DE3200948A1 - METHOD AND DEVICE FOR ELECTROLYTICALLY CUTTING OFF A METAL LAYER - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR ELECTROLYTICALLY CUTTING OFF A METAL LAYERInfo
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- C25D5/04—Electroplating with moving electrodes
Description
Inoue-Japax Research Incorporated Yokohamashij Kanagawaken, JapanInoue-Japax Research Incorporated Yokohamashij Kanagawaken, Japan
Verfahren und Vorrichtung zum elektrolytischen Abscheiden einer metallischen SchichtMethod and device for the electrolytic deposition of a metallic layer
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung.zum elektrolytischen Abscheiden einer metallischen Schicht auf einem mit einer Aussparung versehenen Werkstück oder auf einer Werkstückoberfläche mit einer Aussparung oder vorzugsweise einem winkelmäßig darin eingebrachten Bereich und insbesondere ein Verfahren zum Herstellen einer elektrolytisch abgeschiedenen metallischen Schicht auf einer Wand einer Aussparung in einem Werkstück und wenigstens auf einem Bodenwandteil der gesamten Oberfläche der Aussparung und der gesamten Oberfläche des Werkstückes; die Erfindung bezieht sich auch auf eine Elektrodenanordnung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Der Ausdruck "Werkstück" soll sich hier beziehen auf einen Gegenstand, auf dem eine metallische Schicht oder ein Film elektrolytisch abgeschieden wird, um darauf ständig zurückzubleiben (Galvanisieren), und auf ein Muster oder Mo-The invention relates to a method and an apparatus for the electrolytic deposition of a metallic layer on a workpiece provided with a recess or on a workpiece surface with a recess or preferably one angularly introduced therein area and in particular a method for producing an electrolytic deposited metallic layer on a wall of a recess in a workpiece and at least on a bottom wall part of the entire surface of the recess and the entire surface of the workpiece; the invention also relates to an electrode assembly and apparatus to carry out the procedure. The term "workpiece" is intended to refer to an object on which a metallic layer or film is electrodeposited to be permanently retained (Electroplating), and on a sample or mo-
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dell, auf dem eine derartige Schicht oder ein Film elektrolytisch abgeschieden wird, um anschließend von dort entfernt zu werden (elektrolytisches Formieren) , um eine elektroerosive (EDM = elektrisches Entladungsbearbeiten, ECM = elektrochemisches Bearbeiten oder ECDM = elektrochemisches Entladungsbearbeiten) Bearbeitungselektrode oder eine andere Anwendungsmöglichkeit vorzusehen. Somit soll sich hier der Ausdruck "Werkstück" allgemein auf ein metallisches oder metallisiertes Substrat beziehen, um darauf unabhängig von der gewünschten Endverwendung eine solche Schicht oder einen derartigen Film aufzunehmen. dell, on which such a layer or film is electrodeposited, in order to subsequently to be removed from there (electrolytic forming) to produce an electroerosive (EDM = electrical Discharge machining, ECM = electrochemical machining or ECDM = electrochemical discharge machining) Provide machining electrode or another possible application. So here is supposed to be the term "workpiece" generally refers to a metallic or metallized substrate in order to thereafter to include such a layer or film regardless of the desired end use.
Beim Galvanisieren und elektrolytischen Formieren zur Herstellung einer elektrolytisch abgeschiedenen Schicht oder eines Filmes auf einem metallischen oder metallisierten Substrat oder einem Werkstück ist es praktisch immer wünschenswert, daß der Film oder die Schicht gleichmäßig auf einem gewünschten Oberflächenbereich hiervon gebildet wird. Abhängig von der bestimmten Konfiguration einer gewählten aufnehmenden Oberfläche eines Werkstückes ist es jedoch im allgemeinen schwierig, eine gleichmäßige Verteilung der Potentialgradienten über der gewählten Werkstückoberfläche zu gewährleisten. Es gibt Oberflächenbereiche, auf denen eine elektrolytische Abscheidung schwach oder sehr schwach gebildet ist, sowie Oberflächenbereiche, auf denen die Abscheidung selektiv oder mit größerer Rate erfolgt. Die selektive oder vorzugsweise Bildung einer elektrolytischen Abscheidung auf einem bestimmten Bereich in der Anfangsstufe verursacht ein weiteres Ungleichgewicht in der Verteilung von Potentialgradienten, so daß inWhen electroplating and electrolytic forming to produce an electrodeposited Layer or film on a metallic or metallized substrate or a workpiece it is practically always desirable that the film or layer be uniformly on a desired one Surface area is formed from it. Depending on the particular configuration of a chosen receiving surface of a workpiece, however, it is generally difficult to achieve an even distribution to ensure the potential gradient over the selected workpiece surface. There are surface areas on which electrodeposition is required weakly or very weakly formed, as well as surface areas on which the deposit occurs selectively or at a greater rate. The selective or, preferably, formation of an electrolytic Deposition on a certain area in the initial stage causes another imbalance in the distribution of potential gradients, so that in
der folgenden Stufe die Abscheidung auf diesen Bereich konzentriert ist und praktisch keine weitere Abscheidung auf den anderen Bereichen hervorgerufen wird.In the following stage, the deposition is concentrated on this area and practically no further Deposition on the other areas is caused.
Zur Lösung dieses Problems sind bisher verschiedene Vorschläge gemacht worden; diese umfassen die Verwendung mehrerer anodischer Elektroden, die gemäß der besonderen Oberflächenkonfiguration des Werkstückes ausgelegt und angeordnet sind, die Verwendung von einer oder von mehreren Hilfselektroden, die gesteuerte Abgabe eines flüssigen Elektrolyten zur elektrolytischen Abscheidung und die Verwendung einer oder mehrerer Maskierungsplatten, um so zu versuchen, die Verteilung der Potentialgradienten mit größerer Gleichmäßigkeit hervorzurufen und lokal die Dicke der elektrischen Doppelschicht abzuwandeln.Various proposals have hitherto been made to solve this problem; these include the use of several anodic electrodes, which according to the particular surface configuration of the Workpiece designed and arranged, the use from one or more auxiliary electrodes, the controlled delivery of a liquid electrolyte for electrodeposition and the use of one or more masking plates so as to try to to cause the distribution of the potential gradients with greater uniformity and locally the Modify the thickness of the electrical double layer.
.Diese Gegenmaßnahmen sind nicht nur kompliziert und unbequem; es hat sich auch gezeigt, daß sie noch nicht ausreichen, um eine elektrolytisch abgeschiedene Schicht von gleichmäßiger Dicke abhängig von der besonderen Konfiguration der aufnehmenden Werkstückoberfläche zu erzeugen. Schwierigkeiten treten insbesondere bei der Abscheidung auf eine tiefe Aussparung oder eine Oberfläche einschließlich eines tiefen oder winkelmäßig vertieften Bereiches auf, was insbesondere für eine gleichmäßige Abscheidung auf der gesamten Wand einer winkelmäßigen Aussparung und vorzugsweise für den Bodenwandteil einer winkelmäßigen Aussparung oder eines vertieften Bereiches mit einem spitzen Querschnittswinkel gilt.Not only are these countermeasures complicated and inconvenient; it has also been shown that she has not yet sufficient to create an electrodeposited layer of uniform thickness depending on the particular Generate configuration of the receiving workpiece surface. Difficulties occur in particular when depositing onto a deep recess or surface including a deep or angularly recessed area, which in particular for a uniform deposition over the entire Wall of an angular recess and preferably for the bottom wall part of an angular recess or a recessed area with an acute cross-sectional angle is applicable.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die oben erläuterten, beim Stand der Technik auftretenden Probleme zu überwinden; insbesondere soll ein neuartiges, wirksames und effizientes Verfahren geschaffen werden, um gleichmäßig einen elektrolytisch abgeschiedenen metallischen Film auf einer Wand einer Aussparung in einem Werkstück mit der Aussparung herzustellen; dieses Verfahren soll eine wirksame und effiziente elektrolytische Abscheidung wenigstens auf einem Bodenwandteil einer solchen Aussparung oder eines winkelmäßig vertieften Bereiches der gesamten Oberfläche der Aussparung mit einem oder mehreren solchen Bereichen im Werkstück erlauben und außerdem eine gleichmäßige Abscheidung auf der gesamten Wand der Aussparung selektiv oder auch auf einem die Aussparung umgebenden Bereich im Werkstück ermöglichen; außerdem sollen eine neuartige Elektrodenanordnung zum elektrolytischen Abscheiden und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden.It is therefore the object of the invention to provide the prior art explained above To overcome problems; in particular, a new, effective and efficient method is to be created be to uniformly an electrodeposited metallic film on a wall of a Making recess in a workpiece with the recess; this procedure is said to be effective and efficient electrodeposition on at least a bottom wall portion of such recess or an angularly recessed area of the whole Allow surface of the recess with one or more such areas in the workpiece and also a uniform deposition on the entire wall of the recess selectively or on one of the recess enable surrounding area in the workpiece; in addition, a new type of electrode arrangement is intended for electrolytic deposition and a device for carrying out the method are created.
