DE10130333B4

DE10130333B4 - Galvanic device for the deposition of precious metal

Info

Publication number: DE10130333B4
Application number: DE10130333A
Authority: DE
Inventors: Wulf Dr. Brämer; Ulrich Dr. Koops; Winfried Krämer
Original assignee: Heraeus Kulzer GmbH
Current assignee: Kulzer GmbH
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2021-06-27
Also published as: EP1288340A3; DE10130333A1; EP1288340A2

Abstract

Galvanische Vorrichtung zur Abscheidung von Edelmetall auf einem kathodisch schaltbaren Objekt, insbesondere Dentalobjekt, mit einem Behälter zur Aufnahme eines Elektrolyten, der einen um eine vertikale Achse drehbaren Rotor zur Erzeugung von Strömungswirbeln im Elektrolyten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei im Verhältnis zum Behälter ortsfeste und im Abstand zur Achse (4) angeordnete Strömungsteiler (1) vorgesehen sind.Galvanic device for the deposition of precious metal on a cathodically switchable object, in particular a dental object, with a container for holding an electrolyte, which has a rotor that can be rotated about a vertical axis for generating flow eddies in the electrolyte, characterized in that at least two are stationary in relation to the container and flow dividers (1) arranged at a distance from the axis (4) are provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine galvanische Vorrichtung zur Abscheidung von Edelmetall auf einem kathodisch schaltbaren Objekt, insbesondere Dentalobjekt, mit einem Behälter zur Aufnahme eines Elektrolyten, der einen um eine vertikale Achse drehbaren Rotor zur Erzeugung von Strömungswirbeln im Elektrolyten aufweist.The invention relates to a galvanic Device for the deposition of precious metal on a cathodic switchable object, in particular dental object, with a container for Inclusion of an electrolyte that has a rotor that can be rotated around a vertical axis for generating flow vortices in the electrolyte.

Aus der DE 38 09 435 A1 ist ein Verfahren zum direkten Herstellen einer hauptsächlich aus einem Edelmetall bestehenden inneren Krone auf einem Arbeitsmodell eines Zahnes einer aus Schichten zusammengesetzten Krone zur Wiederherstellung von Kronen bekannt, wobei eine elektrisch leitende Beschichtung, die in einem Galvanisierbad unlösbar ist, auf einer inneren Kronenformungsfläche auf einem Arbeitsmodell eines Zahnes aufgebracht und verfestigt wird. Dabei ist das an sich nicht leitende Arbeitsmodell eines Zahnes mit der leitenden Beschichtung versehen und kathodisch geschaltet, während weiterhin eine Anode und eine Hilfselektrode aus dem gleichen Metall wie das aufzubringende in das Galvanisierungsbad eingetaucht sind, so dass das zu plattierende Metall als Material für die innere Krone aufgebracht wird. Während des Galvanisierungsvorganges dient ein Rührer zum mechanischen Umrühren des Galvanisierungsbades.From the DE 38 09 435 A1 is known a method for directly manufacturing an inner crown mainly composed of a noble metal on a working model of a tooth of a layered crown for restoring crowns, wherein an electrically conductive coating, which is insoluble in a plating bath, on an inner crown forming surface on a working model a tooth is applied and solidified. The non-conductive working model of a tooth is provided with the conductive coating and connected cathodically, while an anode and an auxiliary electrode made of the same metal as the one to be applied are also immersed in the galvanizing bath, so that the metal to be plated is used as the material for the inner one Crown is applied. During the electroplating process, a stirrer is used to mechanically stir the electroplating bath.

Als problematisch erweist sich bei solchen mechanischen Rührern, eine Art Trichterbildung des Pegels vom Galvanisierungsbad entlang der Drehachse des Rührers, so dass ggf. eine erhöhte Menge an Galvanisierungsbad zugeführt werden muss, um eine sichere Elektroplattierung für evtl. freiliegende Teile zu gewährleisten.It turns out to be problematic such mechanical stirrers, a kind of funnel formation along the level of the plating bath the axis of rotation of the stirrer, so that an increased if necessary Amount of plating bath needs to be added to ensure a safe Electroplating for to ensure any exposed parts.

