stainless steel and can be designed as flat profiles.
  • the individual rails with insulating layers, for example made of plastic strips between the rails can first be stacked on top of one another and the three rails can then be connected to one another at connections 13, 14 and 15 in such a way that electrical connections are formed at these points.
  • the rails can be connected to one another by screws, but also by riveting, welding or soldering.
  • the carrier can also be produced from a monolithic piece of metal by shape cutting.
  • the spaces between the rails can be formed by water jet cutting, so that the carrier can be produced from the piece.
  • FIGS. 3, 4, 4a and 4b For a further explanation of the advantageous equalization of the cell voltages on the workpieces in such a combination of a two-layer with a three-layer carrier, reference is made to FIGS. 3, 4, 4a and 4b:
  • Fig. 3 the cell voltages on a carrier combination with conventional carriers in an electrolytic cell are shown schematically.
  • An anode carrier 71 'and 71 are arranged opposite each other on both sides of a cathodically polarized product carrier 70.
  • both ends of the product carrier and the anode carrier are preferably connected to the power source for the reasons explained at the outset shown by the arrows with symbolizes the specification I or 1/2.
  • Half of the amount of current through the product carrier flows through the anode carrier.
  • the corresponding value for workpieces attached to the ends of the goods carrier is almost zero.
  • two half cells are formed, however with a three-layer anode carrier 1 ', a two-layer article carrier 2 and a further three-layer anode carrier 1 ".
  • a voltage of U 2.15 V is applied to the carriers in order to compensate for the voltage drop in the second rail of the three-layer carrier in such a way that the cell voltage of 1, which is comparable to the prior art according to FIG. 9 V takes effect.
  • FIG. 4a schematically shows one half of a three-layer carrier consisting of three rails 9, 10 and 11.
  • the entire beam is obtained by mirroring on a plane perpendicular to the longitudinal direction of the three rails at the upper bend A '.
  • the current is fed into the third rail 11 at one end (represented by the arrow at the location, denoted by A).
  • Fig. 4b one half of a two-layer carrier consisting of the two rails 3 and 4 is shown schematically.
  • the entire beam is obtained by mirroring on a plane perpendicular to the longitudinal direction of the two rails at the upper bend A '.
  • the current is fed into the second rail 4 at one end (represented by the arrow at the location, denoted by A).
  • FIG. 5a and 5b show, in perspective, embodiments of a three-layer carrier 1 (FIG. 5a) and a two-layer carrier 2 (FIG. 5b).
  • the three-layer carrier in FIG. 5a for example a goods carrier, consists of the three rails 9, 10 and 11, for example flat rails made of stainless steel.
  • the rail 9 serves to fasten the workpieces. Suitable fastening points 12 are provided for this.
  • the rails are electrically connected to one another via connections 13, 14 and 15.
  • the electrical connection 15 is preferably arranged in the middle of the rails 10 and 11. However, this connection can also be displaced towards the end of the two rails facing away from the power supply point 16, for example by 25%, based on the total length of the rail 10.
  • the rails are insulated from one another.
  • a plastic insulating layer can be embedded in the spaces 21, 22 'and 22 ".
  • the carrier can be further mechanically stabilized by means of electrically insulating joining methods.
  • the rail 11 of the three-layer carrier 1 is longer than the other two rails 9 and 10 and therefore protrudes at the ends.
  • the protruding ends 23 and 24 serve to set the carrier down, for example on the edge of a treatment container at carrier receiving points 25, 26. At one of these points (current feed point 16) there is also an electrical contact to the external current source, so that the current flow begins when the product carrier is placed on the edge of the container.
  • the two-layer carrier 2 in FIG. 5b for example an anode carrier, consists of the rails 3 and 4.
  • the anode holders which carry the anodes are fastened to the rail 3.
  • the corresponding mounting points len are designated by the reference number 5.
  • the two rails preferably consist of flat-profile copper or stainless steel.
  • the two rails are electrically connected to each other approximately in the middle. Between the two rails there are also intermediate spaces 34 'and 34 "in which, for example, insulating layers formed by a plastic film can be provided.
  • the rail 4 has a greater length than the rail 3 and protrudes at the ends.
  • the protruding ends 27 and 28 serve to fasten the carrier 2 on a container edge.
  • One of the carrier receiving points designated with the reference numbers 29, 30 is used for electrical contacting.
  • the two carriers 1 and 2 in FIGS. 5a and 5b can be placed on a container edge in the orientation shown.
  • the rails 3 and 9 serving for the fastening and electrical contacting of the workpieces and anodes are arranged above the elongated rails 4 and 11.
  • the supports can also be used in reverse orientation, with the rails supporting the workpieces and anodes hanging down.
  • FIG. 6 An alternative embodiment for a three-layer carrier 1 is shown in plan view in FIG. 6.
  • the rail 11, which serves to support the carrier on a container edge is arranged in the middle of the other two rails 9 and 10.
  • the connections 13 and 14 formed between the rails 9 and 10 bridge the rail 11 in an electrically insulated manner.
  • the current is fed into the rail 11 at the point (I) indicated by the arrow.
  • the other reference numbers in FIG. 6 correspond to the reference numbers given in FIGS. 5a and 5b.
  • FIG. 7 shows the connections 13 and 14 in a section. 7 shows parts of the rails 9, 10 and 11.
  • the rail 11 is flanked by the rails 9 and 10.
  • a screw connection serves as an electrical connection between the rails 9 and 10. So that this electrical connection does not have any electrical contact with the rail 11, the screw connection is mounted in the rail 11 in an electrically insulated manner.
  • An electrically conductive spacer sleeve 31 and an electrically insulating spacer sleeve 32 are used for this purpose, for example.
  • Such screw connections are provided at the ends of the rails 9 and 10. Several screw connections can also be attached to each end.
  • a cross section through a three-layer carrier 1, consisting of three rails 9, 10 and 11, is shown from the front side.
  • the rail 9 in turn serves to fasten the workpieces or anodes.
  • the frame bars 50 for workpieces can be seen.
  • the rail 10 is located opposite and parallel to the rail 9. Both rails are connected exclusively at their ends to electrical connections 13 and 14 which are in the form of electrically conductive tabs.
  • Another electrical connection 15 extends from the rail 10 to the rail 11, which is located between the rails 9 and 10.
  • the carrier can rest on the edge of a container with the rail 11 (see arrow). Electricity is supplied via the support at the same time.
  • FIG. 9 shows an embodiment for a two-layer balanced goods carrier 2 in plan view.
  • the rail 3 is so long that it can span the entire width of an electrolytic cell.
  • This rail can be placed at the ends on the edge of the treatment container.
  • the electric current I is fed into this rail at point 7.
  • Two further rails 4 ′′ and 4 ′′, which merely represent a second rail offset in themselves, are electrically connected to the first rail 3 via the connection 6.
  • a Screw connection that also gives the necessary mechanical stability.
  • the workpieces can be attached to the rails 4 'and 4 "via the fastening points 5. Further electrically insulated connections of the rails can be attached to increase the mechanical stability.
  • the carrier is balanced by the lateral offset of the two rails 4 'and 4 "relative to the middle rail 3.
  • the workpieces can be fastened to the rails 4 * and 4" for example in the manner shown in FIG.
  • FIG. 10 shows the arrangement of FIG. 9 seen from the side.
  • the frame rods 50 attached to the fastening points for the workpieces are each cranked towards the center, so that the workpieces hang below the carrier 2 in the center of gravity.
  • FIG. 11 shows a further embodiment of a two-layer product carrier 2, viewed from the front side.
  • the rail 3 resting on the edge of the container is connected to the rail 4 via a connection 6 in the middle such that the latter hangs below the rail 3.
  • the frame rods 50 for workpieces are in turn fastened to the rail 4. This also enables a balanced arrangement.
  • FIG. 12 shows a further embodiment for a two-layer anode carrier 2 with the rails 3 and 4, seen from the end face.
  • the two rails are connected in the middle via the electrically conductive connection 6.
  • the rail 4 is fastened to the receptacles 29 and 30 on the edge of the container.
  • the anode suspensions 60 rest on the top of the rail 3.
  • the anodes or anode baskets 200 are attached to the anode suspensions.
  • FIG. 13 shows a further embodiment for a two-layer anode carrier 2 with the rails 3 and 4, seen from the front side.
  • the reference numerals otherwise correspond to those given in FIG. 12.
  • the rail 3 is arranged above the rail 4.
  • the carriers described above are used for holding and electrical contacting of anodes or counterelectrodes connected as cathodes and for holding and electrical contacting of workpieces.
  • the carriers and their combinations are suitable for use in printed circuit board technology.
  • the printed circuit boards are fastened in a known manner directly or to racks and the racks are attached to the product carriers according to the invention.
  • the goods carriers are guided together with the racks and the printed circuit boards to the individual treatment stations according to a predetermined treatment pattern and placed on the edges of the respective treatment containers.
  • the racks with the circuit boards are immersed in the treatment liquid.
  • an electrical contact is closed on the goods carrier receptacles on the edge of the container when the goods carriers are set down.
  • the anode carriers are also attached to the edge of the container and fixed for the power supply or connected to the power supply lines via contacts like a goods carrier.

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Abstract

Die Erfindung betrifft zur Stromzuführung zu elektrolytisch zu behandelnden Werkstücken oder Gegenelektroden dienender Träger und ein Verfahren zur elektrolytischen Behandlung von Werkstücken. Die erfindungsgemässen Träger bestehen aus mindestens drei parallel zueinander angeordneten, langgestreckten elektrischen Stromleitern, wobei ein erster Stromleiter derart ausgebildet ist, dass die Werkstücke oder Gegenelektroden zur elektrischen Stromzuführung und mechanischen Befestigung direkt oder über Halterungen an diesem angebracht werden können, jeweils ein zweiter bis n-ter Stromleiter vorgesehen ist, wobei der zweite Stromleiter mit dem ersten Stromleiter, der dritte Stromleiter mit dem zweiten Stromleiter usw. über jeweils mindestens eine elektrisch leitfähige Verbindung derart verbunden ist, dass zwischen Verbindungen zwischen dem ersten und dem zweiten Stromleiter einerseits und Verbindungen zwischen dem (n-1)-ten und dem n-ten Stromleiter andererseits bestehende elektrische Widerstände gleich gross sind und der n-ten Stromleiter mit dem (n-1)-ten Stromleiter über eine elektrisch leitfähige Verbindung etwa in der Mitte des (n-1)-ten Stromleiters verbunden ist und elektrische Stromzuführungen von einer Stromquelle an mindestens einem Ende des n-ten Stromleiters vorgesehen sind.

