DE19722983C2 - Verfahren zur elektrochemischen Behandlung von stabförmigem Behandlungsgut und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum partiellen Galvanisieren oder zum elektrochemischen Ätzen von stabförmigem Behandlungsgut in Tauchbadanla­ gen. Sie betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Vorzugsweise dienen das Verfahren und die Vorrichtung zum Ätzen und Galva­ nisieren von langgestreckten Zylindern, insbesondere von runden Stäben. Die Stäbe können ein- oder beidseitig an den Enden im Durchmesser verjüngt und/oder mit Gewinde versehen sein. Ein Beispiel hierfür sind Zylinder für Fahrzeugstoßdämpfer. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf die Behandlung von runden Stäben. Sie eignet sich auch für andere Querschnitte. In der nachfolgenden Beschreibung wird das Behandlungsgut kurz mit Stab be­ zeichnet.

Die elektrochemische Behandlung der Stäbe dient zum Beispiel bei Stoßdämpfer­ zylindern zur Verbesserung der Verschleiß- und Korrosionseigenschaften. Hierzu werden die Stäbe nur an den betriebsmäßig beanspruchten Oberflächen elektrolytisch mit Hartchrom beschichtet. Die anderen Stellen der Stäbe sollen unbeschichtet oder nahezu unbeschichtet bleiben. Zur Verbesserung der Haft­ festigkeit der Chromschicht wird die Oberfläche zuvor elektrochemisch geätzt. Für beide Verfahrensschritte werden vorzugsweise unlösliche Elektroden ver­ wendet. Die Behandlung erfolgt in Tauchbadanlagen mit entsprechenden Spülschritten. Eine Transporteinrichtung sorgt für den Transport der Stäbe von Bad zu Bad.

Zur partiellen Behandlung der Stäbe im Stabmittenbereich müssen die Enden maskiert, d. h. so abgeschirmt werden, daß auf diesen maßlich genau vor­ bestimmten Bereichen kein Metall abgeschieden wird. Die Grenzen zwischen der Abscheidung und den nicht zu beschichtenden Bereichen sind in der Regel eng toleriert. Innerhalb von zum Beispiel ± 3 Millimetern muß der Übergang zum Beispiel bei Stoßdämpferzylindern erfolgen. Die abzuscheidende Schicht muß bis an diese Grenzen gleichmäßig dick sein. Randeffekte, d. h. Schicht­ dickenzunahme oder Schichtdickenabnahme an den Schichtgrenzen müssen vermieden werden. Ziel der präzisen Beschichtung ist es, ein nachträgliches Überschleifen derselben vermeiden zu können.

In den bekannten Tauchbadanlagen erfolgt die elektrochemische Behandlung der Stäbe an Gestellen, die an transportablen Warenträgern befestigt sind. Die Gestelle sind mit individuellen Masken so versehen, daß beide Stabenden im vorgesehenen Bereich nicht beschichtet werden. Für alle vorkommenden Sta­ blängen, Stabdurchmesser und Beschichtungsbereiche im Stabmittelbereich müssen Masken und Gestelle in ausreichender Anzahl an einer Galvanoanlage bevorratet werden. Das Beschicken der Gestelle mit den Stäben ist Handarbeit. Das in der Praxis vorkommende große Produktspektrum ist für eine Automati­ sierung schwer zugänglich. Ein weiterer Nachteil der Gestelltechnik sind die beidseitigen Masken einschließlich der Stromzuführungen. Die Gestelle verhin­ dern die Verwendung von rohrförmigen Elektroden zum Umschließen des Stabes in der elektrolytischen Zelle. Ein am Gestell beidseitig befestigter Stab läßt sich nicht in eine derartige Elektrode einfahren. Die Elektroden sind geteilt. Sie stehen nur an zwei Seiten den Stäben gegenüber. Infolgedessen wird auf den Stäben am Umfang keine gleichdicke Schicht abgeschieden. Der ungleichmäßige Stab muß nachträglich rund geschliffen werden. Bei Hartchrom ist dies ein wesentlicher Kostenfaktor.

Gestelle in Tauchbadanlagen führen zur Verschleppung der Elektrolyten und Spülwässer. Durch die an den Gestellen befestigten Masken und Halter ist die Verschleppung besonders groß. Entsprechend viele Spülschritte sind einzufügen. Die Hartchrombäder arbeiten u. a. mit Chromsäure. Wegen der Aggressivität werden von allen medienberührten Werkstoffen sehr gute Korrosionseigen­ schaften verlangt. Kunststoffe sind hierfür am besten geeignet. Weil Gestelle auch zur Zuführung des Badstromes an die Stäbe dienen, müssen sie metallisch sein. Das Metall muß durch Kunststoffbeschichtungen, die fehleranfällig sind, geschützt werden. Das Spülen nach den aktiven Bädern muß sehr sorgfältig geschehen. Insbesondere dann, wenn die Verschleppung maskenabhängig groß ist.

In der Druckschrift DE 25 24 315 A1 wird ein Galvanisiergestell zur Aufnahme einer Mehrzahl von stabförmigem, vorzugsweise zylindrischem Behandlungsgut wie zum Beispiel Kolbenstangen beschrieben. Die in hülsenförmigen Aufnahme­ teilen aufgenommenen zylindrischen Stangen sollen am Umfang mit gleicher Schichtdicke galvanisiert werden. Die beidseitig den Stangen gegenüberliegen­ den Anoden verursachen eine elliptische Schichtdickenverteilung. Deshalb wird hier erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Stangen um ihre Längsachse drehend zu galvanisieren. Längs verstellbare, auf das Behandlungsgut individuell abge­ stimmte Schutzhülsen (52) begrenzen die Galvanisierschicht in Stablängsrichtung an den Stabenden. Der Stablänge paßt sich das Galvanisiergestell durch vertikal einstellbare Seitenteile an. Nachteilig bei der vorgeschlagenen Lösung ist der enorme technische Aufwand, der nötig ist, um jeden einzelnen Stab im aggres­ siven elektrolytischen Bad in Rotation zu versetzen. Die Rotation erfordert darüber hinaus einen Übergang des in der Regel sehr hohen Galvanisierstromes mittels Bürsten (40) zum Stab, was ebenfalls nur mit großem technischen Auf­ wand realisierbar ist.

Die Druckschrift DE-AS 11 03 103 beschreibt eine Vorrichtung zum partiellen Galvanisieren von langgestreckten zylindrischen Körpern. Diese Körper werden zentrisch in rohrförmigen Anoden angeordnet und an der Oberseite in einem abgestuften Metallkern befestigt. Über den Metallkern erfolgt der kathodische Stromanschluß. Der Metallkern ist durch einen Isolierkörper von der elek­ trolytischen Zelle getrennt. Metallkern und Isolierkörper begrenzen die Galvani­ sierschicht am oberen Ende des Behandlungsgutes. Das untere Ende wird mittels eines Schutzlackes vor unerwünschter Galvanisierung geschützt.

Nachteilig bei dieser Ausführung sind das individuelle Befestigen jedes ein­ zelnen zu galvanisierenden Körpers sowie das mäßgenaue Aufbringen des Schutzlackes an einem Ende des Körpers. Ferner auch das Ablösen des Schutz­ lackes nach dem Galvanisieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das die partielle elek­ trochemische Behandlung, insbesondere die elektrochemische Behandlung von Stäben unterschiedlichster Abmessungen unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile in Tauchbadanlagen ermöglicht.

Gelöst wird die Aufgabe durch elektrolytische Einzelzellen je Stab mit definiert verstellbaren Masken mit Dichtmitteln in Form von Abschlußmanschetten an beiden Stabenden zur Begrenzung der zu behandelnden Flächen. In der Be­ schickungsstation ergreifen mehrere am Warenträger befestigte, elektrisch leitfähige Greifer zugleich einseitig je einen Stab. Die Stäbe werden zur Vermeidung von großen Verschleppungen vorzugsweise in senkrechter Position zu den Behand­ lungsstationen befördert. Beim Einsenken in die Behandlungsstation gelangt jeder Stab in eine Einzelzelle, die aus je einer stationären rohrförmigen Elek­ trode gebildet wird. Die rohrförmigen Elektroden sind so lang, wie es für den längsten zu galvanisierenden Stab erforderlich ist. Das obere und untere elek­ trolytisch wirksame Elektrodenende wird von je einer rohrförmigen axial ver­ stellbaren Maske bestimmt. Die Maskenenden sind mit je einer Manschette abgeschlossen. Mindestens durch die obere Manschette fährt der Stab zentrisch in die Elektrode bis zur Ablage des Warenträgers ein. Durch voneinander unabhängiges Verstellen der oberen und unteren Masken in axialer Richtung werden die beiden Beschichtungsgrenzen bzw. die zu beschichtende Fläche am Stab einheitlich für jeden Warenträger oder jede Warenträgerreihe eingestellt. Eine Neuanpassung dieser Einstellungen ist nur beim Wechsel der Abmessungen des Behandlungsgutes eines folgenden Warenträgers oder einer Warenträgerrei­ he nötig. Der Badstrom wird über den Warenträger und über die Greifer den Stäben zugeführt. Die Einzelelektroden sind einzeln oder gemeinsam an den Gegenpol der Badstromquelle oder der Badstromquellen angeschlossen.

Das Verfahren vermeidet die Nachteile der bekannten Gestelltechnik. Individuel­ le Masken für jede Stabdimension in Form von Kappen oder Haltern sind nicht erforderlich. Die Gestelle entfallen vollständig. Ein Produktwechsel ist von einem Warenträger zum nächsten Warenträger ohne zeitaufwendige Umrüstung von Masken und Haltern möglich. Die Beschickung beschränkt sich auf das einseitige Einführen des Stabes in den Greifer und das Schließen desselben. Dieser Vorgang ist auch bei Stäben mit unterschiedlichen Dimensionen einfach zu automatisieren.

Beim Ausheben der Stäbe aus dem Bad erfolgt ein schnelles Abtropfen, weil die unteren Stabenden frei von Haltern und Masken sind. Am oberen Ende befindet sich nur der Greifer mit geringer Oberfläche. Somit ist insgesamt auch die Verschleppung minimal.

Das Verfahren erlaubt das Positionieren des Stabes im Zentrum einer Rohrelek­ trode. Die Entfernung aller Oberflächenbereiche des Stabes zur gegenüberlie­ genden Elektrodenoberfläche ist immer gleichgroß. Dies ist Voraussetzung für eine gleichmäßig abzuscheidende Schicht am Umfang der Stäbe. Ein nach­ trägliches Rundschleifen der Beschichtung kann entfallen.

Bei der Behandlung von Stäben mit stark unterschiedlichen Durchmessern und wenn ein Greifer mit einem feststehenden und einem beweglichen Schenkel verwendet wird, verändert sich die Lage der Stabachse zur Greiferachse.

Durch unterschiedliche Positionierung des Greifers beim Einsenken des Stabes in die Einzelzelle kann dies ausgeglichen werden. Dabei genügen bei den üblicherweise vorkommenden Stabdurchmessern zwei unterschiedliche Einsenkpositionen um alle vorkommenden Stabdurchmesser mit einer ausrei­ chend gleichmäßigen Beschichtung zu versehen.

Durch die stationär angebrachten Masken wird nur das Behandlungsgut und die metallische Zange mit Elektrolyt benetzt von Station zu Station gebracht. Alle weiteren Badeinbauten außer der metallischen Zange mit der Gegenelektrode haben keine stromleitende Funktion. Sie können aus bestandigem Kunststoff hergestellt werden.

Anhand der Fig. 1 bis 5 werden das Verfahren und die Vorrichtung be­ schrieben.

Fig. 1 zeigt einen Warenträger zum Transport des Behandlungsgutes durch die Tauchbadanlage.

Fig. 2a zeigt eine Behandlungsstation schematisch in der Seitenansicht und teilweise im Schnitt.

Fig. 2b zeigt die Behandlungsstation in der Draufsicht.

Fig. 3 zeigt eine elektrolytische Einzelzelle im Querschnitt.

Fig. 4 zeigt eine Manschette für sehr unterschiedliche Durchmesser­ bereiche des Behandlungsgutes.

Fig. 5 zeigt eine elektrolytische Einzelzelle im Querschnitt, mit einem in der unteren Maske zusätzlich angeordneten metallischen Körper.

Der Warenträger in Fig. 1 besteht aus einem mehrteiligen Rahmen 1 mit den Rahmenauflagen 2. Am Rahmen sind zangenförmige Greifer 3 befestigt. Die Greifer bestehen aus einem feststehenden Schenkel 4 und einem beweglichen Schenkel 5.

Dieser ist mit einer Achse 6 drehbar gelagert. Eine kräftige Druckfeder 7 schließt die Klemmbacken am Greifer. Die Klemmbacke 8 am feststehenden Schenkel ist prismenförmig. Die Klemmbacke 9 am beweglichen Schenkel 5 hat das dargestellte ballige Profil. Damit lassen sich Stäbe 10 mit unterschiedlichen Schaftdurchmessern greifen. Beim Greifen werden sie in der prismenförmigen Klemmbacke exakt in Greiferlängsrichtung ausgerichtet. In der Darstellung der Fig. 1 erfolgt die Ausrichtung senkrecht.

