(57)【要約】粉末材料、特にナノメートル又はサブミクロン範囲の平均直径を有する超微細粉末を、電解プロセスによってコーティング又は処理する装置及び方法。プラテン（３０）は、固定シャフト（２０）上で回転するように取り付けられ、回転式貫流電解セル（３６）は、プラテン（３０）上で回転するように取り付けられ、セルの回転軸線（Ｂ）は、プラテンの回転軸線（Ａ）からオフセットする。セルの回転軸線（Ｂ）は、プラテン（３０）が回転する際に、プラテンの軸線（Ａ）を中心に回転する。したがって、電解セル（３６）は、セル（３６）がプラテンの回転軸線（Ａ）を中心に回転する際に遊星回転を与えられる。セルの遊星回転（Ｂ）は、粉末材料を遠心力によって収集し、絶えず撹拌して、均一な電気メッキを促進できる。処理対象の粉末材料と実際に接触する電極のみに電位を印可可能な、電極アレイ（４４）及び転がり接触システムが供給される。
2006509108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の軸線を中心に回転可能なプラテンと、
当該プラテンに回転可能に取り付けられ、当該第一の軸線から平行にオフセットした第二の軸線を中心に回転可能な電解セルと、
当該電解セルに配置可能な電極組立体と、
を備えた回転式貫流電着装置であって、
当該プラテンを回転させ且つ当該電解セルを回転させる時、当該電解セルは、当該第一の軸線に対する遊星回転を与えられる、回転式貫流電着装置。
【請求項２】
当該電解セルは、ボウル組立体を備え、当該ボウル組立体は、
基質材料及び電解質溶液を収容するボウルと、
当該第二の軸線から外側へ広がる放射状の列として配置された複数の電極と、
当該電解セルが回転する際に、当該電極に順次に連続して電位を印加する手段と、を備える、請求項１記載の装置。
【請求項３】
当該複数の電極は、当該ボウル内で電気的に分離され、当該ボウルの内側に対して内面が露出され、当該ボウルの裏面において接点部分が露出され、電位を連続して印加する当該手段は、当該ボウルの前記裏面と転がり接触し、当該電解セルが回転する際に当該電極の当該接点部分と断続的に接触可能である、当該プラテン上に配置されたワイヤホイール電気接点を備える、請求項２記載の装置。
【請求項４】
当該ワイヤホイール接点及び当該第二の軸線は、当該プラテンが回転する際に、当該プラテンの共通の半径上で同一直線上となるように固定される、請求項３記載の装置。
【請求項５】
当該第一の軸線に対する当該電解セルの前記遊星回転は、前記基質物質が遠心力によって当該第一の軸線から最も距離のある当該ボウルの部分に集合するよう付勢し、一方、当該第二の軸線を中心とする当該電解セルの前記回転により、前記基質材料は、当該ボウルの当該部分で転回及び撹拌される、請求項４記載の装置。
【請求項６】
更に、当該プラテンを回転させることで、当該電解セルに当該第二の軸線を中心とする回転運動を与える手段を備える、請求項１記載の装置。
【請求項７】
当該プラテンは、固定支持シャフト上に回転可能な状態で取り付けられ、回転運動を与える当該手段は、
当該プラテンと同軸に、当該シャフト上に固定された駆動歯車と、
当該ボウルに上に固定状態で取り付けられ、当該駆動歯車と係合した遊星歯車と、
当該プラテンに回転運動を与える手段と、を備え
当該プラテンを回転させる時、当該ボウルは、当該第一の軸線を中心とした軌道を回り、当該固定駆動歯車は、当該第二の軸線を中心として当該遊星歯車を回転させる、請求項６記載の装置。
【請求項８】
当該電解セルは、更に、当該ボウル上に配置されたドーム組立体を備え、当該ドーム組立体は、
当該ボウルに接続可能な下部リムフランジ及びポートを定める環状上部リムを有するドーム壁と、
当該ドーム壁の内側で、ほぼ当該リムフランジからほぼ当該上部リムまでの螺旋形となる螺旋オーガフランジと、を備え、
当該第二の軸線を中心として当該電解セルを一方向で回転させる時、前記基質材料は、当該オーガフランジによって下方向へ押しやられ、当該電解セルを第二の方向で回転させる時、前記基質材料は、当該ポートに向かって上方へ螺旋状に運ばれる、請求項１記載の装置。
【請求項９】
第一の軸線を中心に回転可能なプラテンと、
当該プラテンに回転可能な状態で取り付けられ、第二の軸線を中心に回転可能な電解セルと、を備え、当該第二の軸線は、当該第一の軸線と平行にオフセットしており、更に
当該電解セルに配置可能な電極組立体と、
当該プラテンを回転させることで、当該電解セルに当該第二の軸線を中心とする回転運動を与える手段とを備え、
当該プラテンを回転させ、当該電解セルを回転させる時、当該電解セルは、当該第一の軸線に対する遊星回転を与えられる、回転式貫流電着装置。
【請求項１０】
当該プラテンは、固定支持シャフト上に回転可能な状態で取り付けられ、回転運動を与える当該手段は、
当該プラテンと同軸に、当該シャフト上に固定された駆動歯車と
当該ボウルに上に固定状態で取り付けられ、当該駆動歯車と係合した遊星歯車と、
当該プラテンに回転運動を与える手段と、を備え
当該プラテンを回転させる時、当該ボウルは、当該第一の軸線を中心とした軌道を回り、当該固定駆動歯車は、当該第二の軸線を中心として当該遊星歯車を回転させる、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
当該電解セルは、ボウル組立体を備え、当該ボウル組立体は、
基質材料及び電解質溶液を収容するボウルと、
当該第二の軸線から外側へ広がる放射状の列として配置された複数の電極と、
当該電解セルが回転する際に、当該電極に順次に連続して電位を印加する手段と、を備える、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
電位は、個々の当該電極に順次に印加される、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
電位は、相互接続された当該電極の集合に連続して印加される、請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
当該複数の電極は、当該ボウル内で電気的に分離され、当該ボウルの内側に対して内面が露出され、当該ボウルの裏面において接点部分が露出され、電位を連続して印加する当該手段は、当該ボウルの前記裏面と転がり接触し、当該電解セルが回転する際に当該電極の当該接点部分と断続的に接触可能である、当該プラテン上に配置されたワイヤホイール電気接点を備える、請求項１１記載の装置。
【請求項１５】
当該ワイヤホイール接点及び当該第二の軸線は、当該プラテンが回転する際に、当該プラテンの共通の半径上で同一直線上となるように固定される、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
当該第一の軸線に対する当該電解セルの前記遊星回転は、前記基質物質が遠心力によって当該第一の軸線から最も距離のある当該ボウルの部分に集合するよう付勢し、一方、当該第二の軸線を中心とする当該電解セルの前記回転により、前記基質材料は、当該ボウルの当該部分で転回及び撹拌される、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