Weiterhin ist aus der EP 0 673 442 B1 ein Strömungsregulierungssystem, insbesondere für Gießvorrichtungen, bekannt, bei dem zur Unterdrückung von rotierenden Strömungen einer Flüssigkeit, die vertikal durch eine Düse ausgegeben wird, Strömungsteiler strahlenförmig um die Längsachse der Austrittsdüse angeordnet sind und eine Ablenkplatte so halten, dass die Ablenkplatte axial von der Austrittsöffnung beabstandet ist und dass die Strömungsteiler radiale Strömungswege definieren, die zusammen genommen eine Querschnittsfläche aufweisen, die mindestens genauso groß ist, wie die Querschnittsfläche für die Strömung durch die Düse. Auf diese Weise soll das Fluid bzw. die strömende Flüssigkeit entlang der Strömungswege zunächst radial und horizontal zur Düse strömen, wo sich die verschiedenen Strömungswege dann treffen und die Flüssigkeit axial von den Strömungswegen ausgehend durch die Düse geführt wird. Das Strömungsreguliersystem weist somit eine Hohlform auf, zu deren zentraler und vertikaler Achse die Strömungsteiler strahlenförmig um die Längsachse der Austrittsöffnung angeordnet sind. Es handelt sich somit um die Beseitigung von Wirbeln durch eine zur zentralen Achse gerichtete radiale Strömung, welche nach Durchlaufen der Passage zwischen den Strömungsteilern in eine vertikale Richtung zur Ausgießöffnung weitergeleitet wird, um einen wirbelfreien Gießvorgang zu ermöglichen.Furthermore, from the EP 0 673 442 B1 a flow regulating system, in particular for pouring devices, is known in which, in order to suppress rotating flows of a liquid which is discharged vertically through a nozzle, flow dividers are arranged in a radiation pattern around the longitudinal axis of the outlet nozzle and hold a baffle plate such that the baffle plate is axially spaced from the outlet opening and that the flow dividers define radial flow paths which, taken together, have a cross-sectional area that is at least as large as the cross-sectional area for the flow through the nozzle. In this way, the fluid or the flowing liquid should initially flow radially and horizontally along the flow paths to the nozzle, where the different flow paths then meet and the liquid is guided axially through the flow paths through the nozzle. The flow regulating system thus has a hollow shape, the central and vertical axis of which are the flow dividers arranged radially around the longitudinal axis of the outlet opening. It is therefore a question of eliminating vortices by means of a radial flow directed towards the central axis, which after passing through the passage between the flow dividers is passed on in a vertical direction to the pouring opening in order to enable a vortex-free pouring process.

Weiterhin ist aus der Zeitschrift DENTAL LABOR 4/1999, VERLAG NEUER MERKUR, München, ein Bericht mit dem Titel „Das Preciano-System – Eine konsequente Weiterentwicklung des Galvanoforming-Verfahrens" von Dr. W. Brämer, Dr. S. Tertsch, Dr. M. Schuster, A. Unkelbach, M. Raupach, R. Kimmel und S. Schmid, Hanau, bekannt, in dem ein galvanischer Abscheidevorgang von Gold auf ein mit Silberleitlack versehenes Dental-Objekt aus einem Elektrolyten (sulfitisches Goldbad) beschrieben ist, wobei der Elektrolyt von einem Magnetrührer durchmischt wird (Seite 637–640; dental-Labor, XLVII, Heft 4/99).Furthermore, from the magazine DENTAL LABOR 4/1999, VERLAG NEUER MERKUR, Munich, a report with the Title "Das Preciano system - one consequent further development of the electroforming process "by Dr. W. Brämer, Dr. S. Tertsch, Dr. M. Schuster, A. Unkelbach, M. Raupach, R. Kimmel and S. Schmid, Hanau, in which a galvanic deposition process from gold to a dental object provided with conductive silver lacquer an electrolyte (sulfitic gold bath) is described, wherein the electrolyte is mixed by a magnetic stirrer will (pages 637-640; dental laboratory, XLVII, issue 4/99).

Die DE 297 05 162 U1 offenbart eine Vorrichtung zum Homogenisieren von Flüssigkeitsproben, insbesondere Wasserproben, mit einem Probenbehälter, einem auf dem Behälterboden angeordneten Rührstab und einem Magnetantrieb für den Rührstab. Dabei taucht in den Probenbehälter zumindest ein durch Strömungsöffnungen durchbrochener Strömungswiderstandskörper ein, um eine gleichmäßige Schwebestoff- beziehungsweise Partikelverteilung im Probenbehälter und damit eine einwandfreie Probenentnahme zu gewährleisten.The DE 297 05 162 U1 discloses a device for homogenizing liquid samples, in particular water samples, with a sample container, a stirring rod arranged on the container bottom and a magnetic drive for the stirring rod. In this case, at least one flow resistance body penetrated by flow openings is immersed in the sample container in order to ensure a uniform distribution of suspended matter or particles in the sample container and thus a correct sampling.