Description

Zur Stromzuführung zu elektrolytisch zu behandelnden Werkstücken oder Gegenelektroden dienender Träger und Verfahren zur elektrolytischen Behandlung von Werkstücken
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft zur Stromzuführung zu elektrolytisch zu behandelnden Werkstücken oder Gegenelektroden dienende Träger und ein Verfahren zur elektrolytischen Behandlung von Werkstücken.
Elektrolytisch zu behandelnde Werkstücke, beispielsweise Leiterplatten, werden zusammen mit geeigneten Gegenelektroden mit einer Behandlungsflüssigkeit in Kontakt gebracht. Für das elektrolytische Metallisieren (Galvanisieren) werden Anoden als Gegenelektroden eingesetzt. Bei der herkömmlichen elek- troiytischen Behandlung werden die Werkstücke und Gegenelektroden in ein Bad der Behandlungsflüssigkeit eingetaucht und ein elektrischer Stromfluß durch die Werkstücke und die Gegenelektroden erzeugt. In den meisten Fällen werden den Werkstücken auf jeder Seite je eine Gegenelektrode gegenüber angeordnet, um beide Werkstückseiten behandeln zu können.
Die Werkstücke und die Gegenelektroden werden hierzu an geeigneten Trägern befestigt. Während die Gegenelektroden in einem Bad stationär angeordnet sind, werden die Werkstücke an langgestreckten Warenträgern lösbar angebracht und mit Transporteinrichtungen von Bad zu Bad in die einzelnen Be- handlungsstationen transportiert. Beim Galvanisieren werden die Werkstücke während der Elektrolyse kathodisch und die Gegenelektroden anodisch polarisiert. Beim elektrolytischen Ätzen, Reinigen, Aufrauhen und bei sonstigen anodischen Prozessen (beispielsweise bei elektrophoretischen Verfahren) werden die Werkstücke dagegen anodisch und die Gegenelektroden kathodisch polari- siert. Nachfolgend wird stellvertretend ausschließlich der Fall des Galvanisie- rens beschrieben. Die Erfindung bezieht sich jedoch auch auf die Fälle, bei denen die Werkstücke anodisch und die Gegenelektroden kathodisch oder beim Reverse-Puls-Plating beide abwechselnd anodisch und kathodisch poiari- siert werden.
Üblicherweise müssen elektrolytisch abgeschiedene Metallschichten auf Werkstücken sehr gleichmäßig dick aufgetragen werden. Meist werden viele einzelne Werkstücke an einem Warenträger befestigt. Um eine gleichmäßige Be- Schichtung zu erreichen, müssen alle Werkstücke im wesentlichen denselben physikalischen und chemischen Bedingungen bei der Behandlung ausgesetzt werden. Dabei ist ein ganz wesentlicher Faktor die örtlich wirksame Stromdichte, da sich diese proportional zur Menge des abgeschiedenen Metalls verhält. Das bedeutet, daß im wesentlichen dieselbe Stromdichte an allen an einem Warenträger befestigten Werkstücken eingestellt werden muß. Hierzu muß dieselbe Zellspannung an allen Werkstücken anliegen, d.h. die zwischen den Oberflächen der einzelnen Werkstücke und der den Werkstücken im Behandlungsbad gegenüberliegenden Anoden gemessene Spannung muß für jedes Werkstück gleich groß sein.
In Produktionsanlagen, beispielsweise zur Behandlung von Leiterplatten, überbrücken die Warenträger und Anodenträger die relativ langen Behandlungszellen und weisen daher üblicherweise Längen von mehreren Metern auf. Die Breite des sogenannten Galvanofensters (Projektion der Leiterplatten, die neben- und teilweise zusätzlich übereinander an an den Warenträgern befestigten Gestellen angebracht sind) ist somit sehr groß. Durch gleichzeitiges Galvanisieren einer Vielzahl von Leiterplatten ist es möglich, eine hohe Produktivität einer Anlage zu erreichen. Der gesamte Galvanisierstrom an einem Warenträger muß in derartigen Anlagen auf sehr hohe Werte eingestellt werden, um eine hohe Stromdichte an den Leiterplatten und damit kurze Galvanisierzeiten zu erreichen. Insbesondere bei sehr großen Anlagen, bei denen auch lange Warenträger mit sehr vielen daran angebrachten Leiterplatten verwendet werden, ist der erforderliche Strom sehr groß.
Galvanofenster weisen eine Breite von bis zu 8 m und eine Höhe von bis zu 1 ,5 m auf. Die Leiterplatten werden in diesen Anlagen sehr dicht zueinander benachbart angeordnet. Die erforderliche Stromdichte an den Leiterplatten beträgt beispielsweise 5 A/dm2. Werden mit einer derartigen Anlage Leiterplatten vollflächig elektrolytisch mit Gleichstrom verkupfert, so fließt an jeder Leiterplattenseite ein Strom von 80 dm • 15 dm • 5 A/dm2 = 6000 A. Da üblicherweise beide Leiterplattenseiten gleichzeitig behandelt werden, fließt in diesem Fall ein Strom von etwa 12.000 A. (In dieser Rechnung ist noch nicht berücksichtigt, daß die in den Leiterplatten vorhandenen Durchgangsbohrungen eine zusätzliche Fläche aufweisen.) Bei einem derartig hohen Strom tritt innerhalb des Warenträgers bereits ein nicht zu vernachlässigender Spannungsabfall auf, der für die in der Nähe des Ortes für die Stromzuleitung in den Warenträger befestigten Leiterplatten gering ist und entfernt von diesem Ort recht große Werte annehmen kann (beispielsweise einige 100 mV), so daß sich sehr unterschiedliche Zellspannungen für die einzelnen Leiterplatten einstellen. Auch an den den Leiterplatten gegenüberliegend angeordneten Anoden macht sich ein nicht vernachlässigbarer Spannungsabfall bemerkbar, der durch den hohen Strom durch den Anodenträger entsteht. Daher ist die genannte Zielsetzung einer sehr gleichmäßigen Galvanisierung nur sehr unvollkommen erreichbar.
Bei Anwendung der Reverse-Puls-Technik (bipolare Strompulsform) fließen noch größere Ströme als zuvor angegeben. In diesem Fall wird der Strom während der Behandlung alternierend kathodisch und anodisch geschaltet. Um ein vorgegebenes Galvanisierergebnis zu erreichen, muß die effektive kathodische Stromstärke gegenüber der Nennstromstärke weiter erhöht werden. Typischerweise wird während etwa 85 % der Zeit galvanisiert und während etwa 15 % der Zeit wieder entmetallisiert. Soll dieselbe Metallmenge wie bei einer Gleichstrombehandlung abgeschieden werden, so muß die Stromstärke während der Galvanisierpulsphase um den Betrag erhöht werden, der während der Entme- tallisierphase fließt. Anstelle einer Stromstärke im vorstehend beschriebenen Beispiel von 6000 A bzw. 12.000 A (Gleichstromanwendung) muß in diesem Fall eine Stromstärke von 6900 A bzw. 13.800 A eingestellt werden.
In EP 0 619 846 B1 ist beschrieben, daß durch den Spannungsabfall am Warenträger zusätzlich einzelne partielle elektrolytische Zellen zwischen den jeweiligen Rändern benachbarter Leiterplatten dadurch gebildet werden, daß ein Spannungsabfall zwischen den Befestigungsstellen der Leiterplatten entsteht. Von den sich gegenüberliegenden und durch einen Abstand getrennten Kan- tenbereichen zweier benachbarter Leiterplatten wirken die einen wie eine örtliche Anode und die anderen wie eine örtliche Kathode mit einer Zellenspannung. Dies führt dazu, daß die partiell kathodisch polarisierten Kantenbereiche stärker metallisiert werden als die benachbarten partiell anodisch polarisierten Kantenbereiche. Bei Messungen wurden auf Grund dieses Effektes Schicht- dickendifferenzen von 20 % und mehr ermittelt.
In der Vergangenheit wurde versucht, diese Nachteile durch folgende Maßnahmen zu vermeiden:
In EP 0 610 846 B1 ist beschrieben worden, daß der Spannungsabfall an den Kathodenschienen (Warenträgern) und Tragstäben der die Leiterplatten haltenden Gestelle sowie an den Anodenträgern durch Verringerung des Gesamtstromes, durch Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit des Metalls der Schienen und der Gestelltragstäbe und/oder eine Vergrößerung der Querschnitte der Schienen und Gestelltragstäbe verringert werden kann. Allerdings wurde auch darauf hingewiesen, daß bei Verringerung der Stromdichte die Galvanisierzeiten verlängert werden müssen, so daß diese Maßnahme der Wirtschaftlichkeit einer Galvanisieranlage entgegensteht. Eine Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit der Materialien könnte durch den Einsatz von Kupfer anstelle des üblicherweise verwendeten Edelstahls erreicht werden. Doch neigt Kupfer in galvanotechnischen Anlagen zu starker Korrosion, so daß sich sowohl an den Anoden- als auch Leiterplattenkontaktierungen zusätzliche und unkontrollierte Spannungsabfälle einstellen. Edelstahl, das allerdings eine etwa 40 mal geringere elektrische Leitfähigkeit aufweist, wird daher bevorzugt. Eine Vergrößerung des Querschnittes der stromführenden Konstruktionselemente ist generell und insbesondere bei Edelstahl wegen des hohen spezifischen Gewichtes nicht in beliebigem Umfange möglich. Außerdem würden dadurch sehr hohe Materialkosten entstehen. Eine weitere Maßnahme zur Behebung der genannten Nachteile kann nach Angaben in dieser Druckschrift grundsätzlich auch darin gesehen werden, den Strom in die Waren- und Anodenschienen von beiden Enden her einzuspeisen. Dies reduziert zwar die Spannungsabfälle an den Schienen auf die Hälfte, bringt aber gleichzeitig neue Unsicherheiten mit sich, da der Strom an den Kontaktstellen in die Schienen an das Galvanisiergut über lösbare Kontakte eingespeist wird. Durch Verschmutzungen und Korrosion bilden sich an diesen Kontaktstellen elektrische Widerstände, deren Höhe unterschiedlich ist. Über Kontaktstellen mit einem geringeren Widerstand fließt somit ein größerer Strom, so daß dieser Kontakt wegen Überhitzung gegebenenfalls völlig ausfallen kann. Außerdem besteht bei einem Versagen eines der beiden lösbaren Kontakte eine akute Brandgefahr der Kabel von der Stromquelle zum Bad durch Leiterquerschnittsüberlastung auf der noch intakten Kontaktseite. Wegen dieser Gefahr werden die Stromleiter üblicherweise für den Gleichrich- ternennstrom dimensioniert, obwohl im störungsfreien Betrieb nur 50 % des Nennstromes auf jeder Seite fließen. Nachteilig sind in diesem Fall aber die aufzuwendenden Kosten und der Platzbedarf für diese Auslegung der Stromleiter.