Erfindungsgemäß ist zunächst ein Verfahren zum Herstellen eines elektrolytisch abgeschiedenen Filmes auf einer Wand einer Aussparung in einem Werkstück und wenigstens auf einem Bodenwandteil wenigstens eines winkelmäßig oder sonst vertieften Bereiches des gesamten Oberflächenbereiches der Aussparung vorgesehen; dieses Verfahren umfaßt die folgenden Verfahrensschritte:According to the invention, first, there is a method for producing an electrodeposited film on a wall of a recess in a workpiece and at least one on at least one bottom wall part angled or otherwise recessed area of the entire surface area of the recess provided; this Process comprises the following process steps:
a) Vorbereiten einer Elektrodenanordnung zum elektrolytischen Abscheiden mit wenigstens einem Elektrodenelement zum elektrolytischen Abscheiden und einem Trägerglied, das so geformt ist, daß es in sich das Elektrodenelement enthält und eine Oberflächenkontur aufweist, die komplementär zur Ober-a) Preparing an electrode arrangement for electrolytic deposition with at least one Electrode member for electrodeposition and a support member shaped to be contains the electrode element and has a surface contour that is complementary to the upper
flächenkontur der Aussparung im Werkstück ist, wobei das Trägerglied eine poröse Masse umfaßt, die wenigstens teilweise aus einem elektrisch nichtleitenden Material zusammengesetzt ist und Abriebteilchen enthält, die darin wenigstens entlang von dessen Konturfläche verteilt sind,surface contour of the recess in the workpiece, where the support member comprises a porous mass formed at least in part from an electrically non-conductive Material is composed and contains abrasive particles therein at least along its contour surface are distributed,
b) Positionieren oder Justieren der Elektrodenanordnung zum elektrolytischen Abscheiden und des Werkstückes, um allgemein einen Passungseingriff des Trägergliedes mit der Aussparung auf2ubauen,b) Positioning or adjusting the electrode arrangement for electrodeposition and the workpiece to generally fit the Build the support link with the recess,
c) Zuführen eines flüssigen Elektrolyten zur elektrolytischen Abscheidung auf die Wand der Aussparung, c) feeding a liquid electrolyte for electrolytic deposition onto the wall of the recess,
d) Hin- und Herfahren wenigstens der Elektrodenanordnung oder des Werkstückes, so daß wiederholt das Trägerglied in Berührung mit der Oberfläche der Aussparung in Passungseingriff gebracht und von dieser gelöst wird, undd) Moving back and forth at least the electrode arrangement or the workpiece, so that the repeated Carrier member is brought into contact with and matingly engaged by the surface of the recess is resolved, and
e) Anlegen eines elektrischen Stromes zum elektrolytischen Abscheiden zwischen dieses Elektrodenelement und das Werkstück wenigstens während einer Zeitdauer, in der das Trägerglied und die Oberfläche der Aussparung im Verfahrensschritt d) zusammengebracht werden, um elektrolytisch ein Metall aus dem flüssigen Elektrolyten wenigstens auf dem Bodenwandteil in der Aussparung abzuscheiden.e) Applying an electric current for electrolytic deposition between this electrode element and the workpiece for at least a period of time in which the support member and the surface of the recess in process step d) are brought together to electrolytically a metal from the liquid electrolyte to be deposited at least on the bottom wall part in the recess.
Die Erfindung sieht auch eine Elektrodenanordnung für elektrolytisches Abscheiden zum Herstellen eines metallischen Filmes auf einer Wand einer Aussparung in einem mit Aussparungen versehenen Werkstück und wenig-The invention also provides an electrodeposition electrode assembly for making a metallic film on a wall of a recess in a workpiece provided with recesses and little
stens auf einem Bodenwandteil einer solchen Aussparung oder eines winkelmäßig oder sonst vertieften Bereiches des gesamten Oberflächenbereiches der Aussparung vor; die Elektrodenanordnung umfaßt wenigstens ein Elektrodenelement zum elektrolytischen Abscheiden und ein Trägerglied, das derart geformt ist, daß es das Elektrodenelement enthält und eine Oberflächenkontur komplementär zur Oberflächenkontur der Aussparung im Werkstück besitzt, wobei das Trägerglied eine poröse Masse aufweist, die wenigstens teilweise aus einem elektrisch nichtleitenden Material zusammengesetzt ist und Abriebteilchen aufweist/ die darin wenigstens entlang der Konturfläche hiervon verteilt sind.at least on a bottom wall part of such a recess or an angular or otherwise recessed area of the entire surface area of the recess before; the electrode arrangement comprises at least one electrode element for electrolytic deposition and a support member shaped to contain the electrode element and a surface contour has complementary to the surface contour of the recess in the workpiece, the carrier member comprises a porous mass which is at least partially made of an electrically non-conductive material is composed and has abrasion particles / the therein at least along the contour surface thereof are distributed.
Die Erfindung sieht weiterhin eine Vorrichtung zum Herstellen eines elektrolytisch abgeschiedenen metallischen Filmes auf einer Wand einer Aussparung in einem Werkstück und wenigstens auf einem Bodenwandteil wenigstens eines winkelmäßig oder sonst vertieften Bereiches des gesamten Oberflächenbereiches der Aussparung vor; diese Vorrichtung umfaßt eine Elektrodenanordnung zum elektrolytischen Abscheiden aus wenigstens einem Elektrodenelement zum elektrolytischen Abscheiden und einem Trägerglied, das derart geformt ist, daß es das Elektrodenelement enthält und eine Oberflächenkontur komplementär zur Oberflächenkontur der Aussparung im Werkstück aufweist, wobei das Trägerglied eine poröse Masse hat, die wenigstens teilweise aus einem elektrisch nichtleitenden Material zusammengesetzt ist und Abriebteilchen enthält, die darin wenigstens entlang der Profilfläche hiervon verteilt sind, eine Positioniereinrichtung zum Positionieren der Elektrodenanordnung und des Werkstückes, umThe invention also provides an apparatus for producing an electrodeposited metallic film on a wall of a recess in a workpiece and at least on a bottom wall part at least one angularly or otherwise recessed area of the entire surface area the recess in front of; this device comprises an electrode assembly for electrodeposition of at least one electrode element for electrodeposition and a support member, the such is shaped that it contains the electrode element and a surface contour complementary to the surface contour the recess in the workpiece, wherein the support member has a porous mass, the at least is composed in part of an electrically non-conductive material and contains debris that therein are distributed at least along the profile surface thereof, a positioning device for positioning the electrode arrangement and the workpiece to
allgemein einen Passungseingriff des Trägergliedes mit der Aussparung herzustellen, eine Flüssigkeits-Zufuhreinrichtung zum Einspeisen eines flüssigen Elektrolyten für elektrolytische Abscheidung auf die Wand der Aussparung, eine Antriebseinrichtung zum Hinr und Herfahren wenigstens der Elektrodenanordnung oder des Werkstückes, um wiederholt das Trägerglied in Berührung mit der Oberfläche der Aussparung in Passungseingriff hiermit zu bringen und von dieser zu lösen, und eine Stromquelle, um einen elektrischen Strom zum elektrolytischen Abscheiden zwischen das Elektrodenelement und das Werkstück wenigstens während einer Zeitdauer zu legen, in der das Trägerglied und die Oberfläche der Aussparung zusammengebracht sind, um elektrolytisch ein Metall aus dem flüssigen Elektrolyten wenigstens auf dem Bodenwandteil in der Aussparung abzuscheiden.generally mating engagement of the support member with the recess, a fluid delivery device for feeding a liquid electrolyte for electrolytic deposition onto the wall of the Recess, a drive device for moving back and forth at least the electrode arrangement or the Workpiece to repeatedly matingly engage the support member in contact with the surface of the recess hereby to bring and to detach from this, and a power source to an electric current to the electrolytic To place deposits between the electrode element and the workpiece for at least a period of time, in which the support member and the surface of the recess are brought together to electrolytically Metal from the liquid electrolyte at least to deposit the bottom wall part in the recess.
