DE1928062C3

DE1928062C3 - Galvanisierzelle

Info

Publication number: DE1928062C3
Application number: DE1928062A
Authority: DE
Inventors: Kaname Neyagawa Nakao; Takashi Suzuki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1968-06-04
Filing date: 1969-06-02
Publication date: 1974-04-25
Also published as: US3616426A; DE1928062B2; DE1928062A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Galvanisierzelle für eine mit vertikaler Bandführung kontinuierlich arbeitende Bandanlage, deren Wandung mit abgedichteten vertikalen Schlitzen zum Hindurchführen des zu galvanisierenden Bandes versehen ist und in deren Innerem zu beiden Seiten des Bandes Anodenplatten angeordnet sind, wobei die Elektrolytzuführung kontinuierlich erfolgt.

Eine derartige GalvanisierzeUe ist bereits aus der USA.-Patentschrift 2 384 660 bekannt. Bei dieser bekannten GalvanisierzeUe wird die kontinuierliche Elektrolytzuführung durch ein überfließen bzw. -strömen der Elektrolytflüssigkeit über den oberen Rand der Wandung der Galvanisierzelle und durch ein entsprechendes Wiedereinleiten derselben in die Galvanisierzelle bewirkt.

Durch diese Art der Zu- und Ableitung der Elektrolytflüssigkeit ist jc-doch im Inneren der GalvanisierzeUe eine ungleichförmige Strömungsverteilung bedingt, Was sich auf den angestrebten gleichmäßigen Ionenaustausch nachteilig auswirkt. Außerdem ist es bei dieser bekannten GalvanisierzeUe praktisch unmöglich, eine Strömungsgeschwindigkeit der Elektrolytflüssigkeit von 120 m/min zu überschreiten, wodurch einer Erhöhung der Stromdichte zur Verkürzung der Galvatiisierdauer gleichfalls Grenzen gesetzt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die GalvanisierzeUe der eingangs genannten Hauart dahingehend zu verbessern, daß sich eine gleichmäßigere Zirkulation der Elektrolytflüssigkeit mit einer höheren Strömungsgeschwindigkeit erzielen läßt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgaoe dadurch gelöst, daß im vorderen Bereich der Galvanisicrzelle eine Düse angeordnet ist, durch welche der aus einem Vorratsbehälter angesaugte Elektrolyt parallel zur Bewegungsrichtung des Bandes fließt und im hinterer Bereich der GalvanisierzeUe ein mit einem Überlauf behälter verbundener Auslaß angeordnet ist, wobt der Überlaufbehälter über eine Rohrleitung mit den Verratsbehälter verbunden ist.

Durch die Anordnung der Düse im vorderen Bereich der GalvanisierzeUe werden in den Zwischeniäumer zwischen den Anodenplatten und dem zu galvanisie renden Band zwangläufig zwei parallele Ströme vor Elektrolytflüssigkeit gebildet, die eine gleichförmige Geschwi'ndigkeitsverteilung aufweisen. Durch dieser Umstand wie auch infolge der Verbindung des Überlaufbehälters mit dem Vorratsbehälter wird eine Zirkulation der Elektrolytflüssigkeit mit einer Geschwindigkeit von bis zu 180 m/min ermöglicht, so daß sich die Stromdichte infolge der hohen Metallionendichte steigern und damit die Galvanisierungsdauer verkürzen läßt.

Da die Stromstärke zu dem Abstand zwischen der Anodenplatten und dem zu galvanisierenden öanc umgekehrt proportional ist, ist es an sich wünschenswert, diesen Abstand möglichst gering zu machen. \ ^:rr nun abe- andererseits der Gefahr eines unmittelbaren elektrischen Kontakts zwischen den Anodenplatten und dem Band zu begegnen, ist in weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß in der Galvanisierzelle zwischen den Anodenplatten und dem Band gelochte Abstandsplatten aus elektrisch isolierendem Material angeordnet sind.