Wegen dieser Nachteile wird in der genannten Druckschrift vorgeschlagen, den Strom in den Warenträger von der einen Seite her und in die Anodenträger von der anderen Seite her einzuspeisen und den Stromeinspeisungsort zumindest in die Kathodenschiene und/oder die kathodischen Gestelltragstäbe während der elektrolytischen Behandlung der Leiterplatten zumindest einmal zu wech- sein. Dadurch werden insbesondere große Schichtdickenunterschiede in den Randbereichen von benachbarten Leiterplatten vermieden, ohne daß nachteili- ge Aufwendungen zur Verringerung des Spannungsabfalles in der Kathodenschiene oder den Gestelltragstäben vorgenommen werden müssen.
Eine weitere Lösung der vorgenannten Probleme wird in DE 29 51 708 C2 vor- geschlagen. Die dort offenbarte Vorrichtung dient zur automatischen Regelung von Teilstromstärken eines Gleichrichters für ein galvanisches Bad, wobei die Regelung sowohl Kathodenströme als auch Anodenströme und auch die gleichzeitige Regelung beider betreffen kann. Hierzu enthält die Regelung für jeden Teilstromkreis einen Meßwiderstand, der sich in einem aus den Teiistromkrei- sen beliebig ausgewählten Referenzstromkreis befindet und mit jedem der übrigen Meßwiderstände über Differenzverstärker gepaart ist. Die Ausgänge der Differenzverstärker sind mit den Basen von Regeltransistoren verbunden, die sich in allen Teilstromkreisen befinden mit Ausnahme des Referenzstromkreises, wobei aber der Referenzstromkreis einen Vorwiderstand enthält, der den gleichen Widerstandswert aufweist wie die Regeltransistoren in der Mitte des Regelbereiches. Die Stromstärken an den einzelnen Werkstücken werden in diesem Fall jeweils von einem Regelstromkreis individuell geregelt. Mit dieser automatischen Regelung werden unterschiedliche Stromdichten an den einzelnen Werkstücken weitgehend verhindert. Nachteilig bei diesem Verfahren ist allerdings der erhebliche gerätetechnische Aufwand zu Realisierung der einzelnen Stromkreise und der Regelungsschaltungen.
Eine andere Lösung zur Angleichung der Teilströme zur Verbesserung der Schichtdickenverteilung wird in EP 0 308 636 B1 beschrieben. Hierzu werden passive, nicht einstellbare Vorwiderstände in Serie zu den technologisch bedingten elektrolytischen Widerständen der Teilstromkreise des elektrolytischen Gesamtstromkreises eingebracht, wobei in der so gebildeten Serienschaltung die Größe der Teilströme von den Vorwiderständen bestimmt wird. Diese Lösung ist zwar kostengünstiger als die in DE 29 51 708 C2 beschriebene Schal- tung. Allerdings ist die nicht vollständige Gleichheit der Teilströme insbesondere dann nicht akzeptabel, wenn die durch die Vorwiderstände verursachte zusätzliche Verlustleistung gering gehalten wird. Andernfalls entsteht eine sehr hohe Verlustleistung an den Vorwiderständen, so daß sich der Energieverbrauch entsprechend erhöht.
In DE 40 41 598 C1 ist eine weitere Lösung zur Angleichung der Zeilspannun- gen für jedes Teil am Warenträger beschrieben. In der dort offenbarten Anordnung mit zwei Anodenschienen und einer Kathodenschiene wird die Kathodenschiene an einer Seite des Badbehälters mit den Stromzuführungen in Kontakt gebracht und die Anodenschienen an der anderen Seite des Badbehälters. Zusätzlich wird vorgeschlagen, die Querschnitte der beiden Anodenschienen gleich groß zu wählen und das Verhältnis des Querschnitts der Kathodenschiene zum Querschnitt jeder einzelnen Anodenschiene zumindest wie 1 ,7 : 1 ,0 oder größer einzustellen. Auch diese Lösung ist aus den oben angegebenen Gründen nachteilig.
Zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Problemen (Spannungsabfall am Warenträger und an den Anodenträgern) stellt sich bei Anwendung der Pulstechnik, bei der der Strom an den Leiterplatten sehr schnell ein- und aus- oder umgepolt wird, ein weiteres Problem ein: Es wird gefordert, daß ein sehr schneller Stromanstieg erreicht wird. Üblicherweise werden Stromanstiegszeiten von maximal 100 μs pro 1000 A gefordert. In Tauchbadanlagen betragen die Pulsamplituden bis zu 7000 A für einen Anodenträger. Am Warenträger stellen sich bei den üblichen Konfigurationen mit beidseitig zu den Leiterplatten angeordneten Anoden daher Pulsamplituden von bis zu 14.000 A ein. Überwiegend wird eine Pulsanstiegszeit von weniger als 0,25 ms angestrebt. Auch wenn die In- duktivitäten der Stromzuführungen, Warenträger und Anodenträger absolut gering sind, besitzen sie für derartig hohe Stromänderungsgeschwindigkeiten eine deutlich wirksame Induktivität L. Die Zeitkonstante T (Tau) für einen induktiv wirkenden Stromkreis ergibt sich aus
T = L/R, wobei R und L die ohmschen und induktiven Widerstände des Gesamtstromkreises sind. Kleine Zeitkonstanten T für den Stromanstieg erfordern kleine induktive Widerstände.
Zur Erläuterung der Verhältnisse in einer mit Pulstechnik betriebenen Galvanisieranlage wird auf Fig. 1 verwiesen. In dieser Darstellung sind im oberen Teil der Warenträger 70 und sechs an dem Warenträger befestigte Leiterplatten mit den Bezugsziffern 101 , 102, 103, 104, 105 und 106 schematisch dargestellt. Die Leiterplatten werden über Kontakt-/Befestigungsstellen 12 mit Strom ver- sorgt. Der Warenträger ist auf Warenträgeraufnahmen 25 und 26 aufgesetzt, die auf dem (nicht dargestellten) Rand des die Behandlungsflüssigkeit enthaltenden Behälters angebracht sind. Der Warenträger wird über die Warenträger- aufnahme 26 mit Strom I versorgt. Die zu den einzelnen Leiterplatten 101 bis 106 fließenden Ströme I.,, I2, l3, l4, l5 und l6 sind ebenfalls angezeigt.
Im unteren Teil von Fig. 1 ist ein vereinfachtes Ersatzschaltbild für diese Anordnung wiedergegeben. Jedem Teilabschnitt auf dem Warenträger, der vom Galvanisierstrom zu einer bestimmten Leiterplatte 10i, durchflössen wird, entspricht ein zusätzliches ohmsches Widerstandsinkrement R, und ein induktives Widerstandsinkrement L,. Zusätzlich ist für alle Leiterplatten der gemeinsame ohmsche Widerstand R,, und der induktive Widerstand L. der Stromzuleitung außerhalb des eigentlichen Galvanisierbereiches wirksam.
Die ohmschen Widerstände R1( R2, R3, R4, R5 und R6 und die induktiven Wider- stände L,, L2, L3, L4, L5 und L6 in den einzelnen Warenträgerabschnitten addieren sich. Für die Leiterplatte 106 sind beispielsweise alle ohmschen Widerstände R1 bis R6 und alle Induktivitäten L, bis L6 wirksam, während sich auf die Stromanstiegszeit an der Leiterplatte 101 nur der ohmsche Widerstand R1 und der induktive Widerstand L, im Bereich des Warenträgers bis zur Kontaktierung dieser Leiterplatte auswirkt. In der Praxis wird bei einer derartigen Einspeisung von Pulsstrom in den Warenträger daher eine deutlich höhere Stromanstiegszeit an den Leiterplatten beobachtet, die vom Ort für die Stromzuleitung ent- fernt angeordnet sind, als bei denen, die nahe am Ort für die Stromzuleitung kontaktiert sind. Je nach Konfiguration des Warenträgers und Anordnung der Leiterplatten wird eine Erhöhung um den Faktor bis zu 3 festgestellt.
Die sich für die einzelnen Leiterplatten ergebenden Unterschiede sind sehr nachteilig, da das Galvanisierergebnis wesentlich von der Pulsform des Galvanisierstromes abhängt. Da in der gezeigten Anordnung unterschiedliche Zeitkonstanten T für die Leiterplatten erhalten werden, ergeben sich für die Galvanisierergebnisse daher erhebliche Schwankungen, die möglichst zu vermeiden sind. Außerdem sollen die Pulsfianken beim Galvanisieren möglichst steil verlaufen.
Um die Unterschiede der Galvanisierergebnisse auszugleichen und die Stromanstiegszeiten möglichst gering zu halten, wird der Pulsstrom daher vorzugs- weise von beiden Warenträgeraufnahmen 25 und 26 her eingespeist. Damit halbieren sich die Unterschiede, die durch die ohmschen und induktiven Widerstände R, und Lj im Warenträger entstehen. Nachteilig ist indes, daß sich die mit der beidseitigen Stromeinspeisung verbundenen Probleme einstellen, die weiter oben beschrieben worden sind. Das sind insbesondere der erhöhte Auf- wand und Platzbedarf für die stärkeren Stromzuführkabel oder - falls keine verstärkten Kabel eingesetzt werden - die erhöhte Brandgefahr im Falle eines Defektes oder einer stärkeren Erhöhung des Widerstandes an einem der Kontakte am Ort für die Stromzuleitung zum Warenträger, ferner der zusätzliche Aufwand für die Kabelführung vom Pulsgleichrichtergerät zur entgegengesetzten Seite des Badbehälters. Außerdem werden die üblicherweise doppelt dicken Stromzuführungen auch an jeder Kathodenseite gleich lang bis zum Pulsgenerator verlegt, um eine weitere Vergleichmäßigung der ohmschen und induktiven Widerstände zum einen und zum anderen Ort für die Stromzuleitung zum Warenträger zu erreichen. Auch mit dieser Maßnahme entstehen erhebliche Ko- sten. Die vorstehenden Ausführungen zu den Nachteilen der bekannten Anlagen betreffen sowohl die sich aus den ohmschen und induktiven Widerständen an den Warenträgern ergebenden Nachteile. In gleicher weise sind auch an den Anodenschienen ohmsche und induktive Widerstände wirksam, so daß sich die Höhe der sich für die Galvanisierung der einzelnen Leiterplatten wirksamen individuellen Widerstände und deren unterschiedliche Werte für die einzelnen Leiterplatten gegenüber der vorstehenden Betrachtung noch erhöhen.
