DE1118565B

DE1118565B - Einrichtung zur Herstellung von Kupferblech durch galvanischen Niederschlag

Info

Publication number: DE1118565B
Application number: DEA27152A
Authority: DE
Inventors: John Zoldas
Original assignee: Anaconda Co
Current assignee: Anaconda Co
Priority date: 1956-05-14
Filing date: 1957-05-14
Publication date: 1961-11-30
Also published as: US2865830A; LU36602A1; FR1174264A; GB824989A; BE573093A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

A 27152 VIb/48 a

ANMELDETAGs 14. MAI 1957

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFTs 30. NOVEMBER 1961

Zur Herstellung von dünnem Kupferblech mittels Elektrolyse ist es bereits bekannt, eine sich drehende, in einen Elektrolyten eintauchende Trommel als Kathode und Kupferstücke als Anoden zu verwenden. Bei der Durchführung der Elektrolyse werden dann die Anoden abgebaut und auf der Kathode schlägt sich Kupfer nieder, das von der Trommel in Form von Blech abgezogen werden kann. Um einen gleichmäßigen Niederschlag zu erzielen, wird der Elektrolyt unter Druck in dem Raum zwischen Anoden und Kathode zirkuliert.

Ferner sind Elektrolyseeinrichtungen bekannt, bei denen zwar in ähnlicher Weise eine sich drehende Trommel als Kathode verwendet wird, jedoch sind hier die Anoden unlöslich. Bei diesem Verfahren können sich Sauerstoffblasen an den Anoden anheften, wodurch der gleichmäßige Niederschlag auf der Trommel beeinträchtigt wird. Als Folge kann die Blechstärke ungleichmäßig werden und/oder poröse Stellen entstehen. Diesen Nachteil hat man durch ao Einblasen von Luft zu vermeiden versucht, so daß der Elektrolyt zwischen den Elektroden kräftig umgewälzt wurde. Durch diese Art der Umwälzung wird ein erheblicher Teil des Elektrolyten verspritzt, und es entsteht in der Nähe der Einrichtung ein unangenehmer Säurenebel, so daß üblicherweise ein Atemschutz für die Bedienungspersonen erforderlich ist. Außerdem fördert der Säurenebel das Verfärben und sogar eine schädliche Korrosion des galvanischen niedergeschlagenen Bleches. Das Spritzen und Umwälzen des Elektrolyten in der Nähe der Kathodentrommel ergibt ferner ein Benetzen und ein Festhalten von Bleistaubteilchen, die vom Kathodenpoliergerät herrühren, auf der Oberfläche der Kathodentrommel, wodurch in dem niedergeschlagenen Metallblech die sogenannte nachteilige »Bleiporosität« entsteht. Ferner wird durch das Verspritzen des Elektrolyten und der Säurenebel in der Nähe der Galvanisierungsanlage eine rasche Korrosion der Einrichtung gefördert.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Elektrolytzirkulation in derartigen Anlagen zu verbessern. Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung bei Einrichtungen zur Herstellung von Kupferblech durch galvanischen Niederschlag aus einem kupferhaltigen Elektrolyten mit einer um eine horizontale Achse drehbaren, die Kathode bildenden Trommel, die an ihrem unteren Teil in kleinem Abstand von zwei Anoden umgeben ist, zwischen deren unteren benachbarten, ungefähr entlang dem untersten Teil der Trommel im Abstand voneinander angeordneten Längskanten ein Verteiler Einrichtung zur Herstellung

von Kupferblech
durch galvanischen Niederschlag

Anmelder:

The Anaconda Company,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Höger, Dr.-Ing. E. Maier

und Dipl.-Ing. M. Sc. W. Stellrecht, Patentanwälte,

Stuttgart S, Uhlandstr. 16

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 14. Mai 1956 (Nr. 584 716)