Hinsichtlich des Strömungsverlaufs der Elektrolytflüssigkeit im Inneren der GalvanisierzeUe hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Wandung der Düse mit dem Band einen Winkel von weniger als 30 einschließt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines ir den Zeichnungen dargestellten besonders vorteilhafter Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer kontinuierlich arbeitenden Bandanlage.

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch da' Galvanisierungibad,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen GalvanisierzeUe,

Fig. 4 eine Aufsicht auf die Galvanisier/eile gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Schwankung der Stärke der galvanisch aufgebrachten Schicht bei Verwendung der erfindungsgemäßen GalvanisierzeUe und

Fig. 6 eine graphische Darstellung des Verbrauchs der Einzelbestandteile des Galvanisierungsbades.

in den Zeichnungen ist mit I ein zu galvanisierendes Stahlband bezeichnet, das von einer Vorratsspule 11 abgezogen wird. Die Bandanlage besteht aus einem Dainpfphasen-Entfettungsbad 2, e nem elektrolytischen Entfettungsbad 3. einem Bad 4 zum Waschen mit Wasser, einem Bei/bad 5, einem Bad 6 zum Waschen mit Wasser, einem Galvanisierungsbad 7, einem Bad 8 zum Waschen mit Wasser, einem Trockenraum 9 und einer Aufwickelvorrichtung K). welche sämtlich in einer Reihe angeordnet sind. Diese Bäder und der Trockenraimi weisen in gerader Linie angeordnete Schlitze auf. durch welche das Stahlband 1 hindurchgeht. Mit 56 sind mehrere paarweise angeordnete Stromkollektorwalzen aus Kupfer bezeichnet, welche dem Band 1 eine negative Ladung verleihen.

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Mit 62 sind Führungswalzen bezeichnet, welche vor mal so großen Fassungsvermögen erzielen. Auf Grund

dem Entfettungsbad 2 und hinter dem Trockenraum 9 der Verringerung des Badvolumens im Vergleich zur

paarweise angeordnet sind. Den Bädern 3 und 5 sind Menge der Produkte unterliegt die Zusammensetzung

Pumpen P₁ und P₂ zum Umwälzen der in diesen ent- der Elektrolytflüssigkeit jedoch beträchtlichen Schwan-

. haltenen Flüssigkeit zugeordnet. 5 kungen. Um daher die beschriebenen vorteilhaften

Bezugnehmend auf die Fig. 2 bis 4, erfolgt nun eine Wirkungen besser auszunutzen, muß die Zusammen-

Beschreibung des Galvanisierungsbades 7. Das Bad 7 Setzung der Elektrolytflüssigkeit verbessert werden,
besteht aus einei Galvanisierzelle 35 aus chemisch Die gezeigte Galvanisierzelle läßt sich beispielsweise

beständigem Kunststoff, in welcher eine Düse 36 zum zum Herstellen von Kupfer-, Zink- oder Bleilegie-

Beschicken mit Eiektrolytflüssigkeit unter einem Win- io rungen anwenden; im folgenden wird die Galvanisier-

ke! von weniger als 30' angebrach! ist, si daß eine zelle im Zusammenhang mit Bädern zur Nickel- und

parallele Flüssigkeilsströmung erzeugt wird, wobei die Zinngalvanisierung erläuten.

Strömimg innerhalb der Galvanisierzelle 35 beschleu- Im folgenden sind die vorzugsweise angewendete

nigt wird. Röhren 37 mit einer jeweils eingebauten Badzusammensetzung und die elektrolytischen Bedin-

Pumpe P₃ dienen zur Zufuhr der Elektrolytffüssigkeit 15 gungen zusammengefaßt.
aus einem Vorratsbehälter 38 zu der Galvanisierzelle
35. Ein Überlaufbehälter 39 dient zur Aufnahme der Badzusammensetzung

