DE3878035T2 - Elektrode fuer eine elektrolysezelle. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrode für eine Elektrolysezelle des Typs, der insbesondere für die Abscheidung eines fest anhaftenden oder ablösbaren metallischen Überzugs auf einem Substrat eingesetzt wird.
• Für einen elektrolytischen Abscheidevorgang ist sowohl in bezug auf den Abscheidegrad als auch im Hinblick auf die Qualität der eigentlichen Abscheidung die Verwendung einer hohen Stromdichte von Interesse. Die Stromdichte beeinflußt zum einen die Dauer des Vorgangs, d.h. die Geschwindigkeit des Substrats und den Platzbedarf der Anlage, wenn das Substrat bewegt wird, sowie zum anderen die Dichte bzw. umgekehrt die Porosität des aufgebrachten Überzugs.
• Außerdem ist für die Erzielung hoher Stromdichten, beispielsweise über 100 A/dm², bekanntlich eine starke Verwirbelung des Elektrolyten in dem Bereich zwischen der Anode und der Kathode, bei der es sich in der Regel um das Substrat handelt, erforderlich. Eine derartige starke Verwirbelung setzt wiederum voraus, daß der Elektrolyt mit hoher Geschwindigkeit bewegt wird, wenn er zwischen der Anode und der Kathode zirkuliert.
• Desweiteren hängt bekanntlich ein hoher Anteil der elektrischen Energie, die bei einem Elektrolysevorgang verbraucht wird, mit den durch den Joule-Effekt bedingten Verlusten zusammen, die im Elektrolyten auftreten, wobei diese Verluste proportional zum Abstand zwischen der Anode und der Kathode ausfallen. Um diese Verluste möglichst gering zu halten und einen möglichst hohen Abscheidegrad zu erzielen, empfiehlt es sich von daher, den zwischen der Anode und der Kathode der Elektrolysezelle bestehenden Abstand zu minimieren.
• Ein weiterer, nicht zu vernachlässigender Teil der elektrischen Energie, die im Laufe eines derartigen Elektrolysevorgangs verbraucht wird, dient zum Ausgleich der ohmschen Verluste in den leitenden Teilen der Elektrode, in der Regel der Anode, die für die Stromversorgung der Zelle eingesetzt wird. Diese Elektrode wird notwendigerweise aus einem Material hergestellt, das gegenüber den chemischen Einflüssen des Elektrolyten beständig ist. Dazu kann sie beispielsweise aus Graphit, aus einer Pb-Ag- Legierung oder aus Titan mit einem geeigneten Überzug ausgeführt werden. Aufgrund der eingesetzten hohen Stromstärken, die 10.000 A/m² übersteigen können, ist es von besonderem Interesse, diese ohmschen Verluste durch die Verwendung von Materialien zu verringern, die einen möglichst geringen elektrischen Widerstand aufweisen. Die Stromversorgung erfolgt dann vorzugsweise über Kupferstäbe, die den Strom möglichst nahe an den Zwischenraum zwischen der Anode und der Kathode heranführen müssen.
• Es existieren mehrere Anordnungen von Zellen sowie unterschiedliche Verfahren für die Einführung des Elektrolyten, mit denen die drei vorgenannten Zielsetzungen angestrebt werden.
• Um der Einfachheit halber eine Abgrenzung vorzunehmen, bezieht sich die Beschreibung des Stands der Technik sowie der vorliegenden Erfindung insbesondere auf die elektrolytische Abscheidung eines Überzugs auf einer Kathode, die aus einem Metallband besteht, das in einer horizontalen Ebene umläuft. Diese Bezugnahme dient jedoch nur als Beispiel und schließt auf keinen Fall die Möglichkeit aus, die Erfindung auf jede andere Konstellation anzuwenden, die mit den weiter unten angeführten Patentansprüchen vereinbar ist.
