[发明专利]电化学涂覆设备的电网的电流控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对电化学涂覆设备的电网进行电流控制的装置。

背景技术

在电化学涂覆设备中局部或全部面积地给工件涂覆材料层，其方式是在要涂覆的工件和在其中溶解有涂覆材料的介质之间和/或在介质和外部电导线之间生成在工件上间接导致涂覆材料的凝聚的电势差。除了涂覆材料的聚集状态的变化之外，在工件上的凝聚过程的进程中该涂覆材料也可能在化学上发生改变。介质可能处于液体的、气状的或等离子的聚集状态下，并且可以是涂覆材料本身，或可以是含有涂覆材料的溶剂或输送剂。

公知的电化学涂覆方法例如包括等离子体涂覆方法，在等离子体涂覆方法中，通常将通过高的场激励(Hochfeldanregung)强烈稀释的气体电离，并因此使之进入等离子的聚集状态。通过在等离子体中的化学反应，反应产物于是可以在衬底上-尤其是在要涂覆的工件上-沉淀(喷镀)。电化学涂覆方法的另一重要的分支是电解涂覆方法，其中通过外部施加的电势在可以电分解的介质中感应离子扩散，这可以间接导致在放入介质中的工件上的材料析出。以这种方式例如在电镀技术中给工件镀金属，其方式是将金属盐的熔融物或溶液电解地分离。在此情况下，将(通常是金属的)工件与电极(尤其是阴极)导电地相连接，并且在该电极和对应的另外的电极-尤其是阳极-之间施加外部电势。在金属盐熔融物或金属盐溶液中的带正电荷的金属离子(阳离子)向阴极迁移，在与工件接触时被电中和，并且作为金属原子析出在工件上。为了涂覆目的将工件放入大多为液态的介质中的涂覆方法，作为浸浴涂覆方法也是公知的。

在电解浸浴涂覆时，每单位时间要涂覆到工件上的涂覆量(Schichtauftrag)是多个参数的函数，这些参数尤其是包括所施加的电势、时间和已经涂覆到工件上的材料层的厚度。一方面在恒定的电势的情况下，在涂覆的进程中，介质中的离子浓度随着时间而下降，因此即使在其它方面保持恒定的化学特性的情况下，尤其是在漫浴池的离子浓度保持恒定的情况下，向阴极迁移的离子电流的电流强度、进而每单位时间的涂覆量也下降。当已经涂覆的材料层起到绝缘作用时，则该效应可以被加强，这又与阴极材料的导电性、具有离子的介质的与时间有关的导电性、与层材料的导电性、以及与这些导电性的关系有关。在考虑了所有影响参数的情况下，在恒定的电势下，每单位时间的涂覆量通常总的下降，以至于为了形成到工件上的时间上线性的层厚增量，必须随着逗留时间来连续地提高电势。

在为了大工件的涂覆、例如为了车身的涂覆所构造的商用浸浴涂覆设备中，通常由功率单元提供为浸浴池馈电的直流电压，由于技术原因，用这些功率单元只能调节几个基本上恒定的电势值。这些电势值也称为电压电平。此外，在涂覆过程的进程中，浸浴池中的电压电平之间的变换不利地造成涂覆量方面的不连续性，尤其是在从一个电压电平向高一级的电压电平切换时，短时产生了负面地影响涂覆质量的电流尖峰。所述电压电平或每个电压电平由外部输送的交流电压生成，其方式是借助电网元件和电路元件对交流电压进行整流和平滑。还由于成本原因，低脉动的电路在此得到采用，与更高脉动的电路相比，该低脉动的电路显然是成本有利的并且需要比较少的调节工作量，但是该低脉动的电路在外部电网中生成较高的无功功率分量，由此加重电网负担并提高涂覆设备的运行成本。为了还可以预防由功率单元的故障所造成的生产损失，通常安装有至少一个经由其它电网元件和电路元件连接到外部供电网上的备用单元。但是由于这种在正常情况下不需要的冗余元件进一步提高了涂覆设备的成本。

发明内容

因此，本发明的任务是说明一种用于电化学涂覆设备的电流控制装置，该电流控制装置尽可能是成本有利的，并且通过该电流控制装置，在同时确保高的涂覆质量的情况下，确保涂覆设备的尽可能有效和可靠的运行。

本发明的任务通过权利要求1所述的特征解决。然后说明一种用于电化学涂覆设备的电网的电流控制装置，所述电网包括多个阳极和多个阴极，所述电流控制装置具有多个控制模块，其中每个控制模块被构造为用于形成和控制作为电网的阳极和阴极之间的位置函数和时间函数的预先规定大小的局部电流。