WO2010133221A2 - Vorrichtung und verfahren zum elektrischen kontaktieren von gut in galvanisieranlagen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum elektrischen kontaktieren von gut in galvanisieranlagen Download PDF

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    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06—Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0614—Strips or foils

Definitions

  • the invention relates to the electrical contacting of good, which is to be galvanized in continuous systems.
  • These are plate-shaped Good, z. B. of metal, plastic, ceramic, glass and other insulating materials which are electrically conductive at least on one side of the surface, such. B. printed circuit boards or conductor foils.
  • the invention is suitable for electroplating strip-shaped material from roll to roll.
  • the full-surface or structured electrically conductive surfaces of the material to be treated by the means of the invention must be cathodically connected to an anode for electroplating in an electrolyte.
  • the material is transported continuously or discontinuously by rotating or clinging means of transport. At the same time, these transport means act as the means of contact for the electrical contacting of the goods.
  • These contact materials are galvanized because of their cathodic polarity almost as well as the surface of the material. This metallization of the contact agent is very disturbing in continuous galvanizing. It must be continuously demetallised by the contact agents. For this purpose, proven solutions have already been proposed.
  • the object of the invention is to provide a device and a method that allow in continuous systems, the electrical contacting of the flat material to be galvanized by means of rotating, rigid or elastic contacts, said contacts should also be continuously demetallised without the production process having to be interrupted.
  • the contact means according to the invention consist of contact wheels or contact rollers which roll on the good to be electroplated.
  • the contact wheels are electrically conductive at least on the rolling circumference. Only a small portion of the rotating contact means is currently in the range of the electrolytic cell, d. H. in the area of the electric field that exists between the soluble or insoluble anode and the good to be plated as a cathode. The remaining area of the cathodic contact wheels is kept away from the electric field of the electrolytic cell by means of electrically non-conductive shields. Therefore, currently only the small part of a contact wheel is galvanized, which is close to the cathodic material and thus within the electrolytic cell. In the shielding area, the contact wheel is not metallised. There it is demetallised in electric-field-free space. According to the invention, this demetallization takes place without external current through chemical etching. As etchant, the electrolyte of the electrolytic cell or the
  • the electrolyte used has a redissolving, d. H. corrosive property, e.g. B. copper electrolyte based on sulfuric acid. This is used according to the invention for demetallizing the contact means.
  • the electrolyte is promoted during galvanization in the circuit to the good and through the working container.
  • a portion of the electrolyte stream is passed as a partial stream by means of an electrolyte conveying device to the surfaces to be demolded the contact means and there intense flows against this contact means outside the electrolytic cell of the electroplating process from close range.
  • the very small metallization which was deposited in the electrolytic cell with each revolution on the contact wheel, immediately redissolved.
  • the electrolyte which is flowed to the contact means, is enriched with at least one oxidizing agent, which are compatible with the respective electrolyte of the electroplating process, for.
  • oxidizing agent which are compatible with the respective electrolyte of the electroplating process, for.
  • oxygen As ozone, oxygen, atmospheric oxygen, hydrogen peroxide or peracids.
  • Chloride which is seeded as a salt in the flow of electrolyte flowing to the contact means, d. H. can be dosed.
  • the measures mentioned can be combined to increase the etching rate of the etching electrolyte, which flows against the contact wheels.
  • the measures for increasing the etching rate or for activating the electrolyte are particularly effective.
  • the chemical demetallization of the contact means also proves to be very advantageous in the use of elastic contact materials. These are described above Composite materials in the uncompressed state have a higher electrical resistance at the surface areas to be demetallised, which, however, has no influence on the demetallization according to the invention.
  • the undesired deposited on the contact metal metal is etched without power. Therefore, no residual metal surfaces or particles can form on the surface of the contact means, as can be done in the prior art.
  • the electrolyte When using insoluble anodes, the electrolyte must be continuously supplemented or regenerated with the respective metal ions of the deposition metal. This can be done by appropriate salts. For this purpose, a method which is described in the publication DD 215 589 Al is also suitable. A substance is added to the electrolyte as an electrochemically reversible redox system. This substance or the redox agent is conveyed with the electrolyte through the working container and a regeneration space in the circuit by means of at least one pump. It is oxidized at the insoluble anode and reduced again in the regeneration space under electroless dissolution of regeneration metal.
  • the deposition metal thereby dissolved is deposited in the electrolytic cell by means of plating current of a plating current source on the cathodic material.
  • a sulfuric acid electrolyte as used in printed circuit board technology, called.
  • the redox agent used is iron. Essentially, the following reactions take place in the working container and in the regeneration space:
  • the oxidized redox agent on the insoluble anode in this example iron, has the property of dissolving copper as ion Fe 3+ .
  • This is very advantageous in a further embodiment of the invention also for the electroless dissolution of the copper, which was deposited on the contact means used.
  • a particularly Fe 3+ -containing partial flow of the electrolyte conveyed in the circulation is branched off from the region of the anode and is intensively supplied to the contact means.
  • the copper Due to the intensive flow, the copper is dissolved much faster than the regeneration metal located in the regeneration space.
  • the regeneration metal to be dissolved is merely the flow of the recirculating exposed to th electrolyte. Impact of the liquid on the surface of the regeneration metal to increase the resolution is not given in the regeneration space in contrast to Entmetallmaschine the contact wheels according to the invention. For sufficient dissolution of metal therefore very many small pieces of metal are used in the regeneration space, which form a sufficiently large surface.
  • the inventive chemical demetallization of the contact wheels has the further advantage that the redissolved metal or its ions, is completely recycled to the metal-containing electrolyte. Thus, no loss of metal occurs. Moreover, it is a technically easy to implement process, which is therefore also very cost-effective.
  • electrically conductive materials or fillers can be used for the contact wheels, which are only chemically resistant and electrochemically unstable in the electrolyte. These materials, such as. As stainless steel, are considerably cheaper than the otherwise anodic resistant metals such. As titanium, niobium or tantalum. In a sulfuric acid copper electrolyte is stainless steel z. B. suitable with the trade name Hastelloy C. These materials can also be processed more economically than the above-mentioned electrochemically resistant metals. It is also advantageous that z.
  • FIG. 1 shows a contact wheel, which is partially flowed by a corrosive liquid for demetallization.
  • Figure 2 shows a continuous system in cross-section with a first embodiment of a galvanizing device according to the invention with soluble anodes.
  • FIG. 3 shows a continuous system in cross-section with a further embodiment of a galvanizing device according to the invention with soluble anodes.
  • FIG. 4 shows the embodiment of a continuous plating plant according to the invention with insoluble anodes and an electroless dissolution of the regeneration metal by means of a redox system.
  • FIG. 1 shows a rigid or elastic contact means as a contact wheel 2, which is located on a driven shaft 3. About this shaft 3, which is electrically insulated on its surface, the electric current for plating the contact wheel 2 is supplied. For this purpose serves z.
  • B a schematically illustrated sliding contact 15 or rotary contact on a shaft end.
  • the contact wheel 2 is electrically conductive on the running surface 4 over the entire circumference and is electrically connected to the sliding contact 15.
  • the end faces 5 of the contact wheels 2 are electrically insulated in order to keep their metallization and thus the effort required for demetallization small.
  • At least the surfaces of the running surfaces 4 of the contact wheels 2 are made of the above-described materials, composites and / or electrically conductive coatings.
  • the almost non-oxidizing material stainless steel with its good contact properties in the electrolyte is preferably used. If necessary, this can be provided with a noble metal coating or with the highly abrasion-resistant electrically conductive diamond coating.
  • the contact wheels 2 are suitable as materials, eg. As with special electrolytes, and the oxidizing metals titanium, niobium and tantalum. In this case, to reduce the contact resistance is basically recommended a coating with an electrically conductive material.
  • About the contact wheel 2 is in the transport direction or transverse to the transport direction of the goods a flow, z. B.
  • etching electrolyte 9 flows in the region of each contact wheel 2, at least one opening 7, z. B. as a nozzle which is directed against the tread 4 of the contact wheel 2.