Die US 4,162,855 offenbart eine Magnetrührvorrichtung für Fluide mit einem Rotor, welcher mittels eines Positionierkäfigs in seiner Position gehalten wird.The US 4,162,855 discloses a magnetic stirring device for fluids with a rotor which is held in position by means of a positioning cage.

Die US 5,676,462 A beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Mischen von Flüssigkeiten in einem Behälter, in welchem mindestens zwei senkrechte Leitelemente, welche über ein horizontales Verbindungselement miteinander verbunden sind, angeordnet sind. An dem horizontalen Verbindungselement ist ein magnetischer Rotor eingehängt, der über einen angetriebenen, außerhalb des Behälters angeordneten Magneten bewegt wird.The US 5,676,462 A describes a device and a method for mixing liquids in a container in which at least two vertical guide elements, which are connected to one another via a horizontal connecting element, are arranged. A magnetic rotor is suspended from the horizontal connecting element and is moved by a driven magnet arranged outside the container.

Die DE 2125698 A offenbart einen verstellbaren Stromstörer für Rührmaschinen, der seitlich in den Behälter einer Rührmaschine ragt.The DE 2125698 A discloses an adjustable baffle for mixers that protrudes laterally into the container of a mixer.

Die US 5,078,505 A beschreibt eine Vorrichtung zum intensiven Mischen. Dabei ist ein Behälter mit einem Rührer sowie horizontalen und vertikalen Leitblechen ausgestattet, um im unteren Teil des Behälter zwei Kreisströmungen zu erzeugen.The US 5,078,505 A describes a device for intensive mixing. A container is equipped with a stirrer and horizontal and vertical baffles to create two circular flows in the lower part of the container.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine galvanische Vorrichtung zur Abscheidung von Edelmetall bereitzustellen, bei der das Anströmverhalten eines Elektrolyten an die Kathode auch bei hoher Rührgeschwindigkeit so optimiert ist, dass keinerlei Sogwirkung bzw. Trichterbildung im Bereich der Rotationsachse auftreten kann.The object of the invention is to provide a galvanic device for the deposition of noble metal, in which the flow behavior of an electrolyte to the cathode is optimized even at high stirring speed so that no suction kung or funnel formation can occur in the region of the axis of rotation.

Weiterhin soll trotz einer minimalen Badmenge eines Edelmetall enthaltenden Galvanisierungsbades eine rasche galvanische Beschichtung erzielt werden.Furthermore, despite a minimal Bath amount of a plating bath containing noble metal rapid galvanic coating can be achieved.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass wenigstens zwei im Verhältnis zum Behälter ortsfeste und im Abstand zur Achse angeordnete Strömungsteiler vorgesehen sind.The task is solved in that at least two in proportion to the container Fixed flow dividers arranged at a distance from the axis are provided.

Als vorteilhaft erweist es sich, dass das galvanische Bad durch Drehung des Rotors soweit durchmischt wird, dass Polarisationseffekte bei der Abscheidung auf dem kathodisch geschalteten Objekt (Dental-Objekt) verhindert werden.It proves to be advantageous that the galvanic bath is mixed as far as possible by rotating the rotor is that polarization effects in the deposition on the cathodic switched object (dental object) can be prevented.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 angegeben.Advantageous embodiments of the Device are in the claims 2 to 8 specified.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Strömungsteiler Ablenkflächen auf, die zumindest näherungsweise in radialer Richtung zur vertikalen Achse verlaufen.In a preferred embodiment point the flow dividers deflectors on that at least approximately run in a radial direction to the vertical axis.

Dabei wird unter „radial" jede Erstreckung – von der vertikalen Achse aus gesehen – verstanden.Here, under "radial", every extension - from the vertical axis seen from - understood.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in eine Ausnehmung zwischen den Strömungsteilern als Rotor ein Magnetrührer einsetzbar, welcher aufgrund eines außerhalb des Behälters erzeugten Magnetfeldes drehbar angeordnet ist. Die Strömungsteiler weisen dabei plattenförmig ausgebildete Ablenkflächen auf, die jeweils im Bereich ihrer äußeren Peripherie zur Innenseite bzw. Innenwand des Behälters benachbart angeordnet sind.In an advantageous embodiment is in a recess between the flow dividers as a rotor magnetic can be used, which is due to a magnetic field generated outside the container is rotatably arranged. The flow dividers have a plate shape trained deflection surfaces on, each in the area of their outer periphery to the inside or inner wall of the container are arranged adjacent.