Das Elektrodenelement zum elektrolytischen Abscheiden kann insbesondere in der Form eines Drahtes, eines Stabes oder einer Platte ausgeführt sein, wobei ■ ein Ende elektrisch mit einem Anschluß (insbesondere positiv), der Stromquelle zum elektrolytischen Abscheiden verbunden ist und das andere oder aktive Ende in der Nähe des erwähnten Bodenwandteiles oder eines winkelmäßig vertieften Bereiches des Oberflächenbereiches der Aussparung liegt, wenn das Trägerglied in Passungseingriff /ist. Der andere Anschluß der Stromquelle ist elektrisch mit dem Werkstück verbunden. Wenn mehr als ein solcher vertiefter Bereich in der Aussparung des Werkstückes vorliegt, kann eine Vielzahl derartiger Elektrodenelemente vorgesehen werden, so daß deren aktive Enden jeweils nahe bei diesen Bereichen liegen.The electrode element for electrolytic deposition can in particular be designed in the form of a wire, a rod or a plate, wherein ■ one end electrically with a connection (in particular positive), the power source for electrolytic deposition is connected and the other or active end in the vicinity of the mentioned bottom wall part or an angularly recessed area of the surface area of the recess is when the support member is in mating engagement. The other connection to the power source is electrically connected to the workpiece. If there is more than one such recessed area in the recess of the Workpiece is present, a plurality of such electrode elements can be provided so that their active Ends are close to each of these areas.
* mit der Aussparung* with the recess
Die poröse Masse des elektrisch nichtleitenden Materials, das das Trägerglied bildet, ist insbesondere aus einem Kunstharz beispielsweise der Phenol-Gruppe oder der Epoxyd-Gruppe zusammengesetzt und enthält Abriebteilchen, die aus einer Substanz bestehen können, die aus der Gruppe gewählt ist, die Siliziumkarbid (SiC), Borkarbid (B.C), Zirkonoxid (Zr-O- oder ZrO9), Aluminiumoxid (Al0O-), Siliziumdioxid (SiO0), Diamant und Kohlenstoff enthält. Pulverförmige Teilchen aus elektrisch leitenden Teilchen (Metall, Legierung oder Graphit) können der porösen Masse zugesetzt werden, um der Masse eine begrenzte elektrische Leitfähigkeit oder eine Halb-Leitfähigkeit bei Bedarf zu vermitteln.The porous mass of the electrically non-conductive material that forms the support member is composed in particular of a synthetic resin, for example of the phenol group or the epoxy group, and contains abrasive particles which can consist of a substance selected from the group consisting of silicon carbide ( SiC), boron carbide (BC), zirconium oxide (Zr-O- or ZrO 9 ), aluminum oxide (Al 0 O-), silicon dioxide (SiO 0 ), diamond and carbon. Powdered particles of electrically conductive particles (metal, alloy or graphite) can be added to the porous mass in order to give the mass a limited electrical conductivity or a semi-conductivity if necessary.
Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zum Herstellen der beschriebenen Elektrodenanordnung zum elektrolytischen Abscheiden; dieses Verfahren enthält: Herstellen einer Mischung aus Kunstharz und Abriebteilchen sowie ggf. elektrisch leitenden pulverförmigen Teilchen; Anlegen oder Auftragen der Mischung auf oder in ein Werkstückmuster, um eine nachgiebige Masse der Mischung mit einer Oberflächenkontur komplementär zur Oberflächenkontur des Werkstückes zu schaffen; Einführen einer oder mehrerer Elektroden zum elektrolytischen Abscheiden in die nachgiebige Masse bis zu einer gewünschten Tiefe bzw. bis zu gewünschten Tiefen; Verfestigen der Masse bei Raumtemperatur oder durch Erwärmen auf eine erhöhte Temperatur und anschließendes Abkühlen, wodurch das Elektrodenelement oder die Elektrodenelemente sicher in der verfestigten Masse halten.The invention also includes a method for producing the electrode assembly described for electrodeposition; this method includes: preparing a mixture of synthetic resin and abrasive particles and optionally electrically conductive powdery particles; Apply or apply the mixture on or in a workpiece pattern, complementary to a compliant mass of the mixture with a surface contour to create the surface contour of the workpiece; Insertion of one or more electrodes for electrolytic Depositing into the resilient mass to a desired depth or depths; Solidify the mass at room temperature or by heating to an elevated temperature and then Cooling, whereby the electrode element or the electrode elements hold securely in the solidified mass.
Das Elektrodenelement zum elektrolytischen Abscheiden kann alternativ und - wenn zusätzlich verwendet -The electrode element for electrolytic deposition can alternatively and - if used in addition -
in der Form eines elektrisch leitenden Filmes vorliegen, der zusammengesetzt ist aus beispielsweise Kupfer oder Nickel, das chemisch abgeschieden ist/o'der Platin, Palladium oder Kupfer, das aus der Dampfphase abgeschieden ist, auf den Wandteilen der Innenporen der porösen Masse aus im wesentlichen elektrisch nichtleitendem Material, d. h. Kunstharz, wobei Abriebteilchen darin verteilt sind. In diesem Fall sind die Abriebteilchen mit dem Kunstharz haftfähig verbunden, um eine poröse Abriebmasse zu bilden, die mittels eines Werkstückes oder eines Modelles hiervon als Formgebungsmuster geformt und anschließend in einem Ofen ausgebacken werden kann.be in the form of an electrically conductive film, which is composed of, for example, copper or nickel, which is chemically deposited / or platinum, palladium or copper, which is deposited from the vapor phase, on the wall parts of the inner pores of the porous mass from essentially electrically non-conductive material, ie synthetic resin, with abrasive particles distributed therein. In this case, the abrasive particles are adhesively bonded to the synthetic resin in order to form a porous abrasive mass which can be shaped as a shaping pattern by means of a workpiece or a model thereof and then baked in an oven.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1- einen Schnitt eines WerkstückesFig. 1- a section of a workpiece
mit einer Aussparung eines V-förmigen Querschnittes und einer unebenen und unerwünscht geformten elektrolytischen Abscheidung, die auf dem Werkstück mit einem herkömmlichen elektrolytischen Abscheidungsverfahren aufgetragen ist, obwohl eine Schicht der Abscheidung gleichmäßig über den gesamten Oberflächenbereich der Aussparung gewünscht wird, with a recess of a V-shaped cross-section and an uneven one and undesirably shaped electrodeposition that occurs the workpiece using a conventional electrodeposition process is applied although a layer of the deposit evenly over the entire surface area of the recess is desired,
Fig. 2 einen Schnitt, der schematisch einFig. 2 is a section schematically showing a
ähnliches Werkstück und die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung zum elektrolytischen Abscheiden zeigt, die herge-Similar workpiece and the electrode arrangement according to the invention for the electrolytic Deposition shows that the
stellt wird, indem die Oberflächenkontur des Werkstückes als ein Muster verwendet wird, oder der die formierte Elektrodenanordnung zum elektrolytischen Abscheiden als einen Teil der Vorrichtung erläutert oder der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum elektrolytischen Abscheiden verwendet wird,represents is by taking the surface contour of the workpiece as a pattern is used, or the formed electrodeposition electrode assembly as one Part of the device or explained for performing the method according to the invention for electrolytic deposition is used,
Fig. 3 eine im wesentlichen geschnittene Seitensicht, die schematisch die erfindungsgemäße Vorrichtung erläutert ,Fig. 3 is a substantially sectioned side view schematically showing the device according to the invention explained
Fig. 4 eine ähnliche schematische Darstellung, die eine andere Ausfuhrungsform der Elektrodenanordnung zum elektrolytischen Abscheiden und eines Teiles der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,Fig. 4 is a similar schematic illustration showing a different embodiment the electrode arrangement for electrolytic deposition and part of the device according to the invention shows,
Fig. 5 einen schematischen Schnitt, der sine andere Ausführungsform der Elektrodenanordnung zum elektrolytischen Abscheiden in einer Arbeitsstellung zeigt, um eine gleichmäßige Schicht einer elektrolytischen Abscheidung über dem ge-, samten Oberflächenbereich einer Aussparung eines V-förmigen Querschnittes in einem Werkstück und auf einem Bereich zu bilden, der die Aussparung umgibt, undFig. 5 is a schematic section showing another embodiment of the electrode arrangement for electrodeposition in a working position shows to a uniform layer of electrolytic deposit over the ge, entire surface area of a recess of a V-shaped cross-section in a workpiece and on an area surrounding the recess, and
Fig. 6 eine Seiten- bzw. eine Draufsicht eines und 7 Werkstückes mit einer Aussparung und6 shows a side or top view of a workpiece and 7 with a recess and
einer Elektrodenanordnung zum elektrolytischen Abscheiden, die auf dem Werkstück in einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung arbeitet. an electrode assembly for electrolytic deposition applied to the workpiece operates in a modified embodiment of the invention.
