DE3104699A1

DE3104699A1 - "verfahren und vorrichtung zum herstellen elektrolytisch beschichteter draehte"

Info

Publication number: DE3104699A1
Application number: DE19813104699
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Itami Hyogo Hayami; Tatsuji Toyonaka Osaka Kasashima; Shuji Kobe Hyogo Morita; Fumihiro Nishinomiya Hyogo Nozaki; Seiroku Higashiosaka Osaka Ose; Yoshinori Amagasaki Hyogo Takada
Original assignee: Dainichi Nippon Cables Ltd
Current assignee: Dainichi Nippon Cables Ltd
Priority date: 1980-02-12
Filing date: 1981-02-10
Publication date: 1982-01-07
Also published as: GB2071700B; FR2475583B1; JPS629679B2; US4395320A; GB2071700A; IN154527B; IT1135423B; JPS56112497A; FR2475583A1; IT8119669A0

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen elektrolytisch beschichteter Drähte nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 5 und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten eines metallischen Drahtes mit einer ähnlichen oder nicht-ähnlichen metallischen Plattierungs- oder Überzugsschicht einer gewünschten Dicke, indem der Draht durch ein elektrolytisches Bad geschickt wird.

Wenn eine dicke elektrolytische Plattierungsschicht auf einem Draht herzustellen ist, muß der Draht gewöhnlich wiederholt so oft durch ein elektrolytisches Bad geschickt werden, damit die Plattierungsschicht einer vorbestimmten Dicke entsteht. Wenn eine hohe Stromdichte auf den Draht für den Plattierungsprozeß einwirkt, entsteht in der Zeiteinheit eine gesteigerte Abscheidungsmenge, was folglich die Anzahl an Wiederholungen der elektrolytiöchon Behandlung verringert.

Bei einer Steigerung der Stromdichte erhält jedoch die um den Draht gebildete Plattierungsschicht eine rauhere Oberfläche mit merklichen Unregelmäßigkeiten, so daß die Wiederholung der elektrolytischen Behandlung ausgeprägte Oberflächenunregelmäßigkeiten erzeugt und eine kompakte Plattierungsschicht nicht entstehen kann.

Es gibt bereits Vorrichtungen (vgl. US-PS 2 370 973), mit der ein mit einer kompakten Plattierungsschicht belegter oder beschichteter Draht selbst bei einer hohen Stromdichte erzeugt werden kann. Diese Vorrichtung umfaßt eine Reihe elektrolytischer Kammern, die in einem geraden Rohr vorgesehen und durch Zieh-Matrizen (Zieh-Ringe, Zieh-Scheiben, Zieh-Werkzeuge) unterteilt sind. Die Kammern sind mit der Anode einer Gleichstromquelle verbunden, und die Zieh-Matrizen lie-

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gen an deren Kathode. Der Draht wird, wairend er durch das Rohr geschickt wird, elektrolytisch in eiier Kammer beschichtet, dann durch eine Zieh-Matrize gezogen, um die Plattierungsschicht zu glätten, und er wird weiterhin elektrolytisch über der oberflächengeglätteten Plattierusigsschicht in der nächsten Kammer beschichtet. Somit wird die Oberfläche der Plattierungsschicht mit der Zieh-Matrize geglättet, so oft der Draht elektrolytisch beschichtet wird.

Mit dieser bestehenden Anordnung wird die bei einer hohen Stromdichte gebildete elektrolytische Plattierungsschicht selbst wenn sie eine rauhe Oberfläche aufweist - durch die Zieh-Matrize vor der anschließenden elektrolytischen Behandlung oberflächengeglättet, so daß ein mit einer kompakten Plattierungsschicht belegter Draht mit der hohen Stromdichte erzeugt werden kann.

Diese Vorrichtung hat dennoch die folgenden Nachteile:

(1) Da die Plattierungsschicht durch eine Zieh-Matrize geglättet wird, wird der mit einer großen Menge an elektrolytischer Abscheidung bei einer hohen Stromdichte beschichtete Draht diametral verringert, so oft er geglättet wird. Entsprechend müssen der Elektrolyseschritt und der Glättungsschritt sehr oft wiederholt werden, um eine Plattierungsschicht der gewünschten Dicke herzustellen.

(2) Während des Glättungsschrittes mit der Zieh-Matrize ist der beschichtete Draht einer (mechanischen) Spannung infolge der diametralen Verringerung unterworfen. Der beschichtete Draht wird bei einer gesteigerten Anzahl wiederholter Plattierungs- und Glättungsbehandlungen mit einer starken Spannung belastet, so daß die Anzahl der Wiederholungen der obigen Behandlung in sich begrenzt ist, Dies bedingt eine Beschränkung der Dicke der Plattierungs·

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schicht, die durch einen kontinuierlichen Prozeß hergestellt werden kann. Wenn die Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines Drahtes verwendet wird, der mit einer Plattierungsschicht belegt ist, die den Grenzwert der Dicke überschreitet, benötigt die Vorrichtung eine zusätzliche Einrichtung zur Entlastung des Drahtes von der Spannung. Dies macht die Vorrichtung umfangreich bzw. groß und komplex.

(3) Bei Abnutzung müssen die Matrizen mittels eines sehr aufwendigen Vorgehens ersetzt werden, während die Wartung der Matrizen mit der gewünschten angestrebten Bohrungsabmessung zu einer verringerten Produktivität führt.