  • etching electrolyte 9 flows in the spray tube 6, under pressure generated by an electrolyte requester. This has a corrosive property with respect to the metallization of the contact wheel 2 that took place in the electrolytic cell 8.
  • the etching electrolyte 9 may have other properties due to certain chemical additives or ingredients and / or physical states, in particular etching, than the electrolyte 10, which is located in the working container in the local electrolytic cell 8. Among the special physical properties that can take the ⁇ tzelektrolyt 9, z.
  • the pressure in the on-flow element can be adjusted to the required etching rate. He can z. B. at a bar. Prefers are set up to 10 bar. In the case of rigid contact means, high-pressure pumps and nozzles for up to 100 bar for the etching electrolyte 9 can also be used if required.
  • a combination of these two physical measures is even more effective in increasing the etch rate.
  • This physically enhanced etching rate can be further increased by chemical substances with etching properties with regard to the metallization, which are metered or seeded into the etching electrolyte circuit or into the partial flow.
  • the flow arrows 11 indicate the flow directions of the liquids.
  • the ⁇ tzelektrolyt 9 passes after the flow of the contact wheels 2 in the working container 21 located in the electrolyte and mixes with this, optionally after flowing through a filter section. This closes the partial flow circuit of the etching electrolyte 9, which has its beginning in a sump. There also starts the generally much larger circuit of the electrolyte with a much larger volume flow, which is required for swelling of the material for the electroplating process. In exceptional cases, if only a slight movement of electrolyte on the surface of the material to be treated 1 is required, can be dispensed with the large electrolyte circuit.
  • the intensive flow of the contact wheels 2 then causes the low electrolyte movement on the surface of the material during mixing of the electrolytes.
  • the etching electrolyte 9 is z. B. by means of an electrolyte conveyor, consisting of at least one ⁇ tzelektrolytpumpe 12, tubes 30 and 6 spray tubes with openings 7 or nozzles to the contact wheel 2 promoted. With increasing pressure in the spray tube 6, a more intensive and thus more effective etching of the tread 4 to be demolded takes place. Depending on the contact wheel 2, a plurality of openings 7 or nozzles can be directed against the tread 4 to increase the etching time per revolution of the contact wheel 2 increase.
  • the level 1 13 of the electrolyte 10 must extend at least to over the anode 14, as shown in FIG.
  • the upper portion of the contact wheel 2 is then completely outside the electric field of the electrolytic cell 8. If the top, as shown and the bottom of the goods 1 are galvanized, then the lower contact wheels 2 are always completely in the electrolyte 10.
  • the lower spray pipe 6. This corresponds to the level II 16 at the top of the goods 1, ie all participating resources are located in the electrolyte 10. So in this case the electric field, which emanates from the anode 14, not the entire contact wheel 2 detected and metallized, this is largely kept away from the contact wheels 2 by electrically insulating shields 17.
  • the shields 17 are preferably mechanically connected to the spray tube 6. They also serve as splash protection during the intensive flow of the etching electrolyte 9 to the contact wheels. 2
  • the tread 4 of the contact wheel 2 rolls on the estate 1. If the material 1 is sheet-shaped conductor foils, they could adhere to the contact wheels 2 or running surfaces of the contact wheels and thereby lead to a jam in the continuous system. Therefore, this shield 17 is arranged at least on one side on the contact wheel in an illustrated edge contact of the goods 1 along the entire continuous system. This avoids any tripping edges and the adhesion of films to the contact wheels. The shields 17 strip adhering to the contact wheel 2 films. Overall, this results in addition to a good electrical contact a very reliable transport of the goods 1 through the continuous system.
  • the anode 14 may be a soluble anode, e.g. B. act to a plate anode or bulk material in suitable anode baskets.
  • insoluble anodes for. B. from an expanded metal mesh.
  • This expanded metal mesh consists z.
  • the z. B. consists of a noble metal or iridium oxide.
  • the invention is suitable for galvanizing by means of rectifiers for direct current and for bipolar pulse current.
  • bipolar pulse current which is also referred to as reverse pulse current
  • the contact wheel 2 is predominantly poled cathodically, which corresponds to a direct current with respect to the metallization and demetallization, which has a slightly smaller average than the peak value of the cathodic current pulse.
  • FIG. 1 shows the polarities of the bath current supply source, not shown, for direct current or for the predominant polarity in the case of bipolar pulse current.
  • a rectifier and an anode are associated with a plurality of cathodic contact wheels 2 in a continuous system.
  • the Entmetallmaschine invention must be adjusted so effectively that with each revolution of the contact wheels 2 they are completely demetallized.
  • a certain Entmetallticiansreserve should be provided. The reserve is not required if each contact a correspondingly smaller dimensioned rectifier is assigned with preferably common anode. Thus, each contact current is set by the rectifier exactly to the intended target value.
  • Figure 2 shows in cross-section a typical continuous plating plant, as they are for.
  • B. is used in printed circuit board technology.
  • the material 1 is transported vertically into the plane of the drawing.
  • Serve for this purpose are the driven shafts 3, on which contact wheels 2 and transport wheels 18 are located.
  • the soluble anodes 14 in the vicinity of the cathodically poled material 1 form together with this the electrolytic cell 8, in which the flowing electrolyte 10 is located.
  • the circulation of the electrolyte 10 through these electrolytic cells 8 takes place by means of the circulation pump 19.
  • These or more such circulation pumps 19 feed the upper and lower still 20 or other electrolyte flow elements for exchange of the electrolyte in the upper and lower electrolytic cells 8.
  • the electrolyte 10th leaves the working container 21 via z. B.
  • a portion of the electrolyte is promoted according to the invention in a partial circuit and arrives as an etching electrolyte 9 to the surface of the contact wheels 2 to be demolded, which are located in the working container 21.
  • Another pump which is referred to as ⁇ tzelektrolytpumpe 12.
  • This ⁇ tzelektrolytpumpe 12 is dimensioned to increase the etching effect in their performance so that the ⁇ tzelektrolyt 9 is preferably intensively flowed under high pressure to be demolded tread 4 of the contact wheels 2.
  • the tread 4 has a much smaller surface compared to Good 1. Therefore, a smaller volume flow is required for the etching electrolyte 12 than for the electrolyte 10, which flows to the material 1 to be electroplated.
  • the partial flow ie the etching electrolyte 9, z. B. in a water heater 25 far above the working temperature of the electrolyte 10 are also heated.
  • This partial flow usually has only a small proportion of the total circulated in the electrolyte. Therefore, this additional heating, as well as other conditioning measures, for the electroplating process is not disturbing.
  • a common pump can be used with downstream adjustable multi-way valves. All pumps can be controlled in their flow rate, z. B. by means of frequency converter.
  • FIG. 3 shows an enlargement of the device according to the invention through an injection point 26 with a metering pump 27 on the partial circuit of the etching electrolyte 9.
  • suitable substances can be added thereto. Suitable for this purpose, on the one hand all substances that must be continuously replenished for reasons of consumption by the electroplating process and by the carryover through the good and a corrosive property with respect to the
  • Electroplating process have deposited metal.
  • these substances initially have a substantially higher concentration than in the general electrolyte 10, in which the partial flow passes after passing through the contact wheels 2 to be demetallised.
  • the higher concentration increases the etch rate of the etching electrolyte 9.
  • chlorine which is required for other reasons in sulfuric acid copper baths as an additive.
  • suitable materials for seeding are those which rapidly disintegrate in the electrolyte and do not interfere with the electrolytic process, but have previously had a corrosive effect on the metal deposited during the galvanizing process.
  • An example of this is weak or strong oxidants, such as. As ozone, atmospheric oxygen, oxygen or hydrogen peroxide.
  • the electrolyte conveying device is correspondingly dimensioned. This means an adjustment of the flow velocity in the tubes 6, 30 and their length from the injection point 26 to the contact wheels 2.
  • the subcircuit, which leads the etching electrolyte 9, are heated by means of a heater 25.
  • FIG. 4 shows electrolytic cells 8 with upper and lower electrodes as insoluble anodes 14.