• Eine erste bekannte Lösung besteht darin, eine flache Anode parallel zur Oberfläche des Bands anzuordnen und den Elektrolyten quer zum Band einzuspritzen. Entsprechend den beiden ersten Zielsetzungen, muß folglich der entlang einer Kante des Bands eingeführte und an der anderen Kante aufgenommene Elektrolyt mit hoher Geschwindigkeit zwischen zwei dicht beieinander liegenden ebenen Oberlächen zirkulieren. Diese Anordnung hat hohe Druckverluste zur Folge und erfordert hohe Drücke bei der Elektrolytzufuhr. Daraus ergeben sich zahlreiche mechanische Probleme, die sich insbesondere auf die Dichtigkeit der Verbindungsstellen und die Verformung der vorhandenen Oberflächen beziehen und die praktisch einen Betrieb mit Abständen von weniger als 10 mm zwischen der Anode und der Kathode ausschließen. Eine Ausführungsvariante dieser Lösung, bei welcher der Elektrolyt in der Längsrichtung des Bands eingespritzt wird, ist mit den gleichen Problemen und den gleichen Einschränkungen verbunden, die sich im Falle einer Quereinspritzung ergeben.
• Eine andere vorgeschlagene Lösung besteht darin, den Elektrolyten senkrecht zur Oberfläche der Kathode durch einen oder mehrere in der Anode angebrachte Querschlitze einzuführen und ihn anschließend an den Rändern des Bands aufzunehmen. Auch in diesem Falle sind aufgrund der hohen Druckverluste hohe Zufuhrdrücke erforderlich, wodurch der zwischen der Anode und dem Band ausführbare Abstand ebenfalls auf etwa 10 mm begrenzt wird.
• In der Patentschrift BE-A-905.588 des gleichen Anmelders wird eine Lösung vorgeschlagen, die eine Verringerung der Druckverluste ermöglicht, so daß keine hohen Zufuhrdrücke eingesetzt werden müssen. Es wird empfohlen, den Elektrolyten senkrecht zur Oberfläche des Bands durch kleine Öffnungen in der Anode einzuführen und diesen Elektrolyten durch andere in der Nähe der zuerst genannten Öffnungen ebenfalls in der Anode vorgesehene kleine Öffnungen wieder aufzunehmen. Die eigentliche Anode besteht aus einer Platte aus einem elektrisch leitenden und elektrolytfesten Material, wie etwa Graphit, wobei diese Platte die Zuführung des Stroms von den seitlichen Zuleitungen bis zum Elektrolysebereich übernimmt. Eine derartige Anordnung ermöglicht zwar eine Verringerung des Abstands zwischen der Anode und dem Band; sie gewährleistet jedoch nicht immer ein völlig gleichmäßiges Strömen des Elektrolyten im Zwischenraum zwischen der Anode und dem Band, wobei die Zuleitungen mit niedrigem Widerstand noch nicht nahe genug an diesen Zwischenraum heranreichen, um die ohmschen Verluste in ausreichendem Maße zu verringern.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektrode für eine Elektrolysezelle des vorerwähnten Typs, wobei diese Anode so konzipiert und aufgebaut ist, daß die drei weiter oben angeführten Ziele weitgehend erreicht werden. d.h. eine hohe Geschwindigkeit des Elektrolyten in einem sehr schmalen Zwischenraum zwischen der Anode und der Kathode, auf ein Minimum reduzierte ohmsche Verluste sowie eine gleichförmige Durchströmung des Zwischenraums zwischen der Anode und der Kathode durch den Elektrolyten.
• Eine erfindungsgemäße Elektrode für eine Elektrolysezelle, die zur Abscheidung eines metallischen Überzugs auf einem Substrat dient und die aus einem Elektrodenkörper mit Mitteln zur Zufuhr elektrischen Stroms sowie mindestens einer Oberfläche mit einem der Oberfläche des genannten Substrats entsprechenden Profil besteht, ist dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Elektrodenkörper mehrere enge, parallele Schlitze aufweist, die in die genannte Oberfläche des Elektrodenkörpers einmünden, daß eine erste Gruppe der genannten Schlitze mit Mitteln zur Zufuhr von Elektrolyt verbunden ist, daß die andere Gruppe der genannten Schlitze mit Mitteln zum Abfließen des Elektrolyten verbunden ist und daß die Schlitze der einen und der anderen Gruppe abwechselnd auf der genannten Oberfläche des Elektrodenkörpers aufeinander folgen.