In einer für die Praxis besonders wichtigen Ausführungsform ist der Behälter in Bezug auf die zentrale Achse als Hohlzylinder ausgebildet, welcher an seiner Innenseite zur vertikalen Achse gerichtete plattenförmig ausgebildete Strömungsteiler aufweist, deren Ablenkflächen wenigstens näherungsweise strahlenförmig zur zentralen Achse ausgerichtet sind. Die Ablenkflächen der Strömungsteiler erstrecken sich – in radialer Richtung gesehen – von der Innenseite bzw. Innenwand des Behälters bis zu einer Ausnehmung, in deren mittlerem Bereich ein Rotor sich um die vertikale Achse dreht. Dabei sind die Strömungsteiler in axialer Richtung gesehen im Abstand zum Behälterboden angeordnet; somit ist zwischen den Strömungsteilern – bzw. ihren Unterkanten – und dem Boden des Behälters ein von der vertikalen Achse bis zur Innenwand des Behälters reichender Freiraum vorgesehen, so dass sich der Rotor – z.B. als Magnetrührer – frei bewegen kann.In a particularly important embodiment in practice is the container formed with respect to the central axis as a hollow cylinder, which on plate-shaped formed on its inside towards the vertical axis flow divider has whose deflection surfaces at least approximately radiating to central axis are aligned. The baffles of the flow dividers extend - in seen in the radial direction - from the inside or inside wall of the container up to a recess, in the middle area a rotor around the vertical axis rotates. Here are the flow dividers seen in the axial direction at a distance from the container bottom; Consequently is between the flow dividers - or theirs Lower edges - and that Bottom of the container one extending from the vertical axis to the inner wall of the container Free space is provided so that the rotor - e.g. as a magnetic stirrer - move freely can.

Vorzugsweise sind sechs Strömungsteiler im Inneren des Behälters eingesetzt, die jeweils im Abstand von 60° angeordnet sind.There are preferably six flow dividers inside the container used, which are each arranged at a distance of 60 °.

Es ist jedoch auch möglich, im Inneren des Behälters eine andere Anzahl von Strömungsteilern – beispielsweise zwölf Strömungsteiler – einzusetzen.However, it is also possible in Inside of the container a different number of flow dividers - for example twelve flow dividers - to be used.

Im folgenden ist der Gegenstand anhand der 1 und 2 näher erläutert.The following is the subject based on the 1 and 2 explained in more detail.

1 zeigt eine Vorrichtung mit einem Behälter in der Draufsicht, wobei sechs Strömungsteiler im Winkelabstand von jeweils 60° eingesetzt sind. 1 shows a device with a container in plan view, six flow dividers are used at an angular distance of 60 °.

2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Behälter mit zwei sich gegenüberliegenden Strömungsteilern, wobei der Behälter auf einer zwecks Vereinfachung gebrochen dargestellten Konsole positioniert ist. 2 shows a longitudinal section through a container with two opposing flow dividers, the container being positioned on a console shown broken for simplification.

Gemäß 1 weist der als Hohlform ausgebildete Behälter 2 auf seiner Innenseite 3 Strömungsteiler 1 auf, welche sich in radialer Richtung zur vertikalen Achse 4 des Behälters erstrecken. Sobald ein hier schematisch eingesetzter Rotor 5 – beispielsweise Magnetrührer – um Achse 4 in Drehung versetzt wird, werden Partikel des galvanischen Bades aufgrund der Zent rifugalkraft in Richtung der Strömungsteiler 1 abgedrängt, wobei ihre Winkelgeschwindigkeit um Achse 4 durch die Ablenkflächen der Strömungsteiler 1 abrupt gedrosselt wird, so dass entlang der Ablenkflächen Wirbel gebildet werden, die bei hoher Winkelgeschwindigkeit von beispielsweise 500 – 1500 U/min auch zu einer extrem hohen Turbulenz des Galvanisierungsbades führen.According to 1 has the container designed as a hollow shape 2 on its inside 3 flow divider 1 on, which is in the radial direction to the vertical axis 4 extend the container. As soon as a rotor inserted here schematically 5 - For example magnetic stirrer - around axis 4 is rotated, particles of the galvanic bath due to the centrifugal force in the direction of the flow dividers 1 pushed off, their angular velocity about axis 4 through the deflection surfaces of the flow dividers 1 is abruptly throttled, so that vortices are formed along the deflection surfaces, which also lead to extremely high turbulence of the electroplating bath at a high angular speed of 500-1500 rpm, for example.