John Zoldas, Perth Amboy, N. J. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

vorgesehen ist, aus dem ein Elektrolytstrom unter Druck in den Raum zwischen den Anoden und der Kathode einströmt, die Anordnung so getroffen, daß der Verteiler eine längliche rohrförmige Gestalt aufweist und in Längsrichtung in eine Verteilerkammer und eine mit dieser kommunizierende Abflußkammer unterteilt ist und daß die Verteilerkammer über einen Einlaß an eine den Elektrolyten zuführende Zufuhrleitung angeschlossen ist und die Abfiußkammer im wesentlichen auf ihrer ganzen Länge Auslaßöffnungen für den Austritt des Elektrolyten aufweist. Damit fließt der unter Druck in die Verteilerkammer eintretende Elektrolytstrom im wesentlichen gleichmäßig durch die Auslaßöffnungen in den Raum zwischen Anoden und Kathode ein, wodurch ein Niederschlag hoher Gleichmäßigkeit und Güte erreicht wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Einrichtung zur Herstellung von Kupferblech durch galvanischen Niederschlag auf einer sich drehenden Trommelkathode,

Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht eines Verteilers in größerem Maßstab, mit dessen Hilfe der Elektrolyt unter Druck in den Raum zwi-

109 747/493

sehen Anode und Kathode der Einrichtung gemäß Fig. 1 einströmt,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Verteiler nach Linie 3-3 der Fig. 2.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung weist em Gefäß 10 aus Beton oder anderem Material auf, das an der Innenseite mit einem Belag 11 aus Blei versehen ist und von Säulen 12 getragen wird. Eine Zuflußleitung 13 ist zur periodischen oder ständigen Zufuhr eines Elektrolyten zum Tank vorgesehen, und aus einer Überlaufleitung 14 fließt der Elektrolyt oberhalb eines bestimmten Flüssigkeitsspiegels wieder ab, so daß stets im Tank die gewünschte Flüssigkeitshöhe vorhanden ist. Zum Leeren des Tanks ist ein mit einem Ventil versehenes Abflußrohr 15 vorgesehen.

Eine zylindrische Kathodentrommel 16 aus Blei wird von einer Welle 17 getragen, die sich durch Lager 18 hindurcherstreckt, die ihrerseits an den Seiten des Tanks 10 befestigt sind._ Die Trommel wird in der durch die Pfeile angegebenen Richtung langsam mit Hilfe einer Kette 19 gedreht, die Kettenräder 20 und 21 miteinander verbindet, die auf der Trommelwelle 17 bzw. auf der Antriebswelle 22 befestigt sind. Die Antriebswelle wird von einem nicht dargestellten Motor ständig in Umdrehung versetzt.

Die Kathodentrommel 16 erstreckt sich ungefähr zur Hälfte in den Tank hinein, so daß die andere Hälfte sich außerhalb des Tanks befindet. Ein Paar von zylindrisch gebogenen Bleianoden 23 und 24 sind im Tank dicht in der Nähe der beiden unteren Quadranten der Zylindermantelfläche der Kathode angeordnet, so daß nur enge Elektrolytzwischenräume 25 und 26 zwischen den Anoden und der benachbarten Kathodenoberfläche gebildet werden. Die schweren Anoden werden durch senkrechte Trägerplatten 27 gehalten, die auf Backsteinsäulen 28 ruhen. Die elektrischen Anschlüsse an die Anoden geschehen mit Hilfe von Schienen 29.

Wenn ein Gleichstrom von genügender Spannung von den Anoden 23, 24 durch die Kupfer enthaltenden, in den Zwischenräumen 25, 26 vorhandenen Elektrolyten zur Kathodentrommel 16 fließt, wird auf der zylindrischen Mantelfläche der Trommel Kupfer galvanisch niedergeschlagen. Wenn sich die Trommel dreht, wird dieser Niederschlag zu einer Stelle oberhalb der Oberfläche des im Tank 10 vorhandenen Elektrolyten mitgenommen. Dort wird der Niederschlag als Blech oder Band 30 von der Mantelfläche der Trommel dadurch abgenommen, daß er über eine Abstreifrolle 31 geführt wird. Anschließend wird das Band auf einem Rollenträger 33 als Rolle 32 aufgerollt. Der Rollenträger ist auf einer Welle 34 angeordnet, die von einer Kette 35 über die Antriebsrolle 22 ständig angetrieben wird, um so das Kupferband 30 während des Abstreifens von der Kathode ständig unter Spannung zu halten.