In Fig. 1 ist ein Werkstück 1 mit einer Aussparung 2 eines V-förmigen Querschnittes gezeigt. Die Aussparung 2 kann so entweder konisch sein oder einen V-förmigen Graben bilden, der sich von der Vorderseite zur Rückseite der Zeichnungsebene erstreckt und eine gleichmäßige Breite besitzt. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß die Aussparung 2 eine konische Gestalt aufweist, dann wird offenbar, daß beim herkömmlichen elektrolytischen Abscheiden mittels einer ebenen Elektrode 3, die über der öffnung 4 der Aussparung 2 angeordnet ist, die elektrolytische Abscheidung 5 dazu neigt, selektiv entlang und um den runden Kantenbereich 6 an der Aussparungsöffnung 4 aufzutreten und in der Dicke schrittweise abnimmt, wenn die Tiefe von der öffnung 4 anwächst. Es ist offenkundig, daß der Kantenteil 6 der Aussparung die Zone des kleinsten Potentialgradienten und der höchsten Stromdichte bildet, und der schmale und winkelmäßige Bodenteil 7 der Aussparung 2 hat den höchsten Potentialgradienten und die geringste Stromdichte, so daß eine sehr kleine oder praktisch keine Galvanisierung am Bodenteil 7 auftritt. Dieses Problem wird durch die'Erfindung überwunden„In Fig. 1, a workpiece 1 is shown with a recess 2 of a V-shaped cross section. The recess 2 can either be conical or form a V-shaped trench that extends from the front to the Rear side of the plane of the drawing extends and has a uniform width. For example, if accepted becomes that the recess 2 has a conical shape, then it will be apparent that in the conventional electrolytic Deposition by means of a flat electrode 3, which is arranged over the opening 4 of the recess 2 is, the electrodeposition 5 tends to selectively along and around the rounded edge region 6 of the recess opening 4 and gradually decreases in thickness when the depth of the opening 4 grows. It is evident that the edge part 6 of the recess is the zone of the smallest potential gradient and forms the highest current density, and the narrow and angular bottom part 7 of the recess 2 has the highest potential gradient and the lowest current density, so that a very small or practically none Electroplating occurs on the bottom part 7. This problem is overcome by the "invention"
Fig. 2 zeigt das Werkstück 1 oder ein Modell 1', das vorbereitet ist, um die Aussparung 2 des Werkstückes 1 des V-förmigen Querschnittes (vgl. Fig. 1) nachzuahmen,Fig. 2 shows the workpiece 1 or a model 1 ', which is prepared to imitate the recess 2 of the workpiece 1 of the V-shaped cross-section (see. Fig. 1),
sowie die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung 8 zum elektrolytischen Abscheiden, die ausgeführt ist, indem die Oberflächenkontur des Werkstückes 1 oder Modelies 1' als Formgebungsmatrize verwendet wird. Die Anordnung 8 wird vorbereitet, indem eine Mischung aus Kunstharz 9 und Abriebteilchen 10 in die Aussparung 2, 2' gegossen und ein' Elektrodenelement 11 eingeführt wird, das die Form eines Stabes, einer Platte oder eines Drahtes haben kann, so daß seine Längsachse vorzugsweise mit der Achse der kegelförmigen Aussparung 2, 21 zusammenfällt und sein unteres Ende 11a nahe beim winkelmäßigen Bodenbereich 7, 7' der Aussparung 2, 21 liegt, wo - wie beschrieben wurde - es am schwierigsten ist, auf herkömmliche Weise eine elektrolytische Abscheidung vorzunehmen. Die Mischung 9, 10 mit dem so darin justierten Elektrodenelement 11 wird verfestigt bei Raumtemperatur, wenn das Kunstharz 9 Abriebnatur (beispielsweise Epoxydharz) besitzt, oder durch Erwärmen auf eine erhöhte Temperatur, woran sich ein Abkühlen anschließt, um eine poröse Masse 12 zu bilden. Die poröse Masse 12, die so das Elektrodenelement 11 trägt, das sicher geformt ist, und die mit der Oberflächenkontur der Werkstückaussparung 2 geformt ist, wird dann aus dem Werkstück 1 oder Modell 1' entnommen. Beim beschriebenen Formen oder Gießen ist es wesentlich, daß der Endteil 11a des Elektrodenelementes 11 in der Nähe von dem winkelmäßigen Bodenbereich 7 (71) liegt, jedoch gering von diesem beabstandet ist, so daß kein direkter Kontakt des Elementes 11 mit dem Werkstück 1 beim elektrolytischen Abscheiden besteht, das weiter unten näher erläutert wird. Als Ergebnis ist es möglich, daß der Endteil des Elektrodenelementes in der aus dem Werkstück 1 oder dem Modell 1' entfernten verfestigten Masse 12 mit Kunstharz oder Abriebteil-as well as the electrode arrangement 8 according to the invention for electrolytic deposition, which is implemented in that the surface contour of the workpiece 1 or models 1 'is used as a shaping die. The assembly 8 is prepared by pouring a mixture of synthetic resin 9 and abrasive particles 10 into the recess 2, 2 'and inserting an' electrode element 11, which may be in the form of a rod, a plate or a wire, so that its longitudinal axis is preferably coincides with the axis of the conical recess 2, 2 1 and its lower end 11a is close to the angled bottom portion 7, 7 'of the recess 2, 2 1 , where - as has been described - it is most difficult to carry out an electrodeposition in a conventional manner . The mixture 9, 10 with the electrode element 11 adjusted in this way is solidified at room temperature if the synthetic resin 9 has an abrasion nature (e.g. epoxy resin), or by heating to an elevated temperature, followed by cooling to form a porous mass 12. The porous mass 12, which thus carries the electrode element 11, which is securely shaped, and which is shaped with the surface contour of the workpiece recess 2, is then removed from the workpiece 1 or model 1 '. In the described molding or casting it is essential that the end part 11a of the electrode element 11 is in the vicinity of the angled bottom region 7 (7 1 ), but is at a small distance therefrom, so that there is no direct contact of the element 11 with the workpiece 1 at there is electrolytic deposition, which is explained in more detail below. As a result, it is possible that the end part of the electrode element in the solidified mass 12 removed from the workpiece 1 or the model 1 'is coated with synthetic resin or abrasive
chen oder beiden bedeckt ist. Es ist demgemäß wesentlich, daß die Masse 12 so porös geformt wird, daß das Elektrodenelement 11 in Berührung mit dem Außenraum der Masse über dazwischen liegende Poren und insbesondere mit dem Außenraum am Endteil der Anordnung 8 ist. Kunstharz und Abriebteilchen, wenn an diesem Endteil vorhanden, um vollständig das Ende des Elektrodenelementes 11 zu maskieren oder zu bedecken, sollten entfernt werden, um eine elektrische Verbindung über einen flüssigen Elektrolyten mit dem Werkstück beim elektrolytischen Abscheiden zu erlauben.one or both of them is covered. It is accordingly essential that the mass 12 is formed so porous that the Electrode element 11 in contact with the outer space of the mass via intervening pores and in particular with the outer space at the end part of the assembly 8. Resin and debris if on this end part present to completely mask or cover the end of the electrode member 11 should removed in order to establish an electrical connection via a liquid electrolyte with the workpiece when to allow electrolytic deposition.