Es ist somit vorteilhafterweise möglich, trotz einer Verwirbelung des galvanischen Bades mit Hilfe der Vielzahl von Strömungsteilern eine weitgehend ebene Oberfläche des Galvanisierungsbades zu erzielen, so dass keine Gefahr besteht, dass Teile des zu beschichtenden Gegenstandes bzw. kathodisch geschalteten Gegenstandes aus dem Galvanisierungsbad hervorragen.It is thus advantageously possible, despite one Swirling of the galvanic bath with the help of the multitude of flow dividers a largely flat surface of the galvanizing bath so that there is no risk that parts of the object to be coated or connected cathodically Protruding from the electroplating bath.

Anhand des Längsschnittes in 2 sind die Strömungsteiler 1 als Strömungsmodifikatoren im Längsschnitt erkennbar, wobei vorzugsweise sechs Strömungsteiler im 60°-Abstand eingesetzt werden. In der Praxis befindet sich der Becher 2 auf einer hier schematisch angedeuteten Konsole 8, in der ein magnetisches Drehfeld erzeugt wird, welches den als Rotor 5 dienenden Magnetrührer, der im Bodenbereich von Behälter 2 aufliegt, in Drehung versetzt.Using the longitudinal section in 2 are the flow dividers 1 recognizable as flow modifiers in longitudinal section, preferably using six flow dividers at 60 ° intervals. The cup is in practice 2 on a console indicated schematically here 8th , in which a magnetic rotating field is generated, which acts as the rotor 5 Serving magnetic stirrer in the bottom area of the container 2 rests, set in rotation.

Zwischen den Unterkanten der Strömungsteiler 1 und dem Boden des Behälters 2 ist ein freier Raum 7 vorgesehen, der sich in radialer Richtung gesehen, von der vertikalen Achse 4 bis zur Innenseite 3 der Behälterwand erstreckt, so dass der Rotor 5 – z.B. als Magnetrührer – frei beweglich ist.Between the lower edges of the flow dividers 1 and the bottom of the container 2 is a free space 7 provided that viewed in the radial direction, from the vertical axis 4 to the inside 3 the container wall extends so that the rotor 5 - eg as a magnetic stirrer - is freely movable.

Es ist somit möglich, auch bei hoher Winkelgeschwindigkeit des Rotors (bzw. Magnetrührers) eine gleichmäßige galvanische Beschichtung aufgrund der Verwirbelung mit Hilfe der Strömungsteiler bzw. Strömungsmodifikatoren zu erzielen.It is therefore possible even at high angular speeds of the rotor (or magnetic stirrer) uniform galvanic Coating due to the turbulence using the flow dividers or Strömungsmodifikatoren to achieve.

Claims

Galvanic device for the deposition of precious metal on a cathodically switchable object, in particular a dental object, with a container for holding an electrolyte, which ver one by one Tical axis rotatable rotor for generating flow vortices in the electrolyte, characterized in that at least two fixed in relation to the container and at a distance from the axis ( 4 ) arranged flow dividers ( 1 ) are provided.

Galvanic device according to claim 1, characterized in that the flow dividers ( 1 ) Have deflection surfaces which are at least approximately in the radial direction to the vertical axis ( 4 ) run.

Galvanic device according to claim 1 or 2, characterized in that in the container ( 2 ) as a rotor ( 5 ) a stirrer can be used.

Galvanic device according to claim 3, characterized in that in the container as a rotor ( 5 ) a magnetic stirrer can be used, which is rotatably arranged due to a magnetic field generated outside the container.

Galvanic device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the flow dividers ( 1 ) have plate-shaped deflection surfaces, each in the area of their outer periphery towards the inside ( 3 ) of the container ( 2 ) are arranged adjacent.

Galvanic device according to claim 5, characterized in that the container ( 2 ) with respect to the vertical axis ( 4 ) is designed as a hollow cylinder, which on its inside ( 3 ) to the vertical axis ( 4 ) directional plate-shaped flow dividers ( 1 ), whose deflecting surfaces are at least approximately radiating to the axis ( 4 ) are aligned.

Galvanic device according to one of claims 1 to 6, characterized in that six flow dividers ( 1 ) at an angle of 60 ° concentric to the vertical axis ( 4 ) are arranged.

Galvanic device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the flow dividers ( 1 ), in the direction of the vertical axis ( 4 ) seen at a distance from the bottom of the container ( 2 ) are arranged.