当該電解セルは、更に、当該ボウル上に配置されたドーム組立体を備え、当該ドーム組立体は、
当該ボウルに接続可能な下部リムフランジ及びポートを定める環状上部リムを有するドーム壁と、
当該ドーム壁の内側で、ほぼ当該リムフランジからほぼ当該上部リムまでの螺旋形となる螺旋オーガフランジと、を備え、
当該第二の軸線を中心として当該電解セルを一方向で回転させる時、前記基質材料は、当該オーガフランジによって下方向へ押しやられ、当該電解セルを第二の方向で回転させる時、前記基質材料は、当該ポートに向かって上方へ螺旋状に運ばれる、請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
第一の軸線を中心に回転可能なプラテンと、
当該プラテンに回転可能な状態で取り付けられ、当該第一の軸線から平行にオフセットした第二の軸線を中心に回転可能な電解セルと、
当該電解セルに配置可能な電極組立体と、
を備える回転式貫流電着装置であって、
当該電解セルは、更に、当該ボウル上に配置されたドーム組立体を備え、当該ドーム組立体は、
当該ボウルに接続可能な下部リムフランジ及びポートを定める環状上部リムを有するドーム壁と、
当該ドーム壁の内側で、ほぼ当該リムフランジからほぼ当該上部リムまでの螺旋形となる螺旋オーガフランジと、を備え、
更に、当該第二の軸線を中心として当該電解セルを一方向で回転させる時、前記基質材料は、当該オーガフランジによって下方向へ押しやられ、当該電解セルを第二の方向で回転させる時、前記基質材料は、当該ポートに向かって上方へ螺旋状に運ばれ、
当該プラテンを回転させ、当該電解セルを回転させる時、当該電解セルは、当該第一の軸線に対する遊星回転を与えられる、回転式貫流電着装置。
【請求項１９】
当該電解セルは、ボウル組立体を備え、当該ボウル組立体は、
基質材料及び電解質溶液を収容するボウルと、
当該第二の軸線から外側へ広がる放射状の列として配置された複数の電極と、
当該電解セルが回転する際に、当該電極に順次に連続して電位を印加する手段と、を備える、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
当該複数の電極は、当該ボウル内で電気的に分離され、当該ボウルの内側に対して内面が露出され、当該ボウルの裏面において接点部分が露出され、電位を連続して印加する当該手段は、当該ボウルの前記裏面と転がり接触し、当該電解セルが回転する際に当該電極の当該接点部分と断続的に接触可能である、当該プラテン上に配置されたワイヤホイール電気接点を備える、請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
当該ワイヤホイール接点及び当該第二の軸線は、当該プラテンが回転する際に、当該プラテンの共通の半径上で同一直線上となるように固定される、請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
当該第一の軸線に対する当該電解セルの前記遊星回転は、前記基質物質が遠心力によって当該第一の軸線から最も距離のある当該ボウルの部分に集合するよう付勢し、一方、当該第二の軸線を中心とする当該電解セルの前記回転により、前記基質材料は、当該ボウルの当該部分で転回及び撹拌される、請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
更に、当該プラテンを回転させることで、当該電解セルに当該第二の軸線を中心とする回転運動を与える手段を備える、請求項１８記載の装置。
【請求項２４】
当該プラテンは、固定支持シャフト上に回転可能な状態で取り付けられ、回転運動を与える当該手段は、
当該プラテンと同軸に、当該シャフト上に固定された駆動歯車と
当該ボウルに上に固定状態で取り付けられ、当該駆動歯車と係合した遊星歯車と、
当該プラテンに回転運動を与える手段と、を備え
当該プラテンを回転させる時、当該ボウルは、当該第一の軸線を中心とした軌道を回り、当該固定駆動歯車は、当該第二の軸線を中心として当該遊星歯車を回転させる、請求項２３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、粉末のカプセル化、陽極酸化、電解エッチング、電鋳、電気泳動コーティング、電気合成、及び電着のための継続的な遠心分離手段によって、粒子サイズの制限なく、具体的には、サブミクロン又はナノサイズ粒子を含め、電気メッキ及び金属及び半導体粉末の表面処理を電気化学的に修正する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バルク粉末内の粒子表面の電気化学的強化のための技術は、以前は主に二種類に限定されており、化学銅及び電解ニッケル自動触媒プロセスと、粉末を転回させて粒子上のコーティングの均一な分散を達成するために、電解セルの頻繁な停止及び始動を必要とする回転式電気メッキデバイスとであった。化学又は自動触媒プロセスを使用する以前の技術の制約は、粉末の膨大な表面積による化学物質の消費のコストである。回転手法を使用した公知のデバイスの別の制限は、コーティングを分散させ、粒子の凝集を防止するために、セルを停止させて粉末を転回させる必要性である。この技術において知られる後者のタイプの公知のデバイスは、米国特許第５，８７９，５２０号の開示に代表され、この教示内容は出典を明示することにより本願明細書の一部とする。
【０００３】
以前の回転式貫流デバイスは、溶液中の粒子を遠心分離浄化し、電気接触のために粒子を陰極リングに対して固定できる。しかしながら、個別の粒子上での均等な電着を促進するために、セルの回転を停止させ、粉末粒子を転回させる必要がある時に、不利点が生じる。この「停止段階」の間に、粒子は、電解質溶液に再懸濁する。粒子が十分な密度を有する場合、セルの回転を継続することで、溶液は再浄化され、粒子は再び電気接触リングに対して固定されるが、セルの回転を周期的に停止及び再始動する必要があるため、合計処理時間は長くなる。更に、サブミクロンサイズの低質量粉末の場合、セルの回転を反復的に停止及び再開する方法は、容認できない無期限に近い期間に渡って、材料粒子が（陰極に接触するのではなく）懸濁液中に残存するため、実用的な見地から許容されない。
【０００４】
更に、公知の回転式貫流デバイスの研究室での実験及び商業利用の結果、こうしたデバイスは、殆どの一般的な金属について、約２０ミクロンという粉末粒子サイズの下限値を有すると判断されている。こうしたデバイスは、基質粉末の粒子密度に関連する制限を有する場合も多い。以前の回転式貫流デバイスでは、電解質がセルを貫流できるように焼結膜を使用するため、焼結膜の開口面積を粒子サイズより小さくする必要がある時に、実用的な粒子サイズの制限が生じる。平均粒子直径５０マイクロメータ未満の粉末では、焼結膜の微細孔は、２５マイクロメータに低下させる必要がある。２０マイクロメータを下回る粉末では、焼結膜の微細孔は、１０マイクロメータにする必要がある。焼結膜の微細孔を１０マイクロメートル未満に低下させる時、膜を介した電解質の放出は、大幅に損なわれ、これにより電解質中のイオン種が枯渇し、デバイスの性能は劇的に低下する。粒子のサイズの分布は変化するため、焼結膜の開口部に対して直径が小さい又は等しい粒子を有する可能性があり、これにより膜の閉塞又は目詰まりが生じ、性能は更に低下する。イオンの枯渇を補うために溶液の流速を増加させた場合、軽量の粒子は、セルから溢れ、材料の不要な損失及びシステムの損傷を発生させる。