Da diesen Einwänden selbst mit der obigen Vorrichtung begegnet wird, werden übliche elektrolytische Plattierungsprozesse mit einer geringen Stromdichte ausgeführt, die von Oberflächenunregelmäßigkeiten freie Plattierungsschichten gewährleistet.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen elektrolytisch beschichteter Drähte mit einer oberflächengeglätteten, kompakten, elektrolytischen Plattierungsschicht selbst bei einer hohen Stromdichte anzugeben .

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren und einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 5 erfindungsgemäß durch die im jeweiligen kennzeichnenden Teil enthaltenen Merkmale gelöst. '

Die Erfindung ermöglicht so ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen elektrolytisch beschichteter. Drähte, mit denen eine elektrolytische Plattierungsschicht oberflächenglatt und kompakt ohne wesentliche Verringerung der Schichtdicke gebildet werden kann.

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Weiterhin ermöglicht die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen elektrolytisch beschichteter . Drähte mit einer Plattierungsschicht der gewünschten Dicke, bei denen das Drahtmaterial, selbst wenn es wiederholt, zum elektrolytischen Plattieren und zum Oberflächenglätten behandelt wird, nicht der starken Spannung ausgesetzt ist, obwohl keine Einrichtung verwendet wird, um die Spannung vom Draht zu absorbieren oder aufzunehmen.

Die Erfindung schafft so ein Verfahren und eine Vorrichtung zum wirksamen Herstellen einer elektrolytischen Plattierungsschicht einer kompakten Metallstruktur bei einer hohen Stromdichte .

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm mit einer Vorrichtung nach der Erfindung zum Herstellen elektrolytisch beschichteter Drähte j

Fig. 2 einen Schnitt I-I in Fig. 1 mit einem für die Erfindung vorteilhaften elektrolytischen Bad;

Fig. 3 eine Oberflächenglättungseinheit mit Gliedern mit einer gekrümmten Oberfläche zum Glätten der beschichteten Oberfläche eines Drahtes;

Fig. 4 eine Einrichtung zum Glätten der beschichteten Oberfläche des Drahtes;

Fig. 5A einen Schnitt II-II in Fig. 4; Fig. 5B einen Schnitt III-III in Fig. 4; Fig. 5C einen Schnitt IV-IV in Fig. 4; Fig. 5D einen Schnitt V-V in Fig. 4; und

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Fig. 6 drehbare Walzen, die als Oberflächenglättungseinrichtung dienen und in unterschiedlicher Art bezüglich des Drahtes angeordnet sind.

Fig. 1 zeigt eine Zufuhreinheit oder -rolle 1 für einen Draht w und ein Vorbehandlungsbad 2, durch das die Oberfläche des von der Zufuhrrolle 1 abgegebenen Drahtes w vor dem elektro-Iytischen Plattieren gereinigt wird. Das Bad 2 umfaßt ein alkaliverarmendes Bad, ein Beizbad, ein Wasser-Waschbad, ein Elektropolierbad usw., die gewöhnlich zum Metallplattieren verwendet werden. Vorzugsweise wird ein Ultraschallschwinger oder -oszillator zusammen mit dem Elektropolierbad verwendet, um elektrisch den Draht zu polieren, während Ultraschallwellen auf den Elektrolyten im Bad einwirken, wodurch auch kleine unlösliche Teilchen oder Partikel von Oxyden abgeführt werden können. Weiterhin sind vorgesehen elektrolytische Bäder 3 zum Beschichten des Drahtes w mit einer elektrolytischen Plattierschicht und Glätturtgseinheiten 4, durch die die Oberfläche der um den Draht w in den Bädern 3 gebildeten Plattierschicht geglättet wird. Die elektrolytischen Bäder 3 und die Glättungseinheiten 4 sind abwechselnd und jeweils unabhängig zwischen zwei Triebrillenscheiben 5 und 5¹ angeordnet, die mit einer Vielzahl von FührungsriLlen übereinander ausgerüstet sind, damit der Draht w bei ainor Anzahl von Drehungen läuft. Weiterhin ist ein Wasser-Waschbad 7 zum Reinigen der Oberfläche der Plattierschicht auf dem Draht w nach Abschluß des elektrolytischen Plattierens vorhanden. Schließlich ist noch eine Aufnahmeeinheit oder -rolle 8 für den Draht vorgesehen.

Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, hat das elektrolytische Bad 3 zwei Anoden 31, 31' in seinem mit einem Elektrolyten 30 gefüllten Inneren. Der Draht kann durch den Raum zwischen den beiden Anoden 31, 31' entlang Bahnen oder Strecken geschickt werden, die übereinander in einer Reihe senkrecht zum Bad angeordnet sind, so daß der Draht w mit einer elektroly-

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tischen Schicht gleichmäßiger Dichte beschichtet wird. Die Anode 31 (31') umfaßt eine Ansammlung kleiner Stücke oder Körner von Plattiermetall 31a (31a¹) um nicht passiv zu bleiben, selbst wenn eine sehr hohe Stromdichte auf den Draht w einwirkt. Die Anoden 31, 31' sind jeweils in Anodenkörbe 32, 32' aufgenommen. Die Körbe 32, 32· haben Seitonplatten 320, 320·, die dem Draht w gegenüberliegen und über ihrer gesamten Fläche mit einer Vielzahl von Perforierungen oder Löchern 32a, 32a¹ einer solchen Größe ausgeführt Esind, daß das Plattiermetall nicht aus den Körben durch die Perforierungen austritt. Die in den Elektrolyten 30 freigegebenen Ionen des Plattiermetalles sind durch die Perforierungen 32a, 32a¹ auf die Oberfläche des Drahtes w beweglich. Die anderen Seitenplatten 321, 321' der Körbe 32, 32' haben öffnungen 32b, 32b· nahe dem Boden des Bades 3 zum Umwälzen des Elektrolyten 3O.