  • the requisite continuous metal supplementation takes place in a regeneration space 28 in which the regeneration metal 29 to be dissolved is in the form of metal pieces 29.
  • the electrolyte has u. a. as a result of ingested atmospheric oxygen a corrosive property with respect to the metal to be deposited. If the surface area of the metal pieces 29 is sufficiently large and the electrolyte 10 flows through the regeneration space 28, the copper content of the electrolyte for the galvanizing process can be maintained.
  • This electrolyte 10 also has a corrosive effect on the copper-plated surface of the contact wheels 2 in the partial circuit as the etching electrolyte 9.
  • the partial flows can be heated by means of heaters 25 to increase the etching rate.
  • the circulation promotion of the electrolyte 10 closes by the flow through the working container 21 and through the regeneration space 28th
  • the metal content of a copper electrolyte may, for. B. also be kept constant by a continuous supplement with copper oxide.
  • the electrolyte a redox system with a redox agent, for. As iron can be added.
  • the oxidized to the anodes 14 redox agent, namely Fe 3+ has a strong corrosive property with respect to copper.
  • the electrolyte 10 enriched with the Fe 3+ ions is conducted from the vicinity of the place of origin, namely the anodes 14, into the pump sump 24. This happens from the working container 21 via the overflows 22 overflowing and expiring through the outlets 23.
  • Figures 2 to 4 show by examples of printed circuit boards or conductor foils pass-galvanizing with a flat Good 1.
  • the electrical contacting of the goods 1 takes place here at its two edges. This improves the layer thickness distribution of the metallization transversely to the transport direction. However, this presupposes that the material 1 always has the same dimensions at least transversely to the transport direction. Is to be expected in a continuous galvanizing with different dimensions of the material to be plated, then the one-sided contact at the top and / or at the bottom of a contact track of the goods provided.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die elektrische Kontaktierung von plattenförmigem oder bandförmigem Gut (1), das auf einer Transportbahn mittels rotierender Transportmittel und/oder Kontaktmittel (2) durch eine Durchlauf-Galvanisieranlage gefördert wird. Die kathodisch gepolten Kontaktmittel (2) befinden sich im Elektrolyten (10) an oder auf dem Gut (1). Die starren oder elastischen Kontaktmittel (2) werden bei jeder Umdrehung ebenso wie das Gut (1) metallisiert. Diese Metallisierung muss fortlaufend von den Kontakträdern (2) entmetallisiert werden. Hierzu wird erfindungsgemäß ein Teil des im Kreislauf aus dem Arbeitsbehälter geförderten Elektrolyten (10) als Ätzelektrolyt (9) abgezweigt. Dieser Ätzelektrolyt (9) wird physikalisch und/oder chemisch dahingehend konditioniert, dass er eine erhöhte Ätzrate gegenüber dem abgeschiedenen Metall aufweist. Er wird intensiv an die zu entmetallisierenden Flächen der Kontakträder (2) angeströmt, wodurch diese im Arbeitsbehälter fortlaufend außenstromlos entmetallisiert werden.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum elektrischen Kontaktieren von Gut in Galvanisieranlagen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft das elektrische Kontaktieren von Gut, das in Durchlaufanlagen galvanisiert werden soll. Dabei handelt es sich um plattenförmiges Gut, z. B. aus Metall, Kunststoff, Keramik, Glas und anderen Isolierwerkstoffen, die mindestens einseitig an der Oberfläche elektrisch leitfähig sind, wie z. B. Leiterplatten oder Leiterfolien. Desgleichen eignet sich die Erfindung zum Galvanisieren von bandförmigem Gut von Rolle zu Rolle.
Die mit den Mitteln der Erfindung zu behandelnden vollflächigen oder strukturierten elektrisch leitfähigen Oberflächen des Gutes müssen zum Galvanisieren in einem Elektrolyten kathodisch gegen eine Anode geschaltet sein. Hierzu dient mindestens ein Gleichrichter oder Pulsgleichrichter, der im ersten Falle mit seinem Minuspol mit der zu behandelnden Oberfläche des Gutes und mit seinem Pluspol mit der Anode elektrisch leitend verbunden ist. In Durchlauf-Galvanisieranlagen wird das Gut kontinuierlich oder diskontinuierlich von rotierenden oder klammernden Transportmitteln transportiert. Diese Transportmittel übernehmen zugleich als Kontaktmittel die elektrische Kontaktie- rung des Gutes. Dabei werden diese Kontaktmittel wegen ihrer kathodischen Polarität nahezu ebenso galvanisiert wie die Oberfläche des Gutes. Diese Metallisierung der Kontaktmittel ist in Durchlauf-Galvanisieranlagen sehr störend. Sie muss von den Kontaktmitteln fortlaufend entmetallisiert werden. Hierzu sind bereits bewährte Lösungen vorgeschlagen worden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, die in Durchlaufanlagen die elektrische Kontaktierung des flachen zu galvanisierenden Gutes mittels rotierender, starrer oder elastischer Kontakte erlauben, wobei diese Kontakte auch fortlaufend entmetallisiert werden sollen ohne dass dabei der Produktionsprozess unterbrochen werden muss.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 6. Vorteilhafte Details der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäßen Kontaktmittel bestehen aus Kontakträdern oder Kontaktwalzen, die auf dem zu galvanisieren Gut abrollen. Die Kontakträder sind mindestens am abrollenden Umfang elektrisch leitfähig. Nur ein kleiner Teil der rotierenden Kontaktmittel befindet sich dabei momentan im Bereich der elektrolytischen Zelle, d. h. im Bereich des elektrischen Feldes, das zwischen der löslichen oder unlöslichen Anode und dem zu galvanisieren Gut als Kathode besteht. Der übrige Bereich der kathodischen Kontakträder wird mittels elektrisch nicht leitender Abschirmungen vom elektrischen Feld der elektrolytischen Zelle ferngehalten. Daher wird momentan stets nur der kleine Teil eines Kontaktrades galvanisiert, der sich nahe am kathodischen Gut und damit innerhalb der elektrolytischen Zelle befindet. Im Bereich der Abschirmungen wird das Kontaktrad nicht metallisiert. Dort wird es im elektrisch feldfreien Raum entmetallisiert. Diese Entmetallisierung erfolgt erfϊndungsgemäß außenstromlos durch chemi- sches Ätzen. Als Ätzmittel wird der Elektrolyt der elektrolytischen Zelle bzw. des
Arbeitsbehälters, in dem das Galvanisieren erfolgt, verwendet. Dadurch gelangt keine Fremdflüssigkeit in den Elektrolyten. Bei vielen Galvanisierbädern hat der verwendete Elektrolyt gegenüber dem abgeschiedenen Metall eine rücklösende, d. h. ätzende Eigenschaft, z. B. Kupferelektrolyt auf Basis von Schwefelsäure. Dies wird erfindungs- gemäß zum Entmetallisieren der Kontaktmittel genutzt.
Der Elektrolyt wird beim Galvanisieren im Kreislauf zum Gut und durch den Arbeitsbehälter gefördert. Ein Teil des Elektrolytstromes wird als Teilstrom mittels einer Elektrolytfördereinrichtung an die zu entmetallisierenden Flächen der Kontaktmittel geleitet und dort außerhalb der elektrolytischen Zelle des Galvanisierprozesses aus nächster Nähe intensiv an diese Kontaktmittel angeströmt. Dadurch wird die sehr geringe Metallisierung, die in der elektrolytischen Zelle bei jeder Umdrehung auf dem Kontaktrad abgeschieden wurde, sofort wieder rückgelöst. Zur Erhöhung der Wirksamkeit des chemischen Ätzens können erfindungsgemäß neben der intensiven Anströmung des ätzenden Elektrolyten weitere physikalische und/oder chemische Maßnahmen ergriffen werden:
• Die Ätzrate wird wesentlich gesteigert, wenn dieser Teilstrom des Elektrolyten über die allgemeine Arbeitstemperatur im Arbeitsbehälter hinaus, die bei z. B. 30°C liegt, aufgeheizt wird, z. B. auf 70°C.