• In einer an sich bekannten Weise wird der besagte Elektrodenkörper vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden und chemisch gegenüber dem Elektrolyten beständigen Material, wie etwa Graphit, ausgeführt.
• Nach einem ersten zusätzlichen Merkmal der Erfindung weisen die besagten Schlitze eine Breite auf, die nicht mehr als 3 mm beträgt.
• Nach einem weiteren zusätzlichen Merkmal der Erfindung beträgt der Abstand zwischen zwei benachbarten Schlitzen zwischen 20 mm und 50 mm.
• Außerdem erstrecken sich die genannten Schlitze im Elektrodenkörper vorteilhafterweise senkrecht zu der Oberfläche des Elektrodenkörpers, in die sie einmünden.
• An seinem von der genannten Oberfläche entfernten Ende mündet jeder der genannten Schlitze erfindungsgemäß in einen Kanal ein, der in dem genannten Elektrodenkörper ausgeformt ist und der parallel sowohl zur Ebene der genannten Oberfläche des Elektrodenkörpers als auch zur Längsrichtung der genannten Schlitze verläuft.
• Jeder dieser Kanäle ist normalerweise an einem seiner Enden verschlossen und an seinem anderen Ende entweder mit Mitteln zur Zufuhr von Elektrolyt oder mit Mitteln zum Abfließen des Elektrolyten verbunden, je nachdem, mit welchem Schlitz er in Verbindung steht. Diese Kanäle sind vorteilhafterweise in einer Kopf-Schwanz-Anordnung ausgeführt, wobei das verschlossene Ende eines beliebigen dieser Kanäle dem offenen Ende des oder der angrenzenden Kanäle benachbart ist.
• Nach einer besonders interessanten Ausführungsform besteht der Elektrodenkörper aus mehreren nebeneinanderliegenden Platten, die so profiliert sind, daß sie bei ihrer Zusammenfügung die erfindungsgemäß vorgegebenen engen Schlitze und die Kanäle für die Zufuhr und das Abfließen des Elektrolyten bilden.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der genannte Elektrodenkörper mit Mitteln zur Zufuhr elektrischen Stroms ausgestattet, die aus Stäben aus einem elektrisch gut leitenden Material bestehen und die in den genannten Elektrodenkörper bis in die Nähe der Schlitze bzw. der Kanäle zur Zufuhr von Elektrolyt vordringen Falls der genannte Elektrodenkörper aus nebeneinanderliegenden Platten besteht, werden die genannten Stäbe vorteilhafterweise in Hohlräumen aufgenommen, die in mindestens einer Seitenfläche der besagten Platten vorgesehen sind.
• Dazu werden vorzugsweise Kupferstäbe benutzt, deren spezifischer Widerstand, der deutlich unter dem des Materials des besagten Elektrodenkörpers liegt, die Leitung des elektrischen Stroms ohne größere ohmsche Verluste bis in die unmittelbare Nähe des in den Zuführschlitzen bzw. in den Zuführkanälen umlaufenden Elektrolyten ermöglicht.
• Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehend als Beispiel angeführten Beschreibung einer vorzugsweisen Ausführung einer erfindungsgemäßen Elektrode. In dieser detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, auf denen folgendes dargestellt ist:
• Fig. 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht der Konfiguration der Elektrolytschichten, die sich mit einer erfindungsgemäßen Elektrode ergeben.
• Fig. 2 zeigt eine Draufsicht, in der schematisch die jeweilige Position der Schlitze für die Zufuhr und das Abfließen des Elektrolyten veranschaulicht werden.
• Fig. 3 zeigt eine Draufsicht entsprechend Fig. 2, in der schematisch eine Elektrode dargestellt wird, die aus quer nebeneinanderliegenden Platten besteht.
• Fig. 4a zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-A' von Fig. 3, in dem die jeweilige Anordnung der Schlitze und der Kanäle im Falle einer flachen Elektrode dargestellt wird.