Das Elektrodenelement 11, das die Form eines Stabes, einer Platte oder eines Drahtes haben kann, hat vorzugsweise eine Breite oder Dicke von 0,1 bis 1 mm und kann Kupfer oder Titan, das mit unlöslichem Platin galvanisiert ist, oder ein unlösliches Metall der Ferritfamilie oder Graphit verwenden. Auch kann ein Metall benutzt werden, das in den Elektrolyten zur elektrolytischen Abscheidung dissoziiert.The electrode element 11, which has the shape of a rod, a plate or a wire, preferably has a width or thickness of 0.1 to 1 mm and can be copper or titanium electroplated with insoluble platinum, or an insoluble metal Use ferrite family or graphite. A metal can also be used that is used in the electrolyte dissociated by electrolytic deposition.
Die Abriebteilchen 10 können aus Siliziumkarbid, Borkarbid, Bornitrid, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Siliziumoxid, Diamant oder einem anderen Material bestehen, das gewöhnlich als Abriebgranulat verwendet wird; auch können Kohlenstoff-Abriebteilchen benutzt werden. Die Abriebteilchen 10 können eine Teilchengröße im Bereich zwischen 0,01 und 0,3 mm und vorzugsweise um 0,1 mm haben. The abrasion particles 10 can be made of silicon carbide, boron carbide, boron nitride, aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, Diamond or other material commonly used as abrasive granules; even carbon debris can be used. The abrasive particles 10 can range in particle size between 0.01 and 0.3 mm and preferably around 0.1 mm.
Das Kunstharz 9, das den Träger 12 für das Elektrodenelement 11 und die Abriebteilchen bildet, kann aus der Epoxyd-Gruppe oder Phenol-Gruppe bestehen und soll-The synthetic resin 9 that forms the carrier 12 for the electrode member 11 and the abrasive particles can be made of the epoxy group or phenol group and should
te gegenüber dem flüssigen Elektrolyten widerstandsfähig und chemisch stabil sein. Der Anteil der Mischung des Kunstharzes 9 zu dem Abriebteilchen 10 in der Masse 12 sollte 5 bis 40 Gew.-% betragen. Bei einem Anteil kleiner als 5 % wird die mechanische Stärke unzureichend, und mit einem Anteil über 40 % wird die Abriebdichte unbefriedigend. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird Siliziumkarbid (SiC) einer Teilchengröße von 0,1 mm mit Phenolharz gemischt, so daß der Abriebanteil bei 20 Gew.-% bezogen auf Harz liegt. Durch Erwärmen der Mischung auf eine Temperatur von 120°, woran sich ein Abkühlen anschließt, wird ein hochbefriedigendes poröses Trägerglied 12 erhalten, das einen elektrolytischen Abscheidungsstrom vom darin gelagerten Elektrodenelement 11 zum Werkstück 1 bei einer mittleren Stromdichte von 0,1 A/cm während des elektrolytischen Abscheidens erlaubt. Phenolharz zerfällt thermisch bei einer Temperatur von 500 0C, und durch die thermische Zersetzung können Siliziumkarbid oder andere Abriebteilchen und das Elektrodenelement für eine Wiederverwendung erneut bedeckt werden.te be resistant to the liquid electrolyte and chemically stable. The proportion of the mixture of synthetic resin 9 and abrasion particles 10 in mass 12 should be 5 to 40% by weight. If it is less than 5%, the mechanical strength becomes insufficient, and if it is over 40%, the abrasion density becomes unsatisfactory. In a preferred embodiment, silicon carbide (SiC) with a particle size of 0.1 mm is mixed with phenolic resin so that the abrasion fraction is 20% by weight based on the resin. By heating the mixture to a temperature of 120 °, followed by cooling, a highly satisfactory porous support member 12 is obtained, which generates an electrodeposition current from the electrode element 11 stored therein to the workpiece 1 at an average current density of 0.1 A / cm during the Electrolytic deposition allowed. Phenolic resin thermally decomposes at a temperature of 500 0 C, and by the thermal decomposition of silicon carbide or other abrasive particles and the electrode member for reuse can be covered again.
In Fig. 2 ist ein Werkstück 1, das eine winkelmäßige Aussparung 2 aufweist, auf dessen gesamter Wand eine elektrolytische Abscheidung gleichmäßig vorgenommen werden soll, sicher in einem Arbeitsbehälter 13 gelagert und in ein Bad eines flüssigen Elektrolyten 14 eingetaucht. Die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung 8 mit einem Elektrodenelement 11 und einem in der beschriebenen Weise ausgeführten Trägerglied 12 ist so justiert, daß das Trägerglied 12 in Passungseingriff mit der Aussparung 2 des Werkstückes 1 ist. Die Anord- 'In Fig. 2 is a workpiece 1, which is an angular Has recess 2, carried out an electrolytic deposition evenly on the entire wall is to be stored securely in a working container 13 and immersed in a bath of liquid electrolyte 14. The electrode arrangement according to the invention 8 with an electrode element 11 and one described in FIG Wise executed carrier member 12 is adjusted so that the carrier member 12 is in mating engagement with the recess 2 of the workpiece 1 is. The arrangement '
nung 8 ist sicher durch einen Schaft 15 in der Form eines Kolbens gelagert, der von einem ortsfesten Zylinder 16 ausgeht. Der Kolben 15 ist gleitend im Zylinder 16 beweglich, der enthält eine Feder 17, die den Kolben 15 und damit die Elektrodenanordnung 8 nach oben treibt, und eine Feder 18, die den Kolben 15 und die Elektrodenanordnung 8 zusammen mit einer Antriebswelle 19 nach unten treibt. Eine Hubscheibe 20, .die an der Antriebswelle 19 anliegt, wird um ihre Achse durch einen Motor 21 gedreht, um die Antriebswelle 19 axial im Zylinder 16 hin- und herzufahren. Dies bedingt wiederum, daß der Kolben 15 und damit die Elektrodenanordnung 8 axial hin- und herfahren, wodurch zyklisch die Anordnung 8 und das Trägerglied 12 in direkten Passungseingriff mit der Aussparung 2 und in Preßkontakt mit der Oberfläche der Aussparung gebracht werden. tion 8 is secure by a shaft 15 in the form a piston which extends from a stationary cylinder 16. The piston 15 slides in the cylinder 16 movable, which contains a spring 17, which the piston 15 and thus the electrode assembly 8 according to drives above, and a spring 18, which the piston 15 and drives the electrode arrangement 8 together with a drive shaft 19 downwards. A lifting disc 20, .the rests against the drive shaft 19, is rotated about its axis by a motor 21, around the drive shaft 19 axially to and fro in the cylinder 16. This requires in turn, that the piston 15 and thus the electrode arrangement 8 move axially back and forth, whereby cyclically the assembly 8 and the support member 12 in direct fitting engagement with the recess 2 and in press contact be brought to the surface of the recess.
Eine Stromquelle 22.zum elektrolytischen Abscheiden ist elektrisch einerseits mit dem Werkstück 1 derart verbunden, daß dieses anodisch ist, und andererseits über einen Schalter 23 an das obere Ende des Elektrodenelementes 11 derart angeschlossen, daß dieses im allgemeinen kathodisch ist. Die Stromquelle 22 speist einen elektrolytischen Abscheidungsstrom in der •Form eines Gleichstromes, einer Folge von Impulsen oder einer anderen üblichen Art zwischen das Elektrodenelement 11 und das Werkstück 1. über den flüssigen Elektrolyten 14.· Der Schalter 23 wird periodisch durch eine leitende Platte 24 geschlossen, die durch den hin- und hergehenden Schaft 15 über.einen Arm 25 gelagert ist. Die leitende Platte 24 ist hier nahe beim Schalter 23 vorgesehen, sooft die Elektrodenanordnung 8 und das Werkstück 1 zusammengebracht werden,- und das Träger-A power source 22 for electrolytic deposition is electrically connected to the workpiece 1 on the one hand connected that this is anodic, and on the other hand via a switch 23 to the upper end of the Electrode element 11 connected so that this is generally cathodic. The power source 22 feeds an electrodeposition current in the • Form of a direct current, a train of pulses or some other common type between the electrode element 11 and the workpiece 1. via the liquid electrolyte 14. · The switch 23 is periodically closed by a conductive plate 24, which is passed through the back and forth The forward shaft 15 is supported via an arm 25. The conductive plate 24 is close to the switch 23 here provided, as often as the electrode arrangement 8 and the workpiece 1 are brought together, - and the carrier
glied 12 ist in eine Kontaktbeziehung mit der Oberfläche der Aussparung 2 im Werkstück 1 bei den Hin- und Herfahrzyklen der Anordnung 8 gebracht. Sooft die Elektrodenanordnung 8 von der Oberfläche der Aussparung 2 in den Hin- und Herfahrzyklen wegfährt, wird der Schalter 23 geöffnet, um die Stromquelle 22 vom Elektrodenelement 11 zu trennen.member 12 is in a contact relationship with the surface brought the recess 2 in the workpiece 1 during the to-and-fro cycles of the arrangement 8. As often as the Electrode assembly 8 moves away from the surface of the recess 2 in the to-and-fro cycles the switch 23 is opened in order to separate the power source 22 from the electrode element 11.