【０００５】
米国特許第５，８７９，５２０号のデバイス等、以前の貫流デバイスの一部での別の問題は、停止段階中に電解質溶液がセルの上部から溢れるのを防止するために、複雑なレベル制御センサを必要とすることである。これは、溶液の流動の効率を更に制限し、同じくイオンの枯渇につながる。
【０００６】
回転式貫流電鋳／電着デバイス及び方法の分野の更なる背景は、米国特許第５，４８７，８２４号及び第５，５６５，０７９号において提供され、これらの開示内容は出典を明示することにより本願明細書の一部とする。
【０００７】
更に、（基質粉末を転回させるために停止した後）セルの回転が再開されるたびに、溶液を浄化し、粒子を陰極リング面に再び固定するための時間が必要となり、重い粒子は陰極との新たな接触へ最初に投入されるが、微細な粒子は、遠心力の下で外側へ移動するのに比較的多くの時間を必要とする。この結果、重い粒子が陰極との優先的な電気接触を有し、厚さ分布の均一性には広範な分散が生じる。多くの場合、超微細粒子は、電着を全く受けない。
【０００８】
公知の回転貫流デバイスの別の制限は、セルの回転の停止及び開始と同期して、整流器又は電源のスイッチをオフ及びオンにする必要があることである。オフサイクルによりプロセス時間が長くなるのに加え、こうした断続的電圧プロセスには、電圧電位が存在しない時、基質粉末に化学的損傷を与える危険性がある。
【０００９】
公知の回転貫流デバイスの別の制限は、適切な停止及び開始性能を提供するために最適化する必要があるセルの直径及び全体的サイズである。セルの直径が大きすぎる場合、電極間の距離と粒子の移動距離とが大きくなりすぎ、効率的な処理ができなくなる。
【００１０】
公知の回転貫流デバイスの別の制限は、必要な停止／開始の連続によって、オンとなる時間中に粒子が陰極に固定され、望ましくない基質成分同士の融合又は電鋳の可能性が増加することである。このため、高頻度の停止／開始により凝集を改善することが強制される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
商用電着装置にとって最も重要な要件は、陰極の効率（例えば、６０乃至１００パーセントの効率）を達成し、粒子の融合又は凝集を防止し、高い厚さ均一性を達成し、基質粉末を腐食又は損傷させず、妥当な処理時間で電着を実行し、装置内の全粒子を妥当な材料処理方法で収容することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、偏心軸線上で垂直回転セルを支持する回転プラテンを含む連続回転式貫流電着システムである。システムは、回転プラテンと同軸上に整列可能な複数のノズル及び電極を有する。偏心回転セルは、中心のプラテン及び電極の軸点の周りでセルが軌道を描いて回るのを可能にする遊星歯車によって作動される。
【００１３】
本発明は、更に、プラスチックボウル又は容器内に成形された区分化電気接点を備えた回転セルを備え、セルの内側で露出され、回転スリップリングデバイスからの連続的電流供給のためにボウルの周囲まで延びる電気接点を分離する。この技術革新は、粉末材料と接触する「最外」接点にのみ電流を運ぶことで触媒効率を高める。
【００１４】
本発明は、追加として、螺旋状内部フランジ又はランプを備えた上部ドームを使用してセルを完成させる。セルの時計回りの回転中、上部ドームは、継続的に基質材料を下方向へ押しやり、セルの陰極接点との接触を維持する。更に、セルの回転を反時計回りに反転させることで、材料をセルの外側へ螺旋状に運び、仕上げ済み粉末を収集用排出容器へ取り出すのを容易にできる。
【００１５】
セルには、溶液リザーバへ戻す貫流電解質を受け止める集水溝及び天蓋が設けられる。
【００１６】
セルは、処理中の粉末材料が共に排出されることなく、プロセス溶液が上部から溢れ出るのを可能にする構成であるため、本発明は、更に、溶液の貫流を可能にする焼結膜又はレーザ切断スロットがあっても、或いはなくても使用できる。更に、本発明は、継続的に回転する状態で動作し、部品を転回させるためにセルを停止及び始動する必要性が排除される。
【００１７】
本発明は、セルの直径に制限がなく、セルの継続的動作と停止／始動の連続の排除とにより、積載容量の増加を可能にする。
【００１８】
本発明において、粒子は、電気接点に接触した状態で連続的に転回され、これにより、核粒子の表面でのコーティングの分散が改善され、粒子の融合又は凝集の可能性が排除される。
【００１９】
本発明のプロセスの主要な目的は、サブミクロンサイズ又は「ナノサイズ」粒子の効果的な電解マイクロカプセル化を提供することである。
【００２０】
本発明の装置の主要な目的は、メッキ器具の物理的移動、或いは面倒な溶液の手動交換なしで、マルチステップの電気メッキプロセスを可能にすることである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の主要な利点は、焼結膜又はスロット付きドームがあっても、或いはなくても、サブミクロンサイズの材料を高い効率で処理できることである。
【００２２】
本装置の別の利点は、事実上、溶液の流量に制限がないことであり、したがって、電解質イオン種は、高表面積粉末基質で必要となる高質量輸送中に最適なレベルを維持できる。
【００２３】
本発明のプロセスの主要な利点は、広範囲に渡る有用な粒子及び材料を作成できることであり、これには一部として以下が含まれる。
【００２４】
血液追跡用の不活性ミクロンスケールアイソトープ粒子
臨界化学量の合金組成粉末
コストを節減した新しい金属触媒粉末
粉末金属成形用の合金粉末
軟磁性粉末用の電気泳動コーティングした鉄
電池及び燃料電池の陰極粉末
マイクロボールグリッドアレイの球
放射性燃料棒のマイクロカプセル化
セラミック酸化物の電気合成
本発明のその他の目的、利点、新たな特徴、及び応用性の更なる範囲は、添付図面と併せて、以下の詳細な説明において一部が述べられており、また、以下を検討することで当業者には一部が明らかとなり、或いは、本発明の実施により学習し得よう。本発明の目的及び利点は、付記した特許請求の範囲において特に指摘した手段及び組み合わせを用いて、実現及び達成し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
添付図面は、明細書に組み込まれ、その一部を形成するものであり、本発明のいくつかの実施形態を例示し、説明と共に、本発明の原理を明らかにする役割を果たす。図面は、本発明の好適な実施形態を例示する目的のものに過ぎず、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。