• Der Elektrolyt, der an die Kontaktmittel geströmt wird, wird mit mindestens einem Oxidationsmittel angereichert, die mit dem jeweiligen Elektrolyten des Galvanisierprozesses verträglich sind, z. B. Ozon, Sauerstoff, Luftsauerstoff, Wasserstoffpero- xid oder Persäuren.
• Wegen des permanenten Verbrauchs an Chemikalien und wegen der Verschleppung von Elektrolyt aus dem Arbeitsbehälter durch die ausfahrenden Güter müssen die Additive des Elektrolyten fortlaufend nachdosiert werden. Bestimmte Dosiermittel haben ätzende Eigenschaften bezüglich der abgeschiedenen Metallisierung. Ein Beispiel hierfür ist in schwefelsauren Kupferbädern der Leiterplattentechnik das
Chlorid, das als Salz in den Elektrolytstrom, der zu den Kontaktmitteln strömt, geimpft, d. h. dosiert werden kann.
• In Abhängigkeit von den Eigenschaften und den Konzentrationen der Additive des Elektrolyten können die genannten Maßnahmen zur Erhöhung der Ätzrate des Ätzelektrolyten, der an die Kontakträder anströmt, kombiniert werden.
Wegen des geringen Anteils des Teilstromkreises zum Ätzen am gesamten im Kreislauf geförderten Elektrolyten und damit des geringen Volumenstromes sind die Maßnahmen zur Steigerung der Ätzrate bzw. zur Aktivierung des Elektrolyten besonders wirksam. Die wesentlich höheren Konzentrationen der Dosiermittel und/oder die höhere
Temperatur im Teilstromkreis wirken entsprechend intensiver beim chemischen Ätzen der Kontakträder. Danach gelangt der aktivierte Teilstrom jedes Kontaktrades in den Arbeitsbehälter, wo er sich mit der dort befindlichen großen Menge von Elektrolyt vermischt, ohne dabei die physikalischen Eigenschaften und die chemischen Konzent- rationen des Elektrolyten für den Galvanisierprozess störend zu beeinflussen.
Die chemische Entmetallisierung der Kontaktmittel erweist sich auch sehr vorteilhaft bei der Verwendung von elastischen Kontaktwerkstoffen. Diese oben beschriebenen Verbundwerkstoffe haben im unkomprimierten Zustand an den zu entmetallisierenden Oberflächenbereichen einen höheren elektrischen Widerstand, was jedoch bei der erfindungsgemäßen Entmetallisierung ohne Einfluss ist. Das auf dem Kontaktmittel unerwünscht abgeschiedene Metall wird außenstromlos geätzt. Daher können sich auch keine metallischen Restflächen oder Partikel auf der Oberfläche der Kontaktmittel bilden, wie es beim Stand der Technik geschehen kann.
Bei Verwendung von unlöslichen Anoden muss der Elektrolyt fortlaufend mit den jeweiligen Metallionen des Abscheidungsmetalls ergänzt bzw. regeneriert werden. Dies kann durch entsprechende Salze erfolgen. Hierzu eignet sich auch ein Verfahren, das in der Druckschrift DD 215 589 Al beschrieben ist. Dem Elektrolyt wird ein Stoff als elektrochemisch reversibles Redoxsystem zugegeben. Dieser Stoff bzw. das Redoxmit- tel wird mit dem Elektrolyten durch den Arbeitsbehälter und einen Regenerierungsraum im Kreislauf mittels mindestens einer Pumpe gefördert. Er wird an der unlöslichen Anode oxidiert und in dem Regenerierungsraum unter außenstromloser Auflösung von Regenerierungsmetall wieder reduziert. Das dabei aufgelöste Abscheidungsmetall wird in der elektrolytischen Zelle mittels Galvanisierstrom einer Galvanisierstromquelle auf dem kathodischen Gut abgeschieden. Als Beispiel hierfür sei ein schwefelsaurer Elektrolyt, wie er in der Leiterplattentechnik verwendet wird, genannt. Als Redoxmittel wird Eisen verwendet. Im Arbeitsbehälter und im Regenerierungsraum laufen dabei im Wesentlichen folgende Reaktionen ab:
Anode: Fe2+ - Ie — > Fe3+
Kathode, Gut: Cu2+ + 2e — > Cu0
Im Regenerierungsraum : Cu0 + Fe3+ — > Cu2+ + Fe2+
Das an der unlöslichen Anode oxidierte Redoxmittel, in diesem Beispiel Eisen, hat als Ion Fe3+ die Eigenschaft, Kupfer aufzulösen. Dies wird in einer weiteren Ausführung der Erfindung sehr vorteilhaft auch zum außenstromlosen Auflösen des Kupfers, das auf den Kontaktmitteln abgeschieden wurde, genutzt. Hierzu wird ein besonders Fe3+- haltiger Teilstrom des im Kreislauf geförderten Elektrolyten aus dem Bereich der Anode abgezweigt und intensiv an die Kontaktmittel angeströmt.
Durch die intensive Strömung wird das Kupfer wesentlich schneller aufgelöst als das im Regenerierungsraum befindliche Regenerierungsmetall. Im Regenerierungsraum ist das aufzulösende Regenerierungsmetall lediglich der Strömung des im Kreislauf geförder- ten Elektrolyten ausgesetzt. Ein Aufprallen der Flüssigkeit auf die Oberfläche des Regenerierungsmetalls zur Steigerung der Auflösung ist im Regenerierungsraum im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Entmetallisierung der Kontakträder nicht gegeben. Zur ausreichenden Auflösung von Metall werden daher im Regenerierungsraum sehr viele kleine Metallstücke eingesetzt, die eine genügend große Oberfläche bilden.
Das erfindungsgemäße chemische Entmetallisieren der Kontakträder hat den weiteren Vorteil, dass das rückgelöste Metall bzw. dessen Ionen, vollständig in den metallhaltigen Elektrolyten zurückgeführt wird. Somit tritt kein Verlust an Metall auf. Außerdem handelt es sich um ein technisch einfach zu realisierendes Verfahren, das von daher auch sehr kostengünstig ist.