Der Kontaktdruck des Trägergliedes 12 gegen die Oberfläche der Aussparung 2 kann durch Wahl der Federkonstanten der Federn 17 und- 18 eingestellt werden. Es ist auch empfehlenswert, das Trägerglied 12 elastisch auszuführen, indem darin ein elastisches Material, wie beispielsweise synthetisches Gummimaterial, untergebracht wird, damit so ein poröses elastisches Trägerglied 12 entsteht. Der Kontaktdruck und die Bedingungen werden in diesem Fall durch die elastischen Konstanten des Trägergliedes 12 abgewandelt. Es sei bemerkt, daß ein übermäßiger Druck schädlich ist, da die Möglichkeit besteht, daß die elektrolytisch abgeschiedene Schicht auf der Oberfläche der Aussparung 2 übermäßig abgeschliffen werden kann.The contact pressure of the carrier member 12 against the surface of the recess 2 can be determined by the choice of the spring constant the springs 17 and 18 can be adjusted. It is also advisable to make the support member 12 elastic by having an elastic Material such as synthetic rubber material is accommodated so as to be porous elastic Support member 12 is created. The contact pressure and conditions in this case are determined by the elastic constants of the support member 12 modified. It should be noted that excessive pressure is harmful is because there is a possibility that the electrodeposited layer on the surface of the Recess 2 can be abraded excessively.
Bei der erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung zum elektrolytischen Abscheiden ist es wesentlich, daß die Abriebteilchen 10 derart im Trägerglied 12 enthalten sind, daß sie darin wenigstens entlang von dessen Oberflächenbereichen verteilt sind. Dieses Merkmal liefert zusammen mit dem Merkmal, daß die Kontur des Trägergliedes 12 komplementär zur Oberflächenkontur der Aussparung 2 ist, eine vorteilhafte Abriebentfernung übermäßig vorhandener elektrolytischer Abscheidung auf bestimmten Oberflächenbereichen, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert wurde, wäh-In the case of the electrode arrangement according to the invention for electrolytic deposition, it is essential that that the abrasive particles 10 are contained in the support member 12 that they are therein at least along whose surface areas are distributed. This feature, together with the feature that the The contour of the support member 12 is complementary to the surface contour of the recess 2, an advantageous one Abrasion removal of excess electrodeposition on certain surface areas, such as this was explained in connection with Fig. 1, while
rend des Verfahrens infolge des Hin- und Herbewegens der Anordnung und deren Druckkontakt gegen die Aussparungsfläche. Somit tritt beim elektrolytischen Abscheiden kein übermäßiger Auftrag an elektrolytischer Abscheidung auf oder bleibt über einer gewünschten Dicke in irgendeinem Bereich auf der gesamten Oberfläche der Aussparung 2 zurück. Da weiterhin das Elektrodenelement 11 fest in das Abriebträgerglied 12 eingebettet und in der beschriebenen Weise angeordnet sowie beim Hin- und Herfahren bewegt wird, kommt die aktive Elektrode 11a periodisch in direkte Nähe zum Bodenbereich 7 der Aussparung 2, um auf letzterem Be- ■ reich fehlerfrei eine elektrolytische Abscheidung zu erzeugen, wobei der elektrolytische Abscheidungsstrom über dem schmalen Spalt selektiv während jeder Annäherungsperiode in den aufeinander folgenden mechanischen Hin- und Herfahrzyklen liegt. Zusätzlich bedingt das Hin- und Herfahren der Elektrodenanordnung 8 ein hochwirksames Pumpen für den flüssigen Elektrolyten und hält diesen fortschreitend im Bodenbereich 7 der Aussparung 8 erneuert. Während eine oder mehrere äußere Düsen, die einen Strom oder Ströme .des frischen flüssigen Elektrolyten in die Aussparung 2 leiten, vorhanden sind, oder das Elektrodenelement rohrförmig sein kann, um einen derartigen Strom in den Bodenbereich 7 und sonst in die Aussparung 2 zu leiten, sind diese. Maßnahmen allgemein nicht erforderlich. Wenn diese Maßnahmen getroffen werden, ist es vorteilhaft, die Zwangsabgabe des flüssigen Elektrolyten in einen Strom mit. dem Zurückfahren der Anordnung in jedem Hin- und Herfahrzyklus zu synchronisieren.end of the procedure as a result of the to-and-fro movement the arrangement and its pressure contact against the recess area. Thus occurs during electrodeposition does not add excessive electrodeposition to or stay above a desired one Thickness in any area on the entire surface of the recess 2 back. Since that continues Electrode element 11 firmly in wear carrier member 12 embedded and arranged in the manner described and moved when moving back and forth, comes the active electrode 11a periodically in direct proximity to the bottom area 7 of the recess 2 in order to be on the latter richly flawlessly generate an electrodeposition, the electrodeposition current across the narrow gap selectively during each approach period in the successive mechanical Back and forth cycles lies. In addition, the back and forth movement of the electrode arrangement 8 requires a highly effective pumping for the liquid electrolyte and keeps this progressively in the bottom area 7 of the recess 8 renewed. While one or more outer nozzles that provide a stream or streams of the fresh liquid Lead electrolytes into the recess 2, are present, or the electrode element can be tubular, in order to conduct such a current into the bottom region 7 and otherwise into the recess 2, these are. measures generally not required. When these measures are taken, it is advantageous to use the forced delivery of the liquid electrolyte in a stream. to synchronize the retraction of the assembly in each to-and-fro cycle.
Wenn eine gleichmäßige Schicht einer elektrolyt!-If an even layer of an electrolyte! -
sehen Abscheidung über der gesamten Oberfläche der Aussparung 2 auf diese Weise gebildet wird und in einem geringen Ausmaß in einer Anfangsstufe des Betriebs entsteht, dann kann die Schicht gleichmäßig kontinuierlich über der gesamten Oberfläche aufgebaut werden. Somit ist es nach Abschluß der Anfangsstufe möglich, das elektrolytische Abscheiden mit der Elektrodenanordnung 8 und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu beenden und dann das elektrolytische Abscheiden mit einer Plattenelektrode (vgl. das Bezugszeichen 3 in Fig. 1) oder mit einer einfachen Stab- oder Plattenelektrode fortzusetzen, die in die Aussparung 2 in einer herkömmlichen Anordnung zum elektrolytischen Abscheiden eingeführt ist. Wenn es gewünscht wird, eine Schicht einer elektrolytischen Abscheidung bis zu einer wesentlichen Dicke mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu bilden, dann sollte der Zylinder 16 mit der Abscheidungsrate nach oben gefahren oder zurückgezogen werden, während der Kolben 15 und die Anordnung 8 weiter hin- oder herfahren, oder ohne Hin- und Herfahren der Anordnung 8.see deposition over the entire surface of the recess 2 is formed in this way and in a small amount arises in an initial stage of operation, then the layer can be uniform continuously built up over the entire surface. Thus, after the initial stage has been completed, it is possible to carry out the electrolytic deposition with the electrode assembly 8 and the invention Device and then the electrodeposition with a plate electrode (see. The reference numeral 3 in Fig. 1) or to continue with a simple rod or plate electrode that is inserted into the Recess 2 is introduced in a conventional electrodeposition arrangement. If it it is desired to have a layer of electrodeposition to a substantial thickness with the To form the device according to the invention, then the cylinder 16 should increase with the deposition rate be driven or withdrawn while the piston 15 and the assembly 8 continue to move back or forth, or without moving the arrangement 8 back and forth.