【００２６】
本発明は、粉末材料をマイクロカプセル化又はコーティングする電解セル技術の装置及び方法に大きな改善を提供する。本発明の装置は、複数の返送排出部及び複数の選択可能供給ノズル等、この技術で公知のデバイス及びプロセスの望ましい態様の一部を組み込んでいるが、以前の努力において表出した様々な不利点を克服する。
【００２７】
本発明は、バルク材料、特に（好ましくは水性）溶液中のサブミクロン又はナノサイズ粉末を、電解陰極接点に対して成形するために遠心力を利用するという基本概念を活用する。本開示の全体及び請求項において、「基質材料」又は「基質粉末」とは、処理されるバルク材料を指し、具体的には、ナノメートル又はサブミクロン範囲の平均粒子直径を有する超微細導体及び半導体粉末を一部として含む。
【００２８】
装置の中心構成要素は、ボウル上に取り付けられた上部ドームを備えるセルである。基質材料は、セルの上部開口部を介して積み込まれ、メッキセルは、セルの外周にある陰極接点に対して基質材料を遠心力により投与するのに十分な高いｒｐｍで回転させる。その後、電気メッキ溶液を上部開口部に導入し、セルを貫流させ、最終的に、ドームとボウルの上部エッジとの間に配置された浸透フィルタを介して、或いは代替として、セルの上部開口部から溢れ出ることで退出させる。本発明の主要な利点は、電気メッキ溶液と基質材料とを収容するセルが遊星回転、即ち、複合回転運動を受け、セルがセル自体の軸線を中心に回転すると同時に、セルの軸線からオフセットした固定軸線を中心にして回ることである。このセルの遊星回転は、周期的な停止及び始動のサイクル、及び／又は、セルに対するＤＣ電力供給の連続的切り替えによる反回転によって電気メッキを達成する公知のデバイスにおいて一般的な反生産性要件を排除する。公知のデバイスは、こうした非効率的な停止−開始及び連続的切り替え方法を利用して、基質材料の均等な被覆と、凝集／ブリッジングの防止とのために粒子位置を循環させる。したがって、従来のデバイスとは著しく対照的に、本発明のセルの遊星回転は、セルの不変の回転により、効率的な不変の運動と、陰極と接触する基質材料の制御された撹拌とを発生させる。
【００２９】
本発明による不変回転式貫流メッキ装置の好適な実施形態の一般的な全体構成は、図１乃至３及び１５に例示されている。本発明の主要構成要素は、回転可能に固定されたシャフト２０を含み、シャフト２０上には、プラテン３０が回転可能に配置され、シャフト２０及びプラテン３０は、両方とも、回転可能な排出容器２４の上方で同軸上に配置される。ベアリング１０７は、シャフト２０上での平滑に回転可能なプラテンの配置のために提供してよい。シャフト２０は、事実上、装置の他の多くの構成要素の基礎として機能し、プラテン３０は、固定シャフト２０と同軸である垂直軸線Ａを中心に回転する。不変貫流ボウル組立体３６は、プラテンに対して垂直軸線Ｂを中心に回転可能となるように、プラテン３０上で回転可能に取り付けられ、図に示したように、ボウル組立体３６は、プラテン３０上に偏心した状態で取り付けられ、即ち、ボウルの回転軸線Ｂは、プラテンの回転軸線Ａからオフセットする。ボウルベアリング１０９は、セルボウル組立体３６の回転を平滑化及び容易にする。複数の放射状に配置された陰極接点ストリップ４４は、更に説明する形で、ボウル組立体内で均等に間隔を空ける。陰極組立体５０は、公知の構造による可動ブーム上に取り付けられ、ボウル組立体３６内の溶液に浸漬した使用位置と、その外側の格納位置との間で、陽極組立体を制御可能な形で移動できるようになる。容器２４の上部円周リム又はエッジは、密閉されるが取り外し可能な状態で、上方で閉じたアーチ形を成す、例えば全般的に半球形である天蓋３８の下部円周リムと接触し、シャフト２０と、容器２４と、天蓋３８との組み合わせがプラテン３０及びボウル組立体３６を実質的に取り囲んで封入するようになる。
【００３０】
本開示では、「陽極」組立体と「陰極」接点ストリップとについて言及する。実行するべき電気分解のタイプに従って、電解セルにおける電極の電気化学的役割を反転してよいことは、当業者に即座に理解される。したがって、全てのセルにおいて、一次電極と反対の電極とが存在し、ペアのどちらが陽極として機能し、どちらが陰極の役割を果たすかは、セル内で所望の電解プロセスを実行するために、操作者が選択的に決定してよい。したがって、本開示において、オーバヘッドブーム上で移動可能な電極５０は、「陽極」と呼ばれているが、本発明の範囲から離れることなく、様々な代替実施形態又はプロセスにおいて、実際に電極の役割を果たしてよい。同様に、「陰極」接点ストリップ４４は、代替の応用において、陽極ストリップとして機能してよい。更に、陽極５０は、実行するべき特定の電解プロセスに応じて、この技術で公知の原理に従って、可溶性又は不溶性にしてよい。
【００３１】
調整可能なブーム上での陽極５０の配置により、陽極又は陽極組立体は、電解質への浸漬のために、制御可能な形でセル内に配置し、その後、制御可能な形でセル外部の位置へ後退させることができる。したがって、陽極５０は、例えば、濯ぎ等、電解処理後のステップ又は非電解処理ステップ中、セルの内部に存在しないようにボウル組立体３６の外側に配置可能である。更に、多重陽極組立体を提供してよく、この場合、一タイプの陽極を後退させ、代わりに別のタイプを制御可能な形で配置し、異なる陽極タイプを使用して、セル内で一連のプロセスステップを実行してよい。
【００３２】
特殊ドーム４０は、ボウル組立体３６上及び上方に取り付けられ、環状浸透フィルタ４２が、ドーム４０の下方円周リムとボウル組立体３６のリムとの間に、密閉状態で接触して配置される。ボウル組立体３６及びドーム４０は、陽極組立体５０と併せて集合的に、本発明の電解セルの主要な要素となる。容器２４の排出ポート２６は、溶液リザーバ８０の入口上方に配置可能であり、溶液リザーバ８０は、容器２４の外部及び周囲に放射状に配置される複数の溶液リザーバのいずれかにしてよい。リザーバ８０内部からの溶液は、適切なポンプ８１と再循環コンジット８４とを用いて、一つ以上の供給ノズル８３を介して、ボウル組立体３６内へ送ってよい。
【００３３】
任意の処理サイクル中の、本発明の装置を介した作業溶液の流動について、図１を参照して説明する。操作の最初に、基質材料が既にボウル組立体３６内部に配置された状態で、再循環コンジット８４を、対象となる第一の溶液又は液体（例えば、プレリンス、恐らくは、脱イオン水）を収容する選択された溶液リザーバ８０の放出ポート８５に接続する。次に、溶液を、ポンプによって、放出ポート８５を介して、リザーバ８０から、フィルタと、その後の再循環コンジット８４とを通して、供給ノズル８３へ送り、ボウル組立体において所望の溶液レベルが達成されるまで、ボウル組立体３６に入れる。したがって、新しい未使用溶液による流体の補充を必要とすることなく、プロセス効率を改善する濾過済み処理溶液の再循環が、利点の一つとなる。プラテン３０とボウル組立体３６とを回転させるために、装置の駆動メカニズムを作動させ、基質材料は、ボウル組立体の回転による遠心力によって、更に説明する形で、ボウル組立体の内壁のアーチ形部分に投与される。作業溶液も、同様にボウル組立体３６の内壁へ追いやられ（意図する電解プロセスが発生し）、求心力の下で最大セル直径のポイント、即ち、ボウル組立体３６のドーム４０との環状接合部まで流動する傾向を有する。環状浸透フィルタ４２は、ドーム４０のリムとボウル組立体３６のリムとの間に位置する。次に、溶液は、浸透フィルタ４２の通過を強制され、重力によって外部ボウルスカート７３及び／又は天蓋３８の内面を下方に向かって自由に流動し、排出容器２４の底部において収集される。回収した溶液は、その後、必要に応じて、排出ポート２６を介して放出し、再使用又は再生のために溶液リザーバ８０へ戻してよい。
