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Die
Erfindung betrifft des Galvanisieren und weitere elektrochemische
Behandlungen von Gut, insbesondere das Ätzen, Elektropolieren,
Beizen und Reinigen. Anwendung findet das Verfahren in Durchlaufanlagen
und Tauchbadanlagen. Bei dem Gut handelt es sich z. B. um stabförmige
Teile. Dies sind z. B. langgestreckte Zylinder als Motorventile
oder Kolbenstangen von Fahrzeug-Stoßdämpfern oder Zylinder
für Aktoren. Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit
wird derartiges metallisches Gut mindestens partiell an der Oberfläche
elektrolytisch mit einer besonders abriebfesten Schicht versehen,
z. B. mit Hartchrom oder mit einem Dispersionswerkstoff. Diese Beschichtung
soff in der Regel in dem betreffenden Bereich des Gutes in der Abscheidungsdicke sehr
gleichmäßig erfolgen. Bei einer partiellen Galvanisierung
soll des Weiteren der Übergang vom Abscheidungsbereich
zum Bereich mit sehr geringer oder völlig ohne Metallabscheidung
nahezu stufenförmig erfolgen.
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Die
elektrochemische Reinigung, insbesondere die Entzunderung, des Beizen
und die Entfettung erfolgen kathodisch und anodisch, wobei Anforderungen
an eine partielle Behandlung in der Regel nicht bestehen. Gleiches
gilt für des elektrochemische anodische Ätzen
von Gut. Weil diese Verfahren erfindungsgemäß technisch
einfacher realisierbar sind, wird die Erfindung nachfolgend überwiegend am
Beispiel des technisch anspruchsvolleren Galvanisierens beschrieben.
Die Erfindung ist jedoch uneingeschränkt auch für
das elektrochemische Ätzen, Elektropolieren, Heizen und
Reinigen anwendbar. Diese letztgenannten Verfahren werden in der
nachfolge, den Beschreibung der Erfindung zusammengefasst auch als
Vorbehandlungen bezeichnet.
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Die
Druckschrift
DE 1 103 103 beschreibt eine
Vorrichtung zur galvanischen Verchromung der Außenflächen
von langgestrecktem Gut, insbesondere von Tellerventilschäften.
Hierzu werden rohrförmige durchbrochene Formanoden verwendet,
in denen das zu behandelnde Gut zentrisch platziert wird. Über
einen abgestuften Metallkern erfolgt der kathodische Stromanschluss.
Ein Isolierkörper begrenzt die nicht zu galvanisierende
Fläche des Gutes und des Metallkerns. Nachteilig ist des
erforderliche Befestigen des Gutes am Metallkern und dem Isolierkörper
sowie des zentrische Einbringen in die rohrförmige Anode.
Bei einer Teilverchromung beider Enden des Gutes ist ein Schutzlack
zusätzlich aufzubringen und anschließend wieder
zu entfernen. Derartige rohrförmige Anoden erfordern zur
gleichmäßig dicken Abscheidung des Metalls am
Umfang des statisch in der Anode angeordneten Gutes einerseits über
dessen gesamte axiale Länge ein präzises zentrisches
Positionieren in der Anode und andererseits eine gleichmäßig
aktiva Oberfläche der gesamten unlöslichen Anode.
Diese beiden Bedingungen sind insbesondere bei einer langen stabförmigen
Gut nur mit einem großen technischen Aufwand erreichbar.
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Um
eine ungleichmäßige, d. h. ovale Metallisierung
von zylindrischem Gut mit kreisförmigem Querschnitt zu
varmeiden, wenn des kathodisch kontaktierte Gut in der rohrförmigen
Anode nicht exakt zentrisch positioniert ist, oder wenn eine ebene
Anode nur an einer Seite des Gutes oder zwei ebene Anoden an zwei
Seiten des Gutes gegenüberstehend angeordnet sind, muss
des Gut um seine Längsachse rotieren. Ein derartiges Galvanisiergesteil
beschreibt die Erfindung gemäß der Druckschrift
DE 25 24 315 . Auf einem
Rahmen wird das zu galvanisierende Gut um dessen Längsachse
drehbar gelagert und mittels einer Antriebseinrichtung gedreht.
Mittels Stromzuführungseinrichtungen und je einer Bürste als
Hochstrom-Drehkontakt wird der kathodische Strom auf jedes rotierende
Gut übertragen. Derartige Hochstrom-Drehkontakte stellen
für den störungsfreien Betrieb in der mit Aerosolen
beladenen Atmosphäre einer Galvanisiereinrichtung und insbesondere bei
einem Verchromungsbad mit einem Chromsäureelektrolyten
eine große technische Herausforderung dar. Hinzu kommt
bei dieser Erfindung noch der technische Aufwand für die Mechanik
des Rotationsantriebs für jedes Gut. Den Nachteil der individuellen Hochstrom-Drehkontakte
und der Einzelantriebe für jedes zu behandelnde Gut, sowie
den Aufwand für das Beschicken und Entleeren des Galvanisiergestelles
vermeidet die in der Druckschrift
DE 196 32 132 C1 beschriebene Erfindung.
Stabförmiges Gut, z. B. Stoßdämpferzylinder
sollen zur Verbesserung der Verschleiß- und Korrosionseigenschaften
elektrochemisch behandelt werden. Das Gut soll an den betriebsmäßig
beanspruchten Oberflächen mit Hartchrom galvanisiert werden.
Die anderen Oberflächenbereiche sollen unbeschichtet bleiben
oder bevorzugt mit einer sehr dünnen galvanisch abgeschiedenen
Chromschicht im Vergleich zur Schichtdicke auf der beanspruchten
Oberfläche versehen werden. Diese dünne Schicht
dient als Schutzschicht während der elektrochemischen Behandlung
des Gutes und/oder bei nachfolgenden Prozessschritten. Vor dem Galvanisieren
wird des Gut in einem anderen Elektrolyt gereinigt und gegebenenfalls
elektrochemisch geätzt, um die Haftfestigkeit der Chromschicht zu
verbessern.
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Die
elektrochemische Behandlung erfolgt gemäß der
Druckschrift
DE 196
32 132 C1 mittels zangenartiger Greifer, die sich an einem
Warenträger befinden. Es werden mehrere Güter,
z. B. 25 Stück, zugleich gegriffen und in vertikaler Ausrichtung
in stationäre rohrförmige Elektroden bzw. Anoden
eingesenkt. Das Gut muss zur Vermeidung einer ovalen Metallisierung
exakt zentrisch positioniert werden. Die Greifer dienen zugleich
als Hochstrom-Kontaktmittel zur Zuführung des Behandlungsstromes
zu jedem Gut. Dieser Strom ist bei der bevorzugten und aus wirtschaftlichen
Gründen notwendigen Anwendung einer hohen Stromdichte von
z. B. 100 A/dm
2 entsprechend der zu galvanisierenden
Oberfläche des Gutes sehr groß, z. B. 250 A pro
Gut. Oft ist die zur Verfügung stehende Greiffläche
am Gut sehr klein oder es steht nur ein Gewindestutzen zum Greifen
und Kontaktieren zur Verfügung. Dies kann zu einer unzulässigen
Erhitzung des Greifers und des Gutes führen. Des Weiteren
muss des Ergreifen des Gutes trotz eines möglichen Verschleißes
beim dauerhaften Gebrauch so erfolgen, dass dieses stets exakt senkrecht
steht und während der Behandlung in dieser Lage verharrt.
Insgesamt erfordert dies einen besonderen technischen Aufwand an
die Ausführung des stromführenden Greifers und
dessen Kontaktwerkstoff mit entsprechend hohen Kosten sowie an die
Vorrichtung zum präzisen Ergreifen einer Gruppe von Gütern
an einem Warenträger.
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Jedes
Gut bzw. jeder zu behandelnde Stab erfordert bei dieser Erfindung
eine individuelle elektrolytische Zelle, die aus der rohrförmigen
Elektrode und dem Gut besteht. Beim Galvanisieren ist diese Elektrode
die Anode und die Oberfläche des Gutes die Kathode. Zur
Kompensation u. a. von kleinen geometrischen Toleranzen ist ein
bestimmter Anoden-/Kathodenabstand erforderlich, z. B. 60 mm. Bei einem
Stabdurchmesser von z. B. 30 mm hat dann eine derartige runde elektrolytische
Zelle einen Durchmesser von ca. 150 mm. Der Mittenabstand einer
Gruppe von elektrolytischen Zellen muss dann für eine Gruppe
von Gütern in x und y Richtung gleich groß sein.
Bei nur 5 × 5 Zellen ist das gesamte elektrochemische Bad
dann mindestens 0,75 m × 0,75 m groß, zuzüglich
des Raumes für die erforderlichen Träger und Stromschienen.
Insgesamt ergibt dies ein großes Bad, in welches ein großer
und sehr schwerer Warenträger von entsprechend kräftig
dimensionierten Transportmitteln abzulegen ist.
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Alle
diese 25 Güter eines Warenträgers sind elektrisch
parallel geschaltet. Bei dem oben beschriebenen Strom von 250 A
je Zelle muss ein Gesamtstrom von 6250 A in den Warenträger
mittels weiterer elektrischer Kontakte eingeleitet werden, was u.
a. entsprechend große Querschnitte der elektrischen Leiter
auf dem Warenträger erfordert, um eine gleichmäßige
Stromverteilung zu jedem Gut der Gruppe zu erzielen. Gleiches gilt
für die elektrischen Anschlüsse der stationären
Anoden im Bad. insgesamt erfordert dieses Verfahren zum Galvanisieren von
stabförmigem Gut große und sehr schwere mechanische
Konstruktionselemente der entsprechenden Galvanisiervorrichtung.
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Mittels
oberen und unteren axial verstellbaren Masken, die sich als elastische
Dichtmittel in den rohrförmigen Anoden befinden, werden
nur die Oberflächen des Gutes freigegeben, die intensiv
zu galvanisieren sind. Insgesamt ist dieser Aufwand gemäß der
obigen Erfindung besonders für großes Gut rentabel.