Weil die Kontaktmittel zu ihrer Entmetallisierung nicht anodisch gepolt werden müssen, sondern für den Galvanisierprozess ständig kathodisch geschaltet sind, können für die Kontakträder auch elektrisch leitfähige Werkstoffe oder Füllstoffe verwendet werden, die im Elektrolyten nur chemisch beständig und elektrochemisch nicht beständig sind. Diese Werkstoffe, wie z. B. Edelstahl, sind erheblich kostengünstiger als die ansonsten anodisch beständigen Metalle wie z. B. Titan, Niob oder Tantal. Bei einem schwefelsauren Kupferelektrolyten ist Edelstahl z. B. mit der Handelsbezeichnung Hastelloy C geeignet. Diese Werkstoffe lassen sich auch wirtschaftlicher bearbeiten als die oben genannten elektrochemisch beständigen Metalle. Vorteilhaft kommt hinzu, dass z. B. Edelstahl im Elektrolyten meist keine störende isolierende Oxidschicht an der Oberfläche bzw. der Lauffläche der Kontakträder bildet. Somit ergibt sich im Vergleich zu den oxidierenden Metallen ein wesentlich kleinerer elektrischer Übergangswider- stand an der Kontaktstelle. Diese wird dadurch weniger erwärmt, was sich sowohl für das Gut als auch für die auf diesem abrollenden Kontaktmittel schützend, d. h. schonend bezüglich eines Verschleißes auswirkt. Die gute elektrische Kontaktierung der im Wesentlichen nicht oxidierenden Werkstoffe der Kontaktmittel erfordert auch eine kleinere Kontaktkraft, wodurch z. B. eine Verformung oder Prägung insbesondere von Leiterfolien auch bei starren Kontaktmitteln vermieden wird. Gleiches gilt für die
Verbindungen der elektrisch leitfähigen Partikel der Füllstoffe innerhalb der elastischen Verbundwerkstoffe und für die Kontaktübergangswiderstände einzelner Partikel zum Gut. Bei besonders aggressiven Elektrolyten kann es vorkommen, dass die verfügbaren nicht oxidierenden Werkstoffe für die Kontakträder auch chemisch nicht ausreichend beständig sind. In diesem Falle können beständige, jedoch oxidierenden Metalle, z. B. Titan verwendet werden. Um den Nachteil der Oxidschicht zu vermeiden, können diese Kontaktmittel mindestens an der kontaktgebenden Fläche mit einer elektrisch leitfähigen Schutzschicht versehen werden. Hierfür eignet sich neben Edelmetallen besonders eine Beschichtung mit einer elektrisch leitfähigen Diamantschicht, die auch gegen einen mechanischen Abrieb besonders resistent ist. Die Leitfähigkeit der Diamantschicht wird durch eine Dotierung z. B. mit Bor hergestellt. Damit verhalten sich auch oxidierende Metalle mit einer derartigen
Beschichtung von z. B. 5 μm bis 10 μm Dicke in einer elektrolytischen Zelle anodisch und kathodisch so wie nicht oxidierende Metalle, d. h. wie z. B. Edelmetalle oder Edelstahl. Die Oberflächen der Kontakte lassen sich damit chemisch vollkommen entmetallisieren. Im Gegensatz zu einer möglichen Edelmetallbeschichtung ist die Diamantbeschichtung extrem abriebfest und verschleißfest. Diese Eigenschaften sind ein zusätzlicher großer Vorteil für die erfindungsgemäßen rotierenden Kontakte in Durchlauf-Galvanisier- anlagen. Die Diamantbeschichtung und die Edelmetallbeschichtung eignen sich natürlich auch für nicht oxidierende Werkstoffe, z. B. für Edelstahl. Diese Kontaktwerkstoffe werden insbesondere durch die Diamantbeschichtung chemisch und elektrochemisch resistent, sowie besonders verschleißfest. Kontakträder aus Edelstahl ohne oder mit Diamantbeschichtung sind zur Realisierung der Erfindung zu bevorzugen.
Figur 1 zeigt ein Kontaktrad, das zur Entmetallisierung von einer ätzenden Flüssigkeit partiell angeströmt wird.
Figur 2 zeigt eine Durchlaufanlage im Querschnitt mit einer ersten Ausführung einer erfindungsgemäßen Galvanisiervorrichtung mit löslichen Anoden.
Figur 3 zeigt eine Durchlaufanlage im Querschnitt mit einer weiteren Ausführung einer erfindungsgemäßen Galvanisiervorrichtung mit löslichen Anoden.
Figur 4 zeigt die Ausführung einer erfindungsgemäßen Durchlauf-Galvanisieranlage mit unlöslichen Anoden und einer außenstromlosen Auflösung des Regenerierungsmetalls mittels eines Redoxsystems. Die Figur 1 zeigt ein starres oder elastisches Kontaktmittel als Kontaktrad 2, das sich auf einer angetriebenen Welle 3 befindet. Über diese Welle 3, die an ihrer Oberfläche elektrisch isoliert ist, wird der elektrische Strom zum Galvanisieren dem Kontaktrad 2 zugeführt. Hierzu dient z. B. ein schematisch dargestellter Schleifkontakt 15 oder Drehkontakt an einem Wellenende. Das Kontaktrad 2 ist an der Lauffläche 4 über den gesamten Umfang elektrisch leitfähig und mit dem Schleifkontakt 15 elektrisch verbunden. Bevorzugt sind die Stirnseiten 5 der Kontakträder 2 elektrisch isoliert, um ihre Metallisierung und damit den Aufwand zur erforderlichen Entmetallisierung klein zu halten. Mindestens die Oberflächen der Laufflächen 4 der Kontakträder 2 bestehen aus den oben beschriebenen Werkstoffen, Verbundwerkstoffen und/oder elektrisch leitfähigen Beschichtungen. Aus Kostengründen wird der nahezu nicht oxidierende Werkstoff Edelstahl mit seinen guten Kontakteigenschaften im Elektrolyten bevorzugt verwendet. Bei Bedarf kann dieser mit einer Edelmetallbeschichtung oder mit der sehr abriebfesten elektrisch leitfähigen Diamantbeschichtung versehen werden. Für die Kontakträder 2 eignen sich als Werkstoffe, z. B. bei besonderen Elektrolyten, auch die oxidierenden Metalle Titan, Niob und Tantal. In diesem Falle empfiehlt sich zur Verringerung des Kontaktwiderstandes grundsätzlich eine Beschichtung mit einem elektrisch leitfähigen Material. Über dem Kontaktrad 2 ist in Transportrichtung oder quer zur Transportrichtung des Gutes ein Anströmelement, z. B. als Spritzrohr 6 angeordnet. Es hat im Bereich eines jeden Kontaktrades 2 mindestens eine Öffnung 7, z. B. als Düse, die gegen die Lauffläche 4 des Kontaktrades 2 gerichtet ist. In dem Spritzrohr 6 strömt unter Druck, der von einer Elektrolytfordereinrichtung erzeugt wird, Ätzelektrolyt 9. Dieser weist in Bezug zur Metallisierung des Kontaktrades 2, die in der elektrolytischen Zelle 8 erfolgte, eine ätzende Eigenschaft auf. Der Ätzelektrolyt 9 kann durch bestimmte chemische Additive bzw. Inhaltsstoffe und/oder physikalische Zustände andere Eigenschaften aufweisen, insbesondere ätzende, als der Elektrolyt 10, der sich im Arbeitsbehälter in der dortigen elektrolytischen Zelle 8 befindet. Zu den besonderen physikalischen Eigenschaften, die der Ätzelektrolyt 9 annehmen kann, gehört z. B. der Druck bzw. die dadurch verursachte große Ausströmgeschwindigkeit des Ätzelektrolyten 9 aus den Öffnungen 7. Dies hat einen intensiven Aufprall des Ätzelektrolyten 9 auf dem Kontaktrad 2 bzw. dessen metallisierte Lauffläche 4 zur Folge, wodurch die Ätzrate wesentlich erhöht wird. Der Druck in dem Anströmelement kann an die erforderliche Ätzrate angepasst werden. Er kann z. B. bei einem Bar liegen. Bevorzugt werden bis zu 10 bar eingestellt. Bei starren Kontaktmitteln können bei Bedarf auch Hochdruckpumpen und Düsen für bis zu 100 bar für den Ätzelektrolyten 9 verwendet werden.
Auch eine Erwärmung des Ätzelektrolyten 9 durch eine Heizung 25, z. B. als Durch- lauferhitzer, erhöht die Ätzrate. Eine Kombination dieser beiden physikalischen Maßnahmen ist bezüglich der Steigerung der Ätzrate noch wirkungsvoller. Diese physikalisch gesteigerte Ätzrate kann durch chemische Stoffe mit ätzenden Eigenschaften bezüglich der Metallisierung, die in den Ätzelektrolytkreislauf bzw. in den Teilstrom dosiert oder geimpft werden, weiter erhöht werden.
Die Strömungspfeile 11 zeigen die Strömungsrichtungen der Flüssigkeiten an. Der Ätzelektrolyt 9 gelangt nach dem Anströmen der Kontakträder 2 in den im Arbeitsbehälter 21 befindlichen Elektrolyten und vermischt sich mit diesem, gegebenenfalls nach dem Durchströmen einer Filterstrecke. Damit schließt sich der Teilstromkreislauf des Ätzelektrolyten 9, der in einem Pumpensumpf seinen Anfang hat. Dort beginnt auch der im allgemeinen wesentlich größere Kreislauf des Elektrolyten mit einem wesentlich größeren Volumenstrom, der zum Anschwallen des Gutes für den Galvanisierprozess erforderlich ist. In Ausnahmefallen, wenn nur eine geringe Elektrolytbewegung an der Oberfläche des zu behandelnden Gutes 1 erforderlich ist, kann auf den großen Elektrolytkreislauf verzichtet werden. Die intensive Anströmung der Kontakträder 2 verursacht dann bei der Durchmischung der Elektrolyte die geringe Elektrolytbewegung an der Oberfläche des Gutes. Der Ätzelektrolyt 9 wird z. B. mittels einer Elektrolytfördereinrichtung, bestehend aus mindestens einer Ätzelektrolytpumpe 12, Rohren 30 und Spritzrohren 6 mit Öffnungen 7 oder Düsen zum Kontaktrad 2 gefördert. Mit zunehmendem Druck im Spritzrohr 6 erfolgt auch ein intensiveres und damit wirksameres ätzendes Anströmen der zu entmetallisierenden Lauffläche 4 des Kontaktrades 2. Je Kontaktrad 2 können auch mehrere Öffnungen 7 oder Düsen gegen die Lauffläche 4 gerichtet werden, um die Ätzzeit pro Umdrehung des Kontaktrades 2 zu erhöhen.
