[发明专利]用于对目标物电解涂覆的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对目标物，尤其是电线电解涂覆的设备和方法。

背景技术

在电镀设备中电解涂覆金属目标物(例如电线)的方法是众所周知的，例如镀锡。为此，电线和涂层材料都浸入至电解质浴中，因此，他们彼此导电连接。如果电线和涂层材料连接至直流电源的不同电极，则在足够高的电压下将产生电流，这导致电解质中的离子分别迁移至电线或者涂层材料(电解)。

电线与直流电源负极连接并形成阴极。带正电荷的金属离子在电解质中迁移至阴极然后它们接收电子(电化还原)，由此形成金属原子，这些金属原子贴在待涂覆的电线上。关于阳极，在所谓的可溶性阳极和所谓的不溶性阳极之间有差异。对于可溶性阳极，该阳极金属通过将电子捐献给电路来溶解(电化氧化)然后成为金属离子进入电解质(通常为盐溶液)中。然而，不溶性阳极不会溶解，且仅用于接触电解质，以在电解质(通常为金属盐溶液)中形成金属离子。在可溶性阳极的情况下，这些阳极随时间溶解，在不溶性阳极的情况下，电解质中的金属随时间被耗尽。

对于酸性电解质，例如基于甲硫酸的锡电解质，对于使用可溶性阳极的情况，在阳极电流效率和阴极电流效率之间总有差异。该阳极电流效率通常接近100％，而阴极电流效率，例如，对于甲硫酸锡电解质，通常约为95％至97％之间。阴极电流效率具体取决于涂料、电解质和工作参数(浸浴温度、搅拌、电流密度等)。

对于常规电镀系统，上述的阳极和阴极电流效率之间的差异导致电解质中金属浓度增加，这必须通过预先确定的较高的阈值来校正。为使电解质中的金属浓度保持于预定范围，该电解质是可再生的，例如，定期地或连续地。

另一方面，对于不溶性阳极的情况，有必要通过达到预定的较低阈值来校正金属浓度。为使电解质中的金属浓度保持于预定范围内，此种情况下还可使电解质周期性或连续地再生。例如，DE 19539865A1公开了一种在电解池中设置不溶性阳极的通量电镀设备，其中在再生室中富集了电解质并连续提供金属离子。

此外，DE19539865A1公开了不溶性阳极在电解池中的用途，该不溶性阳极通过横膈膜与电解质隔离开，还描述了外部再生室中的可溶阳极用于补充电解质中的金属含量的用途。

发明内容

本发明的目标是提供一种用于对目标物提供电解涂覆进行改进的设备和方法。

该目标通过独立权利要求的教导来实现。本发明特别优选的实施例是从属权利要求中所述的技术方案。

根据本发明，用于对目标物进行电解涂覆的设备包括：具有电解质的电解质容器；第一直流电源；至少一个可溶阳极，其至少部分地浸入于该电解质容器中的电解质中，并且其导电地连接至第一直流电源的正极；和至少一个阴极端子，该阴极端子导电地连接至第一直流电源的负极，并且其可与待涂覆的目标物导电连接，该待涂覆物浸入于电解质容器的电解质中。该设备的特征是具有第二直流电源，其可独立于第一直流电源运行；和至少一个不溶性阳极，该不溶性阳极至少部分地浸入至电解质容器中的电解质中，并且其与该第二直流电源的正极导电连接。

对于本发明的设备，电解质中的金属浓度可通过至少一个不溶性阳极控制。因为该第二直流电源可独立于第一直流电源运行，因此可能对第二直流电源对应地操作以通过至少一个不溶性阳极来平衡至少一个可溶阳极的阳极电流效率和阴极电流效率之间的差异，由此将金属浓度保持恒定于预定范围内。

该第二直流电源优选连续运行或者仅在需要时开启。

本文中，术语“电解质”是指可分离为离子的液体，且其适用于电解，特别适用于电镀系统。电解质的化学成分具体取决于待涂覆的目标物的材料，阳极的材料，特别是可溶阳极的材料和需要涂覆的材料。为了对(铜)线镀锡，优选使用甲硫酸电解质。

本文中，术语“直流电源”是指任何类型的用于在输出端提供直流电压的装置，其能向连接的消耗端提供直流电。该直流电源优选使用电池，蓄电池，燃料电池，且更优选使用整流器。该整流器优选设置于作为交流发电机或者供电网的交流电源的下游。直流电源优选包括直流电压供应装置或者多个(优选大致相同的)平行连接的直流电压供应装置。

本文中，术语“可溶阳极”是指通过电化氧化随时间溶解于电解质中的阳极，通过向电路中释放电子并形成为金属离子进入电解质来形成涂层材料。为了对(铜)线镀锡，优选使用锡阳极。

本文中，术语“不溶性阳极”是指基本不随时间溶解于电解质中的阳极，但其仅用于与电解质的电接触。该不溶性阳极也可被认为是尺寸上稳定的或惰性的阳极。该不溶性阳极优选包括大致为不锈钢、钛或白金的情况和/或设置有钛、白金、铱等的保护层。