Die Anoden 31, 31' sind mit Leitplatten 34 verbunden, die aus Kupfer oder einem ähnlichen leitenden Metall bestehen und mit Kabeln 33 verbunden sind, die an eine Gleichstromquelle E (vgl. Fig. 1) angeschlossen sind, wodurch den Anoden 31, 31' ein anodisches Potential vermittelt wird. Während das Plattiermetall der Anoden 31, 31 * mit fortschreitender Abscheidung des Metalles auf dem Draht w verbraucht, wird, werden die Körbe 32, 32' mit dem Metall in gewünschter Weise durch Zufuhröffnungen 35 ergänzt oder nachtefüllt. Damit der Elektrolyt 30 im Bad 3 eine gleichmäßige Kationenverteilung im Bad ständig aufrechterhalten und eine gleichmäßige Abscheidung von Metallionen auf der Außenfläche des "Drahtes w bewirken kann, wird der Elektrolyt 30 in das Bad 3 von einem (nicht gezeigten) Elektrolytvorrat durch die öffnungen 36a eines mit dem Vorrat verbundenen Zufuhrrohres 36 eingespeist, und der das Bad 3 über dem Flüssigkeitspegel 300 überströmende Elektrolyt läuft über ein Abflußrohr 37 aus. Folglich wird der Elektrolyt 30 durch das Bad umgewälzt, wie dies durch Pfeile F angedeutet ist. über eine Leitung 38 am Boden des Bades zuge-

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führte Preßluft wird in das Bad über Leitungsöffnungen 38a eingegeben, um den Elektrolyten umzurühren.

Die Glättungseinheiten 4 sind zwischen den elektrolytischen Bädern 3 vorgesehen und zum Glätten der Oberfläche der Plattierschicht ausgelegt, die auf der Mantelfläche des Drahtes w im Bad 3 in der bereits beschriebenen Weise hergestellt wird.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer für die Erfindung vorteilhaften Glättungseinheit 4. Die Einheit 4 umfaßt vier Walzen 41 (411, 412, 413 und 414), die als Glieder mit einer gekrümmten Oberfläche dienen und in einem Gehäuse 42 auf einer Unterlage 40 enthalten sind. Die Walzen sind so angeordnet, daß die Oberfläche der Plattierungsschicht des Drahtes w in Berührung mit den Walzen gebracht und dadurch gepreßt wird. Jede der Walzen ist drehbar durch Lager 43, 44 gelagert, die jeweils auf einer oberen Platte 421 und einer unteren Platte 422 des Gehäuses 42 vorgesehen sind. Die drehbaren Walzen 41 bestehen aus einem geeigneten Metall, wie beispielsweise aus dem gleichen Metall, das auf dem Draht abzuscheiden ist, oder aus einem härteren Metall. Die Walzen 411, 412, 413, 414 sind auf dem Umfang mit gerillten oder Rillenteilen 411a, 412a, 413a bzw. 414a versehen, um die Oberfläche der Plattierungsschicht über dem Draht w zu pressen. Eine Vielzahl derartiger Rillen sind axial zur Walze vorhanden. Die Rillenteile können geeignet geformt sein, um die Mantelfläche des elektrolytisch plattierten Drahtes zu pressen und zu glätten. Vorzugsweise haben die Rillen einan Radius ungefähr gleich dem Radius des plattierten Drahtes. Die drehbaren Walzen sind auf den entgegengesetzten Seiten ier Laufstrecke des Drahtes w angeordnet. Wie insbesondere in den Fig. 4 und 5A bis 5D gezeigt ist, sind die Walzen 411, 414 auf einer Seite der Laufstrecke des Drahtes w und die Walzen 412, 413 auf dessen anderer Seite angeordnet, um mit dem Draht w in der folgenden Weise in Berührung zu kommen. Die gekrümmte Oberfläche der Rille 411a

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der Walze 411 ist für einen Preß- oder Druckkontakt mit dem oberen Halbteil w1 der linken Seite des Drahtes w gestaltet, wie dies gezeigt ist, die gekrümmte Oberfläche der Rille 412a der Walze 412 für einen Preß- oder Druckkontakt mit dem unteren Halbteil w2 der rechten Seite des Drahtes w, die gekrümmte Oberfläche der Rille 413a der Walze 413 für einen Preß- oder Druckkontakt mit dem oberen Haibteil w3 der rechten Seite und die gekrümmte Oberfläche der Rille 414a der Walze 414 für einen Preß- oder Druckkontakt mit dem unteren Halbteil w"4 der linken Seite. Der Boden 441 des Lagers 44 ist mit einer Lageeinstellschraube 46 ausgestattet, um die Lage des Kontaktes jedes gerillten Walzenteiles mit der Oberfläche des Drahtes w einzustellen. Da die drehbaren Walzen jeweils in der oben beschriebenen Weise angeordnet sind, wird die Oberfläche des plattierten Drahtes w mit den gekrümmten gerillten Oberflächen der Walzen auf deren oberen und unteren, rechten und linken Teilen in Berührung gebracht und durch diese gepreßt, während der Draht w über die Walzen läuft, wobei die Walzen so einzeln unabhängig voneinander auf den Draht einwirken. Polglich wird der plattierte Draht im wesentlichen über seinem gesamten Rand bzw. der gesamten Mantelfläche geglättet, ohne selbst im Durchmesser verringert zu werden. Die Einrichtung zum Glätten der Oberfläche der Plattierungsschicht kann ein einfacher, nicht drehbarer Vollzylinder oder eine Säule eines halbkreisförmigen Querschnittes sein, cie eine gekrümmte Oberfläche lediglich dort aufweist, wo die Säule in Druck- oder Preßkontakt mit der Oberfläche des Drahtes w kommt. Jedoch werden Walzen bevorzugt, die durch Berührung mit der Oberfläche des Drahtes w frei drehbar sind, da die Drehung eine kleine oder keine Reibung zwischen der Drahtoberfläche und der gekrümmten Walzenoberfläche erzeugt und eine Abnutzung auf der Walzenoberfläche verhindert.