Das Niveau 1 13 des Elektrolyten 10 muss sich mindestens bis über die Anode 14 erstrecken, so wie es die Figur 1 zeigt. Der obere Bereich des Kontaktrades 2 befindet sich dann vollständig außerhalb des elektrischen Feldes der elektrolytischen Zelle 8. Sollen die Oberseite, wie dargestellt und die Unterseite des Gutes 1 galvanisiert werden, dann befinden sich die unteren Kontakträder 2 immer vollständig im Elektrolyten 10. Desgleichen das untere Spritzrohr 6. Dies entspricht dem Niveau II 16 an der Oberseite des Gutes 1, d. h. alle beteiligten Betriebsmittel befinden sich im Elektrolyten 10. Damit in diesem Falle das elektrische Feld, das von der Anode 14 ausgeht, nicht das gesamte Kontaktrad 2 erfasst und metallisiert, wird dieses von elektrisch isolierenden Abschirmungen 17 von den Kontakträdern 2 weitgehend ferngehalten. Die Abschirmungen 17 sind bevorzugt mit dem Spritzrohr 6 mechanisch verbunden. Sie dienen zugleich als Spritzschutz während der intensiven Anströmung des Ätzelektrolyten 9 an die Kontakträder 2.
Soll ein Gut, nur einseitig galvanisiert werden, d. h. nur an der Oberseite oder an der Unterseite, dann sind auch nur an dieser Seite Kontaktmittel erforderlich. An der Gegenseite können dann elektrisch nicht leitfähige rotierende Transportmittel verwendet werden, z. B. aus Kunststoff. Bei bruchempfindlichem Gut sind jedoch an der nicht zu metallisierenden Seite elastische Transportmittel zu bevorzugen, z. B. aus Gummi. Wenn dies in Kombination mit starren Kontaktmitteln an der zu behandelnden Seite bezüglich der Bruchsicherheit nicht ausreichend ist, dann werden diese Kontaktmittel, wie beschrieben, auch elastisch und elektrisch leitfähig ausgeführt, wodurch sich ein sehr schonender Transport des Gutes durch die Durchlaufanlage ergibt.
Die Lauffläche 4 des Kontaktrades 2 rollt auf dem Gut 1 ab. Handelt es sich bei dem Gut 1 um bogenförmige Leiterfolien, so könnten diese an den Kontakträdern 2 bzw. Laufflächen der Kontakträder anhaften und dadurch zu einem Stau in der Durchlaufanlage führen. Daher wird diese Abschirmung 17 mindestens einseitig am Kontaktrad bei einer dargestellten Randkontaktierung des Gutes 1 entlang der gesamten Durchlaufanlage angeordnet. Dies vermeidet jegliche Stolperkanten und das Anhaften von Folien an den Kontakträdern. Die Abschirmungen 17 streifen am Kontaktrad 2 anhaftende Folien ab. Insgesamt ergibt dies neben einer guten elektrischen Kontaktierung einen sehr zuverlässigen Transport des Gutes 1 durch die Durchlaufanlage. Bei der Anode 14 kann es sich um eine lösliche Anode, z. B. um eine Plattenanode oder um Schüttgut in geeigneten Anodenkörben handeln. Es kann sich bevorzugt auch um unlösliche Anoden, z. B. aus einem Streckmetallgitter handeln. Dieses Streckmetallgitter besteht z. B. aus Titan, das mit einer beständigen, elektrisch leitfähigen Beschich- tung versehen sein kann, die z. B. aus einem Edelmetall oder aus Iridiumoxid besteht. Die Erfindung eignet sich zum Galvanisieren mittels Gleichrichter für Gleichstrom und für bipolaren Pulsstrom. Beim bipolaren Pulsstrom, der auch als Reversepulsestrom bezeichnet wird, ist das Kontaktrad 2 überwiegend kathodisch gepolt, was in Bezug zur Metallisierung und Entmetallisierung einem Gleichstrom entspricht, der einen etwas kleineren Mittelwert aufweist als der Spitzenwert des kathodischen Strompulses. Somit löst der anodische Reversestrompuls nur einen Teil des zuvor in der kathodischen Phase metallisierten Abscheidungsmetalls vom Gut und damit auch von der Oberfläche des Kontaktrades auf. Das Grundmetall des Kontaktrades wird daher auch durch den Reversepulsestrom nicht erreicht und nicht aufgelöst. Die Figur 1 zeigt die Polaritäten der nicht dargestellten Badstromversorgungsquelle für Gleichstrom bzw. für die überwiegende Polarität bei bipolarem Pulsstrom.
In der Regel sind in einer Durchlaufanlage mehreren kathodischen Kontakträdern 2 ein Gleichrichter und eine Anode zugeordnet. In diesem Falle ist nicht auszuschließen, dass die elektrisch parallel geschalteten Kontakträder 2 unterschiedlich metallisiert werden. Die erfindungsgemäße Entmetallisierung muss so wirksam eingestellt werden, dass bei jeder Umdrehung der Kontakträder 2 diese vollständig entmetallisiert werden. Hierzu ist eine gewisse Entmetallisierungsreserve vorzusehen. Die Reserve ist nicht erforderlich, wenn jedem Kontaktrad ein entsprechend kleiner dimensionierter Gleichrichter mit bevorzugt gemeinsamer Anode zugeordnet wird. Damit wird jeder Kontaktstrom vom Gleichrichter exakt auf den vorgesehenen Sollwert eingestellt.
Die Figur 2 zeigt im Querschnitt eine typische Durchlauf-Galvanisieranlage, so wie sie z. B. in der Leiterplattentechnik verwendet wird. Das Gut 1 wird senkrecht in die Zeichnungsebene hinein transportiert. Hierzu dienen die angetriebenen Wellen 3, auf denen sich Kontakträder 2 und Transporträder 18 befinden. Die löslichen Anoden 14 in der Nähe des kathodisch gepolten Gutes 1 bilden zusammen mit diesem die elektrolytische Zelle 8, in der sich der strömende Elektrolyt 10 befindet. Die Kreislaufförderung des Elektrolyten 10 durch diese elektrolytischen Zellen 8 erfolgt mittels der Kreislaufpumpe 19. Diese oder mehrere derartige Kreislaufpumpen 19 speisen die oberen und unteren Schwallrohre 20 oder andere Elektrolyt- Strömungselemente zum Austausch des Elektrolyten in den oberen und unteren elektrolytischen Zellen 8. Der Elektrolyt 10 verlässt den Arbeitsbehälter 21 über z. B. Überläufe 22 und/oder Ausläufe 23 und gelangt in den Pumpensumpf 24 zur erneuten Ansaugung durch die Kreislaufpumpe(n) 19. Ein Teil des Elektrolyten wird erfindungsgemäß in einem Teilstromkreis gefördert und gelangt als Ätzelektrolyt 9 an die Oberfläche der zu entmetallisierenden Kontakträder 2, die sich im Arbeitsbehälter 21 befinden. Zur Kreislaufförderung des Ätzelektrolyten 9 dient z. B. eine weitere Pumpe, die als Ätzelektrolytpumpe 12 bezeichnet wird. Diese Ätzelektrolytpumpe 12 ist zur Erhöhung der Ätzwirkung in ihrer Leistung so dimensioniert, dass der Ätzelektrolyt 9 bevorzugt unter hohem Druck intensiv an die zu entmetallisierende Lauffläche 4 der Kontakträder 2 angeströmt wird. Die Lauffläche 4 hat im Vergleich zum Gut 1 eine wesentlich kleinere Oberfläche. Daher wird für den Ätzelektrolyten 12 auch ein kleinerer Volumenstrom benötigt als für den Elektrolyten 10, der zum zu galvanisierenden Gut 1 strömt. Zur weiteren Erhöhung der Ätzwirkung kann der Teilstrom, d. h. der Ätzelektrolyt 9, z. B. in einem Durchlauferhitzer 25 weit über die Arbeitstemperatur des Elektrolyten 10 hinaus erwärmt werden. Dieser Teilstrom hat in der Regel nur einen kleinen Anteil am gesamten im Kreislauf geförderten Elektrolyten. Von daher ist diese zusätzliche Heizung, wie auch weitere Konditionierungsmaßnahmen, für den Galvanisierprozess nicht störend. An Stelle der Ätzelektrolytpumpe 12 und der Kreislaufpumpe 19 kann auch eine gemeinsame Pumpe verwendet werden mit nachgeordneten einstellbaren Mehrwegeventilen. Alle Pumpen können in ihrer Förderleistung steuerbar sein, z. B. mittels Frequenzumrichter.