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Sei
nicht zentrischem Einfahren der Güter in die Anoden und/oder
bei schräg ausgerichtetem Gut am Warenträger besteht
die Gefahr einer Zerstörung der Masken oder ein nicht vollständiges
Umschließen des Gutes. In beiden Fällen kann es
zu einer unzulässigen Veränderung der Metallisierungsgrenze am
Gut kommen. Zur Vermeidung dieses Nachteils werden in der Druckschrift
DE 198 37 973 C1 radial bewegliche
Abschirmmembranen vorgeschlagen. Sie sind in einem Käfig
eingebaut, in dem sie selbstzentrierend wirken. Dies verbessert
die Abschirmung bei gleichzeitiger Vermeidung einer Zerstörung
der Membranen bei ungenau positioniertem Gut, insbesondere wenn
es lang ist, z. B. 0,6 m.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, Verfahren und Vorrichtungen zur elektrochemischen
Behandlung von langgestrecktem, ausgedehntem oder ebenem Gut zu
beschreiben, die die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik
nicht aufweisen, insbesondere sollen technisch aufwändige
Hochstromkontakte oder Hochstrom-Drehkontakte zur elektrischen Kontaktierung
des Gutes sowie im Vergleich zu den Abmessungen des Gutes große
und schwere Warenträger nicht erforderlich sein. Zusätzlich
soll bei rotationssymmetrischen Gütern eins sehr gleichmäßige Schichtdickenverteilung
am Umfang erreicht würden.
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Gelöst
wird die Aufgabe durch die Verfahren nach den Patentansprüchen
1 und 56 sowie durch die Vorrichtungen nach den Patentansprüchen
28, 76 und 99. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungen
der Erfindung.
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Die
Lösung dieser technisch anspruchsvollen Aufgaben erfolgt
erfindungsgemäß einerseits durch ein momentan
nur teilweises Behandeln jeden Gutes und andererseits durch Rotation
des rotationssymmetrischen Gutes während der Behandlung. Sehr
vorteilhaft werden zur Rotation der Güter keine Hochstrom-Drehkontakte
benötigt. insgesamt ergibt dies eine sehr wirtschaftliche
elektrochemische Anlage auch für kleine Güter,
die die hohen technischen Ansprüche erfüllt.
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Die
Erfindung sieht eine elektrolytische Zelle vor, bestehend aus bevorzugt
planen und stationären Elektroden als unlösliche
Anode und als Kathode, die ihrerseits bevorzugt zueinander planparallel
und beabstandet im Elektrolyten der Galvanisiereinrichtung bzw.
dar elektrochemischen Anlage angeordnet sind. Die langgeschreckten
Güter werden mit ihren Längsachsen in einer Ebene
liegend durch die elektrolytische Zelle gefördert, wobei
sich diese Ebene bevorzugt planparallel zu den Elektroden befindet.
Die Förderung des rotationssymmetrischen Gutes durch die elektrolytische
Zelle erfolgt rotierend um dessen Längsachse. Weil dies
insbesondere beim Galvanisieren elektrisch kontaktlos erfolgt, sind
die nach dem Stand der Technik erforderlichen Hochstromkontakte oder
Hochstrom-Drehkontakte nicht erforderlich. Des Gut, das sich zwischen
den Elektroden befindet, wirkt als ein Zwischenleiter. Dieser hat
als Leiter erster Klasse eine wesentlich größere
elektrische Leitfähigkeit als der Elektrolyt als Leiter
zweiter Klasse. Das Gut konzentriert die elektrischen Feldlinien,
die von der Anode zur Kathode verlaufan. Die Seite des rotierenden
Gutes, die momentan der Anode zugewandt ist, wird momentan kathodisch
behandelt. Die gegenüberliegende Seite des Gutes, die der
Kathode zugewandt ist, wird zugleich anodisch behandelt. Diese abwechselnden
Polaritäten sind sehr gut für die Vorbehandlungen
geeignet. Ein Galvanisiergut wird stets nur an einer Seite metallisiert.
Gleichzeitig erfolgt an der anderen Seite die anodische Behandlung.
Dies kann eine elektrolytische Entmetallisierung sann oder ein anodisches Ätzen,
Beizen und Reinigen. Beim Galvanisieren des Gutes muss ein anodisches
momentanes Ätzen bzw. Entmetallisieren vermieden werden,
um in der Summe eine Metallisierung des Gutes zu erreichen. Dies
ist z. B. immer dann der Fall, wenn des im verwendeten Elektrolyten kathodisch
abgeschiedene Metall anodisch nicht rücklösbar
ist. Beispiele hierfür sind Elektrolyte zur Abscheidung
von Nickel, Chrom, Hartchrom und Edelmetallen oder deren Legierungen.
In derartigen Elektrolyten wird das elektrisch nicht kontaktierte
Gut erfindungsgemäß an der Seite, die der Anode
zugewandt ist, kathodisch metallisiert. An der Seite des Gutes,
die der Kathode zugewandt ist, wird anodisch Gas gebildet, z. B.
Sauerstoff. Durch die Rotation des Gutes erfolgt eine sehr gleichmäßige
Behandlung und Abscheidung auf der Oberfläche des gesamten Umfanges.
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Weil
stets nur ein Teil des rotierenden Gutes galvanisiert wird, ergibt
dies im Vergleich zum Stand der Technik mit einer Rohranode eine
längere Behandlungszeit für jedes einzelne Gut.
Dies ist jedoch kein Nachteil in Bezug auf den Durchsatz von Gütern durch
eine erfindungsgemäße Anlage. Der Durchsatz wird
sogar wesentlich erhöht, weil sich auf engstem Raum viele
z. B. stabförmige Güter in der elektrolytischen
Zelle befinden können und gleichzeitig behandelt werden.
Sie können dort dicht an dicht oder beabstandet angeordnet
werden, wodurch sie praktisch eine Wand als Zwischenleiter bilden.
Durch mindestens eine Umdrehung um die Längsachse erfolgt
eine vollständige elektrochemische Behandlung am gesamten
Umfang des Gutes. Die Rotation hat des Weiteren den großen
Vorteil, dass eine sehr gleichmäßige Behandlung über
den gesamten Umfang des Gutes erfolgt. Jede Mantellinie des Gutes wird
während einer Umdrehung den salben Behandlungsbedingungen
ausgesetzt. Gleiches gilt für bevorzugt mehrere Umdrehungen
des Gutes in der elektrolytischen Zelle und durch diese hindurch.
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Bei
einer partiellen Galvanisierung des Gutes wird auch der Teil, der
nicht metallisiert werden soll und momentan oder ständig
der Kathode zugewandt ist, anodisch behandelt. Dies bedeutet, dass ein
Elektrolyt verwendet werden muss, in dem sich das Grundmetall des
Gutes oder dessen metallische Schutzschicht anodisch nicht auflöst.
Andernfalls müssten die nicht zu metallisierenden Bereiche
elektrisch isoliert werden, mittels z. B. Kappen, Lacken oder anderen
Isolatoren. Meist eignet sich das abgeschiedene Metall auch als
metallische Schutzschicht, z. B. Nickel oder Chrom.
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In
der Praxis würde ohne erfindungsgemäße Maßnahmen
auch auf der eigentlichen Kathode der elektrolytischen Zelle, die
mit dem Minuspol der Badstromquelle elektrisch verbunden ist, Metall
abgeschieden werden, wenn es sich um einen Galvanisierprozess handelt.
Dies würde nicht nur einen Verlust an abzuscheidendem Metall
bedeuten, sondern in kurzer Zeit zur Unbrauchbarkeit der elektrolytischen
Zelle führen. Zur Vermeidung einer Metallisierung der Kathode
werden erfindungsgemäß die folgenden alternativen
oder kombinierbaren Maßnahmen vorgesehen:
- • Kühlung der Kathode auf eine Temperatur,
die wesentlich unterhalb der zur elektrolytischen Abscheidung von
Metall erforderlichen Arbeitstemperatur des Elektrolyten Liegt.
Als Beispiel sei ein Elektrolyt zur Abscheidung von Hartchrom genannt.
Die Arbeitstemperatur des Chromsäurebades beträgt
ca. 65°C. In diesem Bad wird bei einer Oberflächentemperatur
der Kathode von etwa 20°C und damit auch des Elektrolyten
in der Grenzschicht kein Chrom abgeschieden. Die elektrolytische
Gegenreaktion ist allein eine Gasbildung, d. h. es wird Wasserstoff
gebildet. Auch eine Betriebsart nach dem Stand der Technik verursacht
eine erhebliche Gasbildung infolge der geringen Stromausbeute derartiger
Metallisierungsbäder. Auch bei einem kathodischen Gut, das
sich auf der hohen Arbeitstemperatur des Elektrolyten befindet,
kann nur etwa 30% des eingesetzten Stromas zur Metallabscheidung
genutzt werden.
Die Kühlung der Kathode der elektrolytischen
Zelle kann z. B. mittels Kühlwasser mit einer Vorlauftemperatur
von z. B. 8°C oder elektrisch mit Peltierelementen erfolgen.
Des Kühlwasser kann durch die als Hohlkörper ausgebildete
Kathode der elektrolytischen Zelle geleitet werden. Zur Trennung
bzw. zur Isolation gegen den auf hoher Temperatur befindlichen Elektrolyten
kann die Kathode mit einem Wärmeisolator an oder nahe ihrer Oberfläche
versehen sein. Dies kann z. B. ein ionendurchlässiges und
gasdurchlässiges Tuch oder dergleichen sein. Ein derartiger
poröser Isolator sorgt dafür, dass nur eine sehr
kleine Menge von Elektrolyt nahe der Kathode zu kühlen
ist.