Das Greifen und Loslassen der Stäbe 10 erfolgt durch Kraftausübung auf den beweglichen Schenkel 5. Eine Kraft, zum Beispiel von einem Druckzylinder in Richtung des Pfeiles 11 ausgeübt, öffnet den Greifer 3. Das Öffnen und Schlie­ ßen aller Greifer 3 am Warenträger erfolgt mit bekannten Methoden und Mitteln des Maschinenbaues. Sie sind deshalb nicht dargestellt. Ein Warenträger kann zum Beispiel 32 Stäbe in der Beschickungsstation fassen. Dieser Vorgang sowie auch der Entleerungsvorgang ist einfach zu automatisieren auch bei wechseln­ den Abmessungen der Stäbe. Je Warenträger sind die Stababmessungen minde­ stens in jeder Reihe gleich groß. Zum Transport des Warenträgers mittels eines Transportwagens von Bad zu Bad dienen die Tragarme 12. Der Rahmen 1 und die Rahmenauflagen 2 sowie alle Greiferteile sind elektrisch leitfähig. Über die Rahmenauflagen 2 wird der Badstrom dem Warenträger und somit dem Be­ handlungsgut, d. h. den Stäben 10 zugeführt. Bei großen Strömen werden die Auflagepunkte zur sicheren Stromleitung geklemmt. In diesem Falle bestehen die Rahmen zweckmäßigerweise aus Kupfer mit einem Mantel aus Titan zum Schutz gegen Korrosion. Beim Metallisieren kann es vorkommen, daß der untere, in das Bad eintauchende Bereich des metallischen Greifers 3 minimal metallisiert wird. Deshalb wird mindestens dieser Bereich der Greifer bis auf die Klemmbacken mit einer Isolierschicht versehen. Die Klemmbacken werden bedarfsweise chemisch oder elektrolytisch in einem entsprechenden Bad ent­ metallisiert.

In der in Fig. 2a und 2b dargestellten Behandlungsstation wird der Waren­ träger auf den Warenträgeraufnehmern 15 abgelegt. Die Rahmenauflagen 2 und die Warenträgeraufnehmer 15 positionieren den Warenträger exakt im Be­ handlungsbad 16. In diesem Behandlungsbad 16, mit dem Badbehälter 14 sind eingebaut:

• - Verstellbarer unterer Blendenträger 17:
  Es handelt sich um eine mit Durchbrüchen 18 zum Elektrolytaustausch versehene Kunststoffplatte mit seitlichen Trägern 19. Die Träger lagern beidseitig auf Höhenverstelleinrichtungen 20, die von symbolisch dar­ gestellten Antrieben 21 definiert bewegt werden. Auf dem Blendenträger 17 befinden sich für jede Einzelzelle 22 je eine rohrförmige elektrisch nicht leitende Maske 23. Diese ist nach oben mit einer elastischen Man­ schette 24, die ein zentrisches Loch hat, abgeschlossen. Durch dieses Loch ragt der untere Teil des Stabes, der elektrochemisch nicht be­ handelt werden soll.
• - Verstellbarer oberer Blendenträger 25:
  Auch hier handelt es sich um eine Kunststoffplatte 13, die alle oberen rohrförmigen Masken 26 trägt. Zugleich deckt die Platte das üblicher­ weise heiße Bad ab. Das Entweichen von aggressiven Dämpfen wird stark reduziert. Die Masken 26 sind nach unten mit je einer elastischen Manschette 27 abgeschlossen. Durch ein zentrisches Loch in der Man­ schette ragt der zu behandelnde Stab in die Einzelzelle 22. Der obere Blendenträger lagert beidseitig auf Höhenverstelleinrichtungen 28, die von symbolisch dargestellten Antrieben 29 definiert bewegt werden.
• - Elektroden 30 zur Bildung der Einzelzellen 22:
  Im Behandlungsbad 16 sind für jede Einzelzelle 22 je eine rohrförmige Elektrode 30 stationär eingebaut. Die Elektroden 30 sind in einem Elek­ trodeneinsatz 31 elektrisch leitfähig befestigt. Der Elektrodeneinsatz 31 ruht auf dem Behälterrand 32. Der Einsatz ist so ausgerichtet, daß bei abgelegtem Warenträger die zu behandelnden Stäbe zentrisch in der rohrförmigen Elektrode 30 positioniert sind.

Mittels der Anlagentransporteinrichtung und des Warenträgers werden die zu behandelnden Stäbe 10 in die Einzelzellen 22 gebracht und dort genau in der X, Y und Z-Achse positioniert. Der elektrochemisch zu behandelnde Bereich des Stabes wird oben und unten von den Masken 23, 26 sowie von den Manschetten 24, 27 in jeder Einzelzelle 22 begrenzt. Diese Begrenzung ist spezifisch für jedes Behandlungsgut, für eine Reihe am Warenträger oder für den gesamten Warenträger. Mittels der Höhenverstelleinrichtungen 20, 28 wird die Begren­ zung je Warenträger individuell automatisch eingestellt. Sind je Reihe am Warenträger unterschiedlich lange Stäbe zu behandeln, so werden die Begren­ zungen je Reihe individuell verstellt. Die Sollwerte für die Verstellungen wer­ den bei der Beschickung des Warenträgers dem Steuerungssystem der Tauchbad­ anlage mitgeteilt. Die feingängigen Verstelleinrichtungen 20, 28 führen die Höhenverstellung der oberen und unteren Blendenträger auf Basis dieser Soll­ werte aus. Die Istwerte werden aus der Anlage dem Steuerungssystem zurückge­ meldet. Diese Einrichtung ermöglicht das präzise, partielle Behandeln der Stäbe unterschiedlichster Dimensionen in einem Badbehälter, ohne diesen oder den Warenträger umrüsten zu müssen. Die Polarität der Badstromzuführungen sind in den Fig. 2a und 2b für das Galvanisieren eingetragen. Die in Klammern eingetragene Polarität gilt für das elektrochemische Ätzen.

Ohne Warenträger ist in Fig. 2b die Behandlungsstation in der Draufsicht dargestellt. Nur die Stäbe 10 und die Klemmbacken 8, 9 des Greifers 3 sind vom Warenträger gezeichnet. Im rechten Teil ist der obere Blendenträger 25 nicht dargestellt, um den Blick auf die Elektroden 30, den Elektrodeneinsatz 31 sowie auf die untere Maske 23 und auf die untere Manschette 24 freizugeben. Die aus Zeichnungsgründen dargestellten Einzelantriebe M1 und M2 für die Höhenver­ stellungen können auch von je einem Antrieb für alle Auflagepunkte eines Blendenträgers realisiert werden. Für die parallele Höhenverstellung sorgen dann Antriebselemente wie Wellen und Zahnräder. Die Position der Blenden­ träger wird von nicht dargestellten Weggebern an das Steuerungssystem zurück­ gemeldet. Dieses ist somit in der Lage, jede vorbestimmte Position der Blenden­ träger gezielt anzufahren.

Das Anfahren der jeweils richtigen Position der Blendenträger 17, 25 kann vor oder nach Ablage des Warenträgers in den Badbehälter 14 erfolgen.

In Fig. 3 sind Details der Einzelzelle 22 dargestellt. Der zu behandelnde Stab 10 hat in der Regel mehrere angedrehte Absätze 33, teilweise mit Gewinde. Die Klemmbacken 8 und 9 greifen den Stab am Absatz 33. Die Klemmbacke 9, ein Halbzylinder, berührt den Stab an einem Punkt und drückt ihn zur exakten Ausrichtung in die prismenförmige Klemmbacke 8. Beide Klemmbacken beste­ hen aus einem verschleißfesten, korrosionsbeständigen und elektrisch gut leit­ fähigen Werkstoff. Zweckmäßig werden die Klemmbacken an den Schenkeln der Greifer auswechselbar befestigt. Die rohrförmigen Masken 23, 26 können in der Elektrode 30 in der Höhe verstellt werden. Sie sind zentrisch zur Elektrode 30. Die Maskenrohre sind in Richtung Behandlungsraum 34 oben mit einer Verlängerung 35 und unten mit einer Verlängerung 36 versehen. Diese Verlän­ gerungen maskieren das Ende der zu behandelnden Staboberflächen derart, daß zur Begrenzungsstelle 37 hin, die von den Manschetten 24, 27 gebildet werden, kein Stromdichteanstieg oder Stromdichteabfall auftritt. Ohne diese Verlängerun­ gen tritt zum Beispiel beim Galvanisieren ein Schichtdickenanstieg, der so­ genannten Knocheneffekt auf. Die Verlängerungen beschränken sich nicht auf eine zylindrische Rohrverlängerung. Sie können zur Anpassung an die Einzel­ zelle auch andere Formen haben. Geeignet sind zum Beispiel trichterförmige Maskenabschlüsse in beiden Richtungen. Das heißt, eingezogene oder sich öffnende Trichter. Ferner können die Verlängerungen auch mit Durchbrüchen versehen sein. Der Effekt eines trichterförmigen Maskenabschlusses ist auch schon durch die Manschetten 24 bzw. 27 gegeben, wenn der zu behandelnde Stab in diese eingeschoben ist (siehe Fig. 3). Dabei kann eine oben und unten gleiche, nämlich zum Behandlungsabschnitt des Stabes 10 hin -, oder von diesem weggerichtete Form erreicht werden, indem nach dem Einführen des Stabes entweder die untere oder die obere Maske ein Stück in der Eindring­ richtung des Stabes bewegt werden.

In Fig. 5 ist dargestellt, wie durch eine nach unten gerichtete Bewegung der Maske 26, nach dem Einführen des Stabes 10, die Manschette 27 "umgestülpt" wird und damit die gleichen Verhältnisse erreicht sind, wie an der unteren Manschette 24.