Die Figur 3 zeigt eine Erweiterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch eine Impfstelle 26 mit einer Dosierpumpe 27 am Teilstromkreis des Ätzelektrolyten 9. Zur Erhöhung der Ätzrate des Ätzelektrolyten 9 können diesem geeignete Stoffe zudosiert werden. Geeignet sind hierfür einerseits alle Stoffe, die aus Gründen des Verbrauches durch den Galvanisierprozess sowie durch die Verschleppung durch das Gut fortlaufend nachdosiert werden müssen und die eine ätzende Eigenschaft in Bezug auf das beim
Galvanisierprozess abgeschiedene Metall haben. In dem Teilstromkreis des Ätzelektrolyten 9 weisen diese Stoffe zunächst eine wesentlich höhere Konzentration auf als im allgemeinen Elektrolyten 10, in den der Teilstrom nach dem Passieren der zu entmetallisierenden Kontakträder 2 gelangt. Die höhere Konzentration vergrößert die Ätzrate des Ätzelektrolyten 9. Als Beispiel sei hier Chlor genannt, das aus anderen Gründen in schwefelsauren Kupferbädern als Zusatzstoff erforderlich ist. Andererseits sind zum Impfen auch Stoffe geeignet, die im Elektrolyten schnell zerfallen und den elektrolytischen Prozess nicht stören, jedoch zuvor eine ätzende Wirkung auf das beim Galvanisierprozess abgeschiedene Metall aufweisen. Ein Beispiel hierfür sind schwache oder starke Oxidationsmittel, wie z. B. Ozon, Luftsauerstoff, Sauerstoff oder Wasserstoffperoxid. Damit der Zerfall dieser Stoffe erst dann erfolgt, wenn sie im Ätzelektrolyten 9 die Ätzstelle, d. h. die Kontakträder 2 passiert haben, wird die Elektrolytfördereinrich- tung entsprechend dimensioniert. Dies bedeutet eine Anpassung der Fließgeschwindig- keit in den Rohren 6, 30 sowie deren Länge von der Impfstelle 26 zu den Kontakträdern 2. Auch bei dieser Ausführung der Erfindung kann der Teilstromkreis, der den Ätzelektrolyten 9 führt, mittels einer Heizung 25 erwärmt werden.
Die Figur 4 zeigt elektrolytische Zellen 8 mit oberen und unteren Elektroden als unlösliche Anoden 14. Die dafür erforderliche fortlaufende Metallergänzung erfolgt in einem Regenerierungsraum 28, in dem sich das aufzulösende Regenerierungsmetall 29 in Form von Metallstücken 29 befindet. Bei einem z. B. schwefelsauren Elektrolyten eines Kupferprozesses der Leiterplattentechnik hat der Elektrolyt u. a. infolge von aufgenommenem Luftsauerstoff eine ätzende Eigenschaft bezüglich des abzuscheiden- den Metalls. Bei genügend großer Oberfläche der Metallstücke 29 und bei Durchströmung des Elektrolyten 10 durch den Regenerierungsraum 28 kann der Kupfergehalt des Elektrolyten für den Galvanisierprozess aufrecht erhalten werden. Dieser Elektrolyt 10 hat im Teilstromkreis als Ätzelektrolyt 9 ebenso eine ätzende Wirkung auf die verkupferte Oberfläche der Kontakträder 2. Auch hier können die Teilströme mittels Heizungen 25 zur Erhöhung der Ätzrate erwärmt werden. Die Kreislaufförderung des Elektrolyten 10 schließt sich durch die Strömung durch den Arbeitsbehälter 21 hindurch und durch den Regenerierungsraum 28.
Der Metallgehalt eines Kupferelektrolyten kann z. B. auch durch eine fortlaufende Ergänzung mit Kupferoxid konstant gehalten werden.
Zur Vermeidung einer Sauerstoffbildung an den unlöslichen Anoden 14 kann, wie oben beschrieben, dem Elektrolyten ein Redoxsystem mit einem Redoxmittel, z. B. Eisen zugegeben werden. Das u. a. an den Anoden 14 oxidierte Redoxmittel, nämlich Fe3+, hat in Bezug auf Kupfer eine stark ätzende Eigenschaft. Der mit den Fe3+ Ionen angerei- cherte Elektrolyt 10 wird aus der Nähe des Entstehungsortes, nämlich der Anoden 14 in den Pumpensumpf 24 geleitet. Dies geschieht aus dem Arbeitsbehälter 21 über die Überläufe 22 überlaufend und durch die Ausläufe 23 auslaufend. Vom Pumpensumpf 24 fördert die Elektrolytfördereinrichtung, bzw. die Ätzelektrolytpumpe 12 den Ätzelektrolyten 9 mit oder ohne Erwärmung in die Spritzrohre 6 und durch die Öffnungen 7 an die zu ätzenden Oberflächen der Kontakträder 2. Dieser Ätzelektrolyt 9 hat stark ätzende Eigenschaften. Von daher können weitere Impfungen mit ätzenden Stoffen meist entfallen. Aus dem selben Grunde kann auch der Aufwand für den Regenerierungsraum 28 reduziert werden. Insbesondere kann die Oberfläche der Metallstücke 29 verkleinert werden, d. h. die Menge des eingesetzten Metalls kann im Vergleich zu einem Elektrolyten ohne Redoxsystem verringert werden.
Die Figuren 2 bis 4 zeigen an Beispielen von Leiterplatten oder Leiterfolien Durchlauf- Galvanisieranlagen mit einem ebenen Gut 1. Galvanisiert werden Strukturen oder die gesamte Oberfläche des Gutes 1 einschließlich der Sacklöcher und Durchgangslöcher. Die elektrische Kontaktierung des Gutes 1 erfolgt hier an dessen beiden Rändern. Dies verbessert die Schichtdickenverteilung der Metallisierung quer zur Transportrichtung. Allerdings setzt dies voraus, dass das Gut 1 stets die gleichen Abmessungen mindestens quer zur Transportrichtung aufweist. Ist in einer Durchlauf-Galvanisieranlage mit unterschiedlichen Abmessungen des zu galvanisierenden Gutes zu rechnen, dann ist die einseitige Kontaktierung an der Oberseite und/oder an der Unterseite auf einer Kontaktspur des Gutes vorzusehen.