【００３４】
特に、図１及び２を参照する。プラテン３０は、スラストベアリング１０７又はその他と同様に、固定シャフト２０の上端部で回転するように取り付けられる。プラテン３０のハブ６２（又は他の何らかの適切な部分）は、ピニオンギア又はその他によって、駆動モータ３２と動作可能に接続された駆動シャフト３４に係合できる。駆動モータ３２は、駆動シャフト３４を回転させ、駆動シャフト３４は、プラテン３０と係合する時、プラテンに回転力を与え、シャフト２０によって定められる軸線Ａ（図１２）を中心に回転させる。
【００３５】
本発明の好適な実施形態によるプラテン３０の追加的な詳細については、図８乃至１１に注目されたい。図１０は、特に、第二の回転軸線Ｂがプラテンに関連する第一の回転軸線Ａからどのようにオフセットするかを図示している。プラテン３０の本体は、ステンレス鋼又はその他の適切な耐久性のある材料で作成され、好ましくは、平面図（図９）において円形となる。プラテン３０は、一般的にディスク形状の上部６０を備え、上部６０は、下方に垂れた一体式の中空円柱形の内部ハブ６２を有し、ハブ６２は、内側にシャフト用の凹部６３を定める。シャフト凹部６３の狭小部分は、上部６０を貫通し、上部の上面に向かって開口するアクセストンネル６７として現れる。一体式の環状外部フランジ６５は、上部６０の周囲から垂れ下がる。プラテン３０の上面の円形の凹部は、上部６０においてボウル突起座部６６を定める。
【００３６】
ボウル組立体は、プラテン３０上に位置し、プラテン３０上で回転する。ボウル組立体３６の更なる詳細を提示する図５、６、及び１６を参照する。ボウル組立体３６は、剛体で耐久性のある円錐台形のボウル７０を含み、ボウル７０は、錐台形の壁７２と一体成形された一般的にディスク形状の平面床７１を有する。ボウルスカート７３は、壁７２から放射状に外側へ向かって垂れ下がり、好ましくは、壁７２と一体成形される。ボウル７０全体は、床７１及びスカート７３を含め、好ましくは適切な不活性材料から鋳造され、好ましくは熱可塑性材料等のプラスチックから鋳造され、或いは、コポリマ、グラスファイバ、又は繊維複合体にしてよい。一般的に円柱形で中央に位置する取り付け突起部７４は、床７１と一体成形され、ボウル７０の底面から垂れ下がる。取り付け突起部７４はプラテン上部６０内のボウル突起座部６６に収容できるため、突起部７４は、プラテン２０上でのボウル７０の回転可能な配置を容易にする。
【００３７】
引き続き図５及び６を参照すると、ボウル７０が、その壁７２の内面に、複数の放射状に配置された接点チャネル７６、７６′、７６′′を定めることが例示されている。図６の上面図において最も良く確認できるように、接点チャネル７６、７６′、７６′′は、均等に間隔を空け、スポークに似た配列で配置される。接点チャネル７６、７６′、７６′′は、対応したサイズの陰極接点ストリップ４４、４４′、４４′′を収容するサイズにする。好適な実施形態において、陰極接点ストリップ４４、４４′、４４′′は、ボウル自体が鋳造される時に、ボウル内に一体成形してよい。図６は、放射状に配列された陰極接点ストリップ４４、４４′、４４′′を示しており、図６の平面図においては３２本の均等な間隔の陰極ストリップを図示しているが、明確にするために、図面では三本のストリップ４４、４４′、４４′′のみに符号を明記している。
【００３８】
図１７は、チタン等、耐久性のある導電材料から作られた単一の陰極ストリップ４４の側面図を提供する。代替の材料の可能性には、特定のプロセスに応じて、ステンレス鋼又は銅が含まれる。図１７を参照して行う一本のストリップ４４の説明は、複数のストリップのそれぞれを説明する役割を果たす。陰極ストリップ４４は、壁脚部４５と床脚部４６とを有する。壁脚部４５は、ボウル７０の壁７２の対応する接点チャネル７６に嵌め込まれるか、或いは好ましくは、接点チャネル７６内に一体成形される。壁脚部４５は、図７が示唆するように、壁７２と一体成形される時にボウルの壁７２の材料との鋳造接合を促進するために、好ましくは、但し随意的に、凹形の湾入部又はアパーチャ４６、４６′′を備える。陰極ストリップ４４が接点チャネル７６内で適切に配置される時、壁脚部４５の内面４７は、ボウル７０の内容物（即ち、電解質溶液及び基質材料）に対して露出された状態を維持し、ストリップ４４の残りの表面は、ボウルの材料と絶縁状態で接触する。図７に示したように、各陰極ストリップ４４の床脚部４８は、ボウル７０の床７１に大部分が埋め込まれ、床は、床脚部をボウルの内容物から分離する。しかしながら、図７において最も良く確認されるように、壁脚部４５との交差位置に近い床脚部４８の接点部分４９は、床７１の外周に近い裏面において、ボウルの外側に露出された状態を維持する。この接点部分４９によって、更に説明するような形で、個別の陰極ストリップ４４、４４′、４４′′に対して（図５及び８のワイヤホイール接点９２を介して）連続的に電位を印加できる。したがって、各陰極ストリップは、ボウル７０の内容物との電気的接触を有し得る内面４７と、接点部分４９とを除いて、あらゆる場所で電気的接触に対して絶縁されると理解される。
【００３９】
図１３乃至１５は、本発明の好適な実施形態による開放ドーム４０の特定の特徴を示している。ドーム４０の要素は、任意の適切な耐化学性材料又は材料群で作成され、プラスチック、グラスファイバ、又は上記その他の材料の組み合わせによって構成してよい。ドームのリムフランジ９９は、ドームを排出容器２４の上部リムに取り付けるためのものである。ドーム４０は、上方に向かって収束し、幅広な上部開口部又はポート１０３を定める環状上部リム１０２において終了する錐台形の壁１０１を有する。ドーム４０の主要な特徴は、壁１０１の内面に配置された螺旋状のオーガフランジ１００である。オーガフランジ１００は、リムフランジ９９とほぼ同じ垂直レベルに位置する下端部１０４から、上部リム１０２とほぼ同じレベルの上端部１０５まで、上方へ螺旋を成す（図１４において確認されるように時計回りに進む）。オーガフランジ１００の螺旋は、好ましくは、図において示唆したように、約１８０乃至１９０度の角度に渡って螺旋を成す。オーガリム１００は、特に、処理プロセスの完了時に、電解セルから処理済み基質を取り出すのに使用される。
【００４０】
図１９は、本発明の好適な実施形態の組立済み電解セルの側面図である。ボウル７０は、ボウルの壁７２内に、放射状に配置された陰極ストリップ４４、４４′、４４′′を含む。ドーム４０は、ドームのリムフランジ９９をボルト又はその他によってボウルの壁７２の上部リム７７に一時的に固定することで、ボウル７０上に取り外し可能な形で同軸に取り付けられるが、その間には環状浸透フィルタ４２が挟まれる。セルは、図１及び２において確認されるように、取り付け突起部７４をプラテンの上部６０のボウル突起座部６６に配置することで、回転可能な状態でプラテン３０に結合される。突起部７４は、座部６６内で回転し、その間の接触は、摩擦を低減するベアリング及び／又は潤滑化を特徴とする。座部６６における突起部７４の係合は、円形の座部とボウル７０を常に同軸に維持し、したがって完全な電解セルを同軸に維持する。
【００４１】
図１、２、４、及び８を参照する。駆動歯車５２は、シャフト２０の上部に同軸に接続され、シャフト２０に対する回転に対して固定される。駆動歯車５２は、プラテン３０の上部６０の中央のアクセストンネル６７においてシャフト２０に固定して接続されるが、駆動歯車は、図に示したように、プラテン上面より幾分上方の水平面に位置する。駆動歯車５２は回転に対して固定されるため、プラテン３０は、プラテン３０を駆動するためにモータ３２が作動される時、駆動歯車５２とシャフト２０とを中心に回転する。
【００４２】
図１及び２を共に参照する。遊星歯車５４は、例えば、取り付け突起部７４の周りに固定されることで、ボウル組立体３６の裏面に取り付けられる。遊星歯車５４は、駆動歯車５２と歯車が係合した状態にあり、両歯車は、図２において最も良く確認されるように、プラテン３０の上部の上面とほぼ平行に配列され、その僅かに上方に配置される。好ましくは、遊星歯車５４は、ボウル組立体３６の底部に取り外し可能な状態で取り付けられ、駆動歯車５２と遊星歯車との間の歯車比を変化させるために、様々な種類の遊星歯車を選択的に利用し得るようになる。したがって、電解セルを（それ自体の軸線を中心として）高いｒｐｍで回転させることが望ましい場合、例えば、３：１の歯車比（駆動対遊星）を選択してよく、ボウル組立体３６に一時的にだが固定して取り付けるために、適切なサイズの遊星歯車が選択される。多くの場合において、シャフト２０によって定められる第一の軸線Ａを中心とする回転速度とボウルの回転速度とが全般的に等しくなるように、歯車比は１：１にしてよい。ボウル７０はプラテン３０上で回転可能であり、遊星歯車５４も同様に、プラテンとの関連において回転可能である。
【００４３】
引き続き図１、４、８、及び１２を参照し、更に図２に注目すると、上記の歯車列は、プラテンをシャフト２０上で回転させる時、電解セルの遊星回転を発生させると理解される。駆動モータ３２を作動させ、プラテンと（例えば、内部ハブ６２において）係合させる時、プラテン３０は、シャフト２０によって定められた中心軸線を中心に回転する。プラテンは、回転する際に、プラテンの回転軸線から幾分距離をおいてプラテン上に位置するボウル組立体３６を共に動かす（例えば、ボウル組立体の中心垂直軸線は、プラテンの軸線から、プラテンの半径の約三分の一に配置される）。したがって、ボウル組立体３６は、プラテン３０の軸線を中心に回転する。ボウル組立体３６が回転すると、回転可能な遊星歯車５４の固定駆動歯車５２との係合により、軸線を中心とした遊星歯車の回転が生じる。遊星歯車５４が回転を強いられると、ボウル組立体３６も同様となる。結果として、プラテン３０が第一の固定垂直軸線を中心に回転すると、ボウル組立体３６の第二の随直軸線が、プラテンの軸線を中心に回転し、二本の軸線は常に平行となる。結果として、固定駆動歯車の回転可能な遊星歯車５４との係合が遊星歯車の回転運動を強制すると、遊星歯車５４がボウルの取り付け突起部７４に取り付けられていることから、電解セルのボウル組立体３６は、その軸線を中心に回転する。したがって、ボウル組立体３６の回転は、シャフト２０との関係において、真の遊星回転となる。
【００４４】
図１、３、４、１２、及び１６を参照する。装置は、本発明の実施の全体に渡って、第一の軸線Ａを定める仮想垂線がボウル組立体３６を通過するように構成され、即ち、ボウル組立体の多少の部分が固定軸線Ａと「重複」する。したがって、ボウル組立体の軸線Ｂが固定軸線Ａを中心とする軌道で移動する際には、変化を続けるボウル７０の部分が、常にシャフト凹部６３の上に存在する。重要なことに、装置の動作中、陽極組立体５０は、装置の中心垂直軸線Ａの近くに位置し、好ましくは、正確に中心垂直軸線Ａに位置する。プラテン３０及びボウル組立体３６は、両方とも、陽極５０を中心として回転するが、ボウル組立体３６は、ボウルの壁７２から陽極５０を分離する距離が絶えず変化するように回転すると理解される。それにもかかわらず、陽極５０は、単一のボウル７０の内部に留まり、基質材料における電解処理の進行を可能にする。中心軸線の不動陽極５０により、基質材料は、陰極ストリップ４４で処理を受けるが、電解質の貫流循環は継続する。
【００４５】
本発明の主要な利点は、このように提供される。電気メッキ溶液と基質材料とを収容する電解セル（主にボウル組立体３６を含む）は、遊星回転、即ち、複合回転運動を受け、セルはセル自体の軸線Ｂを中心に回転すると同時に、セルの軸線からオフセットした固定軸線Ａを中心に回転する。セルが装置の中心軸線Ａを中心として軌道を移動する際に、基質材料は、遠心力によって、ボウル７０の内部の「最外」部分に投与される。図３及び６によって示唆されるように、本発明の動作中の任意の時点で、ボウル７０の壁内面の何らかのポイントＰは、回転するプラテン３０の軸線から最大の距離にある。この最外ポイントＰは、プラテンの回転軸から最も遠く、最大の絶対直線速度を有する。結果として、プラテン３０の回転による遠心力によって、ボウル７０内の基質材料は、最外ポイントＰに近接する付近において、壁７２の短いアーチ形部分に沿って集められる。したがって、本発明の利点は、従来技術のデバイスのようにボウルの外周全体ではなく、ボウル７０周辺の比較的短い部分に、処理対象の基質材料Ｍが集まる傾向を有することである。
【００４６】
本発明の更なる利点は、ボウル７０内の特定の表面に集合するにもかかわらず、基質材料Ｍが一定の撹拌状態にあることである。基質材料の意図的な撹拌は、個別の粉末粒子での均一な電着を促進する。従来技術のデバイスは、通常、セルの回転を反復的に中断及び再開して基質材料を転回させるが、本発明の撹拌は、ボウル組立体３６の継続的回転の結果として一定となる。図３及び６において確認されるように、プラテン３０の回転は、最外ポイントＰに隣接するボウルの部分に対して、基質材料を維持する。しかしながら、ボウル組立体３６も自分の軸線を中心に絶えず回転しているため、プラテンの回転軸線から最大の距離であるボウルの壁７２の部分も、絶えず変化する。結果として、基質材料は、ポイントＰの近隣において、ボウル組立体３６の内壁に沿って転回し、一方、ボウルの壁は、その「下」で継続的に移動する。
【００４７】