Somit ermöglicht es die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Glätten der Oberfläche des Drahtes, daß der plattierte Draht ge-

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preßt und berührt wird durch die mit gekrümmter Oberfläche versehenen Glieder, die entlang einer Laufstrecke für den Draht vorgesehen und voneinander beabstandet sind, und daß dadurch die Drahtoberfläche im wesentlichen über dessen gesamtem Rand bzw. dessen gesamter Mantelfläche ohne wesentliche Verringerung des Drahtdurchmessers geglättet wird. Die Erfindung schließt daher die Wahrscheinlichkeit aus, daß der Draht einer starken Spannung unterworfen wird, die dann auftritt, wenn der Draht im Durchmesser verringert wird, wie beispielsweise bei einer Zieh-Matrize zum Glätten der Oberfläche.

Um eine Oxydation der Oberfläche des Drahtes w in Luft oder ein Auftragen bzw. Abscheiden von Verunreinigungen darauf zu verhindern, ist das Gehäuse 42 der Oberflächenglättungseinheit 4 mit einem Elektrolyten 30 gefüllt. Um weiterhin zu verhindern, daß die Oberfläche des Drahtes w der Luft ausgesetzt wird, ist das Gehäuse 42 in Verbindung mit dem elektrolytischen Bad 3 durch einen Kanal 45, der auch mit dem Elektrolyten 30 gefüllt ist. Der Elektrolyt ist von der gleichen Art wie der für das elekbroLytische Bad verwendete, wodurch die Störung vermieden wird, die sonst beim Plattierungsprozeß aufgrund der Strömung des Elektrolyten von der Einheit 4 in das Bad 3 auftreten würde. Eine Zwischenwand 451 ist in den Kanal 45 eingebaut, um auf den Elektrolyten einen erhöhten elektrischen Widerstand zu übertragen und dadurch eine übermäßige elektrolytische Abscheidung auf den Walzen 41 zu verhindern, wenn sie als Strom- bzw. Spannungs-Versorgungs-Walzen verwendet werden, wie dies weiter unten näher erläutert werden wird.

Die drehbaren Walzen 411 bis 414 arbeiten auch als Strom- bzw. Spannungs-Versorgungs-Walzen, um dem Draht w ein negatives Potential zu vermitteln, damit der Draht w als Kathode dienen kann. Zum Einspeisen von Leistung in den Draht w beispielsweise über die Walze 411 weist ein durch die obere Gehäuseplatte

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421 der Glättungseinheit 4 vorspringendes Ende der Walze 411 in einem Lagerkontakt mit dessen Außenrand oder Mantelfläche Speiseleitungen 481 auf, die beispielsweise aus Kohlenstoff bestehen und mit dem negativen Anschluß einer Gleichstrombzw. Gleichspannungsquelle E (vgl. Fig. 1) über ein Kabel 47 verbunden sind, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Somit dient die Walze 411 als Kathode, um den Draht w ein negatives Potential zu vermitteln. Jede der Speiseleitungen 481 ist in einem Gehäuse 48 aus Isolierstoff enthalte-n, das durch einen Arm 49 auf der oberen Gehäuseplatte 421 ge'lagert und in Berührung mit dem Ende der Walze 411 durch eine Feder oder ein ähnliches Druck- oder Preßglied 482 vorgespannt ist, das im Gehäuse 48 enthalten ist. Die anderen Waisen 412, 413, 414 werden wie die Walze 411 als Kathoden verwendet, obwohl dies nicht dargestellt ist. Die Walzen, die im Gehäuse 42 der Glättungseinheit 4 als in den Elektrolyten 30 eingetaucht angebracht sind, erzeugen keine Funken, wenn Leistung zum Draht w gespeist wird, und führen zu keiner Beschädigung der Drahtoberfläche. Da weiterhin der Draht w in Berührung mit der Walze ein etwas höheres Potential als die Walze besitzt, gibt die auf dem Draht w im vorangehenden elektrolytischen Bad 3 geformte Plattierungsschicht eine kleine Menge an Plattierungs-Metallionen in den Elektrolyten 30 im Gehäuse 42 frei, so daß diese Ionen auf der Walzenoberfläche abgeschieden werden. Die so auf der Walze gebildete elektrolytische Plattierungsschicht bietet den Vorteil eines Schutzes der Walzenoberfläche gegenüber Korrosion und der gerillten Walzenteile vor einer Abnutzung, die auf der Berührung der gerillten Teile mit dem Draht w beruhen würde. Um sicher eine geeignete elektrolytische Abscheidung auf der Walzenoberfläche zu bewirken, kann eine Anodenmetallstange oder -platte, die mit dem positiven Anschluß der Gleichstrom- bzw. Gleichspannungsquelle über einen geeigneten Stromsteuerwiderstand verbunden ist, in das Gehäuse 42 in der Nähe der Walze 41 eingebaut werden. Die Anodenstange oder -platte kann aus einem Metall hergestellt

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sein, das elektrolytisch auf der Walze abgeschieden und eine Abnutzung auf der Walze verhindern kann. Um wirksam eine Abscheidung lediglich auf den gerillten Walzenteilen auszuführen, ist es wünschenswert, den Rand bzw. die Mantelfläche der Walze mit Ausnahme der gerillten Teile mit einem Isolierstoff zu bedecken.