• Fig. 4b zeigt eine Detailansicht der Unterfläche des Elektrodenkörpers, wobei die Blickrichtung durch den Pfeil B angegeben wird.
• Fig. 5 zeigt eine Draufsicht wie in Fig. 2, in der schematisch eine Elektrode dargestellt wird, die aus schräg nebeneinanderliegenden Platten besteht.
• Fig. 6a und 6b entsprechen Fig. 4a und 4b für eine Elektrode, die wie in Fig. 5 dargestellt aufgebaut ist.
• Fig. 7 zeigt in einem schematischen Querschnitt die Anordnung der Schlitze und der Kanäle bei einer zylindrischen Elektrode.
• Fig. 8 zeigt einen Querschnitt entsprechend Fig. 4a, in dem eine andere Ausführungsform der Kanäle und der Schlitze in einer erfindungsgemäßen Anode dargestellt wird.
• Fig. 9 zeigt ebenfalls im Querschnitt eine weitere Ausführungsform der Kanäle und Schlitze in einer erfindungsgemäßen Anode.
• In allen Abbildungen werden identische oder entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Kennziffern bezeichnet. Die Flußrichtung des Elektrolyten und des elektrischen Stroms wird durch entsprechende Pfeile dargestellt. Außerdem wurde auf die Darstellung der Elemente verzichtet; die nicht unmittelbar für das Verständnis der Erfindung notwendig sind, um die Zeichnungen nicht unnötig zu komplizieren.
• Die Abbildungen beziehen sich auf eine Elektrolyse für die Abscheidung eines metallischen Überzugs auf einem in Bewegung befindlichen durchgehenden Metallband, etwa auf einem Stahlband, das die Kathode der Zelle bildet. Die erfindungsgemäße Elektrode bildet dann die Anode der Elektrolysezelle. In der vorgesehenen Anwendung wird diese Anode so angeordnet, daß die Schlitze für die Zufuhr und das Abfließen des Elektrolyten quer zur Bewegungsrichtung der Kathode ausgerichtet sind. Es könnte sich bei dieser Kathode natürlich um ein Endlosband handeln, auf dem ein ablösbarer Überzug aufgebracht wird, insbesondere um ein Band aus Titan oder aus einer Titanlegierung, das gegebenenfalls mit einem Schutzüberzug versehen ist. Desweiteren könnte die Anode so angeordnet werden, daß die besagten Schlitze in beliebiger Weise ausgerichtet sind, beispielsweise schräg zur Bewegungsrichtung der Kathode.
• Fig. 1 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung der Konfiguration der Elektrolytschichten, die zum einen in den Schlitzen der Anode und zum anderen durch den Zwischenraum zwischen der Anode und der Kathode umlaufen.
• Die eigentliche Anode ist nicht dargestellt, und die Kathode besteht auf einem Metallband 1, das sich in Richtung des Pfeils 2 bewegt.
• Der Elektrolyt wird in dünnen vertikalen Schichten 3 zugeführt, die von oben nach unten (Pfeile 4) in den Zuführschlitzen der Anode (nicht dargestellt) zirkulieren.
• Im Zwischenraum zwischen der Anode und der Kathode teilt er sich in zwei horizontale Schichten, etwa wie 5 und 6, mit geringer Dicke, die sich voneinander wegbewegen.
• Anschließend werden zusammenlaufende Schichten, wie etwa 6 und 7, in vertikalen Schichten 8 aufgenommen, die von unten nach oben (Pfeile 9) in den Abflußschlitzen der Anode (nicht dargestellt) zirkulieren.
• Die Zuführschichten 4 und die Abflußschichten 8 werden durch entsprechende Schlitze erzeugt, die nach einer Anordnung, die schematisch in Fig. 2 veranschaulicht wird, an Mittel für die Zufuhr bzw. für das Abfließen des Elektrolyten angeschlossen sind.
• Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anode mit einem quer zur Kathode 1 angeordneten Körper 10. Der Körper 10 der Anode weist einen Einlaß (11) und einen Auslaß (12) für den Elektrolyt auf, die an nicht dargestellte externe Mittel für die Zufuhr bzw. für das Abfließen angeschlossen sind. Der Körper 10 der Anode umfaßt eine Verteilerkammer, die an den Einlaß 11 angeschlossen und mit Zuführsträngen 12 verbunden sind, in denen die Zuführschlitze 14 (durchgehende Linie) angeordnet sind, welche in den Zwischenraum zwischen der Kathode 1 und dem Körper 10 der Anode einmünden. Durch diese Zuführstränge und Zuführschlitze strömen die vertikalen Elektrolytschichten, die durch die abwärts gerichteten Pfeile 4 angedeutet werden. Nach einer kurzen, parallel zur Kathode verlaufenden Strecke wird der Elektrolyt von den Abflußschlitzen 15 (gestrichelt) aufgenommen, die ihn über Abflußstränge 16 und eine Saammelkammer zum Auslaß 12 ableiten. Durch die Abflußschlitze und die Abflußstränge strömen die vertikalen Elektrolytschichten, die durch die aufwärts gerichteten Pfeile 8 angedeutet werden. In dieser schematischen Darstellung werden die Zuführstränge 13 durch eine Labyrinthwand 17 von den Abflußsträngen 16 getrennt.
• Der Vorteil einer derartigen Anordnung besteht darin, daß die über die Länge eines Zuführstrangs veränderlichen Druckverluste durch die Druckverluste ausgeglichen werden, die sich in entgegengesetzter Richtung über die Länge eines Abflußstrangs verändern. Daraus ergibt sich ein über die Breite des Bands gleichmäßiger Elektrolytdurchfluß.
• Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine interessante Anwendung einer Anode des in Fig. 2 veranschaulichten Typs. Bei dieser Anwendung besteht der Körper 10 der Anode aus mehreren Querplatten 18, 19, 20, 21, die senkrecht zur Ebene der Kathode 1 angeordnet sind.
• Das Verständnis des Aufbaus dieser Anode wird durch die Bezugnahme auf Fig. 4, insbesondere Fig. 4a, erleichtert, die eine partielle Schnittansicht entlang der Linie A-A' von Fig. 3 enthält. Der Körper 10 der Anode besteht aus einer Reihe von Platten, wie etwa 18, 19, 20, 21, die nebeneinander angeordnet und anhand von geeigneten Vorrichtungen, beispielsweise durch Schrauben 22, zusammengefügt werden. Da sich die Gestaltung des Aufbaus der Anode jeweils wiederholt, genügt eine Beschreibung der entsprechenden Anordnung von vier Platten, wie etwa 18, 19, 20 und 21.
• Diese Platten sind vertikal angeordnet, wobei sich ihre Unterseite jeweils in einem sehr geringen Abstand von der Oberseite der Kathode 1 befindet, die mit einem Überzug versehen werden soll. Sie bestehen aus Graphit oder aus einer elektrisch leitenden und elektrolytfesten Legierung.
• In die rechte Seitenfläche der ungeradzahligen Platten (19, 21) wurden eine Kanalhälfte 23 und eine Schlitzhälfte 24 für das Abfließen des Elektrolyten eingearbeitet, während in der linken Seitenfläche der gleichen ungeradzahligen Platten (19, 21) eine Kanalhälfte 25 und eine Schlitzhälfte 26 für die Zufuhr von Elektrolyt eingearbeitet sind. Umgekehrt wurde in die linke Seitenfläche der geradzahligen Platten (18, 20) zum einen eine Kanalhälfte 27 und eine Schlitzhälfte 28 für das Abfließen des Elektrolyten eingearbeitet, während in der rechten Seite der gleichen geradzahligen Platten (20) eine Kanalhälfte 29 und eine Schlitzhälfte 30 für die Zufuhr von Elektrolyt eingearbeitet wurden. Die Zusammenfügung der Platten ermöglicht die Ausformung der Kanäle und der Schlitze für die Zufuhr und für das Abfließen des Elektrolyten. Natürlich sind die endseitigen Platten, wie etwa 18, auf ihrer Außenfläche nicht bearbeitet. Der Körper 10 der Anode weist außerdem Kupferstäbe 31 auf, welche sich in Nuten befinden, die in die Platten 19, 20 eingearbeitet sind, und bis in die Nähe der Zuführkanäle 25, 29 vordringen.