Gemäß der Erfindung ist zwischen den im Abstand angeordneten, benachbarten unteren Kanten der Anoden 23 und 24 ein Verteiler 36 vorgesehen, der sich parallel zur Oberfläche der Kathodentrommel unterhalb der tiefsten Mantellinie erstreckt. Der Verteiler wird mit Hilfe eines Paares von Endstützen 37 (von denen nur eine in Fig. 1 gezeigt ist) und ferner einer oder mehreren Mittelstützen 38 getragen.

Die Konstruktion des Verteilers 36 ist im einzelnen in größerem Maßstsab in Fig. 2 und 3 dargestellt. Der Verteiler weist eine untere und obere halbzylindrische Schale 39 bzw. 40 auf, die beispielsweise durch Trennen eines Bleirohres in Längsrichtung gebildet sein können. Diese Schalen sind durch eine Längsscheidewand 41 voneinander getrennt und an ihren Enden geschlossen. Eine Elektrolytverteilerkammer 42 wird durch die untere Schale 39 und die Scheidewand 41 und eine Elektrolytabflußkammer 43 durch die obere Schale 40 und die Scheidewand 41 gebildet. Die Abflußkammer ist vorzugsweise in eine Vielzahl von Abflußteilkammern 44 durch eine Reihe von quer angeordneten Zwischenwänden 45 unterteilt. Eine Elektrolytzuflußleitung 46 dient zum Zufluß des Elektrolyten zur Verteilerkammer 42. Vorzugsweise ist," wie "aus Fig. 2 ersichtlich, die Zuflußleitung 46 an den Verteiler ungefähr in seiner Mitte angeschlossen, doch kann gegebenenfalls diese Leitung auch anderswo angebracht sein. Alle Abflußteilkammern 44 sind jeweils mit der Verteilerkammer 42 durch in der Längsscheidewand 41 vorgesehene Löcher 47 verbunden. Diese Löcher 47 nehmen vorzugsweise in ihrem Querschnitt entsprechend ihrer Entfernung von der Zuflußleitung ständig zu, wodurch eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung des Elektrolyten auf die Teilkammern 44 gewährleistet ist. In der oberen, die Abflußkammer begrenzenden Schale 40 ist mindestens eine, vorzugsweise jedoch zwei Reihen von in kleinem Abstand voneinander angeordneten Auslaßöffnungen 48 vorgesehen. Wenn so der Elektrolyt dem Verteiler über die Zuflußleitung 46 zugeführt wird, wird dieser gleichmäßig durch die Verteilerkammer an alle Abflußkammern weitergegeben und strömt von dort durch die Auslaßöffnungen 48 nach außen.

Wie in Fig. 1 angedeutet, ist der Verteiler so angeordnet, daß die aus den Auslaßöffnungen 48 austretenden Ströme in die engen Zwischenräume 25 und 26 zwischen den Anoden und dem Kathodenmantel der Trommel 16 hineinfließen. Die Zuflußleitung 46 ist mit einer mit einem Ventil versehenen Anschlußleitung 49 verbunden, durch die der Elektrolyt unter Druck der Einrichtung zugeführt werden kann.

Bei der Arbeitsweise der vorbeschriebenen Einrichtung wird der Tank 10 mit einem geeigneten Elektrolyten, z. B. einer sauren, wäßrigen Lösung von Kupfersulfat, gefüllt. Eine Gleichstromquelle wird an die Kathodentrommel 17 und an die Anoden 23 und 24 angeschlossen. Nun wird die Antriebswelle 22 in Umdrehung versetzt, so daß die Trommel 16 langsam, und zwar gemäß Fig. 1 entgegen dem Uhrzeigersinn, rotiert. Dabei ist die zwischen der Anode und der Kathode herrschende Spannung so groß, daß Kupfer aus den in den Zwischenräumen 25 und 26 der Anode und der Kathode vorhandenen Elektrolyten galvanisch auf der Oberfläche der Kathodentrommel niedergeschlagen wird. Wenn dann die Trommel rotiert, wird dieser Niederschlag einer Stelle außerhalb des Tanks zugeführt. Der Niederschlag auf der Trommel wird dann zweckmäßig sorgfältig gewaschen, um sämtliche Reste des Elektrolyten zu entfernen. Die hierzu verwendete Waschvorrichtung ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Anschließend wird der galvanische Niederschlag von der Mantelfläche der Trommel in Form eines dünnen Bandes 30 abgestreift und zu einer Rolle 33 aufgewunden.

