DE1118565B - Device for the production of copper sheet by galvanic deposition - Google Patents
Device for the production of copper sheet by galvanic depositionInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
A 27152 VIb/48 aA 27152 VIb / 48 a
BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFTs 30. NOVEMBER 1961NOTICE THE REGISTRATION AND ISSUE OF THE EDITORIAL NOVEMBER 30, 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.For the production of thin copper sheet by means of electrolysis, it is already known to use a rotating, To use a drum immersed in an electrolyte as cathode and copper pieces as anodes. When the electrolysis is carried out, the anodes are then dismantled and the cathode strikes copper settles, which can be drawn off the drum in the form of sheet metal. To get an even To achieve precipitation, the electrolyte is pressurized in the space between anodes and Cathode circulates.
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.Furthermore, electrolysis devices are known in which, although a rotating in a similar manner Drum is used as the cathode, but here the anodes are insoluble. In this procedure Oxygen bubbles can adhere to the anodes, causing the even precipitation to occur the drum is affected. As a result, the sheet thickness can become uneven and / or porous Places arise. Attempts have been made to avoid this disadvantage by blowing in air, so that the electrolyte was vigorously circulated between the electrodes. Through this type of upheaval, a significant amount of the electrolyte splatters, and an uncomfortable result is created near the facility Acid mist, so that respiratory protection is usually required for the operators is. In addition, the acid mist promotes discoloration and even harmful corrosion of the galvanic knocked down sheet metal. Splashing and circulating the electrolyte near the Cathode drum also provides wetting and retention of lead dust particles from the cathode polisher originate on the surface of the cathode drum, causing in the precipitated Sheet metal the so-called disadvantageous "lead porosity" is created. Furthermore, the spraying of the Electrolytes and the acid mist in the vicinity of the electroplating plant cause rapid corrosion of the Facility funded.
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 HerstellungThe invention is now based on the object of regulating the electrolyte circulation in systems of this type to enhance. For this purpose is according to the invention in devices for the production of Copper sheet by galvanic precipitation from a copper-containing electrolyte with a a horizontal axis rotatable, the cathode forming drum attached to its lower part is surrounded at a small distance by two anodes, between their lower neighboring, approximately a distributor along the lowermost part of the drum spaced apart longitudinal edges Facility for manufacture
von Kupferblech
durch galvanischen Niederschlagof copper sheet
by galvanic precipitation
Anmelder:Applicant:
The Anaconda Company,
New York, N. Y. (V. St. A.)The Anaconda Company,
New York, NY (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. W. Höger, Dr.-Ing. E. MaierRepresentative: Dr.-Ing. W. Höger, Dr.-Ing. E. Maier
und Dipl.-Ing. M. Sc. W. Stellrecht, Patentanwälte,and Dipl.-Ing. M. Sc. W. Stellrecht, patent attorneys,
Stuttgart S, Uhlandstr. 16Stuttgart S, Uhlandstr. 16
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 14. Mai 1956 (Nr. 584 716)Claimed priority:
V. St. v. America May 14, 1956 (No. 584 716)
John Zoldas, Perth Amboy, N. J. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt wordenJohn Zoldas, Perth Amboy, NJ (V. St. A.),
has been named as the inventor
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. is provided, from which an electrolyte flow under pressure into the space between the anodes and the Cathode flows in, the arrangement made so that the distributor has an elongated tubular shape and in the longitudinal direction into a distribution chamber and a discharge chamber communicating therewith is divided and that the distribution chamber via an inlet to a supply line feeding the electrolyte is connected and the Abfiußkammer substantially along its entire length outlet openings for the exit of the electrolyte. In this way, the pressure entering the distribution chamber flows Electrolyte flow essentially uniformly through the outlet openings into the room between anode and cathode, whereby a deposit of high uniformity and quality is achieved.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigtAn exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Einrichtung zur Herstellung von Kupferblech durch galvanischen Niederschlag auf einer sich drehenden Trommelkathode,Fig. 1 is a partially sectioned side view of a Device for the production of copper sheet by galvanic deposition on a rotating Drum cathode,
Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht eines Verteilers in größerem Maßstab, mit dessen Hilfe der Elektrolyt unter Druck in den Raum zwi-Fig. 2 is a partially broken away front view, on a larger scale, of a manifold with which Help the electrolyte under pressure in the space between
109 747/493109 747/493
sehen Anode und Kathode der Einrichtung gemäß Fig. 1 einströmt,see anode and cathode according to the device Fig. 1 flows in,
Fig. 3 einen Querschnitt durch den Verteiler nach Linie 3-3 der Fig. 2.3 shows a cross section through the distributor along line 3-3 in 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. The device shown in Fig. 1 has em vessel 10 made of concrete or other material that is provided on the inside with a covering 11 made of lead and is supported by pillars 12. An inflow line 13 is provided for the periodic or continuous supply of an electrolyte to the tank, and The electrolyte flows again from an overflow line 14 above a certain liquid level so that the desired liquid level is always present in the tank. To empty the tank is a drain pipe 15 provided with a valve is provided.
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.A cylindrical cathode drum 16 made of lead is carried by a shaft 17 which extends through Bearing 18 extends therethrough, which in turn are attached to the sides of the tank 10._ The drum is slowly rotated in the direction indicated by the arrows with the help of a chain 19, the sprockets 20 and 21 connected to one another, which are fastened on the drum shaft 17 and on the drive shaft 22, respectively are. The drive shaft is continuously rotated by a motor (not shown).