Der vorliegenden Erfindung liegt von daher das Problem zugrunde, die Nachtei- le der bekannten Anlagen und Verfahren zu vermeiden und insbesondere geeignete Mittel zu finden, um eine möglichst gleichmäßige elektrolytische Behandlung der Werkstücke zu erreichen. Diese Mittel sollen auch gewährleisten, daß die Behandlung nicht nur bei Anwendung von Gleichstrom sondern auch bei Anwendung von Pulsverfahren zu einer geringen Schwankungsbreite der Behandlungsergebnisse führt. Bei Anwendung von Pulsverfahren soll für die in allen Werkstücken fließenden Pulsströme eine sehr kleine und gleich große Zeitkonstante T wirken, beispielsweise in einem Bereich von unten = 1 ms.
Gelöst wird dieses Problem durch geeignete zur Stromzuführung zu den elek- trolytisch zu behandelnden Werkstücken oder Gegenelektroden dienende Träger nach Anspruch 1 , eine Kombination dieser Träger mit weiteren Trägem nach Anspruch 13 sowie das Verfahren nach Anspruch 14. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäßen Träger bestehen aus mindestens drei parallel zueinander angeordneten, langgestreckten elektrischen Stromleitern, bei dem a. ein erster Stromleiter derart ausgebildet ist, daß die Werkstücke oder Gegenelektroden zur elektrischen Stromzuführung und mechanischen Befestigung direkt oder über Halterungen an diesem angebracht werden können, b. jeweils ein zweiter bis n-ter Stromleiter vorgesehen ist, wobei der zweite Stromleiter mit dem ersten Stromleiter, der dritte Stromleiter mit dem zweiten Stromleiter usw. über jeweils mindestens eine elektrisch leitfähige Verbindung derart verbunden ist, daß i. zwischen Verbindungen zwischen dem ersten und dem zweiten Stromleiter einerseits und Verbindungen zwischen dem (n-1)-ten und dem n-ten Stromleiter andererseits bestehende elektrische
Übergangswiderstände gleich groß sind und ii. der n-te Stromleiter mit dem (n-1 )-ten Stromleiter über eine elektrisch leitfähige Verbindung etwa in der Mitte des (n-1)-ten Stromleiters verbunden ist und c. elektrische Stromzuführungen von einer Stromquelle an mindestens einem Ende des n-ten Stromleiters vorgesehen sind.
Mit dem erfindungsgemäßen Träger wird eine größtmögliche Flankensteilheit der Strompulse bei Pulsbetrieb erreicht, da der Anteil parasitärer Induktivitäten auf einen sehr kleinen Wert reduziert wird.
Ebenso wichtig wie die Flankensteilheit ist bei Pulsbetrieb die gleichmäßige Pulsform und Pulsamplitude an jedem Ort des Trägers und damit an jedem Werkstück. Dies wird mit der gewählten Trägerkonstruktion mit einer mittigen Einspeisung des Stromes vom n-ten in den (n-1 )-ten Stromleiter und vorzugsweise beidseitige Einspeisung vom zweiten in den ersten Stromleiter durch die Schaffung symmetrischer Verhältnisse für den Stromlauf im Träger erreicht, wobei gleichzeitig eine beidseitige Einspeisung des Stromes von der Stromquelle über Kontaktstellen in den Träger vermieden wird, und es werden die mit der einseitigen Einspeisung verbundenen Vorteile genutzt:
- Geringer Aufwand und damit geringe Kosten bei der Bereitstellung der Stromzuführungskabel,
- Keine Probleme bei der Überwachung der elektrischen Kontaktierung an den Aufnahmestellen für den Warenträger am Behälterrand; eine
Erhöhung des Übergangswiderstandes durch Korrosion oder Verschmutzung dieser Kontakte kann durch den Anstieg der anliegenden Span- nung detektiert werden; die Kabelbrandgefahr kann somit vermieden werden; eine Querschnittsüberlastung der stromzuführenden Kabel kann nicht auftreten.
Mit der Einstellung symmetrischer Verhältnisse für den Stromlauf im Träger stellen sich automatisch annähernd gleich große Zellspannungen und annähend gleichförmige Pulse an allen Werkstücken ein, da die ohmschen Leitungswiderstände und die Induktivitäten der Leiterabschnitte in den Stromleitern durch gegenläufige Mitteneinspeisung kompensiert werden. Durch diese Maß- nähme sind die Pulsform und die Pulsamplitude an allen Stellen nahezu gleich. Außerdem erlaubt diese Anordnung bei Anwendung der Pulstechnik ein Verdrillen der Hochstromkabel zur Kompensation der Leitungsinduktivität bis an die Hochstromkontakte sowohl des Trägers für die Werkstücke als auch des Trägers für die Gegenelektroden. In der Praxis beträgt der Abstand der Orte für die Stromzuleitung in den Warenträger und die korrespondierenden Gegenelektrodenträger üblicherweise etwa 250 mm. Bei einem herkömmlichen Aufbau der Träger mit beidseitiger Einspeisung würde sich dieser Abstand mindestens auf die Trägerlänge vergrößern, d.h. auf mehrere Meter.
Bei Anwendung der Pulstechnik können die beschriebenen mittig angeordneten Verbindungen zwischen den benachbarten Stromleitern vom Ort der Stromzuleitung für den gesamten Träger auch etwas wegversetzt werden, beispielsweise um 25 %, bezogen auf die Gesamtlänge des Trägers. Damit wird eine optimale Gleichheit der Pulsform an allen Werkstücken erreicht. Bei Gleich- strombetrieb ist dieser Mittenversatz nicht erforderlich.
In einer bevorzugten Ausführungsform können im Träger drei parallel zueinander angeordnete, langgestreckte elektrische Stromleiter vorgesehen sein, wobei der zweite Stromleiter mit dem ersten Stromleiter über elektrisch leitfähi- ge Verbindungen etwa an den jeweiligen beiden Enden des ersten Stromleiters und der dritte Stromleiter mit dem zweiten Stromleiter über eine elektrisch leitfähige Verbindung etwa in der Mitte des zweiten Stromleiters verbunden ist. Elektrische Stromzuführungen sind in diesem Fall an mindestens einen Ende des dritten Stromleiters vorgesehen. Diese elektrischen Verbindungen besitzen unvermeidbare Übergangswiderstände, die aus Gründen der Symmetrie gleich groß sein sollen.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform besteht der Träger ausschließlich aus einem ersten und einem zweiten elektrischen Stromleiter, wobei die beiden Stromleiter parallel zueinander angeordnet und langgestreckt sind. Der erste Stromleiter ist dabei derart ausgebildet, daß die Werkstücke oder Gegen- elektroden zur elektrischen Stromzuführung und mechanischen Befestigung direkt oder über Halterungen an diesem angebracht werden können. Der zweite Stromleiter ist mit dem ersten Stromleiter über elektrisch leitfähige Verbindungen etwa in der Mitte des ersten Stromleiters verbunden. Elektrische Stromzuführungen von der Stromquelle sind an mindestens einem Ende des zweiten Stromleiters vorgesehen.
Die Stromleiter sind vorzugsweise als Stromschienen aus elektrisch leitfähigem Material ausgebildet und bestehen insbesondere aus Metall. Dadurch wird eine stabile Konstruktion für die Halterung der üblicherweise sehr schweren Werk- stücke und Gegenelektroden an den Trägern und insbesondere ein geringer Leitungswiderstand in den Stromleitern der Träger durch einen großen Leitungsquerschnitt erreicht. Selbstverständlich können einzelne Stromleiter auch in Form von Kabeln ausgebildet sein, insbesondere der n-te Stromleiter, insbesondere dann, wenn der Träger für die Gegenelektrode vorgesehen ist. In diesem Falle kann ein Festanschluß vor der Stromquelle mittels Kabel etwa in der Mitte des benachbarten Trägers gebildet werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt der erfindungsgemäße Träger eine erste, eine zweite und eine dritte Stromschiene. In diesem Fall ist die erste Stromschiene derart ausgebildet, daß die Werkstücke oder Gegenelektroden zur elektrischen Stromzuführung und mechanischen Befestigung direkt oder über die Halterungen an dieser angebracht werden können. Die zweite Stromschiene wird mit der ersten über elektrisch leitfähige Verbindungen etwa an den jeweiligen Enden der ersten und zweiten Stromschiene verbunden und die dritte Stromschiene mit der zweiten über eine elektrisch leitfähige Verbindung etwa in der Mitte der zweiten Stromschiene. Insbesondere die dritte Schiene kann gegebenenfalls auch durch ein Kabel ersetzt werden, vorzugsweise, wenn der Träger zur Halterung der Gegenelektroden eingesetzt wird. In diesem Falle wird das Kabel vorzugsweise mit einem seiner Enden an der Verbindung zur zweiten Schiene befestigt. Falls der dritte Stromleiter eine Schiene ist, wird die elektrische Verbindung zwischen dieser und der zweiten Schiene in etwa der Mitte der dritten Schiene gebildet. An mindestens einem Ende der dritten Stromschiene sind elektrische Stromzuführungen von einer Stromquelle vorgesehen. Zur Erhöhung der Stabilität der Träger können neben den elektrisch leitfähigen Verbindungen auch elektrisch nichtleitende (isolierende) Verbindungen vorgesehen sein.
Durch diese sehr einfache Anordnung mit drei Stromschienen werden der wirksame ohmsche und induktive Widerstand im Träger auf ein Minimum reduziert, so daß die Flankensteilheit und Amplituden der Pulse in den Werkstücken optimal kleine Unterschiede aufweisen.
Der Träger kann auch aus mindestens zwei Stromleitern aufgebaut sein: Die zweite Stromschiene ist dann mit der ersten Stromschiene über elektrisch leitfähige Verbindungen etwa in der Mitte der ersten und der zweiten Stromschiene verbunden. Elektrische Stromzuführungen von der Stromquelle sind in die- sem Fall an mindestens einem Ende der zweiten Stromschiene vorgesehen.
Mit diesem weiteren erfindungsgemäßen Aufbau des Trägers wird ebenfalls eine symmetrische Stromverteilung im Träger ermöglicht, so daß sich weitgehend gleichmäßige Verhältnisse an allen Werkstücken einstellen.