- • Verwendung eines Elektrolyten im Bereich der Kathode
der elektrolytischen Zelle, der keine Metallionen enthält,
die auf der Oberfläche der Kathode abgeschieden werden
können. Zur Trennung dient hierzu eine ionenselektive und
flüssigkeitsdichte Membrane, die den Arbeitselektrolyten
der übrigen elektrolytischen Zelle vom Elektrolyten im
Bereich der Kathode trennt. Derartige semipermeable Membranen sind
für die verbreiteten Elektrolyte verfügbar.
- • Das Metallisieren der Kathode kann auch durch eine
Oberfläche derselben vermieden werden, die im Elektrolyten
kathodisch beständig ist und auf der das Metall des Elektrolyten
nicht abscheidbar ist. Bei einem Hartchrombad ist dies z. B. eine
Kathode mit einer Zinnbeschichtung. Auch in diesem Falle wird kathodisch
nur Gas als Gegenreaktion gebildet.
- • Verwendung einer aktiven Oberfläche der
Kathode, die wesentlich größer ist als die momentan wirksame
anodische Oberfläche des Gutes. Zum Beispiel wird eine
dreifach größere Kathodenfläche realisiert.
Dies hat eine kathodische Stromdichte zur Folge, die nur ein Drittel
der Stromdichte am Gut aufweist. Zur elektrolytischen Metallabscheidung
ist stets eine bestimmte Mindeststromdichte erforderlich. Ansonsten
wird an der Kathode Gas als Gegenreaktion gebildet. Die aktive Oberfläche
der Kathode kann so groß gewählt werden, dass
die kathodische Mindeststromdichte nicht erreicht wird.
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In
der Praxis besteht oft die Aufgabe, insbesondere ebene dekorative
Güter nur an der sichtbaren Seite zu metallisieren, um
z. B. Edelmetall dort einzusparen, wo es im Gebrauch nicht gesehen
bzw. technisch nicht benötigt wird. Hierzu eignet sich
nicht nur die beschriebene Maßnahme zur Platzierung des Gutes
sehr nahe an der Kathode, sondern die Erfindung generell. Die hierfür
erfindungsgemäß erforderliche Anordnung des elektrisch
leitfähigen und im verwendeten Elektrolyten anodisch beständigen
Gutes in der elektrolytischen Zelle ist besonders einfach, weil
eine Rotation desselben nicht erforderlich ist. Das nach dem Stand
der Technik übliche aufwändige Abkleben, Lackieren
oder allgemeine Isolieren der nicht zu metallisierenden Rückseite
des Gutes entfällt. Die zu metallisierende Seite weist
Richtung der Anode. In dieser Ausrichtung durchfährt das
Gut die elektrolytische Zelle oder es verbleibt dort statisch für die
Dauer der erforderlichen Expositionszeit. An der Rückseite
des Gutes wird anodisch Gas gebildet und an der Kathode erfolgt
eine kathodische Gasbildung. Die Gase werden durch entsprechende
Absaugungen abgeführt.
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Erfindungsgemäß werden
bevorzugt plane Elektroden verwendet. Dies erlaubt neben unlöslichen
Anoden vorteilhaft auch die Verwendung von löslichen Anoden
als Plattenanoden oder als Schüttgut in Körben,
wenn nicht rotierendes Gut zu galvanisieren ist. Lösliche
Anoden sind oft kostengünstiger und verfahrenstechnisch
einfacher, jedoch muss die Rückseite des Gutes geschützt
werden, weil sich dort die Oberfläche ebenso wie die lösliche
Anode auflösen könnte.
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Unlösliche
Anoden bzw. Formanoden, wie sie nach dem Stand der Technik erforderlich
sind, erfordern zur Metallergänzung entsprechende Chemikalien,
Salze oder Ionengeneratoren, die jedoch auch für rotierendes
Galvanisiergut gemäß dieser Erfindung erforderlich
sind. Sei löslichen Anoden besteht die abgeschiedene Schicht
aus dem gleichen Metall, aus dem die Anoden bestehen. Folglich würde
sich die Metallisierung auf dem Gut bei der momentanen anodischen
Behandlung infolge der Rotation wieder auflösen, d. h.
entmetallisiert werden.
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Zur
Erzielung besonderer Effekte können zur Stromversorgung
der elektrolytischen Zelle die bekannten Badstromversorgungsquellen
eingesetzt werden.
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Dies
sind z. B. Stromquellen für Gleichstrom, unipolaren Pulsstrom
oder bipolaren Pulsstrom. Damit kann z. B. die Streuung der Abscheidung
beeinflusst werden. Bei Hartchrom kann die Bildung von erforderlichen
Mikrorissen in der Oberfläche gesteuert werden. Für
elektrolytische Entfettungsprozesse oder Reinigungen, die anodisch
und kathodisch erfolgen, eignet sich die Erfindung grundsätzlich
für ein in der elektrolytischen Zelle rotierendes Gut.
Es wird bei der Rotation abwechselnd anodisch und kathodisch behandelt.
in diesem raue kann die elektrolytische Zelle auch mit einem kostengünstigen
technischen Wechselstrom betrieben werden. Der Wechsel der beiden
Behandlungsarten anodisch/kathodisch erfolgt z. B. mit 50 Hz.
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Bei
einem Gut, das nur partiell behandelt werden soll, insbesondere
das partiell galvanisiert werden soll, werden die übrigen
Bereiche des Gutes mittels z. B. Blenden abgeschirmt. Hierzu genügt
es, dass die Abschirmungen nur an der Seite des Gutes angeordnet
werden, die der Anode der elektrolytischen Zelle zugewandt ist.
Dies vereinfacht die konstruktiven Maßnahmen zum partiellen
Galvanisieren wesentlich. Die Abschirmungen können mit
den Auflagen für rotierendes stabförmiges Gut
kombiniert werden. Die nicht zu galvanisierenden Oberflächen des
Gutes werden anodisch belastet, wenn diese gegen die Kathode der
elektrolytischen Zelle nicht abgeschirmt werden. Derartige Abschirmungen
können ebenso aufgebaut und entsprechend angeordnet werden,
wie sie für den Bereich der Anode der elektrolytischen
Zelle beschrieben wurden. Ohne diese Abschirmung des elektrischen
Feldes, das von der Kathode der elektrolytischen Zelle ausgeht,
könnte das Gut an den Stellen, die nicht galvanisiert werden sollen,
anodisch aufgelöst werden, wenn der Grundwerkstoff des
Gutes in dem verwendeten Elektrolyten anodisch nicht resistent ist.
In diesem Falle kann das Gut zur Vermeidung des technischen Aufwandes
für diese kathodischen Abschirmungen zunächst
kurzzeitig allseitig galvanisiert werden. Diese erste dünne Galvanisierschicht
schützt dann den Grundwerkstoff gegen eine anodische Auflösung
der nicht zu verstärkenden Bereiche des Gutes beim weiteren
Galvanisieren der Bereiche des Gutes, die verstärkt werden sollen.
Das allseitige dünne Galvanisieren und das partielle Verstärken
der funktionalen der Bereiche des Gutes erfolgt in dem selben Arbeitsbehälter
mit dem selben Elektrolyten. Es ist hierfür kein zusätzlicher Prozess
oder Arbeitsgang erforderlich. Im Arbeitsbehälter sind
lediglich die Auflagen für das Gut im Anfangsbereich offen
und im übrigen Bereich der Transportbahn geschlossen ausgeführt.
Details zum allseitigen Galvanisieren und zum partiellen Galvanisieren
folgen weiter unten.
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Soll
im Bereich der Metallisierungsgrenze der Übergang von der
Metallisierung zum Bereich dieses Gutes ohne Metallisierung axial
sehr kurz sein, z. B. 2 mm, dann kann als Blonde zusätzlich
ein elastischer Werkstoff verwendet werden. In diesen wird das rotierende
oder nicht rotierende Gut eingedrückt, wodurch sich der
Werkstoff weitgehend an den Umfang des Gutes anlegt. Die Folge ist
eine sehr abrupte Metallisierungsgrenze.
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Für
axial unterschiedlich langes Gut können die Auflagen und/oder
die Blenden an der Anodenseite entsprechend vorstellbar ausgeführt
sein. In besonderen Fallen können die nicht zu behandelnden Bereiche
des Gutes auch mit elektrisch isolierenden Schutzkappen oder Schutzlack
und dergleichen versehen werden.
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In
einer bevorzugten Ausführung der Erfindung liegt das Gut,
wie beschrieben, auf Auflagen, die insbesondere bei einem Galvanisierprozess
elektrisch isoliert sind. Nur einseitig zu behandelndes bzw. zu
galvanisierendes Gut kann so durch die elektrolytische Zelle geschoben
oder gezogen werden. Stabförmig rotierendes und am Umfang
sehr gleichmäßig zu galvanisierendes Gut kann
auf den elektrisch isolierten Auflagen abrollend durch die elektrolytische
Zelle gefördert werden. Dies kann dicht an dicht erfolgen
oder z. B. zur Gasausleitung beabstandet. Im einfachsten Falle bilden
die Auflagen eine Schiefe Ebene, auf der das runde Gut dicht an
dicht abrollt.
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Die
Förderung von rundem Gut, das rotieren soll, kann auch
mittels mindestens eines über der Ebene des Gutes umlaufenden
Bandes erfolgen. Das Band drückt an der momentan nicht
galvanisierenden Oberseite des Gutes gegen dieses und bringt es
fördernd in Rotation. Ein ähnlicher Transport
des Gutes kann mit mindestens einer Pendelschubeinrichtung erreicht
werden. An der Oberseite des Gutes im Bereich des Kathodenraumes
der elektrolytischen Zelle drückt ein elastischer Mitnehmer
auf des Gut und schiebt es abrollend eine kurze Wegstrecke in Transportrichtung.
Dann hebt der Mitnehmer ab und fährt zurück, worauf
ein erneutes Senken und Schieben erfolgt. Mindestens zwei Mitnehmer
können phasenverschoben das Gut gleichmäßig
rotierend durch die elektrolytische Zelle fördern. Dabei
wird es permanent gegen die Auflagen und gegebenenfalls gegen die
elastischen Blenden an der Metallisierungsgrenze gedrückt.