Außerhalb des Behandlungsraumes 34 befinden sich der feldfreie Raum 38 oben und der feldfreie Raum 39 unten. Hier findet bestimmungsgemäß keine elektro­ chemische Behandlung statt. Die Manschetten 24, 27 umschließen den Stab 10. Sie bestehen aus einem elastischen Werkstoff, der verschleißfest und korrosions­ fest ist. Geeignet sind Folien aus Kunststoff wie zum Beispiel Viton. Die Man­ schetten haben eine runde Öffnung, die nicht größer ist, als der kleinste Stab­ durchmesser an der Begrenzungsstelle 37. Sie werden im Rohr so befestigt, daß die Öffnung im Maskenzentrum liegt. Zum Ausgleich von Toleranzen können die Manschetten auch schwimmend in den rohrförmigen Masken befestigt werden. Die Manschette legt sich dann auch bei nicht fluchtenden Achsen von Stab 10 und Maske 23, 26 dicht an den Stab an.

In einer besonderen Ausführungsform ist die Manschette mehrlagig gefiedert aufgebaut. Dies erlaubt die Behandlung von Stäben mit großen Durchmesser­ unterschieden an der Begrenzungsstelle 37. Damit können in einer Anlage auch sehr große Unterschiede der Stabdurchmesser bei langer Standzeit der Man­ schetten produziert werden. Die Fig. 4 zeigt diese Manschette. Die Lagen sind so versetzt, daß die Einschnitte 42 einer Folie von der anderen Folie abgedeckt werden. Gleiches gilt für weitere Lagen. Vorteilhaft ist es auch, wenn die Lagen untereinander abgestufte Durchmesser der zentralen Öffnung 40 aufweisen. In diesem Falle ist die Begrenzungsstelle 37 besonders exakt bei geringstem Ver­ schleiß der Manschette. Die Lagen werden von einem Manschettenhalter 41 gefaßt. Der Halter ist fest oder schwimmend in der Maske montiert.

Statt der gefiederten Form der Manschetten 24 bzw. 27 können diese auch so gestaltet sein,daß ihre Dicke in radialer Richtung von außen zum Zentrum hin stetig abnimmt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Das hat den Vorteil, daß die Manschette - obwohl im Bereich des Außendurchmessers sehr formstabil - im Durchdringungsbereich des Stabes 10 sehr flexibel ist. Dem eindringenden Stab wird dadurch wenig Widerstand geboten, trotzdem ist die Abdichtung zu den feldfreien Räumen 38 und 39 sehr zuverlässig. Dadurch reicht bei vielen Behandlungsgutformen eine Manschette aus, um die sichere Abdichtung zu gewährleisten.

In einer weiteren Ausführungsform besteht die Manschette aus elektrisch nicht­ leitenden Bürsten. Die Bürsten sind im Manschettenhalter befestigt und weisen radial zum Manschettenzentrum. Bei dichter Beborstung wird auch hiermit eine zuverlässige Maskierung und eine lange Standzeit erzielt.

Obwohl durch die oben beschriebenen Maßnahmen die Forderung nach feld­ freien Räumen 38 und 39 im wesentlichen erfüllt ist, können, z. B. bei Einsatz von gefiederten Manschetten oder bei zu großen Toleranzen zwischen Zentrum des Stabes 10 und Zentrum der Masken 23 und 26, Feldlinien vom Behand­ lungsraum 34 in die "feldfreien Räume" durchdringen. Ist der Anteil der Feldli­ nien so klein, daß sich daraus an den Endbereichen des Stabes 10, wo keine Beschichtung erfolgen soll, eine Stromdichte ergibt, die unterhalb des Schwel­ lenwertes für eine Abscheidung liegt, ist dies belanglos. Ist der Anteil der durchdringenden Feldlinien größer, erfolgt an den Endbereichen des Stabes 10 eine Beschichtung. Diese ist zwar wesentlich dünner, als die im Be­ reich des Behandlungsraumes 34 abgeschiedene Beschichtung. Zu ihrer Entfer­ nung ist aber ein zusätzlicher Arbeitsschritt erforderlich.

Während nun im oberen, "feldfreien Raum 38", der Schwellenwert der Strom­ dichte, ab dem eine Abscheidung erfolgt, nicht erreicht wird, weil die zusätzli­ chen Metallflächen der Klemmbacken 9 und 10 zur Begrenzung der Strom­ dichte am Stabende beitragen, kann der Schwellenwert im unteren "feldfreien Raum 39" überschritten werden. Um dies zu verhindern, ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, eine Vergrößerung der in diesem "feldfreien Raum 39" befindlichen Metallflächen vorgesehen.