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.The cathode drum 16 extends approximately halfway into the tank so that the other Half is outside the tank. A pair of cylindrically curved lead anodes 23 and 24 are arranged in the tank close to the two lower quadrants of the cylindrical surface of the cathode, so that only narrow electrolyte gaps 25 and 26 between the anodes and the adjacent one Cathode surface are formed. The heavy anodes are supported by vertical support plates 27 held, which rest on brick pillars 28. The electrical connections to the anodes are made with the help of rails 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.When a direct current of sufficient voltage from the anodes 23, 24 through the copper containing, In the interstices 25, 26 existing electrolyte flows to the cathode drum 16, is on the cylindrical outer surface of the drum copper is electroplated. When the drum rotates, this precipitate will be located above the surface of that present in the tank 10 Taken electrolytes. There the precipitate is deposited as a sheet or strip 30 from the outer surface removed from the drum in that it is passed over a stripping roller 31. Then the Tape rolled up as a roll 32 on a roll carrier 33. The roller carrier is arranged on a shaft 34, which is continuously driven by a chain 35 via the drive roller 22, so as to remove the copper band 30 to be kept under constant tension during the stripping from the cathode.
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.According to the invention is between the spaced, adjacent lower edges of Anodes 23 and 24 a manifold 36 is provided which extends parallel to the surface of the cathode drum extends below the deepest surface line. The manifold is supported by a pair of end supports 37 (only one of which is shown in FIG. 1) and also one or more center supports 38 supported.
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.The construction of the manifold 36 is shown in greater detail in FIGS. The manifold has a lower and upper semi-cylindrical shell 39 and 40, respectively, which for example can be formed by separating a lead pipe in the longitudinal direction. These bowls are through a Longitudinal partition 41 separated from one another and closed at their ends. An electrolyte distribution chamber 42 is passed through the lower shell 39 and the septum 41 and an electrolyte drainage chamber 43 formed by the upper shell 40 and the partition wall 41. The drainage chamber is preferably in a A plurality of drain sub-chambers 44 are subdivided by a series of transversely arranged partition walls 45. An electrolyte feed line 46 serves to feed the electrolyte to the distribution chamber 42. Preferably is, "as" can be seen from Fig. 2, the inflow line 46 to the distributor approximately in its middle connected, but this line can also be attached elsewhere if necessary. All drain sub-chambers 44 are each provided with the distribution chamber 42 by in the longitudinal partition 41 Holes 47 connected. These holes 47 take preferably in their cross-section according to their Distance from the inflow line increases steadily, creating a substantially even distribution of the electrolyte on the sub-chambers 44 is guaranteed. In the upper one, delimiting the drainage chamber Shell 40 is at least one, but preferably two, rows of closely spaced apart arranged outlet openings 48 is provided. If so the electrolyte to the distributor via the inflow line 46 is fed, this is evenly through the distribution chamber to all drainage chambers passed on and flows from there through the outlet openings 48 to the outside.
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.As indicated in FIG. 1, the distributor is arranged in such a way that the exits from the outlet openings 48 Currents into the narrow spaces 25 and 26 between the anodes and the cathode jacket the drum 16 flow into it. The inflow pipe 46 is provided with a valve Connection line 49 connected through which the electrolyte are supplied under pressure to the device can.
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. In the operation of the device described above, the tank 10 is filled with a suitable electrolyte, z. B. an acidic, aqueous solution of copper sulfate filled. A DC power source is connected to the Cathode drum 17 and connected to the anodes 23 and 24. Now the drive shaft 22 is in Rotation offset so that the drum 16 slowly, in accordance with FIG. 1 counterclockwise, rotates. The voltage between the anode and the cathode is so great that Copper from the electrolytes present in the spaces 25 and 26 of the anode and the cathode is deposited galvanically on the surface of the cathode drum. If then the When the drum rotates, this precipitate is fed to a point outside the tank. The precipitation Carefully wash on the drum to remove all residues of the electrolyte to remove. The washing device used for this purpose is not shown in the drawing. Subsequently, the galvanic deposit is from the outer surface of the drum in the form of a thin Strip 30 stripped off and wound into a roll 33.
Der Umfang der Trommel, von dem das Kupferband 30 abgestreift wurde, läuft an einer PolierrolleThe circumference of the drum from which the copper tape 30 was stripped runs on a polishing roller
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.50 over that with a relatively high peripheral speed is driven by a drive chain Sl, which ends with a constantly revolving high-speed Polishing drive shaft 52 is driven. The polishing roller 50 in conjunction with the smooth Surface of the cathode drum, the formation of a cathode deposit of good quality is achieved and facilitates the stripping of the precipitate from the cathode.
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.According to the method according to the invention, the electrolyte solution is constantly and under pressure over the connecting line 49 and the inflow line 46 are fed to the distributor 36. This electrolyte that is in the Distribution chamber 42 flows in under pressure and flows from there to the various sub-chambers 44, flows under pressure in the form of a series of high velocity streams through outlets 48 into the Gaps 25 and 26 into it. These currents flow together with that present in the tank and electrolytes circulated by these currents upwardly through the spaces 25 and 26 through the liquid surface on both sides of the drum. This causes the electrolyte between the anodes and cathodes constantly held in a rapid, stormy movement and steady renewed and supplemented.
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.The copper film formed by the electrodeposition on the cathode drum surface is of exceptional uniformity when the method according to the invention is used. The thickness of the precipitate shows only a small change over the entire width of the drum, and the sheet is remarkably free of pinholes or other gas pores, even if the precipitate is only extremely small.
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