Diese Förderung des Gutes kann wieder beabstandet oder
dicht an dicht erfolgen.
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Elektrochemische
Vorbehandlungen erfolgen in der Praxis teilweise unipolar z. B.
nur anodisch beim Ätzen oder Elektropolieren. Auch in der
erfindungsgemäßen Vorrichtung kann des Gut hierzu elektrisch
kontaktiert werden. Weil hierbei die Kontaktmittel im Gegensatz
zum Galvanisieren nicht metallisiert werden, können sich
diese in der Behandlungsflüssigkeit und gegen des elektrische
Feld ungeschützt befinden. Erfindungsgemäß werden
mindestens die Seiten der Auflagen bzw. der Schienen, auf denen
des Gut im Arbeitsbehälter abrollt, als elektrisch leitfähige
Kontaktbahnen ausgebildet. Diese sind mit dem einen Pol des Gleichrichters
elektrisch verbunden. Der andere Pol ist mit mindestens einer im
Arbeitsbehälter angeordneten Elektrode als Gegenelektrode
elektrisch verbunden. Bei den hier genannten Vorbehandlungsprozessen
sind die Kontaktbahnen anodisch und die Gegenelektrode(n) kathodisch
geschaltet.
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Das
umlaufende Band oder die Pendelschubeinrichtungen drücken
des abrollende oder geschobene Gut gegen die Kontaktbahnen, wodurch
eine Erhöhung der Kontaktkraft bewirkt wird und ein sicherer
elektrischer Kontakt zum Gut hergestellt wird. Im Vergleich zu dem
nachfolgenden Galvanisierprozess in einem anderen Arbeitsbehälter
bzw. Elektrolyten ist die hier anzuwendende Stromdichte gering,
z. B. nur ein Fünftel bis ein Zehntel. Von daher sind auch die
zu übertragenden und elektrisch zu kontaktierenden Ströme
bei den Vorbehandlungsprozessen klein. Besondere Hochstromkontakte
zur elektrischen Kontaktierung des Gutes sind daher nicht erforderlich.
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Die
elektrochemische Behandlung des langgestreckten Gutes kann in horizontaler
oder vertikaler Ausrichtung auch in einer erfindungsgemäßen elektrolytischen
Zelle als Tauchbad erfolgen. Es wird in dieses eingebracht und verbleibt
während der Behandlung am Ort. Dort verharrt es statisch
bei einer einseitigen Behandlung oder bei einer Galvanisierung am
gesamten Umfang wird es am Ort mittels eines Antriebs in Rotation
versetzt. Auch bei dieser rotierenden Ausführung der Erfindung
werden vorteilhaft keine Hochstrom-Drehkontakte benötigt.
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Gut,
das in der elektrolytischen Zelle statisch angeordnet ist, wird
nur an der Seite galvanisiert, die der Anode zugewandt ist. Die
nicht zu behandelnde Seite, in der Regel eine im Gebrauch nicht
sich bare Rückseite wird auch ohne elektrische Isolation
nicht metallisiert.
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Bei
einer im Wesentlichen horizontalen Ausrichtung der Elektroden und
des Gutes kann die gesamte Vorrichtung oder nur das Gut geringfügig
quer zur Transportrichtung schräg gestellt werden, um die Ableitung
der bei dem elektrochemischen Prozess entstehenden Gase zu unterstützen.
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Bei
allen Ausführungen der Erfindung können die Elektroden
und/oder das Gut vibrationsartig oder zyklisch mittels einer Warenbewegung
bewegt werden. Dies verringert die Diffusionsschicht an den Oberflächen
und es fördert die Ablösung von Gasblasen von
den Oberflächen. Der elektrochemisch erforderliche Elektrolytaustausch
in der elektrolytischen Zelle wird durch die planparallele offene
Anordnung der Elektroden und des Gutes wesentlich vereinfacht. Der
Elektrolyt kann die elektrolytische Zelle z. B. in Transportrichtung
unbehindert durchströmen. Dagegen ist ein Elektrolytaustausch
nach dem Stand der Technik in rohrförmigen Anoden, die
jedes Gut individuell umschließen, wesentlich aufwändiger
zu realisieren.
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Bei
längeren Durchlaufanlagen kann mindestens eine der beiden
Elektroden, bevorzugt die Anode, in Transportrichtung in elektrisch
voneinander isolierte Elektrodenabschnitte unterteilt werden. Entsprechend
der Befüllung mit Gütern beim Einfahren und beim
Ausfahren werden diese Elektrodonabschnitte mittels elektrischer
Schalter an die Badstromquelle zugeschaltet bzw. abgeschaltet. Damit wird
eine unnötige Gasbildung unter Aufwendung von elektrischer
Energie vermieden. Die Größe des Badstromes wird
dabei nach dem momentanen Bedarf gesteuert. Bei ungeteilten Elektroden
können beim Einfahren der ersten Güter und beim
Ausfahren der letzten Güter aus der elektrolytische Zelle
auch elektrisch leitende oder nichtleitende Dummies voraus bzw.
nach den Gütern durch die Durchlaufanlage gefördert
werden. Auch damit kann die korrekte elektrochemische Behandlung
aller Güter gesteuert werden. Gleiches gilt für
Blenden, die nicht erforderliche Flächen der Elektroden
abschirmen.
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Zur
Beeinflussung der Metallisierungsgrenze können in diesem
Bereich individuell bemessene Blenden oder Teilblenden, so genannte
Softblenden, angeordnet sein. Damit lässt sich die axiale
Länge vom Bereich der Metallisierung zum nicht metallisierten
oder dünn metallisierten Bereich des Gutes sehr genau vorbestimmen.
Die Teilblenden oder Softblenden ermöglichen einen sanften,
in diesem Falle längeren Weg des Überganges von
dem einen Behandlungszustand zum anderen.
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Die
Länge einer Durchlaufanlage richtet sich in Abhängigkeit
der verfahrenstechnischen Parameter nach dem erforderlichen Durchsatz
der Güter pro Zeiteinheit. Gleiches gilt für die
Anzahl der elektrolytischen Zellen bei Tauchbadanlagen. Eine lange Durchlaufanlage
gemäß der Erfindung kann in mehrere elektrolytische
Zellen geteilt und in voneinander getrennten und elektrisch isolierten
Arbeitsbehältern angeordnet werden. in jedem der z. B.
drei Arbeitsbehälter kann eine vollständige Behandlung
des Gutes erfolgen. Der Durchsatz ist dann in jedem Bereich ein Drittel
infolge der langsameren Transportgeschwindigkeit. Sehr vorteilhaft
können jedoch diese drei elektrolytischen Zellen elektrisch
in Serie geschaltet und von nur einer einzigen Badstromquelle mit
Behandlungsstrom gespeist werden. Jade der in diesem Beispiel drei
elektrolytischen Zellen wird von dem selben Strom durchflossen.
Dieser beträgt im Gegensatz zu einer einzigen entsprechend
längeren elektrolytischen Zelle nur noch ein Drittel des
dafür erforderlichen Stromes. Diese vorteilhafte Serienschaltung
erfordert eine dreifach größere Ausgangsspannung
der Badstromquelle. insgesamt bleibt dadurch die erforderliche Leistung
gleich groß. Der kleinere Strom ist technisch jedoch wesentlich
einfacher zu realisieren. Alle elektrischen Leiter haben kleinere Querschnitte
und die Badstromquelle mit größerer Ausgangsspannung
und kleinerem Strom ist kostengünstiger herstellbar. Diese
vorteilhafte Serienschaltung ist zur Realisierung der vorliegenden
Erfindung besonders gut geeignet, weil auch bei einer leeren Teilzelle
ein Stromfluss unter Gasbildung erfolgt. Dagegen müsste
sich nach dem Stand der Technik zum Stromfluss immer ein Gut in
der elektrolytischen Zelle befinden, um den seriellen Stromfluss
nicht zu unterbrechen, was mindestens beim Ein- und Ausfahren von
Gut nicht der Fall sein kann. Beispielsweise muss zum Hartverchromen
aus wirtschaftlichen Gründen stets mit großen
Strömen galvanisiert werden. Eine Verringerung des Stromes
auf z. B. ein Dattel ist daher sehr vorteilhaft. Dies zeigt die
folgende Dimensionierung. Nach dem Stand der Technik sind für
eine typische elektrolytische Anlage z. B. 4000 A bei 12 V erforderlich.
Erfindungsgemäß kann dagegen bei gleich großem
Anlagendurchsatz mit nur 1000 A und 48 V galvanisiert werden, wenn
die Durchlaufanlage in vier Teilanlagen oder Teilzellen aufgeteilt
wird. Die höhere Spannung ist technisch problemlos und
eine Anlage für nur 1000 A auszulegen ist wesentlich kostengünstiger
als eine Anlage für 4000 A. Elektrische Schaltkontakte
können momentan nicht gefüllte Teilanlagen zur
Energieeinsparung überbrücken. Beim Einfahren
von Gütern in eine leere Durchlaufanlage, d. h. beim kontinuierlichen Befüllen
können momentan noch nicht benötigte Anlagenbereiche,
bevorzugt des Anodenraumes auch mittels gesteuerter Blenden oder
Teilblenden abgeschirmt werden, um einen noch nicht benötigten Stromfluss
zur Kathode zu vermeiden. Die Badstromquelle wird in der Größe
ihres Stromes entsprechend gesteuert.
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In
der elektrolytischen Zelle befinden sich in der Regel viele Güter.
Diese können, wie beschrieben, durch die elektrolytische
Zelle gefördert und zugleich in Rotation versetzt werden,
wenn eine vollständige Behandlung am Umfang benötigt
wird. Insbesondere bei Tauchbädern oder bei vertikaler Durchlaufanlagen
kann jedes Gut auch mittels Einzelantrieb in Rotation versetzt würden.