• Um die Dichtigkeit des Gesamtsystems zu gewährleisten, werden die Kontaktflächen zwischen den Platten mit Dichtungen, wie etwa 32, 33, versehen. Außerdem werden die Abflußschlitze 24, 28 vorteilhafterweise in Querrichtung des Bands abgesetzt ausgeführt, wie in Fig. 4b veranschaulicht wird. Die Teilschlitze werden durch kurze Kontaktzonen getrennt, die das Abfließen des Elektrolyten praktisch nicht beeinträchtigen, wobei sie jedoch den mechanischen Kontakt zwischen den Platten 18 und 19 bei einer Erhöhung des Drucks in den Zuführschlitzen 26, 30 herbeiführen. Aufgrund dieses Kontakts können sich die Platten 18, 19 nicht durchbiegen. Von daher besteht die Möglichkeit, den Druck für die Elektrolytzufuhr zu erhöhen und dementsprechend die Leistungen der Elektrolysezelle zu verbessern, ohne dabei Gefahr zu laufen, eine Verformung des Gesamtsystems der Anode zu verursachen.
• Wie in Fig. 3 dargestellt und aus der schematischen Darstellung in Fig. 2 zu entnehmen ist, stehen die Zuführkanäle 24, 29 und die Zuführschlitze 26, 30 mit dem Elektrolyteinlaß 11 in Verbindung, während die Abflußkanäle 23, 27 und die Abflußschlitze 24, 28 mit dem Elektrolytauslaß 12 in Verbindung stehen.
• Diese Anordnung erweist sich als besonders interessant, da die Schlitze und die Kanäle durch einfache Bearbeitungsvorgänge an den verschiedenen Platten ausgeführt werden können.
• Unter bestimmten Umständen ist es jedoch nicht möglich, Querplatten mit einer ausreichenden Festigkeit anzufertigen. In diesen Fällen kann eine andere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Elektrode in Anwendung gebracht werden.
• Diese Ausführungsvariante wird in Fig. 5 sowie in Fig. 6a und 6b schematisch dargestellt. Diese Abbildungen zeigen dazu eine Draufsicht, einen Teilquerschnitt entlang der Linie A-A' bzw. eine Unteransicht in Richtung des Pfeils B. Der Körper 10 der Anode besteht aus mehreren modularen Elementen 34, deren Breite durch die vorhandenen Bearbeitungsmöglichkeiten festgelegt wird. Diese Elemente sind schräg zur Bewegungsrichtung des Bands 1 angeordnet. Fig. 6a und Fig. 6b zeigen die Kanäle 25 und die Schlitze 26 für die Zufuhr von Elektrolyt sowie die Kanäle 27 und die abgesetzten Schlitze 28 für das Abfließen des Elektrolyten.
• Durch diese Schräganordnung kann der Unterbrechungseffekt, der durch die Verbindungsstellen zwischen den verschiedenen modularen Elementen bewirkt wird, anhand einer Verteilung dieser Verbindungsstellen über die gesamte Breite des Bands ausgeschaltet werden.
• Fig. 7 veranschaulicht die Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Elektrode, die so profiliert ist, daß sie einem zylindrischen Substrat entspricht. In dieser Ausführungsvariante weisen die Platten, wie etwa 20 und 21, einen trapezförmigen Querschnitt auf. Die verschiedenen Kanäle und die verschiedenen Schlitze werden ebenfalls durch einfache Bearbeitungsvorgänge ausgeführt. Die Platten müssen anhand von geeigneten Vorrichtungen zusammengefügt werden, wobei sicherzustellen ist, daß die Krümmung des Gesamtsystems beachtet wird.