Eine besonders preisgünstige Ausführungsform der Erfindung kann dann genutzt werden, wenn die Anoden fest im Bad verbleiben können. Dies ist bei- spielsweise bei Verwendung von unlöslichen Anoden gegeben oder wenn das Anodenmaterial automatisch über entsprechende Zuführungseinrichtungen in Titankörbe eingefüllt wird. Bei dieser Variante können die von der Stromquelle kommenden Kabel oder Schienen direkt etwa in der Mitte der Anodenschienen angeschraubt werden.
Die Stromschienen der Träger sind vorzugsweise in Form von Flachprofilen ausgebildet, die in den Bereichen außerhalb der leitfähigen Verbindungen durch elektrische Isolation voneinander getrennt sind, an denen keine Verbin- düngen vorgesehen sind. Die elektrischen Verbindungen können in diesem Fall durch ein Fügeverfahren gebildet sein. Mit diesem Aufbau können die erfindungsgemäßen Träger sehr einfach hergestellt werden, beispielsweise durch Aufeinanderlegen von Flachprofilen und dazwischenliegenden Isolierschichten, beispielsweise aus Kunststoff. Die Kunststoffschichten sind vorzugsweise sehr dünn, beispielsweise 2 mm, um die Wirkung parasitärer Induktivitäten zu minimieren. Die einzelnen Schienen werden beispielsweise durch ein Schweiß-, Reibschweiß- oder Lötverfahren oder durch Schrauben oder Nieten miteinander verbunden, wobei an diesen Stellen die elektrischen Verbindungen entstehen.
In einer alternativen Ausführungsform können die Stromschienen auch durch Formschnitt aus einem elektrisch leitfähigen Materialstück gebildet sein, beispielsweise durch Wasserstrahlschneiden.
Vorzugsweise weisen die zwei bzw. drei Stromschienen eines Trägers im wesentlichen die gleiche Länge auf und sind mit korrespondierenden Seitenflächen dicht aneinanderliegend angeordnet. Die n-te Stromschiene kann insbesondere derart ausgebildet sein, daß sie zur mechanischen Fixierung des Trägers an einem Badbehälter dient und deshalb etwas länger ausgeführt werden kann als die übrigen Schienen. Beispielsweise können Auflage- und elektrische Kontaktierflächen an dieser Stromschiene vorgesehen sein, die zu entsprechenden Aufnahmepunkten auf dem Wannenrand eines Behälters korrespon- dieren, auf den der Warenträger aufgesetzt oder an dem der Gegenelektrodenträger befestigt wird.
Zum Einsatz in elektrolytischen Behandlungsstationen können die erfindungs- gemäßen Träger zur Halterung und elektrischen Kontaktierung der Werkstücke und ein herkömmlicher Gegenelektrodenhalter eingesetzt werden. Alternativ kann ein erfindungsgemäßer Träger auch zur Halterung und elektrischen Kontaktierung der Gegenelektroden und ein herkömmlicher Warenträger zur Halterung und elektrischen Kontaktierung der Werkstücke verwendet werden. Be- sonders vorteilhaft ist eine erfindungsgemäße Kombination von mindestens einem ersten erfindungsgemäßen Träger, bestehend aus drei Stromleitern, mit mindestens einem zweiten Träger, wobei der zweite Träger aus mindestens zwei Stromleitern besteht, von denen a. mindestens ein erster Stromleiter derart ausgebildet ist, daß die Werk- stücke oder Gegenelektroden zur elektrischen Stromzuführung und mechanischen Befestigung direkt oder über Halterungen an diesem angebracht werden können, b. mindestens ein zweiter Stromleiter mit dem mindestens einen ersten Stromleiter über eine elektrisch leitfähige Verbindung etwa in der Mitte des mindestens einen ersten und zweiten Stromleiters verbunden ist und c. elektrische Stromzuführungen von der Stromquelle an mindestens einem Ende des zweiten Stromleiters vorgesehen sind.
Mit der zuletzt genannten Ausführungsform wird eine besonders günstige An- Ordnung erreicht: Indem der Strom in dem ersten Träger von den Enden her in die zweite bzw. dritte Schiene eingespeist wird, an der die Werkstücke oder Gegenelektroden befestigt und elektrisch kontaktiert sind, und in dem zweiten Träger von der Mitte her, wird eine weitere Vergleichmäßigung erreicht, indem die z.T. unterschiedliche Länge der Strompfade, bezogen auf die Befestigungs- stellen für das Behandlungsgut und die Gegenelektroden noch weitergehend kompensiert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zur elektrolytischen Behandlung von Werkstücken umfaßt folgende Verfahrensschritte: a. Die Werkstücke werden an einem ersten erfindungsgemäßen Träger, vorzugsweise aus drei Stromschienen bestehend, befestigt. b. Die Gegenelektroden werden an mindestens einem zweiten erfindungsgemäßen Träger, vorzugsweise aus zwei Stromschienen bestehend, befestigt. c. Die Träger für die Werkstücke und die Träger für die Gegenelektroden werden auf dem Wannenrand eines Behälters für eine Behandlungs- flüssigkeit aufgesetzt. d. Dabei werden die Werkstücke und die Gegenelektroden in eine Behandlungsflüssigkeit eingetaucht. e. Von einer Stromquelle erzeugter elektrischer Strom, vorzugsweise elektrisch pulsierender Strom, wird über elektrische Stromzuführungen an den Trägern zu den Werkstücken und den Gegenelektroden geleitet.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die nachfolgend beschriebenen Figuren verwiesen. Es zeigen:
Fig. 2a eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen zweilagigen Trägers für die Werkstücke und die Anoden in Seitensicht; Fig. 2b eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen dreilagigen Trägers für die Werkstücke und die Anoden in Seitensicht;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Spannungs- und Induktivitätsverhältnisse an einer Trägeranordnung nach dem Stand der Technik; Fig. 4 eine schematische Darstellung der Spannungs- und Induk- tivitätsverhältnisse an einer erfindungsgemäßen Trägeranordnung; Fig. 4a eine schematische Darstellung einer Hälfte eines dreilagi- gen Trägers;
Fig. 4b eine schematische Darstellung einer Hälfte eines zweilagi- gen Trägers; Fig. 5a eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen dreilagigen Trägers:
Fig. 5 b eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen zweilagigen Trägers:
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform für einen dreilagigen Träger in Draufsicht;
Fig. 7 eine Darstellung einer Ausführungsform für die elektrischen
Verbindungen 13 und 14 an dem in Fig. 6 dargestellten Träger in Draufsicht (geschnitten);
Fig. 8 eine Darstellung einer anderen Ausführungsform für die elektrischen Verbindungen 13 und 14 an dem in Fig. 6 dargestellten Träger von der Stirnseite her gesehen;
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform für einen zweilagigen Träger in Draufsicht;
Fig. 10 eine schematische Darstellung der Befestigung von Ge- stellstäben für die Werkstücke an dem in Fig. 9 dargestellten Träger von der Stirnseite her gesehen;
Fig. 11 eine Darstellung der Befestigung von Gestellstäben für die
Werkstücke an einem zweilagigen Träger von der Stirnseite her gesehen; Fig. 12 eine Darstellung einer Befestigung von Anodenkörben an einem zweilagigen Träger von der Stirnseite her gesehen;
Fig. 13 eine Darstellung einer Befestigung von Anodenkörben an einem zweilagigen Träger von der Stirnseite her gesehen.
In Fig. 2a und Fig. 2b sind zwei Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Trägern in Seitensicht dargestellt. Beispielsweise kann der dreilagige Träger 1 (Fig. 2b) zur Befestigung von und zur elektrischen Stromzuführung zu Werk- stücken und der Träger 2 (Fig. 2a) zur Befestigung von und zur elektrischen Stromzuführung zu Anoden dienen. Selbstverständlich können die Träger auch bei der anodischen Behandlung von Werkstücken eingesetzt werden, so daß in diesem Fall der Träger 2 zur Befestigung von und zur elektrischen Stromzufüh- rung zu Kathoden dient. Weiterhin kann der dreilagige Träger auch zur Aufnahme der Gegenelektroden und der zweilagige Träger zur Aufnahme der Werkstücke verwendet werden. Die beiden Träger werden in einer elektrolytischen Zelle miteinander kombiniert und dort einander gegenüberliegend angeordnet. In diesem Fall ist zur beidseitigen Behandlung der Werkstücke dem Träger 1 auch an der dem Träger 2 abgewandten Seite des Trägers 1 ein zweiter Träger 2 zugeordnet. Die beiden einzelnen Träger können in der elektrolytischen Zelle auch mit herkömmlichen Trägern oder mit anderen erfindungsgemäßen Trägern kombiniert werden.
Der zweilagige Träger 2 weist eine Stromschiene 3 und eine Stromschiene 4 auf, die übereinander angeordnet sind. Die Stromschienen 3 und 4 bestehen beispielsweise aus Kupfer oder aus Edelstahl, gegebenenfalls mit einer Kupferseele, und sind als Flachprofile, beispielsweise mit einem Querschnitt von 100 mm x 20 mm, ausgebildet.
Die Stromschiene 3 des Trägers 2 dient zur mechanischen Befestigung der Anoden über Anodenaufhängungen 60 an den Befestigungsstellen 5. Über die Befestigungsstellen wird auch der elektrische Strom zu den Anoden geführt.
Die Schiene 3 ist mit der Schiene 4 über die Verbindung 6 derart verbunden, daß an dieser Stelle eine elektrisch leitfähige Verbindung gebildet wird. Ein Querschnitt durch die Schienenanordnung ist in Fig. 12 wiedergegeben. Der Träger 2 kann beispielsweise durch Übereinanderiegen von zwei Flachprofilen aus Metall mit dazwischen angeordneten Kunststoffstreifen zur elektrischen Isolierung der Schienen gegeneinander und Verschrauben der Schienen an der elektrischen Verbindung hergestellt werden. Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit können weitere Verschraubungen vorhanden sein, die gegen die Schienen 3 und 4 elektrisch isoliert sind, um keine weiteren Kontaktstellen herzustellen.
Die Schiene 4 ist über einen externen elektrischen Stromleiter mit einer exter- nen Stromversorgung (beides nicht dargestellt) verbunden. Hierzu wird ein elektrischer Kontakt zu dem externen Stromleiter an der Stelle 7 an einem Ende der Schiene 4 hergestellt, an der der Träger 2 auch auf der Warenträgerauf- nahme 29 am Behälterrand aufsitzt. Der Träger sitzt am anderen Ende ebenfalls auf einer Trägeraufnahme 30 auf dem Behälterrand 80 auf. Der elektrische Kontakt kann beispielsweise durch eine Verschraubung des zur Stromzuführung verwendeten Kabels mit der Schiene an dieser Stelle 7 gebildet werden. Für den Fall, daß der Träger in der Anlage transportiert werden muß, werden Einweisungen für den Träger am Behälterrand eingesetzt, auf die der Träger aufgesetzt werden kann.
Im praktischen Betrieb fließt der elektrische Strom I zunächst über den Bereich 8 der Schiene 4 bis zur Verbindung 6, von dort über die Verbindung zur Schiene 3 und von dieser zu den elektrischen Kontaktier- und Befestigungsstellen 5 für die Anoden. Indem die Verbindung 6 etwa in der Mitte der Schiene 3 an- geordnet ist, ergibt sich für die Anoden eine ungefähr symmetrische Verteilung der einzelnen Zellspannungen. Die im äußeren Bereich an den Befestigungsstellen 5' und 5" befestigten Anoden erfahren hierbei natürlich einen größeren Spannungsabfall durch den Stromfluß in der Schiene 3 als die etwa in der Mitte der Schiene in der Nähe der Befestigungsstelle 5'" befestigten Anoden. Der Spannungsabfall ist jedoch für die beiden an den Befestigungsstellen 5' und 5" befestigten Anoden gleich. Außerdem ist der Unterschied der Spannungsabfälle zwischen den an den Befestigungsstellen 5' und 5" befestigten und den an der Befestigungsstelle 5'" befestigten Anoden relativ klein (halb so groß wie bei Trägern nach dem Stand der Technik). Dadurch ergeben sich an den Anoden sehr gleichmmäßige Verhältnisse. Insbesondere in Kombination mit dem zweiten Träger gemäß Fig. 2b stellen sich gleiche elektrische Bedingungen an allen Werkstücken ein. Wird der Träger 2 bei Anwendung eines Pulsstromverfahrens eingesetzt, so wirken Induktivitäten in den einzelnen Stromleitern. Die den Induktivitäten entsprechenden induktiven Widerstände verhalten sich ebenso wie die ohmsche Widerstände (Addition von in Reihe geschalteten induktiven Widerständen). Daher gilt die obige Betrachtung auch für die induktiven Widerstände.
Der in Fig. 2b gezeigte dreilagige Träger 1 besteht aus der Schiene 9, der Schiene 10 und der Schiene 11, die übereinander angeordnet sind. Die Schiene 9 dient zur mechanischen Befestigung der Werkstücke über Gestellstäbe an den Befestigungsstellen 12. Außerdem wird den Werkstücken über diese Befestigungsstellen elektrischer Strom zugeführt. Die Schiene 9 ist mit der Schiene 10 über an den Enden der beiden Schienen gelegene elektrische Verbindungen 13 und 14 verbunden. Die weitere Schiene 11 ist zu den beiden Schienen 9 und 10 parallel angeordnet und mit der Schiene 10 an der etwa mittig gelegenen Verbindung 15 verbunden.
Auch die Schienen 9, 10 und 11 des Trägers 1 bestehen aus Kupfer oder Edelstahl und können als Flachprofile ausgebildet sein. Zur Herstellung dieses Trägers können die einzelnen Schienen mit Isolierlagen, beispielsweise aus Kunst- stoffstreifen zwischen den Schienen, zunächst aufeinander gestapelt und die drei Schienen anschließend an den Verbindungen 13, 14 und 15 derart miteinander verbunden werden, daß elektrische Verbindungen an diesen Stellen gebildet werden. Hierzu können die Schienen wiederum durch Schrauben, aber auch durch Nieten, Schweißen oder Löten miteinander verbunden werden. In einer alternativen Verfahrensweise kann der Träger auch aus einem monolithischen Metallstück durch Formschneiden hergestellt werden. Beispielsweise können die Zwischenräume zwischen den Schienen durch Wasserstrahlschneiden gebildet werden, so daß der Träger aus dem Stück herstellbar ist.
Im Betrieb wird Strom über externe Stromleiter an der Stelle 16 in die Schiene 11 geleitet, an der der Träger 1 auch auf der Warenträgeraufnahme 25 am Behälterrand 80 aufsitzt. Der Träger sitzt am anderen Ende ebenfalls auf einer Trägeraufnahme 26 auf dem Behälterrand auf. Der Strom fließt über den Bereich 17 der Schiene 11 zur elektrischen Verbindung 15 und von dort in die Schiene 10. Dann kann der Strom über beide Bereiche 33' und 33" zu den Verbindungen 13 und 14 fließen und von dort in die Schiene 9.
Durch diese spezielle Stromführung werden die in der Nähe der Befestigungsstellen 12' und 12" gelegenen Werkstücke gleich behandelt, da der Spannungsabfall von der Stromquelle bis zu diesen Stellen gleich ist. Der Spannungsabfall in der Schiene 9 ist dagegen für die Befestigungssteile 12"' etwa in der Mitte der Schiene 9 etwas größer als der Spannungsabfall bis zu den Stellen 12' und 12". Dieser Unterschied ist jedoch relativ klein.
Eine besonders vorteilhafte Anordnung ergibt sich, wenn der zweilagige Träger 2 mit dem dreilagigen Träger 1 kombiniert wird. In der Schiene 9 des dreilagi- gen Trägers 1 (Fig. 2b, Stromzuführung zum Behandlungsgut) verläuft der
Spannungsabfall in der Schiene von der Außenkante nach innen, also gegenüber der Schiene 3 im zweilagigen Träger 2 (Fig. 2a) um 180° gedreht. Es findet eine nahezu vollständige Kompensation der ohmschen und induktiven Widerstände statt. In diesem Fall werden die Zellspannungen an den einzelnen Werkstücken in optimaler Weise vergleichmäßigt.
Zur weiteren Erläuterung der vorteilhaften Vergleichmäßigung der Zellspannungen an den Werkstücken bei einer derartigen Kombination eines zweilagigen mit einem dreilagigen Träger wird auf die Fig. 3, 4, 4a und 4b verwiesen:
In Fig. 3 sind die Zellspannungen an einer Trägerkombination mit herkömmlichen Trägern in einer elektrolytischen Zelle schematisch dargestellt. Einem kathodisch polarisierten Warenträger 70 sind beidseitig je ein Anodenträger 71' und 71" gegenüberliegend angeordnet. In dieser dem Stand der Technik zu- zurechnenden Anordnung werden aus den eingangs erläuterten Gründen vorzugsweise jeweils beide Enden des Warenträgers und der Anodenträger mit der Stromquelle verbunden. Dies wird in der Darstellung durch die Pfeile mit der Angabe I bzw. 1/2 symbolisiert. Jeweils die Hälfte des Betrages des Stromes durch den Warenträger fließt durch die Anodenträger. Für die Abschätzung der Spannungsabfälle in den Trägern wird eine Spannung an den Trägerenden von U = 2,0 V angenommen. Für den Spannungsabfall über eine Hälfte eines Trägers ergibt sich beispielsweise ein Wert von etwa ΔU = 100 mV, wenn gleichzeitig der ohmsche Widerstand des Warenträgers pro Längeneinheit halb so groß ist wie der ohmsche Widerstand der Anodenträger pro Längeneinheit. Damit beträgt die Zellenspannung an an den Enden des Warenträgers angebrachten Werkstücken U = 2,0 V und an in der Mitte des Warenträgers ange- brachten Werkstücken nur U = 1 ,8 V. Diese Differenz führt zu erheblichen Unterschieden an den Werkstücken beim elektrolytischen Behandeln.
Wird ferner angenommen, daß die Induktivität L der Träger bei typischen Anwendungen ΔL = 0,2 μH auf einem der halben Trägerlänge entsprechenden Abschnitt beträgt, so beträgt die Induktivität eines Stromkreises, der durch ein etwa in der Mitte des Warenträgers befestigtes Werkstück geschlossen wird, in den Trägem ΔL = 0,4 μH. Der entsprechende Wert für etwa an den Enden des Warenträgers befestigte Werkstücke geht gegen Null. Durch diese Unterschiede werden die Pulsanstiegs- und -abkling-Zeitkonstanten erheblich beeinflußt. Daher entstehen auch aus diesem Grunde nicht zu vernachlässigende
Schwankungen der Verfahrensparameter für die Werkstücke an einem Träger.
Bei einer erfindungsgemäßen Kombination eines zweilagigen Trägers 2 mit zwei dreilagigen Trägern 1' und 1" ergeben sich die in Fig. 4 dargestellten Ver- hältnisse:
Auch in diesem Fall werden zwei Halbzellen gebildet, allerdings mit einem dreilagigen Anodenträger 1', einem zweilagigen Warenträger 2 und einem weiteren dreilagigen Anodenträger 1". Die ohmschen Widerstände in den Anodenträ- gern und dem Warenträger sind im Verhältnis zum Betrag des durchfließenden Stromes beispielsweise wiederum derart bemessen, daß der Spannungsabfall über einen halblangen Abschnitt eines Trägers ΔU = 0,1 V beträgt, wobei al- lerdings ein größerer Spannungsabfall (ΔU = ca. 0,15 V) in der zweiten Stromschiene der dreilagigen Träger entsteht. An die Träger wird eine Spannung in Höhe von U = 2,15 V angelegt, um den Spannungsabfall in der zweiten Schiene des dreilagigen Trägers so zu kompensieren, daß die zum Stand der Tech- nik gemäß Fig. 3 vergleichbare Zellspannung in Höhe von 1 ,9 V wirksam wird.
Aus der Darstellung ist leicht entnehmbar, daß den etwa in der Mitte des Warenträgers 2 bei M befestigten Werkstücken eine Zellspannung in Höhe von U = 1 ,9 V aufgeprägt wird. Dasselbe gilt für die etwa an den Enden des Waren- trägers bei E' und E" befestigten Werkstücke.
Für die Induktivität gilt im wesentlichen dasselbe. Zur Berechnung der Induktivitäten wird auf Fig. 4a und Fig. 4b verwiesen, in denen die Induktivitäten für einzelne Schienenbereiche angegeben sind.
In Fig. 4a ist die eine Hälfte eines dreilagigen Trägers, bestehend aus drei Schienen 9, 10 und 11 schematisch dargestellt. Durch Spiegelung an einer senkrecht zur Längsrichtung der drei Schienen am oberen Knick A' liegenden Ebene ergibt sich der gesamte Träger. Der Strom wird am einen Ende in die dritte Schiene 11 eingespeist (dargestellt durch den Pfeil an der Stelle, bezeichnet mit A). Es wird angenommen, daß die Induktivitäten für die Abschnitte AB, AB' bzw. AA' die Beträge von LAB » 0,25 μH, LAB.= 0,18 μH bzw. LM. « 0,09 μH annehmen.