Bei horizontalen Durchlaufanlagen kann die Förderung durch
diese hindurch ebenfalls auch durch Einzeltransportmittel bzw. Einzelantriebe
erfolgen.
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Die
Metallisierungsgrenze, d. h. der Übergang vom Bereich der
Metallisierung zum nicht zu metallisierenden Bereich, wird in der
Regal sehr genau spezifiziert. Besonders bei einem sehr steilen Begrenzungsverlauf
können zusätzliche Behandlungsbegrenzer zu den
im Arbeitsbehälter befindlichen Blenden und Auflagen erforderlich
sein. Diese sind im Anodenraum an der jeweiligen Metallisierungsgrenze
angeordnet. Sie bestehen bevorzugt aus einem elastischen Werkstoff,
der sich an das Gut anlegt und dieses umgreift, wenn es gegen den
Behandlungsbegrenzer gedrückt wird. Dadurch wird die zu
galvanisierende Seite, die zur Anode weist, weiter geschützt
und abgeschirmt. Die Metallisierungsgrenze auf dem Gut kann auch
durch individuelle Blenden, Kappen, Hülsen und dergleichen
oder durch elektrisch isolierende Beschichtungen vor oder auf dem
Gut beeinflusst werden. Wagon der hierfür erforderlichen
zusätzlichen Arbeitsgänge werden diese Maßnahmen
nur in Ausnahmefällen angewendet.
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Die
Erfindung eignet sich nicht nur für radial gleichförmiges
stabförmiges Gut, sondern u. a. auch für radial
ausgeprägt profiliertes Gut wie z. B. pilzförmiges
Gut. Dieses kann in axialer Richtung wechselweise angeordnet durch
die elektrolytische Zelle gefördert werden, um eine möglichst
dicht an dichte Anordnung zu erreichen. Dadurch wird die Anlagenlänge
für den Durchsatz optimal genutzt.
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Die
Auflagen können zugleich den Anodenraum begrenzen, wenn
das Gut partiell behandelt werden soll. Hierzu reichen sie z. B.
bis zum Boden des Arbeitsbehälters. Bei einer allseitigen
elektrochemischen Behandlung des Gutes sollen die Auflagen den Anodenraum
nicht begrenzen. Sie dienen nur als Träger, auf denen das
Gut durch die Durchlaufanlage gefördert wird. Die Träger
bestehen z. B. aus profilierten Schienen. Bevorzugt wird ein Profil
verwendet, das an der Mantellinie zum Gut eine kleine Auflagefläche
aufweist. Der übrige Bereich des Anodenraumes ist offen,
so dass die von der Anode ausgehenden elektrischen Feldlinien alle
Bereiche zur allseitigen elektrochemischen Behandlung erreichen
können. Zu dieser Behandlung können die Auflagen
in Transportrichtung zueinander bevorzugt auch schräg verlaufen,
um Blindstellen am rotierenden Gut zu vermeiden. Damit sehen in
diesem Falle alle Oberflächenbereiche des Gutes den Elektroden
mit gleich langer Expositionszeit gegenüber.
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Die
Erfindung wird nachfolgend an Hand der schematischen und nicht maßstäblichen 1 bis 9 detailliert
beschrieben.
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1a zeigt
im Schnitt A–B einen erfindungsgemäßen
Arbeitsbehälter einer Durchlaufanlage mit stabförmigem
Gut, das z. B. einen runden Querschnitt aufweist, zur elektrochemischen
Behandlung des mittleren Stabbereiches.
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1b zeigt
den selben Arbeitsbehälter in der Draufsicht.
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1c zeigt
desgleichen den Arbeitsbehälter der 1a im
Schnitt C–D.
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2a zeigt
im Schnitt A–B einen erfindungsgemäßen
Arbeitsbehälter einer Durchlaufanlage mit stabförmigem
Gut, das z. B. einen runden Querschnitt aufweist, zur vollständigen
elektrochemischen Behandlung des Gutes.
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2b zeigt
den selben Arbeitsbehälter in der Draufsicht.
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2c zeigt
desgleichen den Arbeitsbehälter der 2a im
Schnitt C–D.
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3 zeigt
eine Durchlaufanlage im Schnitt zur partiellen Galvanisierung des
Gutes mit axial verstellbaren Auflagen zur Anpassung der Durchlaufanlage
an unterschiedlich langes Gut.
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4 zeigt
Maßnahmen im Kathodenraum zur Vermeidung einer Metallisierung
der Kathode bei einem Galvanisierprozess.
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5a zeigt
einen möglichen aktiven Transport des Gutes durch den Arbeitsbehälter
einer Durchlaufanlage mittels mindestens eines umlaufenden Bandes.
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5b zeigt
einen weiteren möglichen aktiven Transport des Gutes durch
den Arbeitsbehälter einer Durchlaufanlage mittels mindestens
einer Pendelschubeinrichtung.
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6 zeigt
eine erfindungsgemäße elektrolytische Zelle mit
einer Elektrode, die abschnittsweise an die Badstromquelle zugeschaltet
und abgeschaltet werden kann.
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7 zeigt
eine Durchlaufanlage die in drei getrennten Arbeitsbehälter
angeordnet ist, wobei die Teilbereiche zur Reduzierung des gesamten
Behandlungsstromes elektrisch in Serie geschaltet sind.
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8 zeigt
eine mögliche Anordnung von pilzförmigem Gut zur
optimalen Nutzung der Länge der Durchlaufanlage.
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9 zeigt
im Schnitt eine Tauchbadanlage mit vertikaler Anordnung des Gutes
oder eine vertikale Durchlaufanlage.
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Die 1a zeigt
im Schnitt A–B einen Arbeitsbehälter 2 einer
Durchlaufanlage für ein stabförmiges Gut 1 mit
kreisrundem Querschnitt. Dieses Gut 1 wird in dieser Figur
senkrecht in die Zeichnungsebene hinein gefördert. Dabei
rollt es auf Auflagen 3 liegend ab. Die Rotation des Gutes 1 kann
durch eine Anordnung der Auflagen 3 als abfallende Schiefe Ebene
in Transportrichtung erreicht werden. Auch Transportmittel als aktive
Antriebe zur Rotation und/oder zum Transport des Gutes 1 durch
die Durchlaufanlage sind anwendbar. Beispiele hierfür werden
weiter unten beschrieben. Die auf den Auflagen 3 liegenden
Güter 1 bilden eine Ebene. Bevorzugt planparallel
zu dieser Ebene befinden sich zwei Elektroden einer elektrolytische
Zelle 4 nämlich eine Anode 5 und eine
Kathode 6. Die Güter 1 befinden sich
in der elektrolytische Zelle 4 in ihrer Ebene zwischen
den Elektroden 5, 6. Der Bereich zwischen der Anode 5 und
dem Gut 1 bzw. dessen Oberfläche ist der Anodenraum 7,
wobei der Abstand des Gutes 1 von der Anode 5 als
Anodenabstand 8 bezeichnet wird. Der Bereich zwischen der
Kathode 6 und dem Gut 1 ist der Kathodenraum 9,
wobei der Abstand des Gutes 1, bzw. dessen Oberfläche,
die der Kathode zugewandt ist, von der Kathode 6 als Kathodenabstand 10 bezeichnet
wird. Die Anode 5 ist über einen elektrischen
Leiter 11 mit dem Pluspol einer nicht dargestellten Badstromquelle
verbunden und die Kathode 6 entsprechend mit dem Minuspol
derselben. Das Gut 1 ist elektrisch nicht kontaktiert.
Von daher werden erfindungsgemäß auch keine Hochstromkontakte
oder Hochstrom-Drehkontakte benötigt, die technisch sehr
aufwändig wären und die auch fortlaufend entmetallisiert
werden müssten. Das Gut 1 befindet sich kontaktlos
im Elektrolyten 12 der elektrolytischen Zelle 4.
Das Niveau 26 des Elektrolyten 12 reicht im Arbeitsbehälter 2 bis über
die obere Elektrode, die bevorzugt die Kathode 6 der elektrolytischen Zelle 4 ist.
Die elektrochemische Behandlung des Gutes 1 erfolgt in
dieser elektrolytischen Zelle 4 an der Oberfläche,
die der Anode 5 zugewandt ist, d. h. im Anodenraum 7 kathodisch
und zugleich an der Oberfläche des Gutes 1, die
der Kathode 6 zugewandt ist, d. h. im Kathodenraum 9 anodisch.
Wegen der Rotation des Gutes 1 wird die Oberfläche
am Umfang abwechselnd bei jeder Umdrehung kathodisch und anodisch
behandelt. Dies. ist zur Vorbehandlung z. B. zur elektrochemischen
Reinigung in einem entsprechenden Elektrolyten 12 sehr
gut geeignet. Das Galvanisieren von Gut 1 in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
setzt jedoch voraus, dass ein Elektrolyt 12 verwendet wird,
in dem sich das darin abgeschiedene Metall anodisch nicht auflöst,
wenn des Gut 1 in der elektrolytischen Zelle 4 rotiert,
wenn also jeder Oberflächenbereich abwechselnd kathodisch
metallisierend und anodisch behandelt wird. Derartige Elektrolyte
sind z. B. zur Hartverchromung, zum Vernickeln und allgemein zur
Edelmetallabscheidung bekannt. Im Anodenraum 7 wird mit
einem derartigen Elektrolyten 12 der eine Oberflächenbereich
des rotierenden Gutes 1 momentan galvanisiert. Zugleich wird
der andere gegenüberliegende Oberflächenbereich
des Gutes 1 im Kathodenraum 9 anodisch behandelt.
Weil durch den Behandlungsstrom, der durch das Gut 1 fließt,
das abgeschiedene Metall anodisch nicht aufgelöst werden
kann, wird dort Gas, z. B. Sauerstoff als Gegenreaktion gebildet.
Infolge der Rotation wird somit das Gut am gesamten Umfang gleichmäßig
galvanisiert. Die erforderlichen Absaugvorrichtungen für
des Gas sind in den 1a bis 1c nicht
dargestellt.