Das Hin- und Herfahren der erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung 8 sollte eine Hin- und Herfahrfrequenz von 0,01 bis 100 Hz oder Zyklen je Sekunde und eine Amplitude des Hin- und Herfahrens zwischen 0,1 und 100 mm aufweisen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Frequenz des Hin- und Herfahrens durch die Drehzahl des Motores 21 bestimmt, und die Amplitude des Hin- und Herfahrens wird grundsätzlich durch Form und Abmessungen der Scheibe 20 festgelegt. Beispielsweise kann die Elektrodenanordnung 8 beim elektrolytischen Abscheiden mit einer Frequenz von 2 Zyklen/s und einer Amplitude von 10 mm hin- und hergefahren wer-Moving the electrode arrangement according to the invention back and forth 8 should have a reciprocating frequency of 0.01 to 100 Hz or cycles per second and one Have the amplitude of the back and forth movement between 0.1 and 100 mm. In the illustrated embodiment, the frequency of the to and fro is through the speed of the motor 21 is determined, and the amplitude of the reciprocation is basically determined by shape and dimensions of the disc 20 are determined. For example, the electrode assembly 8 in the electrolytic Deposition can be moved back and forth with a frequency of 2 cycles / s and an amplitude of 10 mm
den. Es hat sich gezeigt, daß dies einen elektrolytischen Abscheidungsstrom bei einer Stromdichte von .the. It has been found that this produces an electrodeposition current at a current density of.
2
0,1 A/cm erlaubt, was zu einer ele!2
0.1 A / cm allowed, which is an ele!
scheidungsrate von 0,16 mm/h führt.separation rate of 0.16 mm / h leads.
0,1 A/cm erlaubt, was zu einer elektrolytischen Ab-0.1 A / cm allowed, which leads to an electrolytic
Wie oben erläutert wurde, ist es beim erfindungsgemäßen Verfahren zum gleichmäßigen Herstellen einer elektrolytischen Abscheidung auf der gesamten Oberfläche der Aussparung wesentlich, daß das Trägerglied 12 derart porös ausgeführt ist, daß im wesentlichen alle Poren darin miteinander verbunden sind und dieses durchlässig für den flüssigen Elektrolyten ist, und daß das Elektrodenelement 11 tatsächlich über seiner gesamten Länge oder seinem Bereich mit den Außenflächenbereichen des Trägergliedes 12 in Verbindung steht. Wenn eine elektrolytische Abscheidung lediglich auf einem gewählten Bereich des gesamten Öberflächenbereiches der Aussparung 2 vorgenommen werden soll, kann ein Maskierungsfilm eines elektrisch isolierenden Materials auf die übrigen Bereiche der Aussparung 2 aufgetragen werden. Lediglich der Bodenbereich 7 der Aussparung 2, wo es schwierig ist, auf herkömmliche Weise eine elektrolytische Abscheidung vorzunehmen, kann jedoch selektiv ohne derartige Maskierung elektrolytisch abgeschieden werden, indem das Trägerglied 12 unporös oder im wesentlichen frei von Verbindungsporen oder für Flüssigkeit undurchlässig gemacht wird, wobei lediglich der Spitzenteil 1 ta des Elektrodenelementes 11 zum Außenraum der Oberfläche des Trägergliedes 12 freiliegt.As explained above, it is with the invention Method for producing an electrolytic deposit uniformly over the entire surface the recess essential that the support member 12 is made porous in such a way that essentially all pores are connected to each other and this is permeable to the liquid electrolyte, and that the electrode element 11 actually over its entire length or its area with the outer surface areas of the support member 12 is in communication. When electrodeposition only occurs a selected area of the entire surface area of the recess 2 can be made Masking film of an electrically insulating material are applied to the remaining areas of the recess 2. Only the bottom area 7 of the recess 2, however, where it is difficult to electrodeposit in a conventional manner, it can be selective be deposited electrolytically without such masking, in that the support member 12 is non-porous or im is made substantially free of connecting pores or impermeable to liquid, only the Tip part 1 ta of the electrode element 11 is exposed to the outer space of the surface of the support member 12.
Es ist selbstverständlich, daß abgewandelte Formen des Hin- und Herfahrens der Elektrodenanordnung 8 möglich sind. Beispielsweise kann ein Hin- und Herfahren mit kleiner Amplitude und hoher Frequenz auf einIt goes without saying that modified forms of reciprocating the electrode assembly 8 possible are. For example, a back and forth movement with a small amplitude and high frequency can result in a
Hin- und Herfahren mit großer Amplitude und niedriger Frequenz überlagert werden. Weiterhin kann die Elektrodenanordnung 8 oder das Werkstück 1, während eines von diesen in der beschriebenen Weise hin- und herfährt, um.die Achse der Anordnung gedreht werden, und dies gilt insbesondere dann, wenn die Aussparung 2 und das Trägerglied 12 konisch sind. Es sei auch bemerkt, daß das Hin- und Herfahren nicht auf ein . vertikales oder axiales Hin- und Herfahren beschränkt ist.Back and forth with large amplitude and lower Frequency are superimposed. Furthermore, the electrode arrangement 8 or the workpiece 1, during one of these moves back and forth in the manner described in order to be rotated about the axis of the arrangement, and this is especially true when the recess 2 and the support member 12 are conical. It is also noticed that the back and forth does not work on a. vertical or axial back and forth movement is limited is.
■ Fig. 4 zeigt eine andere Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung 108 zum elektrolytischen Abscheiden, die für ein Werkstück 101 geeignet ist, das eine Aussparung 102 einer komplizierten Form hat oder eine Vielzähl von Unteraussparungen oder vertieften Bereichen 107-1, 107-2, 107-3 und 107-4 besitzt. Die Elektrodenanordnung 108 umfaßt ein Trägerglied 112, das hier in einer Schicht geformt ist, die aus Kunstharz 9 und darin verteilten Abriebteilchen 10 besteht. Das Trägerglied 112 ist sicher durch eine Unterlage 30 aus elektrisch isolierendem Material gelagert, die ihrerseits fest auf einem Schlitten 31 liegt. Beim Vorbereiten der Anordnung 108 wird das Trägerglied 112 zuerst in der oben beschriebenen Weise mit dem Werkstück 101 oder einem Modell hiervon als Formgebungsmatrize gegossen und dadurch mit einer Oberflächenkontur versehen, die komplementär zur Oberflächenkontur des Werkstückes 101 ist. Beim Gießen wird eine Vielzahl von Elektrodenelementen 111-1, 111-2, 111-3 und 111-4 in die Masse 1 1 2 eingetaucht und darin in der bereits beschriebenen Weise festgelegt. Ein zusätzliches Gießen wird■ Fig. 4 shows another embodiment of the electrode assembly 108 according to the invention for electrolytic Deposition that is suitable for a workpiece 101 that has a recess 102 of a complicated Has shape or a plurality of sub-recesses or recessed areas 107-1, 107-2, 107-3 and 107-4. The electrode arrangement 108 comprises a support member 112 which is formed here in one layer which consists of synthetic resin 9 and abrasion particles 10 distributed therein. The support member 112 is secure supported by a pad 30 made of electrically insulating material, which in turn is firmly on a Slide 31 is located. In preparing the assembly 108, the support member 112 is first described in the above Way with the workpiece 101 or a model thereof as a shaping die cast and thereby provided with a surface contour that is complementary to the surface contour of the workpiece 101 is. When casting, a plurality of electrode elements 111-1, 111-2, 111-3 and 111-4 are put into the mass 1 1 2 immersed and set therein in the manner already described. An additional pour is made
-'26 --'26 -
dann ausgeführt, um die Unterlage 30 auf das Trägerglied 112 zu gießen, damit die gezeigte Anordnung 108 entsteht. Die Elektroden sind elektrisch mit einem Anschluß (im allgemeinen dem positiven Anschluß) der Stromquelle 22 verbunden, während das Werkstück 101 am anderen Anschluß (im allgemeinen dem negativen Anschluß) der Stromquelle 22 liegt, um' gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche der Aussparung 102 einschließlich der Unteraussparungen 107-1, 107-2, 107-3 und 107-4 und eines die Aussparung 102 umgebenden Bereiches eine elektrolytische Abscheidung vorzunehmen. Die gesamte Elektrodenanordnung 108 wird während des elektrolytischen Abscheidens mittels einer Antriebseinheit 32 hin- und hergefahren, die von dem oben beschriebenen Typ sein kann.then carried out to apply the pad 30 to the support member 112 to be poured so that the arrangement 108 shown is produced. The electrodes are electrical with connected to one terminal (generally the positive terminal) of the power source 22, while the Workpiece 101 is at the other terminal (generally the negative terminal) of power source 22, to 'evenly on the entire surface of the recess 102 including the sub-recesses 107-1, 107-2, 107-3 and 107-4 and one the recess 102 surrounding area to carry out an electrolytic deposition. The entire electrode assembly 108 is during the Electrolytic deposition by means of a drive unit 32 moved back and forth from the above described type.