aus der Galvanisierzelle 35 durch einen im hinteren Nickelsulfat 450 bis 600 g/l

Bereich des Bodens angebrachten Auslaß 40 austreten- Nickelchlorid 60 bis 80 g/l

den Elektrolytflüssigkeit. Die Elektrolytflüssigkeit=« Borsaure 45 bis 60 g/l

wird in dem Überlaufbehälter 39 hinsichtlich der pH-Wert 2,0 bis 3.0

Temperatur, des pH-Werts und der Konzentration der

Metallionen überwacht und wird dann mit Hilfe der Elektrolytische Bedingungen

Pumpe P_t durch eine Rohrleitung 41 in den Vorrats- Badtemperatur 45 bis 60" C

behälter 38 gepumpt. Angrenzend an die gegenüber- 25 Stromdichte 15 bis 30 A/dm²

liegenden Seitenwände der Galvanisierzelle 35 sind Plattenabstand

Anodenplatten 42 angebracht. Gelochte Abstands- (Zwischenpolabstand) 10 bis 20 mm

platten 43 aus elektrisch isolierendem Material, wie Fließgeschwindigkeit der

Polyvinylchlorid, sind jeweils zwischen einer Anoden- Elektrolytflüssigkeit 120 bis 180 m/min

platte 42 und dem Band 1 angebracht, damit ein Kurz- 30 Aufwickelgeschwindigkeit

Schluß zwischen dem Band 1 und den Anodenplatten des Bands (Bei einer

42 vermieden wird. Die Abstandsplatten 43 ermög- Galvanisierzelle mit einer

liehen auch ein lineares Vorwärtsbewegen des Bands 1 Lange von 1500 mm) 1,0 bis 1,5 m/min

und erleichtern den parallelen flüssigkeitsstrom in dem

Bad ₃₅ Bei einer Elektrolytflüssigkeit mit einem Gehalt von

Die Galvanisierzelle 35 weist einen Einlaßschlitz 44 weniger als 450 g'l Nickelsulfat, weniger als 60 g/l

Huf. welcher mit einer Dichtung 45 aus elektrisch Nickelchlorid und weniger als 45 g/l Borsäure ist der

isolierendem Material, wie Polyvinylchlorid oder absolute Gehalt des Bads so gering, daß erhebliche

Kautschuk, versehen ist. Die Dichtung 45 kann, je Schwankungen hinsichtlich der Badzusammensetzung

nach der Dicke oder Breite des Bands, durch andere. 40 und des pH-Wertes auftreten. Um daher eine Galvani-

lihnlich geformte Packungen ersetzt werden. Ir der sierung von gleichbleibender Qualität zu erzielen,

Galvanisierzelle 35 ist hinter der Verbindungsstelle der müssen die Einzelbestandteile des Bads ständig ergänzt

Röhre 40 mit der Galvanisierzelle 35 eine Wand 46 werden. Falls das Galvanisieren jedoch unmittelbar

vorgi-.ehcn Diese Wand 46 weist einen Schlitz 47 mil nach der Zufuhr der Flüssigkeitsbestandteile erfolgt,

einer Dichtung 48 aus elastischem Material, wie 45 so bilden sich Narben in der galvanisierten dünnen

Kautschuk, auf, welche ein Lecken der Flüssigkeit aus Schicht, und es entsteht eine Galvanisierung von

<ler Galvanisierzelle 35 verhindert. schlechter Qualität. Nach der Zufuhr der Flüssigkeits-

Die Elektrolytflüssigkeit in der Galvanisierzelle 35 bestandteile muß man also etwas warten, bis die fließt auf Grund der Zirkulation in gleicher Richtung Bestandteile reifen. Bei einem Bad von geringer Kunmit der Bewegung des Bandes, wodurch eine gleich- 50 zentration erfordert daher die Einstellung der Badmäßige Diffusion und Bewegung der Metallionen in bedingungen beträchtliche Mühe. Falls das Galvanidem B;id auf beiden Seiten des Bands erzielt wird. sierungsbad über 600 g/l Nickelsulfat, über 80 g/l Dadurch kann die Galvanisierung bei einer relativ Nickelchlorid und über 60 g/l Borsäure enthält, sind großen Stromdichte ausgeführt werden. Ferner ist es die Konzentration und die spezifische Dichte größer, möglich, eine große Badkonzentration zu verwenden. 55 in diesem Fall ist daher die Fließgeschwindigkeit der Außerdem ist die Badkontrolle einfach, wodurch eine Elektrolytflüssigkeit geringer, so daß man zum Er-Calvanisierung von großer Qualität erzielt wird. Die höhen der Fließgeschwindigkeit eine stärkere Pumpe

f;alvanisierte Schicht ist ferner auf der gesamten Ober- benötigt. Außerdem lösen sich die Flüssigkeitsbestand-

läche des Bandes einheitlich, da die Anodenplatten teile kaum auf, wenn die Konzentration der Flüssigkeit

parallel und mit der Stirnfläche zum Bandlauf hin in e» zu groß ist. Daher muß das Bad auf 8O⁰C erhitzt

der Galvanisierzelle angeordnet sind. werden. Dies ist nachteilig und unwirtschaftlich, da

Ein weiterer Vorteil beruht auf der Tatsache, daß der Galvanisierungstank für diesen Zweck aus teuerem

we^en der zwangsweisen Zirkulation der Elektrolyt- Material hergestellt werden muß.
flüssigkeit eine Galvanisierzelle mit kleinen Abmes- In Fig. 5 ist graphisch die Toleranz der Dicke der

sungen verwendet werden kann. Beispielsweise kann 65 gemäß der obigen Ausführungsform galvanisch her-

man mit einer Galvanisierzelle mit einem Fassungs- gestellten Schichten dargestellt, wobei die Bandge-

vermögen von 200 Litern dasselbe Ergebnis wie bei schwindigkeit 1 m/min, die Fließgeschwindigkeit der

einer herkömmlichen Galvanisierzelle mit einem drei- Elektrolvtflüssiekeit 120 m/min und die Länge der

(lalvanisicrzcllc 1500 mm betrugen. Wie aus diesem Diagramm hervorgeht. SiiIJt sieh mit der gezeigten Galvanisicrzcllc über die gesamte Breite bzw. Höhe des Bandes eine sehr gleichmäßige Schichtdicke erzielen, was durch die gleichförmige Geschwindigkeitsverteilung der Elektrolyt flüssigkeit bedingt ist.

In Fig. 6 sind die Schwankungen der Badzusammensetzung im Verhältnis zu der zugeführten elektrischen Energie sowie der Verbrauch der aus Nickel bestehenden Anodcnplatte dargestellt.

Wie aus Γig. f> hervorgeht, betrug die Zufuhr der entsprechenden Badbestandteile bei einer Energiezufuhr von 1000 ΛΠ i'VX) g Nickel, 500 g Nickelsulfat und 30 g Borsäure. Auf diese Weise wurde ein stabiler pH-Wert und eine Galvanisierung mit gleichbleibender Qualität erzielt.

Hicrz.il 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Galvanisierzelle für eine mit vertikaler Bandführung kontinuierlich arbeitende Bandanlage, deren Wandung mit abgedichteten vertikalen Schlitzen zum Hindurchführen des zu galvanisierenden Bandes versehen ist und in deren Innerem zu beiden Seiten des Bandes Anodenplatten angeordnet sind, wobei die Elektrolytzuführung kontinuierlich erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß im vorderen Bereich der Galvanisierzelle (35) eine Düse (36) angeordnet ist, durch welche der aus einem Vorratsbehälter (38) angesaugte Elektrolyt parallel zur Bewegungsrichtung des Bandes (1) fließt und im hinteren Bereich der Galvanisierzelle (35) ein mit einem Oberlaufbehälter (39) verbundener Auslaß (40) angeordnet ist, wobei der Überlaufbehälter (39) über eine Rohrleitung (41) mit dem Vorratsbehälter (38) verbunden ist.

2. Galvanisierzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Galvanisierzelle (35) zwischen den Anodenplatten (42) und dem Band (1) gelochte Abstandsplatten (43) aus elektrisch isolierendem Material angeordnet sind.

3. Galvanisierzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der Düse (36) mit dem Band (1) einen Winkel von weniger als 30 einschließt.