Wie in Fig. 5 dargestellt, ist dazu im Zentrum des "feldfreien Raumes 39" ein metallischer Körper 44 angeordnet. Dieser ist in Richtung des eindringenden Stabes 10 frei beweglich. Er ist dazu an einem Halteelement 45 aus nichtleiten­ dem Werkstoff befestigt, das in der Maske 23 geführt ist. Das Halteelement 45 ist entweder als Schwimmkörper ausgebildet, wodurch es in der Flüssigkeit nach oben gedrückt wird, oder dieser Effekt wird durch eine zwischen dem Haltee­ lement 45 und dem unteren Blendenträger 17 angeordnete Feder 46 erreicht. Bei beiden Maßnahmen liegt der metallische Körper 44 an der unteren Manschette 24 an, wenn sich kein Stab 10 in der Einzelzelle 22 befindet. Beim Einsenken eines Stabes 10 in die Einzelzelle 22 und damit in den "feldfreien Raum 39" kontaktiert der Stab 10 den metallischen Körper 44 und bringt diesen damit auf das gleiche elektrische Potential.

Die Elektrode 30 ist vorzugsweise als unlösliche Elektrode ausgeführt. Das Rohr ist mit Durchbrüchen versehen, damit ein guter Elektrolytaustausch im Behandlungsraum 34 stattfinden kann. Geeignet ist zum Beispiel ein Streck­ metallgitter. Durch den Spalt 43, in Fig. 3 gezeichnet, findet ein weiterer Elektrolytaustausch statt. Sind die Masken 23, 26 im Durchmesser gleich dem Elektrodeninnendurchmesser und fest mit den Elektroden verbunden sind, so entfällt der Spalt 43. In diesem Falle sind die Elektroden teleskopartig verstell­ bar zusammen mit der Maskenverstellung. Der Elektrolytaustausch im Be­ handlungsraum 34 erfolgt allein durch die Elektrodendurchbrüche. Die Ober­ fläche der Elektrode 30 muß chemisch und elektrochemisch resistent sein. Oberflächenbeschichtungen aus Platin oder Mischoxiden sind so beständig, daß lange Standzeiten der Elektroden erzielt werden. Die Elektroden sind mit dem Elektrodeneinsatz elektrisch leitfähig verbunden. Über diesen Einsatz erfolgt der elektrische Anschluß der Badstromquelle an alle Elektroden 30 gemein­ sam. Zur besonders präzisen oder zur individuellen Behandlung kann jeder Elektrode 30 eine individuelle Badstromquelle zugeordnet werden. In diesem Falle sind die Elektroden 30 elektrisch isoliert am Elektrodeneinsatz 31 befestigt und mit einem isolierten Kabel mit der jeweiligen Stromquelle verbunden. In speziellen Fällen kann die Elektrode 30 löslich sein.

Bezugszeichenliste

1

Rahmen

2

Rahmenauflagen

3

Greifer

4

feststehender Schenkel

5

beweglicher Schenkel

6

Achse

7

Druckfeder

8

prismenförmige Klemmbacke

9

ballige Klemmbacke

10

Stab (Behandlungsgut)

11

Pfeil für Kraftrichtung

12

Tragarm

13

Kunststoffplatte

14

Badbehälter

15

Warenträgeraufnehmer

16

Behandlungsbad

17

unterer Blendenträger

18

Durchbrüche

19

Träger

20

Höhenverstelleinrichtung unten

21

Antrieb M2

22

Einzelzelle

23

rohrförmige Maske unten

24

Manschette unten

25

oberer Blendenträger

26

rohrförmige Maske oben

27

Manschette oben

28

Höhenverstelleinrichtung oben

29

Antrieb M1

30

Elektrode

31

Elektrodeneinsatz

32

Behälterrand

33

Absatz

34

Behandlungsraum

35

Verlängerung oben

36

Verlängerung unten

37

Begrenzungsstelle

38

feldfreier Raum oben

39

feldfreier Raum unten

40

zentrale Öffnung

41

Manschettenhalter

42

Einschnitt

43

Spalt

44

Metallischer Körper

45

Halteelement

46

Feder

47

Badspiegel

Claims (20)

1. Verfahren zur partiellen elektrochemischen Behandlung von stabförmigem Behandlungsgut in Tauchbadanlagen mit den folgenden Verfahrensschrit­ ten:

• - Beschickung eines Warenträgers durch einseitiges Ergreifen von vorzugsweise stabförmigem Behandlungsgut mittels am Waren­ träger befestigter, elektrisch leitfähiger Greifer in der Be­ schickungsstation.
• - Transport des Warenträgers mit Behandlungsgut in die einzelnen Behandlungsstationen, vorzugsweise in senkrechter Position mit oben befindlichen Greifern.
• - Einsenken des am Warenträger befestigten Behandlungsgutes in stationäre, langgestreckte, rohrförmige Elektroden der Behand­ lungsstation.
• - Einsenken des Behandlungsgutes in je eine obere Maske, die an ihrem unteren Ende mit einem Dichtmittel abgeschlossen ist.
• - Weiteres Einsenken in die langgestreckten Elektroden und danach in die unteren Masken mit entsprechenden Dichtmitteln.
• - Ablage des Warenträgers in der Behandlungsstation derart, daß das Behandlungsgut mittig in den jeweiligen Elektroden positioniert ist.
• - Axiales Verstellen der oberen und unteren Masken zur Neuanpas­ sung der oberen und der unteren Beschichtungsgrenze am Be­ handlungsgut, wenn eine Neuanpassung erforderlich ist.
• - Zuführung des Badstromes zum Behandlungsgut über den Waren­ träger und über die Greifer.
• - Zuführung des Badstromes des anderen Pols der Badstromquelle an die stationären Rohrelektroden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrlagige, gefiederte Manschetten das Behandlungsgut umschließen und die zu behandelnde Oberfläche des Behandlungsgutes bestimmen.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung der zu behandelnden Oberfläche bei unterschiedlichen Durch­ messern durch abgestufte Durchmesser der Innenbohrungen einer mehr­ lagigen Manschette erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Man­ schetten, die das Behandlungsgut umschließen, eine vom Außendurch­ messer zum Zentrum hin abnehmende Dicke aufweisen und damit die Elastizität so groß wird, daß die Fiederung der Manschette entfallen kann.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Masken schwimmend befestigte Manschetten die Toleranz zwischen Behandlungsgut und Badeinbauten ausgleichen.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mittels elektrisch nichtleitender Bürsten, die an den Masken befestigt sind, die zu behandelnde Oberfläche begrenzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den "feldfreien Räumen" im Bereich der Masken zusätzliche Metallkörper vorhanden sind, die während des galvanischen Beschichtungsvorganges für die Stäbe (10) in elektrischem Kontakt mit diesen sind und damit das gleiche Potential wie die Stäbe aufweisen.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Durchströmung des Behandlungsraumes durch perfo­ rierte Elektroden gefördert wird.

9. Verfahren nach mindestes einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die unlöslichen Elektroden durch eine resistente, elektrisch leitende Oberflächenbeschichtung geschützt werden.

10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß alle Einzelzellen eines Badbehälters von einer Badstrom­ quelle gespeist werden.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede Einzelzelle von je einer Badstromquelle gespeist wird.

12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der obere Blendenträger (25) zugleich das Behand­ lungsbad abdeckt.

13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Beschichtungsgrenze am Behandlungsgut durch die Einstellung des Badspiegels bestimmt wird.

14. Vorrichtung zur partiellen elektrochemischen Behandlung von stabförmi­ gem Behandlungsgut in Tauchbadanlagen zur Durchführung des Verfah­ rens nach den Ansprüchen 1 bis 13, gekennzeichnet durch ein Behand­ lungsbad (16) mit mindestens einer Einzelzelle (22) bestehend aus Elek­ troden (30), in die von beiden Elektrodenenden her Masken (23), (26) hineinragen, die mit je einer Manschette (24), (27) mit einem zentrischen Loch versehen sind und die mit voneinander unabhängigen Höhenver­ stelleinrichtungen (20), (28) zur axialen Maskenverstellung ausgerüstet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch Greifer (3), die aus einem feststehenden Schenkel (4) und einem beweglichen Schenkel (5) gebildet werden, wobei am unteren Ende jedes feststehenden Schenkels (4) eine prismenförmige Klemmbacke (8) und am beweglichen Schenkel (5) eine ballige Klemmbacke (9) auswechselbar befestigt sind und mit einer Feder (7) welche die Klemmbacken schließt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 und 15, gekennzeichnet durch eine Kraft­ einleitung (11) auf den beweglichen Schenkel (5) zur Öffnung der Greifer (3) in der Beschickungsstation und in der Entleerungsstation.

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 14 bis 16, gekennzeichnet durch Mas­ ken mit Manschetten (24), (27), bestehend aus mindestens zwei Lagen elastische, elektrisch nicht leitende Folien mit je einer Öffnung (40) und allseitig zu der Öffnung hin verlaufenden radialen Einschnitten (42), die je Lage zueinander versetzt übereinander angeordnet und in der Maske (41) befestigt sind.

18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 14 bis 17, gekennzeichnet durch Masken (23, (26) welche die an der dem Behandlungsraum (34) zu­ gewandten Seite eine Verlängerung (35), (36) über welche die Man­ schetten (24), (27) aufweisen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet dadurch, daß welche die Verlängerung trichterförmig gestaltet ist.

20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 18 und 19, gekennzeichnet durch Durchbrüche in den Verlängerungen (35), (36).