Ein elektrolytisch abgeschiedener Draht wird mittels der oben beschriebenen Vorrichtung durch das folgende Verfahren hergestellt:

Die Oberfläche des von ler Zufuhrrolle 1 zugeführten Drahtes w wird zuerst im Vorbehandlungsbad 2 gereinigt, das Bäder zur Alkaliverarmung, zum Waschen mit Wasser, zum Elektropolieren usw. aufweist, wie dies für den üblichen elektrolytischen Plattierprozeß durchgeführt wird. Anschließend wird der Draht w in das Gehäuse 42 der ersten Glättungseinheit 4A entlang der obersten (oder untersten) Führungsrille oder -nut der Triebrillenscheibe 5 geführt, die angetrieben wird. Der Draht w läuft, während er die obersten (oder untersten) gerillten Teile 411a, 412a, 413a, 414a der Walzen 411, 412, 413, 414 im Gehäuse 42 berührt und durch diese gepreßt wird. Da der Draht w nicht plattiert wurde, wird der Draht w in der Glättungseinheit 4A nicht geglättet sondern lediglich mit einem negativen Potential versehen, indem er in Berührung mit den Walzen 41 kommt, die an den negativen Anschluß der Gleichstrom- bzw. Gleichspannungsquelle E angeschlossen sind. Der Draht w tritt anschließend in das erste elektrolytische Bad 3A ein, in dem der Draht w elektrolytisch zum ersten Mal beschichtet wird. Die über der Mantelfläche bzw. dem Außenrand des Drahtes w im Bad 3A gebildete elektrolytische Plattierungsschicht hat eine größere Oberflächenrauhigkeit, wenn die dem Draht w vermittelte Stromdichte höher ist. Der aus dem Bad 3A laufende Draht w tritt in die zweite Oberflächenglättungseinheit 4B oin, in der die Oberfläche der Plattie-

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rungsschicht im wesentlichen über deren gesamten Mantelbereich oder Rand durch die drehbaren Walzen 411, 412, 413, 414 in der bereits beschriebenen Weise ohne Durchmesserverringerung geglättet wird. Gleichzeitig vermitteln diese Walzen dem Draht w ein negatives Potential. Der Draht wird zum nächsten elektrolytischen Bad gesandt. Der Draht w wird danach durch die folgenden elektrolytischen Bäder 3 und Oberflächenglättungseinheiten 4 nacheinander geschickt, somit wird die auf dem Rand oder der Mantelfläche des Drahtes w in jedem Bad 3 gebildete Plattierungsschicht im wesentlichen über dessen gesamter Mantelfläche in der folgenden Einheit 4 oberflächengeglättet, wodurch eine elektrolytische Plattierungsschicht zunehmender Dicke gebildet wird. Nachdem der Draht w auf einer Linie Z, die sich zwischen den Wenderillenscheiben 5, 5¹ in einer Laufrichtung ausdehnt, zum Plattieren und Glätten im Bad 3Z bzw. in der Einheit 4Z behandelt wurde, wird der Draht w durch die Wenderillenscheibe 5' entlang von dessen oberster (oder unterster) Führungsrille gewendet und durch die Oberflächenglättungseinheit 4A' entlang einer Linie Z' geschickt, die sich zwischen den Wenderillenscheiben 5, 5' in der anderen Laufrichtung erstreckt. Der Draht w, dessen Oberfläche in der Einheit 4Z auf der vorhergehenden linie /G geglättet wurde, wird durch die Einheit 4A¹ erneut geglättet, die jedoch in erster Linie zum Einspeisen von Leistung dient, damit der Draht w als Kathode dienen kanu (wie dies bei der Glättungseinheit 4A auf der Linie SL der Fall ist) . Danach wird der Draht w auf der Linie ,£' zum Plattieren und Glätten in der gleichen Weise wie auf der Linie I behandelt, anschließend durch die Wenderillenscheibe 5 entlang der Führungsrille unmittelbar unter der obersten Rille (oder unmittelbar über der untersten Rille) gewendet und weiterhin auf der Linie Z wiederum ähnlich behandelt. Der Draht w wird durch die Wenderillenscheiben 5, 5' in einer bestimmten Anzahl gewendet, um eine Plattierungsschicht der gewünschten Dicke zu bilden, er wird dann durch das Endbad 3Z und die

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Einheit 4Z sowie entlang der untersten (oder obersten) Rille in der Wenderillenscheibe 5¹ geschickt, seine Oberfläche wird im Wasser-Waschbad 7 gereinigt, und er wird schließlich auf die Aufnahmerolle 8 gewickelt. Auf diese Weise wird ein elektrolytisch abgeschiedener Draht mit einer Plattierungsschicht vorbestimmter Dicke erzeugt.