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Damit
die Kathode 6 der elektrolytischen Zelle 4 nicht
galvanisiert wird, sind besondere Maßnahmen erforderlich,
die noch an Hand der 5 detailliert
beschrieben werden.
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Beim
Galvanisieren von stabförmigem Gut 1 besteht oft
die Aufgabe, dieses in axialer Richtung nur partiell zu metallisieren.
So sind z. B. Zylinder für Stoßdämpfer
zur Verbesserung der Abriebeigenschaften nur im mittleren Bereich
mit Hartchrom oder mit einem Hartchromdispersionswerkstoff zu metallisieren.
Die äußeren Bereiche des Gutes 1 müssen aus
anderen Gründen frei oder weitgehend frei von Hartchrom
bleiben. Auch hierzu ist die Erfindung sehr gut geeignet. Die Auflagen 3 werden
im Arbeitsbehälter 2 so positioniert, dass das
Gut 1 mit dessen Metallisierungsgrenze auf diesen Auflagen 3 aufliegt. Diese
Auflagen 3 werden, wie in der 1a dargestellt,
so mit dem Behälterboden 14 verbunden, dass ein
zur Seite abgeschlossener Anodenraum 7 gebildet wird. Damit
befinden sich die äußeren Bereiche des Gutes 1,
die nicht metallisiert werden sollen, außerhalb des elektrischen
Feldes, des von der Anode 5 in Richtung zur Unterseite
des Gutes 1 ausgeht. Obwohl sich diese äußeren
Bereiche des Gutes 1 im Arbeitsbehälter 2 im
Elektrolyten 12 befinden, werden sie daher nicht metallisiert.
Sie erstrecken sich nicht in den Anodenraum 7 hinein. Damit
wird eine sehr genau positionierte Metallisierungsgrenze an den
beiden Enden des Gutes 1 erreicht. Die Abmessung der Kathode 6 in
axialer Richtung des Gutes 1 hat auf die Metallisierungsgrenze
nur einen geringen Einfluss. Daher kann der Kathodenraum 9 in
Bezug zu den axialen Abmessungen des Gutes 1 unbegrenzt
sein, so wie es in der 1a rechts dargestellt ist. Die
Kathode 6 ist an dieser Stelle länger als der Metallisierungsbereich
des Gutes 1.
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Der
Kathodenraum 9 kann ebenso bei Bedarf in axialer Richtung
begrenzt werden, z. B. dann, wenn des Grundmetall im Elektrolyten
anodisch aufgelöst werden könnte. in diesem Falle
ist die Kathode 6 maximal so lang, wie der zu galvanisierende
Mittenbereich des Gutes 1. Zur Begrenzung des Kathodenraumes 9 dient
dann an jeder Seite des Gutes je eine obere isolierwand 13,
so wie sie in der 1a auf der linken Seite beispielhaft
dargestellt ist. Diese beidseitig angeordneten Isolierwände 13 bewirken,
dass die axial gesehen außen liegenden Bereiche des Gutes 1 anodisch
nicht oder nur sehr gering belastet werden. Von daher erfolgt auch
keine anodische Auflösung des ungeschützten Grundmetalls,
warm dieses ansonsten anodisch im verwendeten Elektrolyten 12 auflösbar
wäre. Bei einem Galvanisierprozess können die
axiale Länge der Kathode 6 und die seitlich davon
angeordneten Isolierwände 13 kürzer sein
als der zu galvanisierende Bereich des Gutes 1, um den modischen
Durchgriff der Kathode 6 auf die Enden des Gutes völlig
zu unterbinden.
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Beim
Galvanisieren wird eine unlösliche Anode 5, z.
B. aus Blei oder platiniertem Titan verwendet. Die erforderliche
Metallergänzung im Elektrolyten 12 sowie die Kreislaufförderung
des Elektrolyten 12 durch die elektrolytische Zelle 4 sind
Stand der Technik und daher in den Figuren nicht dargestellt.
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Die 1b zeigt
die Draufsicht des Arbeitsbehälters 2, der in
der 1a im Schnitt A–B dargestellt ist. in
dieser Draufsicht ist eine sehr kurze horizontale Durchlaufanlage
bzw. elektrolytische Zelle 4 mit rotierend abrollendem
Gut 1 dargestellt. Der Transportpfeil 15 zeigt
die Transportrichtung des Gutes 1. Die Handhabungsgeräte
zum Beschicken und Entleeren der Durchlaufanlage sind nicht dargestellt. Sie
sind ebenfalls Stand der Technik. Zur besseren Darstellung ist die
obere Elektrode, hier die Kathode 6 nur als Kathodenumriss 16 eingezeichnet.
Diese 1b zeigt den sehr einfachen
Aufbau der elektrolytischen Zelle 4 und damit der Durchlaufanlage.
Das Gut 1 kann dicht an dicht oder zur schnelleren Gasausleitung
geringfügig beabstandet, wie dargestellt, in Transportrichtung
gefördert werden. Zur Abstandshaltung können z.
B. an den beiden Metallisierungsgrenzen auf dem Gut elektrisch isolierende
Scheiben oder O-Ringe angeordnet werden, wobei deren Außendurchmesser
entsprechend der Beabstandung größer ist als der
Außendurchmesser des Gutes.
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Zu
erkennen ist auch, dass ein stabförmiges Gut im Vergleich
zum Gut in rohrförmigen Anoden nach dem Stand der Technik
sehr wenig Platz in der elektrolytischen Zelle 4 in Anspruch
nimmt. Von daher wird die jeweils nur momentan galvanisierende Oberfläche
des Gutes 1 in Bezug auf den Durchsatz einer Galvanisieranlage
mehr als ausgeglichen. Weil sich in der erfindungsgemäßen
elektrolytischen Zelle 4 mit einer bestimmten Länge
in Transportrichtung zugleich viele bis sehr viele Güter 1 befinden
können, wird die erforderliche Expositionszeit auch bei
einer kurzen Taktzeit, d. h. bei schnellen Beschickungszyklen stets
erreicht.
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Die 1c zeigt
den Arbeitsbehälter 2 der 1a und 1b im
Schnitt C–D. Das Gut 1 rollt auf der dargestellten
Schiefen Ebene der Auflagen 3 durch die elektrolytische
Zelle 4, die auch hier in Transportrichtung sehr kurz dargestellt
ist. Die Länge richtet sich in der Praxis u. a. nach dem
erforderlichen Durchsatz des Gutes 1 sowie nach der dafür nötigen
Größe des Behandlungsstromes. Auch wenn keine
rotierenden elektrischen Kontakte für des Gut 1 benötigt
werden, erfordern Ströme von mehreren tausend Ampere stets
besonders große und schwere Konstruktionen der Stromschienen
und der Elektroden, die zu vermeiden sind. Die Erfindung ermöglicht sehr
vorteilhaft kostengünstige Kleinanlagen an Stelle einer
nach dem Stand der Technik üblichen Großanlage
zu realisieren. Die bekannten Einrichtungen zum Beschicken und zum
Entleeren der Durchlaufanlage sind in der 1c nicht
dargestellt.
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Die 2a bis 2c zeigen
einen erfindungsgemäßen Arbeitsbehälter 2 zur
allseitigen Behandlung von abrollendem Gut 1. Zur Platzierung
des Gutes 1 dienen in der 2a dargestellte
elektrisch isolierende Auflegen als Schienen 17. Diese
bilden einen offenen Anodenraum 7. Das Gut 1 rollt
auf den Mantellinien der beiden Schienen 17 ab. Wegen der Offenheit
des Anodenrau mes 7 und wegen des z. B. runden Profils der
Schienen 17 wird nahezu die gesamte Oberfläche
des rotierenden Gutes 1 vom elektrischen Feld der elektrolytischen
Zelle 4 erreicht und elektrochemisch behandelt. Zum allseitigen
Galvanisieren des abrollenden Gutes 1 können die
Elektroden 5, 6 an die axiale Länge des
Gutes so angepasst werden, wie es die 2a und 2b zeigen.
Mit der in der 2b dargestellten Schrägstellung
der Schienen 17 wird eine dauerhafte Abschattung des elektrischen
Feldes an einer bzw. zwei Stellen des Gutes 1 vermieden.
Die momentanen geringfügigen Abschattungen verteilen sich
in axialer Richtung über einen größeren
Bereich des Gutes 1. Insgesamt wird dadurch das gesamte
Gut gleichmäßig elektrochemisch behandelt.
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Die 2c zeigt
den Arbeitsbehälter 2 zur allseitigen Behandlung
des Gutes in der Seitenansicht. Der Querschnitt der Schienen 17 ist
so dimensioniert, dass einerseits das Gut 1 getragen werden kann
und andererseits der Anodenraum 7 wenig begrenzt wird.
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Soll
ein Gut 1 zunächst mit einer dünnen Schutzschicht
allseitig metallisiert werden, damit danach ein entsprechender Grundwerkstoff
anodisch nicht aufgelöst werden kann, so eignet sich eine
Aneinanderreihung der elektrolytischen Zellen 4 gemäß der 2a bis 2c mit
der nachfolgenden Ausführung gemäß der 1a bis 1c.
Konstruktiv ist dies sehr einfach realisierbar, weil in den beiden
Fällen der selbe Elektrolyt 12 verwendbar ist.
Somit wird nur ein einziger Arbeitsbehälter 2 benötigt.
Die offenen Schienen 17 am Eingang des Arbeitsbehälters sind
dabei in Transportrichtung entsprechend der erforderlichen allseitigen
ersten dünnen Metallisierung kurz. Der übrige
Bereich der Transportbahn mit den geschlossenen Auflagen 3 ist
wesentlich länger, um die geforderte Schichtdicke im funktionalen
Nutzbereich des Gutes 1 zu erreichen. Die Elektroden 5, 6 können
sich über beide Bereiche erstrecken, wodurch nur eine einzige
Badstromquelle erforderlich ist. Bei in Transportrichtung geteilten
Elektroden 5, 6 in den beiden Bereichen ist die
Verwendung von zwei Badstromquellen möglich. Diese können
unabhängig voneinander in ihrem Ausgangsstrom eingestellt
werden.