Bezugszeichenliste
1 Gut, Glasscheibe, Leiterplatte, Leiterfolie
2 Kontaktrad, Kontaktmittel 3 Welle
4 Lauffläche
5 Stirnseite
6 Spritzrohr, Anströmelement
7 Öffnung, Düse 8 elektrolytische Zelle
9 Ätzelektrolyt
10 Elektrolyt
11 Strömungspfeil
12 Ätzelektrolytpumpe 13 Niveau I
14 Anode, löslich, unlöslich
15 Drehkontakt, Schleifkontakt
16 Niveau II
17 Abschirmung, Spritzschutz 18 Transportrad
19 Kreislaufpumpe
20 Schwallrohre
21 Arbeitsbehälter
22 Überlauf 23 Auslauf
24 Pumpensumpf
25 Heizung, Durchlauferhitzer
26 Impfstelle
27 Dosierpumpe 28 Regenerierungsraum
29 Regenerierungsmetall, Metallstücke
30 Rohr

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur elektrischen Kontaktierung von plattenförmigem oder bandförmigem Gut (1), mittels Kontakträdern, Kontaktwalzen oder Kontaktbürsten, das auf einer Transportbahn mittels rotierender Transportmittel und/oder Kontaktmittel (2) durch eine Durchlauf-Galvanisieranlage förderbar ist, wobei die rotierenden, kathodisch gepolten Kontaktmittel (2) mindestens teilweise im Elektrolyten (10), der in der Galvanisieranlage im Kreislauf gefördert wird, auf einer Unterseite und/oder auf einer Oberseite des Gutes (1) als z. B. Leiterplatten, Leiterfolien oder Glasscheiben abrollen und dadurch dieses elektrisch kontaktieren, gekennzeichnet durch mindestens eine Elektrolytfördereinrichtung zur Anströmung eines Ätzelektrolyten (9) an die im Arbeitsbehälter (21) befindlichen Kontaktmittel (2).
2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine Elektrolytfördereinrichtung, bestehend aus Anströmelementen als Spritzrohre (6) mit Öffnungen (7), Rohren (30), sowie mindestens einer Ätzelektrolytpumpe (12) und/oder Mehrwegeventilen.
3. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 2, gekennzeichnet durch Mittel zur physikalischen und/oder chemischen Konditionierung des Ätzelektrolyten (9) als Ätzelektrolytpumpe (12) zur Erzeugung eines hohen Druckes des Ätzelektroly- ten (9) in den Anströmelementen und/oder durch eine Heizung (25) zur Erwärmung des Ätzelektrolyten (9) und/oder als Impfstelle (26) und eine Dosierpumpe (27) zur Impfung des Ätzelektrolyten (9) mit Stoffen, die im Elektrolyten auf das abgeschiedene Metall ätzende Eigenschaften aufweisen.
4. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Regenerierungsraum (28), der mit Stücken von Regenerierungsmetall (29) gefüllt ist und durch den mindestens ein Teil des Elektrolyten (10), der ein Redoxsystem als z. B. Eisen enthält, im Kreislauf förderbar ist.
5. Verfahren zur elektrischen Kontaktierung von plattenförmigem oder bandförmigem Gut (1) mittels Kontakträdern, Kontaktwalzen oder Kontaktbürsten, das auf einer Transportbahn mittels rotierender Transportmittel und/oder Kontaktmittel (2) durch eine Durchlauf-Galvanisieranlage gefördert wird, wobei die rotierenden, kathodisch gepolten Kontaktmittel (2) mindestens teilweise im Elektrolyten (10), der in der Galvanisieranlage im Kreislauf gefördert wird, auf einer Unterseite und/oder auf einer Oberseite des Gutes (1) als z. B. Leiterplatten, Leiterfolien oder Glasscheiben abrollen und dieses dadurch zum Galvanisieren elektrisch kontaktieren, unter Verwendung der Vorrichtung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Entmetallisierung der Kontaktmittel (2) mittels einer Elektrolytfördereinrichtung mindestens ein Teil des Elektrolyten (10) der Galvanisieranlage als Ätzelektrolyt (9) an die Oberfläche der Kontakträder (2) angeströmt wird.
6. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die fortlaufende Metallisierung der Kontaktmittel (2) durch den Ätzelektrolyten (9) fortlaufend entmetallisiert wird.
7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet dass die Ätzrate des Ätzelektrolyten (9) erhöht wird durch physikalische Konditionierungen als Druckerhöhung und/oder Erwärmung über die Arbeitstemperatur des Ätzelektrolyten (9) hinaus und/oder durch chemische Konditionierungen des Ätzelektrolyten (9) durch Impfen bzw. Dosieren mit Dosiermitteln, die der Galvanisierpro- zess benötigt und die auf das abgeschiedene Metall ätzend wirken.
8. Verfahren nach einem der Patentansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Elektrolyten (9, 10) nicht oxidierende Werkstoffe der Kontakträder (2) durch eine Edelmetallbeschichtung und/oder durch eine elektrisch leitfähige Diamantbe- schichtung gegen chemische und/oder mechanische Einflüsse geschützt werden.
9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elastisches Transportmittel und/oder Kontaktmittel an mindestens einer unteren oder oberen Seite des Gutes dieses bruchsicher fördert.
10. Verfahren nach einem der Patentansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei unlöslichen Anoden (14) dem Elektrolyten (10) ein Redoxsystem zugesetzt wird, das die Ätzrate des Ätzelektrolyten (9) erhöht.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114411217A (zh) * 2021-12-23 2022-04-29 河南特防建设集团有限公司 一种金属材料腐蚀设备
CN116516450A (zh) * 2023-04-12 2023-08-01 福建金石能源有限公司 一种无接触式水平电镀装备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD215589A1 (de) 1983-05-11 1984-11-14 Leipzig Galvanotechnik Verfahren zur elektrolytischen metallabscheidung bei erzwungener konvektion

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2933438A (en) * 1958-12-19 1960-04-19 Leslie E Lancy Electro processing and apparatus therefor
JPS63195293A (ja) * 1987-02-09 1988-08-12 Nkk Corp 水平型電気メッキ装置用コンダクタ−ロ−ルの付着金属の除去方法
EP0578699B1 (de) 1991-04-12 1995-07-12 Siemens Aktiengesellschaft Galvanisiereinrichtung für plattenförmige werkstücke, insbesondere leiterplatten
JPH059787A (ja) * 1991-07-01 1993-01-19 Nkk Corp ロ−ル洗浄装置
DE4413149A1 (de) 1994-04-15 1995-10-19 Schmid Gmbh & Co Geb Einrichtung zur Behandlung von Gegenständen, insbesondere Galvanisiereinrichtung für Leiterplatten
DE19628784A1 (de) 1996-07-17 1998-01-22 Schmid Gmbh & Co Geb Einrichtung zur Behandlung von Gegenständen, insbesondere Galvanisiereinrichtung für Leiterplatten
DE19840471A1 (de) 1998-09-04 2000-03-09 Schmid Gmbh & Co Geb Einrichtung zum Abtrag einer Beschichtung von Gegenständen
DE10019713C2 (de) 2000-04-20 2003-11-13 Atotech Deutschland Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur elektrischen Kontaktierung von elektrolytisch zu behandelndem Gut in Durchlaufanlagen
DE10349392B3 (de) * 2003-10-21 2004-12-23 Höllmüller Maschinenbau GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Entmetallisieren von Kontaktmitteln in elektrolytischen Anlagen
DE102005034419A1 (de) * 2005-07-19 2007-01-25 Hübel, Egon, Dipl.-Ing. (FH) Verwendung einer Beschichtung zur elektrischen Kontaktierung
DE102005033784A1 (de) * 2005-07-20 2007-01-25 Viktoria Händlmeier System zur galvanischen Abscheidung einer leitfähigen Schicht auf einem nichtleitfähigen Trägermaterial

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD215589A1 (de) 1983-05-11 1984-11-14 Leipzig Galvanotechnik Verfahren zur elektrolytischen metallabscheidung bei erzwungener konvektion

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114411217A (zh) * 2021-12-23 2022-04-29 河南特防建设集团有限公司 一种金属材料腐蚀设备
CN114411217B (zh) * 2021-12-23 2023-07-07 河南特防建设集团有限公司 一种金属材料腐蚀设备
CN116516450A (zh) * 2023-04-12 2023-08-01 福建金石能源有限公司 一种无接触式水平电镀装备

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