In Fig. 4b ist die eine Hälfte eines zweilagigen Trägers, bestehend aus den zwei Schienen 3 und 4 schematisch dargestellt. Durch Spiegelung an einer senkrecht zur Längsrichtung der zwei Schienen am oberen Knick A' liegenden Ebene ergibt sich der gesamte Träger. Der Strom wird am einen Ende in die zweite Schiene 4 eingespeist (dargestellt durch den Pfeil an der Stelle, bezeich- net mit A). Es wird angenommen, daß die Induktivitäten für die Abschnitte AB bzw. AA' die Beträge von LAB = 0,15 μH bzw. L^. = 0,075 μH annehmen. Für die Kombination des dreilagigen Trägers mit dem zweilagigen Träger gemäß Fig. 4 ergeben sich somit für an verschiedenen Orten befestigte Werkstücke die folgenden Werte für die Induktivitäten bei Anschluß der Stromquelle bei M:
Für bei M befestigte Werkstücke:
L1 * (0,15 + 0) μH = 0,15 μH Für bei E' befestigte Werkstücke:
L2 * (0,075 + 0,2) μH = 0,275 μH Für bei E" befestigte Werkstücke:
L3 = (0,075 + 0,2) μH = 0,275 μH.
Wird die Stromquelle dagegen bei E' an die Träger angeschlossen, so ergeben sich für die Induktivität der jeweiligen Stromkreise die folgenden Werte:
Für bei M befestigte Werkstücke:
L1 = (0,25 + 0,075) μH = 0,325 μH Für bei E' befestigte Werkstücke:
L2 = (0,18 + 0,15) μH = 0,33 μH Für bei E" befestigte Werkstücke:
L3 = (0,09 + 0,075 + 0,075 + 0,2) μH = 0,44 μH.
Die maximale Differenz der wirksamen Induktivitäten bei einer Stromeinspeisung bei M beträgt demnach ΔL = 0,125 μH und die maximale Differenz bei einer Stromeinspeisung bei E' ΔL = 0,115 μH.
Während sich also bei Verwendung herkömmlicher Träger für die Werkstücke und die Anoden eine Differenz der Induktivitäten für etwa in der Mitte der Warenträger gegenüber etwa an den Enden der Warenträger befestigte Werkstük- ke von ΔL = 0,4 μH einstellt, bildet sich bei Verwendung der erfindungsgemäßen Träger lediglich eine Differenz von ΔL = 0,125 μH bzw. ΔL = 0,115 μH aus. Diese geringere Differenz führt zu deutlich geringeren Unterschieden der Pulsanstiegs- und abkling-Zeitkonstanten an den einzelnen Werkstücken, so daß gleichmäßigere Ergebnisse beim Galvanisieren erhalten werden, wenn die erfindungsgemäßen Träger eingesetzt werden.
In Fig. 5a und Fig. 5b sind in perspektivischer Darstellung Ausführungsformen eines dreilagigen Trägers 1 (Fig. 5a) und eines zweilagigen Trägers 2 (Fig. 5b) wiedergegeben. Der dreilagige Träger in Fig. 5a, beispielsweise ein Warenträger, besteht aus den drei Schienen 9, 10 und 11, beispielsweise aus Edelstahl bestehenden Flachschienen. Die Schiene 9 dient zur Befestigung der Werkstücke. Hierzu sind geeignete Befestigungsstellen 12 vorgesehen. Die Schienen sind untereinander über Verbindungen 13, 14 und 15 miteinander elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindung 15 ist vorzugsweise in der Mitte der Schienen 10 und 11 angeordnet. Diese Verbindung kann aber auch zu dem dem Stromzuleitungsort 16 abgewandten Ende der beiden Schienen hin verschoben sein, beispielsweise um 25 %, bezogen auf die Gesamtlänge der Schiene 10. Abgesehen von den elektrischen Verbindungen sind die Schienen gegeneinander isoliert. In den Zwischenräumen 21, 22' und 22" kann hierzu eine Kunststoffisolierschicht eingebettet sein. Mittels elektrisch isolierender Fügeverfahren kann der Träger mechanisch weiter stabilisiert werden.
Die Schiene 11 des dreilagigen Trägers 1 ist in einer bevorzugten Ausführungsform länger als die beiden anderen Schienen 9 und 10 ausgebildet und steht daher an den Enden über. Die überstehenden Enden 23 und 24 dienen zum Absetzen des Trägers beispielsweise auf den Rand eines Behandlungsbehäl- ters auf Trägeraufnahmestellen 25,26. An einer dieser Stellen (Stromeinspei- sungsort 16) ist auch eine elektrische Kontaktierung zur externen Stromquelle vorgesehen, so daß der Stromfluß beim Absetzen des Warenträgers auf den Behälterrand einsetzt.
Der zweilagige Träger 2 in Fig. 5b, beispielsweise ein Anodenträger, besteht aus den Schienen 3 und 4. An der Schiene 3 sind in diesem Fall die Anodenhalter befestigt, die die Anoden tragen. Die entsprechenden Befestigungsstel- len sind mit der Bezugsziffer 5 bezeichnet. Auch in diesem Fall bestehen die beiden Schienen vorzugsweise aus flachprofilförmigem Kupfer oder Edelstahl. Die beiden Schienen sind etwa in der Mitte miteinander elektrisch verbunden. Zwischen den beiden Schienen sind im übrigen Zwischenräume 34' und 34" vorgesehen, in denen beispielsweise durch eine Kunststoffolie gebildete Isolierschichten vorgesehen sein können.
Die Schiene 4 weist eine größere Länge auf als die Schiene 3 und steht an den Enden über. Die überstehenden Enden 27 und 28 dienen zur Befestigung des Trägers 2 auf einem Behälterrand. Zur elektrischen Kontaktierung dient eine der mit den Bezugsziffern 29,30 bezeichneten Trägeraufnahmestellen.
Die beiden Träger 1 und 2 in Fig. 5a und Fig. 5b können in der gezeigten Ausrichtung auf einen Behälterrand aufgesetzt werden. In diesem Fall sind die für die Befestigung und elektrische Kontaktierung der Werkstücke und Anoden dienenden Schienen 3 und 9 oberhalb der verlängerten Schienen 4 und 11 angeordnet. Die Träger können auch in umgekehrter Ausrichtung verwendet werden, wobei die die Werkstücke und Anoden tragenden Schienen nach unten hängen.
Eine alternative Ausführungsform für einen dreilagigen Träger 1 ist in Fig. 6 in Draufsicht wiedergegeben. In diesem Fall ist die Schiene 11, die zur Auflage des Trägers auf einem Behälterrand dient, in der Mitte der beiden anderen Schienen 9 und 10 angeordnet. Dadurch wird die Anordnung im Schwerpunkt in einfacher Weise ausbalanciert. Die zwischen den Schienen 9 und 10 gebildeten Verbindungen 13 und 14 überbrücken elektrisch isoliert die Schiene 11. Der Strom wird an der mit dem Pfeil bezeichneten Stelle (I) in die Schiene 11 eingespeist. Die übrigen Bezugsziffern in Fig. 6 entsprechen den in Fig. 5a und Fig. 5b angegebenen Bezugsziffern.
Zur Realisierung der die Schiene 11 überspannenden Verbindungen 13 und 14 zwischen den Schienen 9 und 10 ist beispielsweise die in Fig. 7 dargestellte Detaillösung geeignet. Diese Darstellung gibt die Verbindungen 13 und 14 in einem Ausschnitt wieder. In Fig. 7 sind Teile der Schienen 9, 10 und 11 zu erkennen. Die Schiene 11 wird von den Schienen 9 und 10 flankiert. Eine Schraubverbindung dient als elektrische Verbindung zwischen den Schienen 9 und 10. Damit diese elektrische Verbindung keinen elektrischen Kontakt mit der Schiene 11 erhält, ist die Schraubverbindung elektrisch isoliert in der Schiene 11 angebracht. Hierzu dienen beispielsweise eine elektrisch leitfähige Distanzbuchse 31 und eine elektrisch isolierende Distanzhülse 32. Derartige Schraubverbindungen sind an den Enden der Schienen 9 und 10 vorgesehen. An je- dem Ende können auch mehrere Schraubverbindungen angebracht sein.
In einer anderen Ausführungsform gemäß Fig. 8 ist ein Querschnitt durch einen dreilagigen Träger 1, bestehend aus drei Schienen 9, 10 und 11, von der Stirnseite gesehen, wiedergegeben. Die Schiene 9 dient wiederum zur Befestigung der Werkstücke oder Anoden. Im vorliegenden Fall sind die Gestellstäbe 50 für Werkstücke erkennbar. Der Schiene 9 gegenüberliegend und zu dieser parallel angeordnet ist die Schiene 10. Beide Schienen sind ausschließlich an deren Enden mit in Form von elektrisch leitfähigen Laschen ausgebildeten elektrischen Verbindungen 13 und 14 verbunden. Eine weitere elektrische Verbin- düng 15 geht von der Schiene 10 zur Schiene 11 aus, die sich zwischen den Schienen 9 und 10 befindet. Der Träger kann auf dem Rand eines Behälters mit der Schiene 11 aufliegen (siehe Pfeil). Über die Auflage wird gleichzeitig Strom zugeführt.
In Fig. 9 ist eine Ausführungsform für einen zweilagigen ausbalancierten Warenträger 2 in Draufsicht dargestellt. Die Schiene 3 ist derart lang ausgebildet, daß sie die gesamte Breite einer elektrolytischen Zelle überbrücken kann. Diese Schiene kann an den Enden auf den Rand des Behandlungsbehälters aufgesetzt werden. Der elektrische Strom I wird an der Stelle 7 in diese Schiene eingespeist. Zwei weitere Schienen 4" und 4", die lediglich eine in sich versetzte zweite Schiene darstellen, sind mit der ersten Schiene 3 über die Verbindung 6 elektrisch verbunden. Hierzu dient in diesem Fall beispielsweise eine Schraubverbindung, die auch die nötige mechanische Stabilität ergibt. An den Schienen 4' und 4" können die Werkstücke über die Befestigungsstellen 5 angebracht werden. Weitere elektrisch isolierte Verbindungen der Schienen können zur Erhöhung der mechanischen Stabilität angebracht werden.