この機能の更なる理解は、図３を参照して得られる。プラテン３０は、第一の軸線Ａを中心に反時計回りに回転すると理解される。ボウル組立体３６は軸線Ａを中心とした軌道を移動するため、回転により生じる遠心力によって、基質材料は、最外ポイントＰの近隣において、ボウル組立体の壁に押し付けられる。しかしながら、ボウル組立体３６自体が軸線Ｂを中心として回転しているため、ポイントＰは、ボウルの壁７２のある物理的位置に固定されたポイントではなくなり、Ｐは、ボウルの壁が移動することに関連して、空間において静止した比喩的な点を指定する（即ち、軸線Ａから最大の距離であるボウル周囲上の点）。基質材料はポイントＰに集まる傾向を有するが、ボウルの壁がポイントＰに対して移動する際に、基質材料では転回が生じる。基質材料の絶え間ない転回は、基質材料の個別の粒子における均一な電着を促進する。
【００４８】
基質材料が集合するボウル組立体３６の部分は予測及び定義可能であるため、装置は、有利なことに、作用電位の印加を、その部分に限定する。基質材料Ｍの電解処理を実行するのに必要な電位は、陽極組立体５０と陰極ストリップ４４、４４′、４４′′とを介して印加される。
【００４９】
作用電位を基質に印加する形態――本発明の明確な利点――については、図２乃至８、特に図５乃至７を共に参照して説明する。ユーザが選択した適切な電圧及びアンペア数の電気は、水銀スリップリング８７から電気ケーブル９０へ、プラテン２０内のアクセストンネル６７を介して供給される。電流は、ケーブル９０を通って、車軸９３上の垂直面において回転するように取り付けられたワイヤホイール接点９２へ流れ、車軸９３はプラテン２０の上部から延びるように固定される。伝送ケーブル９０は、図５において確認されるように、好ましくは、プラテンの上面に取り付けられる。ケーブル９０は、アクセストンネルから、駆動歯車５２の軸線を介して、全般的に半径方向で外側へ延び、ワイヤホイール接点９２へ向かう途中で遊星歯車５４を回避する経路を定める。電位は、ホイール接点９２によって、陰極ストリップ４４、４４′、４４′′に連続的に印加される。
【００５０】
上記のように、ボウル組立体３６が回転する際には、基質材料は、壁７２の内側に沿って絶えず転がり回る。基質の全般的位置は、第一の軸線Ａを中心としたボウル組立体の回転の遠心力のため、プラテンの回転軸線Ａとの半径方向での関係において変化しない。基質は、セルボウル組立体３６の自分の軸線Ｂを中心とする回転のため、壁７２に沿って転回し、これは、壁７２と第一の軸線Ａとの半径方向での関係が絶えず変化し、したがって、基質材料自体に対して壁７２が常に動いていることを意味する。
【００５１】
図５及び６を共に参照する。ボウルの回転軸線Ｂは、図５及び６に図示されており、図５において、ボウルの回転軸線Ｂは、セルボウル７０と同軸である遊星歯車５４の中心として現れる。図５は、更に、ボウルの回転軸線Ｂが常にホイール接点９２と（図５の中心軸線トンネル６７にある）プラテンの回転軸線との間にあることを示している。ボウルの回転軸線Ｂは、プラテン２０に関して固定されており、図９に示したように、軸線の位置はボウル突起凹部６６の中心となる。ワイヤホイール接点車軸９３も、プラテン２０上に固定位置を有する。したがって、車軸９３と、ボウルの回転軸線Ｂと、プラテンの回転軸線Ａとは、同じく図９において最も良く確認されるように、プラテンの半径に沿って、常に同一直線上に存在する。
【００５２】
ワイヤホイール接点９２は半径方向でボウルの回転軸線Ｂと同一直線状にあるため、ホイール接点９２は、プラテンの回転軸線Ａから半径方向で最も外側となるボウル７０の部分の下に常に位置する。したがって、ボウル７０が絶えず自分の軸線Ｂを中心に回転していても（したがって、第一の回転軸線Ａから最も遠いボウルの部分が絶えず変化しても）、ホイール接点９２は、ポイントＰの近隣である最外ボウル部分の下に常に留まる。重要なことに、処理対象の基質の質量も最外ポイントＰの近隣に留まり、ホイール接点９２と転回する基質とは、ボウルの軸線Ｂに対して半径方向で常に一直線となる。
【００５３】
転回する基質がホイール接点９２と半径方向で絶えず整列することから、作用電圧の印加は、基質の位置と協調させることが可能となる。ボウル組立体３６が第二の軸線Ｂを中心に回転する際に、放射状に配列された陰極ストリップ４４、４４′、４４′′は、回転するボウル７０の裏面と転がり接触するワイヤホイール接点９２に連続的に接触する。ホイール接点９２が回る際に、陰極ストリップ４４、４４′、４４′′は、ホイール接点９２と、例えば一度に一本ずつ、物理的及び電気的に接触し、接触したストリップの一つに瞬間的に電圧を印加可能になる。ストリップ４４、４４′、４４′′は、一度の一本ずつホイール９２と電気的に接触する必要はなく、代替として、集団（一集団当たり二乃至五本のストリップ）で機能できるように、接点ストリップを電気的に相互接続してよいことを、当業者は即座に理解するであろう。こうした代替実施形態において、指定された集団又はクラスタ内の全ストリップは、その中のいずれかがホイール９２と電気的に接触する時、電気的に活性化される。こうした代替実施形態は、一部のタイプの処理基質材料に対する電流の優れた印加を促進し得る。各ストリップ４４又は４４′′との間での一時的な短縮された電気的接続は、各陰極ストリップの露出接点部分４９とのホイール接点９２の転がり接触によって提供される。
【００５４】
いずれかの陰極ストリップ４４、４４′、４４′′がホイール接点９２と接触した瞬間において、ストリップ（即ち、図６のストリップ４４′′）は、転回する基質が周辺に集まる最外ポイントＰと半径方向で一直線になる。基質にも接触するストリップ４４′′と、集合した基質の何らかの部分とが電気的に接触する限り、基質は、そのストリップの電流によって電解処理を受ける。ボウル組立体３６が（例えば、図６において時計回りに）回転を続けると、一本の陰極ストリップ４４′′は、集合した基質の下から移動し、ホイール接点９２と接触しなくなり、次の隣接する陰極ストリップ（例えば、図６のストリップ６４）が、（相対的に静止した）基質とホイール接点９２とに接触する状態へ移行し、陰極電極の役割を担う。プロセスは、ボウル組立体が回転するのに従って反復され、複数の陰極ストリップのそれぞれが、ボウルの一回の回転につき一度、作用電極として機能する。したがって、有利なことに、印加の必要がある電位は、一度に一本の陰極ストリップ又は相互接続された陰極ストリップの一集団のみに印加され、遠心力による集合のため、基質材料は、荷電された電極ストリップと絶えず接触する。装置の効率は著しいものであり、本発明の利点は、特に、荷電された陰極ストリップのみがホイール接点９２と任意の時点で接触する一本以上のストリップになることである。その時点で基質が押し付けられていない他の全てのストリップは、荷電されないままとなる。
【００５５】