Erfindungsgemäß wird der Draht wiederholt elektrolytisch plattiert, und die Oberfläche der um den Draht gebildeten Plattierungsschicht wird ebenfalls wiederholt geglättet, so daß die Plattierungsschicht - selbst wenn Oberflächenunregelmäßigkeiten aufgrund der elektrolytischen Behandlung bei einer hohen Stromdichte vorliegen - oberflächenglatt gemacht werden kann, so oft der Draht frisch beschichtet wird. Die Erfindung ermöglicht daher die wirksame Herstellung eines elektrolytisch abgeschiedenen Drahtes mit einer gesteigerten Abscheidungsmenge auf dem Draht in der Zeiteinheit. Weiterhin kann bei der Erfindung die Oberfläche der den Draht beschichtenden Plattierungsschicht ohne wesentliche Verringerung des Durchmessers des beschichteten Drahtes geglättet werden, so daß der Draht nicht sich verändernden (mechanischen) Spannungen oder einer starken oder Außenspannung während des gesamten Plattierungsprozesses ausgesetzt ist. Demgemäß kann ein elektrolytisch abgeschiedener Draht kontinuierlich mit einer Plattierungsschicht einer gewünschten gleichmäßigen Dicke hergestellt werden. Da zusätzlich keine Notwendigkeit besteht, für die elektrolytische Behandlung einen Zusatz zu verwenden, der gewöhnlich zum Plattieren benutzt wird, um eine oberflächenglatte Plattierungsschicht zu bilden, ist die erhaltene Plattierungsschicht frei von Verunreinigungen, was einen elektrolytisch abgeschiedenen Draht gewährleistet, der hervorragende elektrische und mechanische Qualitäten aufweist.

Obwohl das oben beschriebene Ausführungsbeispiel elektrolytische Bäder und Obe:rflächenglättungseinheiten aufweist, die

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abwechselnd zwischen den Wenderillenscheiben 5, 5' angeordnet sind/ um einen elektrolytisch abgeschiedenen Draht verbesserter Qualität frei von Oxydeinflüssen in de;r Plattierungsschicht aufgrund der Oberflächenoxydation des Drahtes zu bilden, wenn dieser durch die Wenderillenscheiben 5, 5¹ in Luft gewendet wird, kann ein übliches Elektropolierbad zum Reinigen der Oberfläche des Drahtes zusätzlich eingebaut sein zwischen der Wenderillenscheibe und der benachbarten Glättungseinheit zum Behandeln des Drahtes unmittelbar nach dem Wenden bis zu dessen Einspeisen in die Einheit oder zwischen der Glättungseinheit, in die der Draht nach dem Wenden durch die Rillenscheibe eingespeist wird, und dem elektrolytischen Bad neben der Einheit. Es ist jedoch vorteilhafter, einen Ultraschallschwinger oder -oszillator zusammen mit dem Elektropolierbad zum elektropolieren des Drahtes mit Ul ;raschallwellen in dar bereits beschriebenen Weise zu verwenden, wodurch kleine oder feine unlösliche Oxydteilchen oder -partikel von der Oberfläche des Drahtes entfernbar sind. OLt- Rillenscheiben 5, 5¹ können auch in Behältern angeordnet sein, die einen Elektrolyten enthalten und mit den daneben vorgesehenen Glättungseinheiten in Verbindung stehen. Diese Anordnung ist vorteilhaft zur Verhinderung einer Oberflächenoxydation des Drahtes, da der gesamte Prozeß in der Flüssigkeit ausgeführt werden kann, wobei dieser Prozeß mit der Vorbehandlung für die Zufuhr des Drahtes beginnt und in der Nachbehandlung des vollständig plattierten Drahtes endet. Es ist auch möglich, einen elektrolytisch abgeschiedenen Draht lediglich auf einer geraden Linie zu erzeugen, ohne irgendeine Wenderillenscheibe zu benutzen. Obwohl die im obigen Ausführungsbeispiel als Oberflächenglättungseinrichtungen enthaltenen drehbaren Walzen so gestaltet sind, daß sie auch als Strom- bzw. Spannungs-Versorgungs-Walzen dienen, um den Draht als Kathode zu benutzen, können auch Walzen, die lediglich als Strom- bzw. Spannungs-Versorgungs-Walzen arbeiten, zwischen dem elektrolytischen Bad und der Glättungseinheit unabhängig von der

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Glättungseinheit vorgesehen werden. Wenn solche Strom- bzw. Spannungs-Versorgungs-Walzen getrennt vorhanden sind, sind Walzen aus keramischen Materialien oder dgl. sowie metallische Walzen für die Walzen zum Glätten der Oberfläche des Drahtes verwendbar. Während die Fig. 3 bis 5 eine Anordnung der drehbaren Walzen in der Glättungseinheit bezüglich der Laufrichtung des Drahtes zeigen, sind auch geeignete Anordnungen vorteilhaft, sofern die Walzen den Draht nicht zu einem kleineren Durchmesser ziehen oder eine solche Spannung vermittlen, daß der Draht bricht.

Wie beispielsweise in Fig. 6 gezeigt ist, sind drehbare Walzen 491, 492, 493 zum Pressen der Oberfläche des plattierten Drahtes von oben und unten getrennt zwischen der Glättungseinheit 4, die vier drehbare Walzen besitzt und in Fig. 3 gezeigt ist, und dem elektrolytischen Bad 3 vorgesehen. Die Walzen 491 bis 493 sind entlang jeder Laufstrecke des Drahtes beabstandet voneinander angeordnet und weisen jeweils auf dem Umfang einen gerillten Teil zum Pressen der Oberfläche des plattierten Drahtes auf. Wenn die Walzen 491, 492, 493 benutzt werden, wird die Oberfläche des Drahtes w, der eine im Bad 3 gebildete elektrolytische Plattierungsschicht aufweist, durch diese Walzen von oben und unten gepreßt, und er wird anschließend durch die Walzen 411, 412, 413, 414 in der bereits beschriebenen Betriebsart gepreßt. Folglich kann die Oberfläche der Plattierungsschicht auf dem Draht über deren gesamtem Rand vollständiger als mit dem ersten Ausführungsbeispiel geglättet werden.