Durch den seitlichen Versatz der beiden Schienen 4' und 4" gegenüber der mittleren Schiene 3 wird der Träger ausbalanciert. Die Werkstücke können hierzu beispielsweise in der in Fig. 10 gezeigten Weise an den Schienen 4* und 4" befestigt sein. In Fig. 10 ist die Anordnung von Fig. 9 von Seite gesehen wiedergegeben. Die an den Befestigungsstellen angebrachten Gestellstäbe 50 für die Werkstücke sind jeweils zur Mitte hin gekröpft, so daß die Werkstücke unterhalb des Trägers 2 im Schwerpunkt hängen.
In Fig. 11 ist eine weitere Ausführungsform eines zweilagigen Warenträgers 2, von der Stirnseite gesehen, dargestellt. Die auf dem Behälterrand aufliegende Schiene 3 ist mit der Schiene 4 derart über eine Verbindung 6 in der Mitte verbunden, daß letztere unterhalb der Schiene 3 hängt. An der Schiene 4 sind wiederum die Gestellstäbe 50 für Werkstücke befestigt. Dadurch wird ebenfalls eine ausbalancierte Anordnung ermöglicht.
In Fig. 12 ist eine weitere Ausführungsform für einen zweilagigen Anodenträger 2 mit den Schienen 3 und 4, von der Stirnseite gesehen, dargestellt. Die beiden Schienen sind in der Mitte über die elektrisch leitfähige Verbindung 6 verbunden. Die Schiene 4 ist auf dem Behälterrand auf den Aufnahmen 29 und 30 befestigt. Die Anodenaufhängungen 60 liegen auf der Oberseite der Schiene 3 auf. Die Anoden bzw. Anodenkörbe 200 sind an den Anodenaufhängungen befestigt.
In Fig. 13 ist eine weitere Ausführungsform für einen zweilagigen Anodenträger 2 mit den Schienen 3 und 4, von der Stirnseite gesehen, dargestellt. Die Bezugsziffern entsprechen im übrigen den in Fig. 12 angegebenen. Im Unter- schied zu der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform ist die Schiene 3 oberhalb der Schiene 4 angeordnet.
Die vorstehend beschriebenen Träger dienen zur Halterung und elektrischen Kontaktierung von Anoden bzw. als Kathoden geschalteten Gegenelektroden und zur Halterung und elektrischen Kontaktierung von Werkstücken. Insbesondere sind die Träger und deren Kombinationen zum Einsatz in der Leiterplattentechnik geeignet. Hierzu werden die Leiterplatten in bekannter Weise direkt oder an Gestellen und die Gestelle an den erfindungsgemäßen Warenträgem befestigt. Die Warenträger werden zusammen mit den Gestellen und den Leiterplatten nach einem vorgegebenen Behandlungsmuster zu den einzelnen Behandlungsstationen geführt und auf den Rändern der jeweiligen Behandlungsbehälter abgesetzt. Dabei tauchen die Gestelle mit den Leiterplatten in die Behandlungsflüssigkeit ein. Zur elektrolytischen Behandlung der Platten wird beim Absetzen der Warenträger ein elektrischer Kontakt an den Warenträger- aufnahmen am Behälterrand geschlossen. Die Anodenträger sind ebenfalls am Behälterrand befestigt und zur Stromzuführung fest oder wie ein Warenträger über Kontakte mit den Stromzuleitungen verbunden.
Bezugsziffernliste:
1 ,1',1" Dreilagiger Träger
2 Zweilagiger Träger 3,4,4',4" Schienen des zweilagigen Trägers 2
5,5',5",5*" Befestigungsstellen am zweilagigen Träger 2
6 Elektrische Verbindung am zweilagigen Träger 2
7 Stromeinspeisungsort am zweilagigen Träger 2
8 Stromdurchflossener Bereich in der Schiene 4 9,10,11 Schienen des dreilagigen Trägers 1
9',9" Schienen eines vierlagigen Trägers 12,12', 12", 12"' Befestigungsstellen am dreilagigen Träger 1
13,14,15 Elektrische Verbindungen am dreilagigen Träger 1
16 Stromeinspeisungsort am drei(vier)lagigen Träger 1 17 Stromdurchflossener Bereich in der Schiene 11
18', 18" Schienen eines vierlagigen Trägers
19 Schiene eines vierlagigen Trägers
20 Schiene eines vierlagigen Trägers
21 Zwischenraum zwischen den Schienen 9 und 10 22',22" Zwischenraum zwischen den Schienen 10 und 11
23,24 Überstehende Enden am dreilagigen Träger 2
25,26 Trägeraufnahmen am Behälterrand 80
27,28 Überstehende Enden am zweilagigen Träger 1
29,30 Trägeraufnahmen am Behälterrand 80 31 Distanzbuchse
32 Distanzhülse
33', 33" Stromdurchflossener Bereich der Schiene 11
34', 34" Zwischenräume zwischen den Schienen 3 und 4
50 Gestellstäbe für die Werkstücke 60 Anodenaufhängungen
70 herkömmlicher Warenträger
71', 71" herkömmlicher Gegenelektrodenträger 80 Behälterrand
101 ,102,103,104, Leiterplatten
105,106
200 Anoden, Anodenkörbe

Claims

Patentansprüche:
1. Zur Stromzuführung zu elektrolytisch zu behandelnden Werkstücken oder Gegenelektroden dienender Träger zur Behandlung der Werkstücke in Tauch- bädern, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus mindestens drei parallel zueinander angeordneten, langgestreckten elektrischen Stromleitern (9-11) besteht, wobei a. ein erster Stromleiter (9) derart ausgebildet ist, daß die Werkstücke oder Gegenelektroden zur elektrischen Stromzuführung und mechani- sehen Befestigung direkt oder über Halterungen an diesem angebracht werden können, b. jeweils ein zweiter (10) bis n-ter (11) Stromleiter vorgesehen ist, wobei der zweite Stromleiter (10) mit dem ersten Stromleiter (9), der dritte Stromleiter (11) mit dem zweiten Stromleiter (10) usw. über jeweils min- destens eine elektrisch leitfähige Verbindung (13-15) derart verbunden ist, daß i. zwischen Verbindungen (13,14) zwischen dem ersten (9) und dem zweiten (10) Stromleiter einerseits und Verbindungen (15) zwischen dem (n-1 )-ten (10) und dem n-ten (11) Stromleiter ande- rerseits bestehende elektrische Übergangswiderstände gleich groß sind und ii. der n-te Stromleiter (11) mit dem (n-1)-ten Stromleiter (10) über eine elektrisch leitfähige Verbindung (15) etwa in der Mitte des (n-1 )-ten Stromleiters (10) verbunden ist und c. elektrische Stromzuführungen von einer Stromquelle an mindestens einem Ende (16) des n-ten Stromleiters (11 ) vorgesehen sind.
2. Träger nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß drei Stromleiter (9-11) vorgesehen sind, wobei der zweite Stromleiter (10) mit dem ersten Stromleiter (9) über elektrisch leitfähige Verbindungen (13,14) etwa an den jeweiligen beiden Enden des ersten (9) und des zweiten (10) Stromleiters verbunden ist, der dritte Stromleiter (11) mit dem zweiten Stromleiter (10) über eine elektrisch leitfähige Verbindung (15) etwa in der Mitte des zweiten Stromleiters (10) verbunden ist und elektrische Stromzuführungen an mindestens einem Ende (16) des dritten Stromleiters (11) vorgesehen sind.
3. Träger nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus zwei parallel zueinander angeordneten, langgestreckten elektrischen Stromleitern (3,4) besteht, wobei a. der erste Stromleiter (3) derart ausgebildet ist, daß die Werkstücke oder Gegenelektroden zur elektrischen Stromzuführung und mechanischen Befestigung direkt oder über Halterungen an diesem angebracht werden können, b. der zweite Stromleiter (4) mit dem ersten Stromleiter (3) über elektrisch leitfähige Verbindungen (6) etwa in der Mitte des ersten Stromleiters (3) verbunden ist, c. kein dritter Stromleiter vorgesehen ist und d. elektrische Stromzuführungen von der Stromquelle an mindestens einem Ende (7) des zweiten Stromleiters (4) vorgesehen sind.
4. Träger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiter (3,4,9-11) als Stromschienen aus elektrisch leitfähigem Material ausgebildet sind.
5. Träger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschienen (3,4,9-11) aus Metall bestehen.
6. Träger nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste (9), eine zweite (10) und eine dritte (11) Stromschiene vorgesehen sind.
7. Träger nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschienen (3,4,9-11) in Form von Flachprofilen ausgebildet sind, die in den Bereichen (21,22',22",34',34") durch elektrische Isolationsschichten voneinander getrennt sind, in denen keine elektrischen Verbindungen (6,13-15) zwischen den Stromschienen vorgesehen sind.
8. Träger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Verbindungen (6,13-15) durch ein Fügeverfahren gebildet sind.
9. Träger nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschienen (3,4,9-11) durch Formschnitt aus einem elektrisch leitfähigen Materialstück gebildet sind.
10. Träger nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschienen (3,4,9-11) im wesentlichen die gleiche Länge aufweisen und mit korrespondierenden Seitenflächen dicht aneinanderliegend angeordnet sind.
11. Träger nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die n-te Stromschiene (11 ) derart ausgebildet ist, daß sie zur mechanischen
Fixierung des Trägers an einem Badbehälter dienen kann.
12. Träger nach einem der Ansprüche 4 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den elektrischen Verbindungen (6,13-15) zwischen den Schienen (3,4,9-11) weitere elektrisch isolierende Verbindungen vorgesehen sind, mit denen die mechanische Belastbarkeit des Trägers erhöht wird.
13. Kombination mindestens eines ersten Trägers nach einem der Ansprüche 1 und 2 mit mindestens einem zweiten Träger nach Anspruch 3 in einer elektroly- tischen Zelle.
14. Verfahren zur elektrolytischen Behandlung von Werkstücken, bei dem a. die Werkstücke an einem ersten Träger nach einem der Ansprüche 1 und 2 befestigt werden, b. die Gegenelektroden an mindestens einem zweiten Träger nach Anspruch 3 befestigt werden, c. die Träger für die Werkstücke und die Träger für die Gegenelektroden auf dem Wannenrand eines Behälters für eine Behandlungsflüssigkeit aufgesetzt werden und dabei d. die Werkstücke und die Gegenelektroden in die Behandlungsflüssigkeit eingetaucht werden und e. von einer Stromquelle erzeugter elektrischer Strom über elektrische
Stromzuführungen an den Trägern zu den Werkstücken und den Gegenelektroden geleitet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch pul- sierender Strom zu den Werkstücken und den Gegenelektrodeπ geleitet wird.
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