本発明の動作及び方法は、上記を参照した当業者にとって明白となる。使用位置にある本発明の完全な装置は、図１６に図示されている。処理対象の基質材料は、所望の体積の電解質溶液と共に、セルボウル７０内に配置される。駆動モータ３２及びシャフト３４を作動させ、固定された第一の軸線を中心に反時計回りでプラテンを回転させ（図３の大きな方向矢印参照）、駆動及び遊星歯車の係合により、（図３の小さな方向矢印によって示すように）第二の軸線を中心としたボウル組立体３６の反時計回りの回転を発生させる。ポンプ８１は、電解質をセル内へ送るために連動させる。セルボウル組立体３６は、第一の軸線を中心とした軌道で回転し、結果として生じた遠心力により、基質は、ボウル組立体内壁の（第一の軸線に関して）半径方向で最外の部分に沿って集合する。ボウル組立体３６の回転によって、基質は撹拌及び転回され、同時に基質が陰極ストリップ４４、４４′、４４′′のそれぞれと連続的に短時間接触することで、（陽極組立体５０を含む）電解回路
を、事実上、絶えず閉じた状態に維持できる。電解質溶液は、ボウル組立体の回転によって、環状浸透フィルタ４２（又は適切な代替放出手段）に向けて流動し、これを通過して、収集用の容器２４に流れ込むことを強いられる。
【００５６】
プロセスの作用段階中、オーガフランジ１００は、図１８の小さな方向ラベルＷによって示唆するように、継続的な処理のためにセルの内容物をセルの下方へ追いやる形で、セルの第二の軸線Ｂを中心にスクリュのように回る。
【００５７】
有利なことに、処理は、基質を撹拌するためにセルを停止及び始動する必要なく継続する。処理は、公知の方法及びデバイスによる様々な化学物質供給ノズル８３及び溶液リザーバ８０を使用して段階的に行ってよい。
【００５８】
完全な処理の終わりには、ノズル組立体８３を介した処理又は濯ぎ液のセル内側への放出が中断され、セル内部の大量の液体が、遠心力によってフィルタ４２を介して振り落とされ、比較的乾燥した基質が残される。プラテン２０とボウル組立体の回転方向は、その後、基質をボウル組立体から取り出すために反転させてよい。ボウルの回転の反転によって、図１８の大きな方向矢印Ｕによって示したように、オーガフランジ１００は、基質をボウル７０から螺旋状に上方へ運び、収集のためにドームポート１３０の外側へ放出する。当然ながら、フランジ１００の螺旋は、本明細書の例示とは反対に構成可能であり、その場合、プラテン３０の回転方向も、上記の対応する取り出し又は押し下げ機能を実行するために、単純に反転する必要がある。
【００５９】
本発明の装置は、多様な用途を有する。例えば、以下の材料は、個別の必要性を満たすために本発明において処理し得る、ミクロンスケールからサブミクロンスケールの粉末のリストの一部を構成する。
【００６０】
血液追跡用の不活性ミクロンスケールアイソトープ粒子
粉末金属成形及び半田ペースト用の臨界又は固定化学量の合金組成粉末
フィラメント白金コーティングニッケル触媒サブミクロン粉末
粉砕した放射性燃料棒のマイクロスフィアグリッドアレイマイクロカプセル化
セラミック酸化物の電気合成
耐火性金属粉末成形用の成型可能な表面合金
ナノスケール粉末の腐食防止
軟磁性粉末用の絶縁及び誘電コーティング
金属粉末の電気泳動／電気刺激コーティング
新たな金属カプセル化ベースメタル粉末
タンタル粉末での容量性誘電酸化物コーティング
軍需用粉末
徹甲弾のコア
金属カプセル化反応性点火粉末
移植可能な薬剤送給システム用の金属カプセル化有機材料
金属カプセル化コピー機トナー材料
自動車及び工業用塗装システム用の陽極酸化アルミ微粉
アーク溶接電極用の伝導性金属カプセル化粒子内の金属カプセル化
切削工具挿入物用の金属コーティングダイアモンド及び耐火金属粉末
金属コーティンググラファイト粒子及び繊維
複合金属箔
多層金属合金粉末
顔料及び印刷インク用の金属粉電着合金
蝋付け及び半田付け粉末用の金属電着合金
金属マトリクス合成物
粉末金属超伝導体材料
非破壊試験用の不活性サブミクロン磁性粒子マーカ材料
ニッケルカプセル化金属水素化物バッテリ粉末
絶縁金属粉末
強化圧縮表面要素
電解研磨金属粉末
ステレオレーザシステムを使用した迅速なフォトタイプのための金属粉末上での低融合温度金属コーティング
サブミクロン金属粉末の陽極コーティング
多層チップキャパシタ用の低不活性重量銀終端ペースト
多層チップキャパシタ用の低不活性重量ミクロンスケールニッケル／白金電極インク
電子部品インク用の金属粉末での誘電コーティング
医療及び歯科移植要素用の金メッキステンレス鋼粉末
成形可能な永久磁石粉末
フランジブル弾
スクリーニング可能なインク用の温度管理粒子
固体ロケット燃料
金属粉末コーティング顔料
コロイド質化学触媒
臨界化学量焼結スパッタリングターゲット
廃棄物浄化用の金属カプセル化メソスケール放射性粉末
磁気記録媒体用のニッケルコーティング鉄粉末
花火及び火薬用の多層電着複合粉末
電池用の亜鉛カプセル化銅粉末
以上、本発明について好適な実施形態を特に参照して詳細に説明してきたが、その他の実施形態も同じ結果を達成し得る。本発明の変更及び変形は当業者には自明であり、付記した特許請求の範囲はこうした全ての変形例及び均等物を包含するものである。上で引用した全ての特許及び刊行物の開示内容全体は、出典を明示することにより本願明細書の一部とする。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の好適な実施形態による装置全体の側断面図
【図２】図１に示した装置の一部の拡大側断面図
【図３】方向矢印がプラテンの反時計回りの回転とセルボウル組立体の時計回りの遊星回転とを示す、本発明の装置の好適な実施形態の平面図
【図４】電解セルボウル組立体から引き出された上昇位置にある陽極及び供給ノズル組立体を示す、本発明の装置の主要構成要素の側面図
【図５】遊星歯車と、駆動歯車の軸線からワイヤホイール接点へ延びる電気ケーブルとを示す、本発明の装置のプラテン構成要素の平面図
【図６】ドームを取り外した状態のボウル組立体のボウル構成要素内部の平面図
【図７】図６の切断線７−７に沿った図６のボウル構成要素の側断面図
【図８】本発明の装置のプラテン及び歯車構成要素の側面図
【図９】本発明の装置のプラテン構成要素の平面図
【図１０】図９の切断線１０−１０に沿った図９のプラテン構成要素の側断面図
【図１１】本発明の装置のプラテン構成要素の上方からの斜視図
【図１２】電解セルボウル組立体内の下方動作位置にある陽極及び供給ノズル組立体を示す、本発明の装置の主要構成要素の側面図
【図１３】ドーム内の螺旋状オーガフランジを示す、本発明の装置のドーム組立体の上方からの斜視図
【図１４】図１３に示したドーム組立体の平面図
【図１５】図１３に示したドーム組立体の側面図
【図１６】遮蔽天蓋が所定の位置にない状態での本発明の好適な実施形態による装置全体の上方からの斜視図
【図１７】本発明の装置による、装置に組み込まれた複数の陰極接点ストリップのうちの単一の陰極接点ストリップの側面図
【図１８】作動時にセルが軸線を中心に時計回りで回転する方向矢印と、取り出し時に反時計回りで回転する方向矢印とを示す、本発明の装置のセルボウル組立体の平面図
【図１９】図１８の切断線１９−１９に沿った図１８のボウル組立体の側断面図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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