Die Walzen 491, 492, 493 liegen zwischen dem Drahtauslaßende des elektrolytischen Bades 3 und dem Drahteinlaßende der Glättungseinheit 4, zwischen dem Drahtauslaßende der Glättungseinheit 4 und dem Drahteinlaßende des Bades 3, zwischen der Rillenscheibe 5 (oder 5¹) und der Glättungseinheit 4 oder unter den Walzen 411, 412, 413, 414 in der Glättungseinheit

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Jedoch ist die Lage vorzugsweise zwiscien der Rillenscheibe (oder 5¹) und der Glättungseinheit 4 o3er unter bzw. neben den Walzen 411, 412, 413, 414 gewählt, da es wünschenswert ist, daß die Glättungseinheit 4, die auch zur Einspeisung von Leistung in den Draht w dient, möglichst nahe beim nächsten Bad zum elektrolytischen Beschichten des Drahtes w liegt, damit ein Spannungsabfall auf dem Draht verhindert wird. Die Einrichtungen zum Einspeisen von Leistung in die Walzen 411 bis 414 sind in Fig. 6 nicht gezeigt.

Die Anzahl der Walzen 491 bis 493 für jede Drahtlaufstrecke ist nicht auf drei begrenzt? wenigstens eine Preß- oder Druckwalze ist oberhalb des Drahtes vorgesehen, wobei wenigstens eine Preß- oder Druckwalze unterlalb des Drahtes liegt„ Diese Walzen können für jede der Drahtlau::strecken in mehreren Stufen oder für jede andere Strecke oder an einem anderen geeigneten Abstand vorhanden sein. Die Walzen können zwischen jedem Bad oder einigen Bädern liegen, die voneinander durch eine geeignete Entfernung beabstandet sind. Wenn die Walzen 491, 492, 493 für jede Drahtlaufstrecke in einer Mehrstufenanordnung und zwischen jedem elektrolytischen Bad vorgesehen werden, dann muß die Anordnung der Walzen 411 bis 414 zum Pressen der Drahtoberfläche nicht so sein, wie dies anhand der Fig. 5 erläutert wurde; vielmehr können diese Walzen gestaltet sein, um den Draht lediglich auf dessen entgegengesetzten Seitenflächen zu pressen.

Die Vorteile des Verfahrens und der Verrichtung nach der Erfindung werden anhand des folgenden Beispieles näher erläutert, bei dem ein Kupferdraht elektrolytisch mit Kupfer plattiert wird, um einen kupferplattierten Draht zu erzeugen.

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BEISPIEL

Ein einen Durchmesser von 4,0 mm aufweisender und auf eine Trommel oder Spule gewickelter Kupferdraht wird durch eine Zufuhreinheit abgegeben und nacheinander durch ein Bad, das eine Lösung von 100 g/l an Natriumhydroxid enthält, ein Wasser-Waschbad, ein Bai, das eine Lösung von 200 g/l an Schwefelsäure enthält, und ein Wasser-Waschbad geschickt, um die Oberfläche des Kupferdrahtes zu reinigen. Der Kupferdraht wird dann nacheinander durch die Glättungseinheiten und die in den Fig. 1 bis 3 gezeigten elektrolytischen Bäder geschickt und sechzigmal durch zwei Triebwände-Rillenscheiben aus rostfreiem Stahl gewendet oder umgelenkt, die einen Durchmesser von 100 cm und jeweils Umfangs- oder Mantelführungsrillen in sechzig Stufen besitzen. Der Kupferdraht läuft mit einer Geschwindigkeit von 3 m/min. Dann wird der Kupferdraht wiederholt zum elektrolytischen Plattieren oder Galvanisieren und zum Glätten der Oberfläche der sich ergebenden Plattierung behandelt.

Für den obigen Betrieb werden eine Glättungseinheit, ein elektrolytisches Bad und eine Glättungseinheit zwischen den Wenderillenscheiben in einer Drahtlaufrichtung angeordnet, und ähnliche Einheiten und Bäder werden in gleicher Weise in der anderen Drahtlaufrichtung vorgesehen. Die elektrolytische Behandlung wird unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:

Elektrolytisches Bad; Hergestellt aus rostfreiem Stahl

mit einer Breite von 260 mm, einer Länge von 4500 mm und einer Höhe von 1350 mm

Zusammensetzung des Lösung von 200 g/l an Schwefel-Elektrolyten: säure und 40 g/l an Kupfer

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Temperatur des Elektrolyten :

ümwälzdurchsatz des Elektrolyten :

Anodenmetall:

Abstand zwischen Anoden:

Strom:

Glättungseinheit:

Frei drehbare Walzen in Glättungseinheit:

Elektrolyt in Glättungseinheit:

5O°C

150 l/min/Bad

Kleine Stücke aus Kupfer 30 mm
12500 A/Bad

Hergestellt aus rostfreiem Stahl mit einer Breite von 250mm, einer Länge von 650 mm und einer Höhe von 1350 mm

Hergestellt aus Phosphorbronze mit einem Durchmesser von 70 mm und einer Länge von 1700 mm

Lösung von 200 g/l an Schwefelsäure und 40 g/l an Kupfer.