• Es sind selbstverständlich noch weitere Ausführungsformen der Kanäle und der Schlitze für die Zufuhr und für das Abfließen des Elektrolyten denkbar, die ebenfalls in den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung fallen.
• Fig. 8 veranschaulicht in einem Querschnitt entsprechend der Schnittansicht von Fig. 4a den Aufbau einer Anode, in der die Kanäle durch ein in geeigneter Form umgebogenes Metallblech gebildet werden.
• Das Blech 17, beispielsweise aus Titan, wird so gebogen, daß aufeinander folgende Falze entstehen, die abwechselnd Kanäle oder Stränge für die Zufuhr 13 und das Abfließen des Elektrolyten bilden. Um die Steifigkeit des Gesamtsystems der Anode sicherzustellen, erhalten die Falze des Blechs 17 die Form von wechselnden Trapezen, deren lange Grundseiten jeweils an einer oberen Platte 35 bzw. an einer unteren Platte 36 angeschweißt werden, die beide parallel zur Unterseite des Körpers der Anode 10 verlaufen. Infolge des Biegens werden nur die langen Grundseiten der Trapeze durch das Blech 17 ausgebildet, während die kurzen Grundseiten dieser Trapeze nur durch die besagten Platten 35 und 36 geschlossen werden.
• Im Bereich der unteren Platte 36, welche die kleine Grundseite der Zuführkanäle 13 schließt, sind über die Breite der Anode verteile Zuführöffnungen 37 vorgesehen. Desgleichen sind an den langen Grundseiten der Abflußkanäle 16, die an der gleichen unteren Platte 36 angeschweißt sind, über die Breite der Anode verteilte Abflußöffnungen 38 vorgesehen. Die Zuführöffnungen 37 und die Abflußöffnungen 38 stehen mit Zuführschlitzen 14 bzw. mit Abflußschlitzen 15 zwischen Querblöcken 39 in Verbindung. Diese Querblöcke 39 sind abnehmbar und lassen sich leicht austauschen, um die Breite der Schlitze zu verändern oder die gewünschte Breite eines Schlitzes bei zu starker Ausweitung, beispielsweise infolge der Abnutzung eines Blocks, wiederherzustellen.
• Die entsprechende Anordnung der unteren Platte 36, der Öffnungen 37, 38 und der Blöcke 39 mit den Schlitzen 14, 15 wird perspektivisch in dem eingerahmten Ausschnitt von Fig. 8 veranschaulicht.
• Die Blöcke 39, die untere Platte 36 und die obere Platte 35 sowie das gefalzte Blech 17 bilden den Kreislauf für die Zufuhr von elektrischem Strom zur Anode. Alle diese Elemente werden von daher vorzugsweise aus Titan ausgeführt, ebenso wie die mit einem durchbrochenen Pfeil markierten oberen Profile, die den Anschluß der Anode an die elektrische Stromquelle andeuten.
• Fig. 9 zeigt in einem Vertikalschnitt A-A' und in einem Horizontalschnitt C-C' eine weitere Ausführungsform der Kanäle für die Zufuhr von Elektrolyt 13 und der Kanäle für das Abfließen des Elektrolyten 16 unter Verwendung von parallelen, vertikalen Trennwänden 17. An diesen Wänden befinden sich zylindrische Wülste 40 mit Durchgängen, durch die Streben 41 geführt werden. Diese Streben 41 dienen einerseits zur Befestigung der Wände 17 an einer oberen 35 und einer unteren horizontalen Platte 36 sowie andererseits für die Zuleitung des elektrischen Stroms zu den Blöcken 39. Die Zuführkanäle 13 sind mit den Zuführschlitzen 14 über Zuführöffnungen 37 verbunden, die in der unteren Platte 36 vorgesehen sind. Desgleichen sind die Ablaßschlitze 15 über Ablaßöffnungen 38, die in der unteren Platte 36 vorgesehen sind, mit den Ablaßkanälen 16 verbunden.
• Die Wände 17 sowie die obere 35 und die untere Platte 36 können aus einem elektrolytfesten Verbundwerkstoff ausgeführt werden, beispielweise aus glasfaserverstärktem Epoxydharz.