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Die
Durchlaufanlagen der 1 und 2 zeigen ein Gut mit kreisrundem Querschnitt,
das rotierend durch den Arbeitsbehälter 2 gefördert
wird, um am Umfang eine gleichmäßige elektrochemische
Behandlung zu erreichen. Derartige Anlagen und Durchlaufanlagen
eignen sich grundsätzlich auch zur einseitigen Behandlung
von nicht rotierendem Gut, insbesondere zum einseitigen Galvanisieren
von z. B. dekorativem Gut. So soll z. B. bei einem flächigen Gut
als eine Abdeckung meist nur die sichtbare Seite galvanisiert werden.
In diesem alle wird des elektrisch nicht kontaktierte Gut nicht
rotierend in der erfindungsgemäßen elektrolytischen
Zelle 4 angeordnet und/oder durchgeschoben. Die Seite des
Gutes, die sich im Anodenraum 7 befindet, wird metallisiert und
an der gegenüberliegenden Seite, die sich im Kathodenraum 9 befindet,
wird anodisch Gas gebildet. Der Grundwerkstoff oder eine elektrischen
leitfähige Schutzbeschichtung bzw. der Elektrolyt müssen so
gewählt werden, dass des Gut 1 im Kathodenraum 9 anodisch
nicht aufgelöst wird. Bei Bedarf kann zur Vermeidung der
anodischen Auflösung zuvor eine schützende Metallisierung
des Gutes 1 erfolgen. Eine partielle Isolierschicht, wie
sie nach dem Stand der Technik zur Vermeidung einer Metallisierung
der Rückseite erforderlich ist, wird dabei nicht benötigt.
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Die 3 zeigt
einen Arbeitsbehälter 2 einer Durchlaufanlage
zum partiellen Galvanisieren des Mittenbereiches von stabförmigem
Gut 1, wobei die Auflagen 3 in axialer Richtung
des Gutes 1 verstellbar sind. Damit kann die Durchlaufanlage
zur Behandlung von unterschiedlich langem Gut 1 umgestellt
bzw. angepasst werden. Mindestens eine der beiden Auflagen 3 muss
axial verstellbar sein. Die andere Auflage 3 kann, wie
in den 1 gezeigt, fest im Arbeitsbehälter 2 angeordnet
sein und den Anodenraum 7 an dieser Seite begrenzen.
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Die 3 zeigt
beispielhaft zwei Möglichkeiten zur axialen Verstellung
der Auflagen 3. An der linken Seite ist die Auflagen 3 auf
einer bevorzugt horizontalen Deckplatte 18 befestigt. Die
Deckplatte 18 ragt verschiebbar und annähernd
flüssigkeitsdicht durch die Seitenwand des Arbeitsbehälters 2 hindurch.
Das Verschieben kann z. B. mittels mindestens einer nicht dargestellten
Spindel erfolgen. Die Anode 5 ist quer zur Transportrichtung
des Gutes 1 gesehen zum Galvanisieren des längsten
Gutes 1 dimensioniert. Bei kürzerem Gut, so wie
es die 3 zeigt, wirkt die elektrisch isolierende Deckplatte 18 als
dichte Blende, die den Anodenraumes 7 axial so begrenzt,
wie es zum partiellen Galvanisieren des Gutes 1 erforderlich
ist. Der Arbeitsbehälter 2 steht in einem Überlaufbehälter 19. Überlaufender
und aus dem Schlitz 20 des Arbeitsbehälters 2 auslaufender Elektrolyt 12 gelangt
in den Überlaufbehälter 19. Von dort
wird er wieder im Kreislauf durch den Arbeitsbehälter 2 gepumpt.
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Als
weiteres Ausführungsbeispiel zur Verstellung der Auflagen 3 ist
an der rechten Seite der 3 ein elektrisch isolierender
Faltenbalg 21 dargestellt. Dieser deckt wieder den nicht
benötigten Bereich der Anode 5 ab, wodurch sich
der nicht zu galvanisierende Endbereich des Gutes 1 außerhalb
des elektrischen Feldes der Anode 5 befindet. Dieser Endbereich
wird nicht galvanisiert. Wegen des elastischen Faltenbalges 21 wird
die zugehörige Auflage 3 z. B. von den Spindeln
zur axialen Verstellung oder von anderen nicht dargestellten Konstruktionselementen
getragen.
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In
Abhängigkeit vom verwendeten Elektrolyten 12 und
dessen Eigenschaften bezüglich der Streuung kann es zur
Beeinflussung der Metallisierungsgrenze erforderlich sein, zusätzlich
Isolationsmaßnahmen zu ergreifen. Die 3 zeigt
neben den Auflagen 3 je eine elastische Blende 22.
Diese kann z. B. aus einem elektrisch nichtleitenden Schaumstoff oder
Moosgummi bestehen, der über die Oberkante der Auflagen 3 herausragt.
Das Gut 1 wird von schematisch dargestellten Transportmitteln 23 mit
drückenden Konstruktionselementen als Mitnehmer auf die
Auflagen 3 gedrückt. Dabei umschließt
die elastische Blende 22 das Gut weitgehend, wodurch der Übergang
von dem Metallisierungsbereich zum nicht metallisierten Bereich
auf einer sehr kurzen axialen Länge erreicht wird, z. B.
innerhalb von 2 mm.
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Einseitig
oder beidseitig angeordnete flache Profile als Axialbegrenzer 24 können
die axiale Lage der Güter fixieren und somit die Metallisierungsgrenze
sehr genau auf dem Gut 1 positionieren. Eine Absaugung 25 über
dem Arbeitsbehälter 2 sorgt für die Abführung
der bei den Prozessen entstehenden Gase und der Aerosole.
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Die 4 zeigt
verschiedene einzeln anwendbare Maßnahmen zur Vermeidung
einer Metallisierung der Kathode 3 bei einem Galvanisierprozess
in der elektrolytischen Zelle 4. Diese Maßnahmen
können bei Bedarf auch untereinander kombiniert werden.
Sie sind in allen anderen Figuren nicht dargestellt, jedoch teilweise
erforderlich. Die Kathode 6 wird als metallischer Hohlkörper
ausgeführt, der von einem Kühlmedium 27 durchflossen
wird. Hierzu eignet sich z. B. das in Produktionsstätten
verfügbare Kühlwasser. Die Vorlauftemperatur beträgt
z. B. 8°C. Nahezu die selbe Temperatur nimmt die Oberfläche der
Kathode 6 und der Elektrolyt 12 in der Grenzschicht
zur Kathode 6 an. Weil zur Metallabscheidung in der Regel
eine wesentlich höhere Temperatur erforderlich ist, wird
trotz des Stromflusses zur Kathode 6 auf dieser kein Metall
abgeschieden sondern Gas gebildet, in der Regel Wasserstoff.
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Zur
Beschleunigung der Prozesse in der elektrolytischen Zelle 4 wird
bevorzugt eine turbulente Strömung des Elektrolyten 12 angewendet.
Dies verursacht auch einen gesteigerten Wärmeübergang zur
gekühlten Kathode 6 mit einem erhöhten
Kühlleistungsbedarf. Zur thermischen Isolation der Oberfläche
der Kathode 6 kann diese mit einem Wärmeisolator 28 umgeben
sein. Dieser besteht z. B. aus einem porösen Gewebe, das
ionendurchlässig und gasdurchlässig sein muss.
Geeignet ist z. B. ein Tuch aus Polypropylen oder dergleichen.
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Eine
weitere Maßnahme zur Vermeidung der Metallisierung der
Kathode 6 ist die Trennung des Kathodenraumes 9 vorn übrigen
Bereich der elektrolytischen Zelle 4 mittels einer ionenselektiven
und flüssigkeitsdichten Membrane 29. im Raum,
der die Kathode 6 umgibt, wird ein gesonderter Elektrolyt
als Katolyt 30 verwendet. Dieser enthält keine
Metallionen, die auf der Kathode 6 bei Stromfluss durch
die semipermeable Membrane 29 zur Kathode 6 abgeschieden
werden könnten. Als Gegenreaktion wird an der Kathode 6 wieder
Gas gebildet.
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Auch
durch die Auswahl des Werkstoffes an der Oberfläche der
Kathode 6 kann Einfluss auf die Metallisierung derselben
bzw. Nichtmetallisierung genommen werden. In Abhängigkeit
vom verwendeten Elektrolyten 12 und vorn abzuscheidenden
Metall gibt es Werkstoffe, die elektrochemisch nicht metallisiert
werden können. Ein Beispiel hierfür ist eine kathodisch
gepolte Oberfläche aus Zinn in einem Hartchrombad.
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Ein
Gut 1, das sich in der elektrolytischen Zelle 4 zwischen
der Anode 5 und der Kathode 6 befindet, hat im
Anodenraum 7 eine erste Zellspannung zur Anode 5 und
eine zweite Zellspannung zur Kathode 6. Diese Zellspannungen
entsprechen in ihrer Summe der Zellspannung UZ von
der Anode 5 zur Kothode 6. Die Größe
der ersten und der zweiten Zellspannung wird vom Anodenabstand 8 und
vom Kathodenabstand 10 bestimmt. Je näher sich
das Gut 1 an einer der beiden Elektroden 5, 6 befindet, desto
kleiner wird die zugehörige erste oder zweite Zellspannung.
Entsprechend wird die Zellspannung über dem größeren
Abstand größer. Somit bestehen in der elektrolytischen
Zelle 4 zwei elektrolytische Teilzellen mit gleichen oder
unterschiedlich großen Zellspannungen UZ.