Fig. 5 zeigt .eine weitere Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung 208 zum elektrolytischen Abscheiden, die in Passungseingriff mit der Aussparung 2 im Werkstück 1 geformt und justiert ist, damit eine gleichmäßige elektrolytische Abscheidung auf der gesamten Oberfläche der Aussparung 2 und einem die Aussparung 2 umgebenden Bereich vorgenommen wird. Das Trägerglied 212 besteht hier aus einer porösen Masse mit Abriebteilchen 10 und einem nichtleitenden Bindematerial 209, das ein haftfähiges Kunstharz sein kann. Das Trägerglied 212 enthält ein Elektrodenelement, das hier in der Form eines kontinuierlichen metallischen Filmes 211 ausgeführt ist, der durch chemische oder Dampfabscheidung auf den Wandteilen 40 der untereinander verbundenen Poren 41 · in der Masse 209, 210 vorhanden ist, wie dies in Fig. 5A dargestellt ist. Die Elektrodenanordnung 209 istFig. 5 shows a further embodiment of the invention Electrodeposition electrode assembly 208 that is in mating engagement with the recess 2 in the workpiece 1 is shaped and adjusted, so that a uniform electrolytic deposition made on the entire surface of the recess 2 and an area surrounding the recess 2 will. The carrier member 212 here consists of a porous mass with abrasion particles 10 and a non-conductive binding material 209, which can be an adhesive synthetic resin. The support member 212 includes a Electrode element, which is designed here in the form of a continuous metallic film 211, by chemical or vapor deposition on the wall parts 40 of the interconnected pores 41 is present in mass 209, 210 as shown in Figure 5A. The electrode assembly 209 is
sicher durch einen Schaft 215 wie im Ausführungsbeispiel von Fig. 2 gelagert. Die Stromquelle 22 zum elektrolytischen Abscheiden hat einen Ausgangsanschluß 22A (im allgemeinen positiv), der elektrisch mit dem leitenden Schaft 215 verbunden ist, während ein anderer Ausgangsanschluß 22B (im allgemeinen negativ) elektrisch an das Werkstück 1 angeschlossen ist. Der Ausgangsstrom von der Stromquelle 22 wird so vom Anschluß 22A über einen Leiter 215 und das Elektrodenelement 211 in das Trägerglied 212 und über den das Element 211 und das Werkstück 1 überbrückenden flüssigen Elektrolyten zum Anschluß 22B geschickt, um elektrolytisch Metall über der gesamten Oberfläche der Aussparung 2 und des die Aussparung 2 umgebenden Bereiches abzuscheiden. Während des elektrolytischen Abscheidens fährt die Elektrodenanordnung 208 durch eine Antriebseinheit von der in Fig. 2 gezeigten Art periodisch hin und her, um die Oberfläche hiervon in direkten Bearbeitungseingriff und Druckkontakt mit der Oberfläche der Aussparung in der bereits beschriebenen Weise zu bringen, damit Gleichmäßigkeit in der Dicke der elektrolytisch abgeschiedenen Schicht des Metalles auf dem gesamten Oberflächenbereich der Aussparung 2 gewährleistet wird. Mit steigender Dicke der elektrolytischen Abscheidung wird die mittlere Position der Elektrodenanordnung 208 beim Hin- und Herfahren nach oben mit einer Geschwindigkeit gefahren, die der Steigerung de.r Dicke der elektrolytischen Abscheidung entspricht. Alternativ oder zusätzlich kann hier wiederum der Betrieb der Anordnung 208 abgeschlossen werden, wenn die Dicke ein gewisses Ausmaß erreicht. Die Anordnung 208 kann dann durch eine herkömmliche Restplatte oder eine Stabelektrode ersetzt werden, um das Abscheiden fortzusetzen, bis eine gewünschte größe-safe by a shaft 215 as in the embodiment of Fig. 2 stored. The electrodeposition power source 22 has an output terminal 22A (generally positive) electrically connected to conductive shaft 215 while another output terminal 22B (generally negative) electrically connected to the workpiece 1 is. The output current from the power source 22 is thus from the terminal 22A through a conductor 215 and the Electrode element 211 into support member 212 and over which the element 211 and the workpiece 1 bridging liquid electrolyte is sent to terminal 22B to electrolytically deposit metal over the entire surface the recess 2 and the area surrounding the recess 2 to be deposited. During the electrolytic During deposition, the electrode arrangement 208 travels through a drive unit of the type shown in FIG. 2 periodically back and forth to the surface thereof in direct machining engagement and pressure contact with to bring the surface of the recess in the manner already described, so that uniformity in the Thickness of the electrodeposited layer of the metal on the entire surface area of the recess 2 is guaranteed. As the thickness of the electrodeposition increases, the mean Position of the electrode assembly 208 when moving back and forth moved upwards at a speed which corresponds to the increase in the thickness of the electrolytic deposition. Alternatively or additionally can here again the operation of the assembly 208 can be completed when the thickness reaches a certain extent. The assembly 208 can then be replaced by a conventional scrap plate or stick electrode to continue the deposition until a desired size
re Dicke erzielt ist. Es ist offensichtlich, daß in der in Fig. 5 gezeigten Anordnung 208 das Trägerglied 212 zusätzlich ein weiteres Elektrodenelement in der Form eines Drahtes, eines Stabes oder einer Platte enthalten kann, wie dies in den Fig. 2 und 3 mit dem Bezugszeichen 11 versehen ist, wobei das Elektrodenelement in der beschriebenen Weise angeordnet wird.re thickness is achieved. It is obvious that in In the arrangement 208 shown in FIG. 5, the carrier member 212 additionally has a further electrode element in the Form of a wire, a rod or a plate, as shown in Figs. 2 and 3 with the Reference numeral 11 is provided, wherein the electrode element is arranged in the manner described.
Eine in Fig. 6 dargestellte Elektrodenanordnung 308 umfaßt ein Trägerglied 312, das im wesentlichen in der oben beschriebenen und in den vorangehenden Figuren dargestellten Weise aufgebaut ist, jedoch bezüglich des Profiles einer großen Aussparung 302 in einem Werkstück 301 ein kleines Untermaß aufweist. Die Draufsicht der Aussparung 302 und des Werkstückes 301 sind in Fig. 7 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt das Hin- und Herfahren der Elektrodenanordnung 308 nicht nur in der Richtung der vertikalen oder Z-Achse, sondern auch in der Richtung der X- oder Y-Achse oder in beiden Richtungen in der horizontalen Ebene. Das horizontale Hin- und Herfahren kann durch eine Kreis- oder Orbital-Bewegung ersetzt werden, wobei jeder Punkt in der Anordnung 308 entlang einer kreisförmigen Bahn eines gleichen kleinen- Radius bewegt wird. Eine Vielzahl von Elektrodenelementen 311-1, 311-2, 311-3, 311-4 und 311-5 ist in das Trägerglied eingebettet und in der bereits beschriebenen Art angeordnet und positioniert.An electrode assembly 308 shown in FIG. 6 comprises a support member 312 which is essentially is constructed in the manner described above and illustrated in the preceding figures, however has a small undersize with respect to the profile of a large recess 302 in a workpiece 301. The top view of the recess 302 and the workpiece 301 are shown in FIG. 7. In this embodiment the reciprocation of the electrode assembly 308 is not only done in the vertical direction or Z-axis, but also in the direction of the X- or Y-axis or in both directions in the horizontal Level. The horizontal back and forth movement can be replaced by a circular or orbital movement with each point in array 308 along a circular path of equal small-radius is moved. A plurality of electrode elements 311-1, 311-2, 311-3, 311-4 and 311-5 are in the support member embedded and arranged and positioned in the manner already described.
Claims (9)
dadurch gekennzeichnet,4. Apparatus according to claim 3,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,5. The method according to claim 1,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,7. Apparatus according to claim 6,
characterized,
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