Unter den obigen Bedingungen wird der Kupferdraht elektrolytisch bei einer hohen durchschnittlichen Stromdichte von 30 A/dm plattiert, während er zwischen den Wenderillenscheiben läuft, was einen elektrolytisch abgeschiedenen Kupferdraht mit einer Plattierungsdicke von 1iOOA|m und einen Durchmesser von 6,2 mm gewährleistet, der eine von Verunreinigungen freie kompakte Plattierungsschicht besitzt. Die Fertigungslinie umschließt keine Änderungen in der (mechanischen) Spannung auf den Kupferdraht und verursacht keine 3okale Einschnürung oder Unterbrechung für den Draht. Mit dem üblichen elektrolytischen Kupferplattierungsprozeß, der eine Kupfersulfatlösung als Elektrolyt verwendet, muß die Behandlung bei einer geringen

Stromdichte bis zu 10 A/dm ausgeführt werden, um eine oberflächenglatte kompakte Plattierungsschicht zu erhalten, während das obige Beispiel zeigt, daß erfindungsgemäß der Kupfer-

2 draht elektrolytisch bei einer hohen Stromdichte von 30 A/dm plattiert werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet somit einen sehr hohen Plattierungs-Wirkungsgrad.

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Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung sind somit zum elektrolytischen Plattieren eines Eisen- oder Stahldrahtes mit einem unähnlichen Metall, wie beispielsweise Kupfer, Zink oder Nickel, oder eines Kupferdrahtes mit einem ähnlichen Metall vorteilhaft, um eine Plattierungsschicht der gewünschten Dicke mit einem hohen Wirkungsgrad zu erhalten. Da ein elektrolytisch abgeschiedener Draht hoher Qualität kontinuierlich mit einer Plattierungsschicht gewünschter Dicke erzeugt werden kann, ist die Erfindung insbesondere zum Herstellen eines Kupferdrahtstabes vorteilhaft, indem ein Kupferdraht mit Kupfer plattiert wird. Während Kupferdrahtstäbe im allgemeinen durch Vorbereiten elektrolytischen Kupfers aus rohem oder unbearbeitetem Kupfer hergestellt werden, indem das Kupfer zum kontinuierlichen Gießen oder Walzen elektrolytisch aufbereitet und geschmolzen wird, benötigt die Erfindung nicht den Verfahrensschritt zum Vorbereiten elektrolytischen Kupfers und nicht eine komplizierte oder aufwendige Prozeßsteuerung. Dies bedeutet, daß die Erfindung von hohem wirtschaftlichen Nutzen ist.

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Claims

PATENTANWÄLTE' '* *"*

KLAUS D. KIRSCHNER WOLFGANG GROSSE

DIPL.-INGENIEUR

DIPL-PHYSIKER

Dainichi-Nippon Cables, Ltd. Amagasaki-shi, Hyogo-ken / Japan

ZUGCl ASSFNE? VEF-?!METER VCRDEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

HERZOG-WILHELM-STR. 17 D-8 MÜNCHEN 2

IHR ZEICHEN:
YOUR REFERENCE:

UNSER ZEICHEN: F 4O5O K/dp OUR REFERENCE:

datum: ίο. Februar 1981

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen elektrolytisch beschichteter Drähte.

Ansprüche

Verfahren zum Herstellen eines elektrolytisch beschichteten Drahtes, bei dem ein Draht mit einer elektrolytischen Plattierungsschicht beschichtet wird,

gekennzeichnet durch Glätten der Oberfläche der Plattierungsschicht, die im wesentlichen die gesamte Mantelfläche des Drahtes (w) bedeckt, indem die Oberfläche des beschichteten Drahtes (w) in einen Preßkontakt mit Gliedern (411, 412, 413, 414) gebracht wird, deren jedes eine gekrümmte Oberfläche hat, und Bilden einer weiteren

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elektrolytischen Plattierungsschicht über der geglätteten Oberfläche.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes der eine gekrümmte Oberfläche aufweisenden Glieder eine drehbare Walze (411, 412, 413, 414) verwendet wird, die in einen Preßkontakt mit dem elektrolytisch beschichteten Draht (w) kommt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (w) und die Plattierungsschicht aus Kupfer hergestellt sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der den Draht (w) beschichtenden Plattierungsschicht im wesentlichen über deren gesamten Rand in einem Elektrolyten C30) geglättet wird.
5. Vorrichtung zum herstellen eines elektrolytisch abgeschiedenen Drahtes, mit einem elektrolytischen Bad zum Beschichten eines Drahtes mit einer elektrolytischen Plattierungsschicht und mit einer Laufeinrichtung, um den Draht durch das elektrolytische Bad zu schicken, gekennzeichnet durch eine Glättungseinrichtung (4) zum Glätten der Oberfläche des Drahtes (w) im wesentlichen über dessen gesamter Mantelfläche, nachdem der Draht (w) im elektrolytischen Bad

(3) beschichtet wurde, wobei die Glättungseinrichtung (4) Glieder (411, 412, 413, 414) aufweist, die jeweils eine gekrümmte Oberfläche haben und so angeordnet sind, daß sie in einen Preßkontakt mit dar Oberfläche des beschichteten Drahtes (w) kommen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eine gekrümmte Dberfläche aufweisenden Glieder drehbare Walzen (411, 412, 413, 414) sind, die entlang einer

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Laufstrecke des Drahtes (w) angeordnet und voneinander beabstandet sind, um in einen Preßkontakt mit der Oberfläche des elektrolytisch beschichteten Drahtes (w) zu kommen, nachdem der Draht (w) durch das elektrolytische Bad (3) verlaufen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede der drehbaren Walzen (411, 412, 413, 414) in ihrer Mantelfläche eine in Umfangsrichtung verlaufende Rille (411a, 412a, 413a, 414a) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der drehbaren Walzen (411, 412, 413, 414) mit dem negativen Anschluß einer Gleichstromquelle verbunden ist und als eine Strom- bzw. Spannungs-Versorgungs-Walze dient, um dem Draht (w) ein negatives Potential zu vermitteln.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbaren Walzen (411, 412, 413, 414) in ein Bad eingebaut sind, das mit einem Elektrolyten (30) gefüllt ist.

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