Diese Teilzellen sind elektrisch in Sehe geschaltet. Sie werden
von dem selben Strom durchflossen. Auf dem Gut soll mit diesem Strom
Metall abgeschieden werden, wozu eine bestimmte Mindeststromdichte
erforderlich ist. Auf der Kathode 6 soll bei dem selben
Strom kein Metall abgeschieden werden, wozu diese Mindeststromdichte
unterschritten werden muss. Weil der Behandlungsstrom in beiden
Fällen gleich groß ist, wurden diese Stromdichten
mittels der Größe der Flächen eingestellt.
Die Kathode 6 muss eine größere Fläche
im Vergleich zur momentan anodischen Fläche des Gutes 1 aufweisen.
Dies kann z. B. durch eine mehrlagige Streckmetallanordnung mit
sehr großer Oberfläche als Kathode 6 erreicht
werden, wodurch an ihr infolge der kleinen Stromdichte durch den
Strom nur Gas als elektrochemische Gegenreaktion gebildet wird.
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Die 5a zeigt
beispielhaft ein Transportmittel 23 als aktiven Antrieb
zur rotierenden Förderung des Gutes 1 durch die
elektrolytische Zelle 4. Hierzu befindet sich z. B. im
Kathodenraum 9 mindestens ein elektrisch isoliertes umlaufendes
Band 31. Dieses ruht mit dem unteren Trum 32 auf
dem runden Gut 1 und nimmt dieses um dessen Längsachse
drehend in Transportrichtung mit. Dabei rollt es auf den Auflagen 3 in
Transportrichtung ab, die mit dem Transportpfeil 15 gekennzeichnet
ist. Das Gut 1 kann dicht an dicht oder zur schnelleren
Gasausleitung voneinander geringfügig beabstandet gefördert werden.
Die Abstände werden z. B. mittels Distanzstücken 33 oder
Mitnehmern, die am Band 31 befestigt sind, realisiert.
Diese Art des Transportes eignet sich gemäß der
Erfindung für alle elektrochemischen Prozesse, insbesondere
auch zur elektrischen Kontaktierung des Gutes über die
Auflagen 3 und Schienen 17 bei den Vorbehandlungen,
wie oben beschrieben. Gleiches gilt für das in der 5b dargestellte Transportmittel
als aktiven Antrieb des rotierenden Gutes 1 durch die elektrolytische
Zelle 4. Der Transport erfolgt mittels mindestens einer
Pendelschubeinrichtung 34. Mindestens ein Mitnehmer 35,
der sich entlang der gesamten Transportbahn erstreckt, wird vorn
aktiven Antrieb, d. h. von der Pendelschubeinrichtung 34 gegen
das Gut 1 gedrückt. in diesem Zustand bewegt sich
der oder die Mitnehmer 35 in Transportrichtung für
eine kurze Strecke, z. B. entsprechend der Länge von drei
Durchmessern des Gutes. Die Geschwindigkeit dieser Vorwärtsbewegung
ist die erforderliche Umfangsgeschwindigkeit des Gutes 1.
Danach hebt der Mitnehmer 35 vom Gut 1 ab und
bewegt sich schnell gegen die Transportrichtung zurück,
worauf ein erneutes Absenken erfolgt. Es können auch mehrere
Pendelschubeinrichtungen 34 und Mitnehmer 35 zur
Förderung des Gutes verwendet werden. Diese arbeiten vorteilhaft
zueinander phasenverschoben. Dadurch ergibt sich auch bei einer
langsamen Rückwärtsbewegung des Mitnehmers 35 ein
gleichmäßig abrollender Transport des Gutes 1 durch
die elektrolytische Zelle 4. Zur schlupffreien Mitnahme
des Gutes können die Mitnehmer 35 an der Seite,
die das Gut berührt, mit einem elastisch haftenden Werkstoff
versehen sein.
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Die 6 zeigt
die Elektroden 5, 6 einer elektrolytischen Zelle 4,
wobei eine Elektrode in elektrisch voneinander isolierte Elektrodenabschnitte 36 in
Transportrichtung geteilt ist. Diese Elektrodenabschnitte 36 können
mittels gesteuerter elektrischer Schalter 37 an die eine
nicht dargestellte Badstromquelle geschaltet werden. Beim Einfahren
und Ausfahren von Gütern 1 in bzw. aus der elektrolytischen Zelle 4 wird
temporär nicht die gesamte Elektrode benötigt.
In den leeren Bereichen der elektrolytischen Zelle 4 würde
unter Aufwendung von elektrischem Strom Gas gebildet. Zur Einsparung
von Energie werden daher nur die Bereiche der Elektrode eingeschaltet,
die mit Gut 1 beschickt sind. Hierzu ist das teilweise
Abschalten einer Elektrode ausreichend. Bevorzugt ist dies die Anode 5,
weil die Maßnahmen zur Vermeidung der Metallisierung der
Kathode 6 eine Bildung von Abschnitten konstruktiv erschweren.
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Die 7 zeigt
drei elektrolytische Zellen 4, die sich in drei elektrisch
voneinander isolierten Arbeitsbehältern 2 bzw.
Bädern A, B und C befinden. In den drei Arbeitsbehältern 2 mit
den drei elektrisch in Serie geschalteten elektrolytischen Zelle 4 können gleiche
oder unterschiedliche Güter 1 elektrochemisch
behandelt werden, wobei in allen Bädern der gleich große
Behandlungsstrom IZA = IZB =
IZC = IGR erforderlich
sein muss. Dies erlaubt die dargestellte sehr vorteilhafte elektrische
Serienschaltung der drei elektrolytischen Zellen 4. Der
Gleichrichterstrom IGR fließt durch
alle Arbeitsbehälter 2. Er beträgt jedoch nur
ein Drittel im Vergleich zu einer einzigen langen elektrolytischen
Zelle 4. Dabei addieren sich lediglich die Zellspannungen
UZA + UZB + UZC. Deren Summe UGR ist
die Gleichrichter-Ausgangsspannung. Die erforderliche elektrische
Gesamtleistung bleibt ebenso groß wie bei einer Parallelschaltung
der drei elektrolytischen Zellen 4. Jedoch sind kleinere
Ströme und größere Spannungen technisch
günstiger realisierbar. Weil eine Zellspannung UZ bei derartigen elektrochemischen Prozessen
selten größer ist als 12 Volt, bleibt auch die
Summe der Zellspannungen UZ bzw. UGR noch so klein, dass die Stromschienen
bezüglich einer Berührung durch Personen gefahrlos
bleiben. Wenn eine oder zwei der in Soda geschalteten elektrolytischen
Zellen 4 temporär nicht mit Gut beschickt sind,
können die Elektroden 5, 6 mittels elektrischer Schaltkontakte 38 überbrückt
werden, um Energie einzusparen. in diesem Falle wird die Gleichrichter-Ausgangsspannung
UGR entsprechend reduziert.
-
Die 8 zeigt
ein pilzförmiges Gut 1, z. B. Motorventile, die
nur am Schaft zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit
galvanisiert werden sollen, z. B. mit Hartchrom oder mit einer Legierung.
Zur optimalen Nutzung der elektrolytischen Zelle 4 werden
sie in der dargestellten Weise angeordnet und durch die elektrolytische
Zelle 4 rotierend gefördert. Auch bei diesen Kleinteilen
sind keine Hochstrom-Drehkontakte erforderlich. Von daher erweist
sich die Erfindung auch zur präzisen elektrochemischen
Behandlung von vergleichsweise kleinem Gut als sehr wirtschaftlich.
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Die 9 zeigt
eine vertikale Anordnung des Gutes 1 in einer elektrolytischen
Zelle 4, in der auch die Elektroden 5, 6 vertikal
angeordnet sind. In einem derartigen Tauchbad kann des Gut 1 eingebracht werden
und am Ort statisch oder rotierend verbleiben. Die gegebenenfalls
erforderlichen Begrenzungen des Anodenraumes 7 und des
Kathodenraumes 9 sind in dieser 9 nicht
dargestellt. Zur Rotation des vertikalen Gutes 1 um dessen
Längsachse sind nicht dargestellte Antriebe 23 erforderlich,
die von oben oder von unten auf das Gut 1 einwirken. in
dieser vertikalen Position kann des Gut 1 auch kontinuierlich
durch die elektrolytische Zelle 4 gefördert werden.
Dabei handelt es sich um eine so genannte vertikale Durchlaufanlage.
Sie ist besonders dann vorteilhaft, wenn nicht rotierendes Gut elektrochemisch behandelt
werden soll. Es kann kontaktlos und frei hängend oder stehend
in die Zeichnungsebene der 9 hinein
gefördert werden.
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- 1
- Gut
- 2
- Arbeitsbehälter
- 3
- Auflagen
- 4
- elektrolytische
Zelle
- 5
- Anode,
Elektrode
- 6
- Kathode,
Elektrode
- 7
- Anodenraum
- 8
- Anodenabstand
- 9
- Kathodenraum
- 10
- Kathodenabstand
- 11
- elektrischer
Leiter
- 12
- Elektrolyt
- 13
- Isolierwand
- 14
- Behälterboden
- 15
- Transportpfeil
- 16
- Kathodenumriss
- 17
- Schiene
- 18
- Deckplatte
- 19
- Überlaufbehälter
- 20
- Schlitz
- 21
- Faltenbalg
- 22
- elastische
Blonde
- 23
- Transportmittel
- 24
- Axialbegrenzer
- 25
- Absaugung
- 26
- Niveau
- 27
- Kühlmedium
- 28
- Wärmeisolator
- 29
- Membrane
- 30
- Katolyt
- 31
- Band
- 32
- unteres
Trum
- 33
- Distanzstück,
Mitnehmer
- 34
- Pendelschubeinrichtung
- 35
- Mitnehmer
- 36
- Elektrodenabschnitt
- 37
- elektrischer
Schalter
- 38
- elektrischer
Schaltkontakt
- A
- Bad
A
- B
- Bad
B
- C
- Bad
C
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 1103103 [0003]
- - DE 2524315 [0004]
- - DE 19632132 C1 [0004, 0005]
- - DE 19837973 C1 [0009]