• Die Zufuhr von elektrischem Strom erfolgt über die Streben 41, die an einem Ende beispielsweise in die Blöcke 39 eingeschraubt werden und die an ihrem anderen Ende einen Kopf aufweisen, der über eine Kupferplatte 32 und eine Feder 43 auf der oberen Platte 35 aufliegt. Die Kupferplatte 42 ist über bekannte Vorrichtungen mit einer elektrischen Stromquelle verbunden.
• Die erfindungsgemäße Elektrode kann in einem sehr geringen Abstand von dem zu beschichtenden Substrat angeordnet werden, da der Elektrolyt nur eine sehr kurze Strecke zwischen der Anode und der Kathode zurücklegt. Es treten von daher keine hohen Druckverluste auf, und bei mäßigem Druck erhält der Elektrolyt eine Geschwindigkeit und eine Verwirbelung, die sich sehr günstig auf die elektrolytische Abscheidung auswirken. Die elektrisch aktiven Teile bedecken die gesamte Oberfläche der Elektrode, mit Ausnahme des kleinen Abschnitts im Bereich der Schlitze für die Zufuhr und für das Abfließen des Elektrolyten. Die Elektrode gewährleistet von daher eine gleichmäßige Verteilung des elektrischen Stroms mit geringen ohmschen Verlusten, was wiederum einen sehr guten Abscheidegrad zur Folge hat. Außerdem wird die gesamte Oberfläche des Substrats gleichmäßig durch den Elektrolyten erfaßt, was sich ebenfalls günstig auf die Gleichmäßigkeit und auf den Abscheidegrad bei der Aufbringung des Überzugs auswirkt.

Claims (8)

1. Elektrode fur eine Elektrolysezelle, die zur Abscheidung eines metallischen überzugs auf einem Substrat dient und aus einem Elektrodenkörper mit Mitteln zur Zufuhr elektrischen Stroms sowie mindestens einer Oberfläche mit einem der Oberfläche des genannten Substrats entsprechenden Profil besteht,

dadurch gekennzeichnet,

daß der genannte Elektrodenkörper mehrere enge, parallele Schlitze aufweist, die in die genannte Oberfläche des Elektrodenkörpers einmünden,

daß eine erste Gruppe der genannten Schlitze mit Mitteln zur Zufuhr von Elektrolyt verbunden ist,

daß die andere Gruppe der genannten Schlitze mit Mitteln zum Abfließen des Elektrolyten verbunden ist und

daß die Schlitze der einen und der anderen Gruppe abwechselnd auf der genannten Oberfläche des Elektrodenkörpers aufeinander folgen.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der genannten Schlitze nicht mehr als 3 mm beträgt.

3. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei benachbarten Schlitzen zwischen 20 mm und 50 mm beträgt.

4. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die genannten Schlitze im Elektrodenkörper senkrecht zu der genannten Oberfläche erstrecken, in die sie einmünden.

5. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der genannten Schlitze an dem von der genannten Oberfläche entfernten Ende in einen zu der genannten Oberfläche des Elektrodenkörpers parallelen Kanal einmündet, wobei der genannte Kanal an einem seiner Enden verschlossen ist und an seinem anderen Ende mit den genannten Mitteln zur Zufuhr bzw. zum Abfließen des Elektrolyten verbunden ist.

6. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der genannte Elektrodenkörper aus mehreren gegenüberliegenden Platten besteht und

daß die genannten Platten so gefertigt sind, daß sie bei ihrem Zusammenbau die den Elektrolytkreislauf darstellenden Schlitze bzw. Kanäle bilden.

7. Elektrode nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Kanäle in einer Kopf-Schwanz-Anordnung vorliegen, wobei das verschlossene Ende eines beliebigen Kanals dem offenen Ende des oder der angrenzenden Kanäle benachbart ist.

8. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel zur Zufuhr von elektrischem Strom in jenem Elektrodenkörper bis in die Nähe der Schlitze bzw. der Kanäle zur Zufuhr von Elektrolyt vordringen.