Der Umfang der Trommel, von dem das Kupferband 30 abgestreift wurde, läuft an einer Polierrolle

50 vorbei, die mit einer verhältnismäßig großen Umfangsgeschwindigkeit von einer Antriebskette Sl angetrieben ist, die mit einer ständig umlauf enden hochtourigen Polierantriebswelle 52 angetrieben ist. Durch die Polierrolle 50 in Verbindung mit der glatten Oberfläche der Kathodentrommel, wird die Bildung eines Kathodenniederschlages von guter Qualität erreicht und das Abstreifen des Niederschlages von der Kathode erleichtert.

Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung wird die Elektrolytlösung ständig und unter Druck über die Anschlußleitung 49 und die Zuflußleitung 46 dem Verteiler 36 zugeführt. Dieser Elektrolyt, der in die Verteilerkammer 42 unter Druck einfließt und von dort zu den verschiedenen Teilkammern 44 strömt, fließt unter Druck in Form einer Reihe von Strömen hoher Geschwindigkeit durch die Auslässe 48 in die Zwischenräume 25 und 26 hinein. Diese Ströme fließen zusammen mit dem im Tank vorhandenen und durch diese Ströme in Umlauf versetzten Elektrolyten nach oben durch die Zwischenräume 25 und 26 hindurch der Flüssigkeitsoberfläche zu beiden Seiten der Trommel zu. Dadurch wird der Elektrolyt zwischen den Anoden und Kathoden ständig in einer schnellen, stürmischen Bewegung gehalten und standig erneuert und ergänzt.

Der durch den galvanischen Niederschlag gebildete Kupferfilm auf der Kathodentrommeloberfläche ist von außergewöhnlicher Gleichmäßigkeit, wenn das Verfahren gemäß der Erfindung angewendet wird. Die Stärke des Niederschlages weist auf der ganzen Breite der Trommel nur eine kleine Änderung auf, und das Blech ist bemerkenswert frei von Feinlunkern oder anderen Gasporen, sogar dann, wenn der Niederschlag nur eine außerordentlich kleine Stärke erreicht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zur Herstellung von Kupferblech durch galvanischen Niederschlag aus einem kupferhaltigen Elektrolyten mit einer um eine horizontale Achse drehbaren, die Kathode bildenden Trommel, die an ihrem unteren Teil in kleinem Abstand von zwei Anoden umgeben ist, zwischen deren unteren benachbarten, ungefähr entlang dem untersten Teil der Trommel im Abstand voneinander angeordneten Längskanten ein Verteiler vorgesehen ist, aus dem ein Elektrolytstrom unter Druck in den Raum zwischen den Anoden und der Kathode einströmt, dadurch ge kennzeichnet, daß der Verteiler (36) eine längliche rohrförmige Gestalt aufweist und in Längs- richtung in eine Verteilerkammer (42) und eine mit dieser kommunizierende Abflußkammer (43) unterteilt ist und daß die Verteilerkammer (42) über einen Einlaß (46) an eine den Elektrolyten zuführende Zufuhrleitung angeschlossen ist und die Abflußkammer (43) im wesentlichen auf ihrer ganzen Länge Auslaßöffnungen (48) für den Austritt des Elektrolyten aufweist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kammern (42, 43) durch eine Trennwand (41) voneinander getrennt sind und über in dieser Trennwand angeordnete Verbindungslöcher (47) miteinander in Verbindung stehen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Verbindungslöcher (47) mit ihrem Abstand vom Elektrolyteinlaß in die Verteilerkammer (42) zunimmt.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (46) ungefähr in der Mitte zwischen den Enden der Verteilerkammer (42) angeordnet ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußkammer (43) durch Querwände (45) in eine Anzahl Auslaßteilkammern (44) unterteilt ist, die jeweils eine oder mehrere Auslaßöffnungen (48) aufweisen und durch mindestens eine Verbindungsöffnung (47) mit der Verteilerkammer (42) verbunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 835 985.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen