-
Gewöhnlich verwendet man verzinkten Stahl bei Anwendun-
-
gen, bei denen die Lebensdauer des Produkts ohne eine Schutzbeschichtung
mit Zink unannehmbar kurz wäre. Bis vor verhältnismäßig kurzer Zeit pflegte man
ein Produkt vollständig mit einer verzinkten Beschichtung zu schützen. Man verwendete
entweder mit Zink beschichtete Stahlstreifen in der Fabrikation, oder man stellte
alternativ dazu ein Fertigprodukt her und beschichtete es dann mit Zink. In jedem
Fall wurde das Produkt vollständig oder fast vollständig mit Zink beschichtet.
-
Vor verhältnismäßig kurzer Zeit wurden Anwendungen erschlossen, bei
denen die Verzinkung von nur einer Stahlstreifenoberfläche gewünscht ist, da die
gegenüberliegende Oberfläche eine glatte, dekorative Beschichtung erhalten soll.
Ihre Herstellung über einer verzinkten Beschichtung wäre womöglich schwierig. X
\utonobi 1-Schutzbleche, -ADweisplatten, -Karosseriebleche bspw.
-
werden häufig auf der Innenoberfläche verzinkt, um das Angreifen von
Korrosion durch Wasser zu hemmen, welches an der Innenseite der Platten eingeschlossen
ist, insbesondere wenn dieses Wasser signifikante Mengen von Straßensalz enthält,
und die Außenflächen werden mit einem glatten Überzug für Aussehen und Schutz versehen.
-
Während für auf einer Seite verzinkten Stahl Bedarf vorhanden war,
wurden in der Vergangenheit verschwenderische und unzulängliche und/oder solche
Methoden verwendet, die eine sehr hohe Kapitalanlage erforderten.
-
Eine Technik der einseitigen Beschichtung besteht darin, den Stahl
in ein Bad aus geschmolzenem Zink zu tauchen, wobei eine Seite auf eine solche Weise
behandelt wurde, daß ihre Beschichtung verhindert wird. Es war jedoch
schwierig,
Techniken auszuführen, um den Zink auf einer Seite eines Streifens zu halten. Die
Feuerverzinktechnik änderte auch die physikalischen Eigenschaften des Stahls, der
mit einem galvanischen Überzug versehen wurde, und erzeugt nicht die einheitliche
Beschichtung, die man mit der Galvanisiertechnik erreichen kann.
-
Eine zweite bekannte Technik verwendet eine relativ konventionelle
elektrolytische Streifengalvanisierstrecke, die abgewandelt wurde, um das Niveau
der Galvanisierlösung auf einer Höhe zu halten,bei der sie nur mit der unteren Oberfläche
eines zu galvanisierenden Stahl streifens in Kontakt tritt. Dies geschah in der
Hoffnung, daß nur diese untere Oberfläche galvanisiert wurde. Leider tritt ein beträchtliches
Verspritzen sogar dann auf 1 wenn die Höhe der Galvanisierlösung sehr genau überwacht
wird. Randteile der oberen Streifenfläche werden aufgrund dieses Spritzens der Lösung
galvanisiert. Bei dieser Technik werden die oben beschichteten Randteile weggeschnitten,
und nur ein Zentralabschnitt eines Streifens erzeugt ein verwendbares einseitig
beschichtetes Produkt. Die abgeschnittenen Abschnitte werden üblicherweise verschrottet
oder bei Anwendungsfällen verwendet, bei denen Stahl minderer Qualität benötigt
wird; trotz einer vielleicht effektiven Galvanisierung auf der Unterfläche ist die
bespritzte Oberfläche unregelmäßig und dürftig galvanisiert und kann nicht für Produkte
verwendet werden, die Qualitätsstreifen erfordern.
-
Man entwickelte andere Techniken für einseitiges Galvanisieren, bei
denen eine Oberfläche abgedeckt wird, während die andere galvanisiert wird. Es ist
beispielsweise bekannt, einen Streifen aus weichem Stahl vorzusehen, der über Walzen
geleitet wird, die zum Teil in einem Galvanisierbad eingetaucht
sind
und bewirken ein Abdecken der Oberfläche, mit der sie in Kontakt treten, wenn die
entgegengesetzte Oberfläche galvanisiert wird. Sogar wenn mit dieser Art von Vorrichtung
eine effektive Beschichtung bewerkstelligt wurde, muß berücksichtigt werden, daß
die Vorrichtung komplex ist und eine sehr signifikante Kapitalanlage benötigt. Die
benötigte Kapitalanlage erhöht sich dadurch, daß die verzinkte Beschichtung für
Anwendungen mit Eigenantrieb relativ schwer sein muß. Dies bedeutet im Fall einer
wirksamen Strecke entweder einen langsamen Durchsatz oder eine relativ lange und
teure Strecke, um die gewünschte dicke Beschichtung zu entwickeln.
-
Die meisten bekannten Galvanisiersysteme verwenden zerstörbare Elektroden.
Dies bedeutet, daß die Elektroden jeweils ein ziemlich großes Zinkstück für die
anodische Auflösung umfassen, um die auf das Werkstück herausgalvanisierten Zinkionen
wieder aufzufüllen. Wenn die Zinkelektrode verbraucht ist, ändert sich der Elektroden-/Werkstück
Abstand und aufgrund dieser und anderer Variabler ist es schwierig, eine sehr genaue
und einheitliche Dicke des galvanischen Überzugs zu erreichen.
-
Die einem Galvanisieren mit zerstörbarer Elektrode innewohnenden Variablen
führten dazu, daß die Ausstattung und die Steuerungen teuer und aufwendig wurden.
Beispielsweise wurden komplizierte elektrische Steuerungen entwickelt, die die tatsächlichen
Galvanisierbedingungen abfragen und abändern, um zu versuchen, eine einheitliche
Galvanisierung mit sich verbrauchenden Elektroden zu erreichen.
-
Die Verwendung von Elektroden, die sich nicht verbrauchen, wurde vorgeschlagen.
Eine sich nicht verbrauchende Elektrode
besteht aus einem leitenden
Material, welches auf einer Potentialdifferenz zum Werkstück gehalten wird, so daß
Stromfluß zwischen der Elektrode und dem Werkstück verursacht, daß Zinkionen aus
einer elektrisch leitenden Galvanisierlösung, die den Raum zwischen der Elektrode
und dem Werkstück füllt, zur Bildung eines galvanischen Überzugs auf das Werkstück
gebracht werden. Wenn die Ionen auf dem Werkstück in den metallischen Zustand gebracht
werden, wird die Lösung angrenzend an das Werkstück oder in der Nähe von diesem
an Zinkmetallionen-abgereichert.
-
Man kann eine effektive Hochgeschwindigkeitsgalvanisierung nur erreichen,
wenn die richtige Zinkionenkonzentration an der Werkstückoberfläche aufrechterhalten
wird. Das Problem des Wiederauffüllens oder der Aufrechterhaltung der Zinkionen
hemmte die Durchführung von bisher bekannten Systemen mit nicht verbrauchbarer Anode,
was dazu führte, daß sie sich keines wesentlichen kommerziellen Erfolges erfreuten.
-
Bei der vorliegenden Erfindung wurde eine verbesserte Galvanisiertechnik
entwickelt, die besonders dazu geeignet ist, einen Stahlstreifen zu verzinken. Gemäß
der Technik wird eine Anodenanordnung in relativ dichtem Abstand zum Werkstück positioniert.
Die Anordnung und das Werkstück sind ausgestaltet, um einen Fluidfließweg für das
Galvanisierungsfluid einzurichten. Das Galvanisierungsfluid wird in einer ausreichenden
Menge geliefert, um wenigstens einen Teil des Fließweges über das Werkstück hinweg
im wesentlichen zu jeder Zeit mit fließender Lösung gefüllt zu halten, so daß über
die gesamte Breite des Werkstücks eine Galvanisierung erfolgt.
-
Die Lösung fließt aus dem Fluidfließweg zum Sammeln in einen Sammelbehälter
und wird dann zu einer Zinkionenauffüllstation geführt. Sobald die Zinkionen aufgefüllt
sind, wird die Lösung durch einen Filter wieder in Umlauf gebracht und zum Fließweg
zurückgeführt.
-
Das erfindungsgemäße System weist eine Anzahl von deutlichen Vorteilen
auf. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß das Fluid nur über ausgewählte
Abschnitte fließt, z.B.
-
über eine Werkstückseite. Ein anderer wesentlicher Vorteils besteht
darin, daß es aufgrund der relativ hohen Fließrate zu guten Ionenauffüllraten kommt,
die es gestatten, nicht verbrauchbare Anoden zu benutzen. Dies liefert für Systeme
mit nicht verbrauchten Anoden charakteristische Vorteile bei der Galvanisierung
und überwindet zugleich die Nachteile dieser Systeme, die in der Vergangenheit ihre
Verwendung einschränkten.
-
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Anode oberhalb
des Streifens angebracht und bildet einen nicht lösbaren Anodenbehälter zur Aufnahme
der Galvanisierungslösung. Der Anodenbehälter besitzt eine Galvanisierungsoberfläche,
die parallel zur Werkstücksoberfläche verläuft, die mit einem galvanischen Überzug
versehen werden soll.
-
Die Galvanisierlösung wird in die Anode gepumpt und kann durch Öffnungen
in der Anodengalvanisierungsfläche durchtreten. Die Lösung tritt mit der Stahlstreifenoberfläche
in Kontakt und füllt den Spalt zwischen der Anode und dem Streifen. Wenn sich der
Streifen ander Anode vorbeibewegt, erfolgt eine Galvanisierung aufgrund des Stromflusses
zwischen der Anode und dem Streifen. Die Lösung fließt von der Streifenkante fort
und wird durch einen Sammeltank für später erneuten Umlauf zur Anode aufgefangen.
An einem vom Anodenbehälter entfernten Ort füllt eine Zinkionenquelle
die
beim Galvanisierverfahren benutzten Ionen auf.
-
Zum Erreichen einer einheitlichen Galvanisierung muß ein Kriterium
erfüllt sein, und zwar die Aufrechterhaltung eines einheitlichen Spalts zwischen
der Anode und dem Streifen.
-
Bei der anodischen Lösung einer löslichen Anode wird der Galvanisierstrom
aufgrund von Veränderungen in der physikalischen Anodenkonfiguration uneinheitlich.
Die Verwendung einer nichtlöslichen Anode gewährleistet, daß die Spaltbreite konstant
bleibt und daher die Gleichförmigkeit der Galvanisierung aufrechterhalten wird.
-
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt in der Steuerung des
Stromflusses von der Anode zum Streifen. Um eine einheitliche Überzugsdicke über
die Streifenbreite zu gewährleisten, werden abdeckende Platten in den Weg des Lösungsflusses
eingeführt. Diese Platten sind elektrisch isolierend und reduzieren den Galvanisierstrom
an den Streifenkanten, um zwei als Baumwuchs" (tree growth) und "Kantenaufbau" (edge
buildup) bekannte Phänomene zu reduzieren. Da Streifen mit unterschiedlichen Breiten
galvanisiert werden, werden diese Isolatoren oder Abdeckungen bewegt, um eine einheitlichere
Überzugsablagerung zu erreichen.
-
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur einseitigen Galvanisierung eines Stahlstreifens oder dergl. zu liefern.
Die nichtlösliche Anode gewährleistet es, daß die Spaltbreite zwischen Anode und
Streifen sich mit der Zeit nicht ändert. Elektrische innerhalb oder nahe des Spaltes
angeordnete Isolatoren gewährleisten eine einheitliche Galvanisierung über die Breite
des Streifens.
-
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben; in dieser zeigt: Figur 1 eine Galvanisierstrecke, bei der die erfindungsgemäße
Galvanisiertechnik angewendet wird, Figur 2 eine teilweise geschnittene perspektivische
Ansicht einer erfindungsgemäßen Galvanisieranodenzelle, Figur 3 die schematische
Darstellung einer nicht abgedeckten Galvanisierzellenanordnung, Figur 4 die Darstellung
einer Galvanisierzelle mit Abdeckungen, die zur Gewährieistung eines einheitlich
dicken galvanischen Überzugs angebracht sind, und Figur 5 eine der in Fig. 1 gezeigten
Station ähnelnde Zweizellen-Galvanisierstation.
-
Fig. 1 zeigt das Schema eines erfindungsgemäßen Galvanisiersystems
10. Das System ist insbesondere für das Aufbringen eines galvanischen Überzugs auf
eine Seite eines Werkstückes 11, z.B. eines Stahlstreifens, geeignet.
-
Das System 10 umfaßt eine bei 20 gezeigte Anodenzelle. Die Zelle ist
in einem Abstand oberhalb des Werk stückes angeordnet und ist zur Aufnahme einer
Galvanisierlösung ausgebildet. In der Zeichnung ist nur eine Anodenzelle dargestellt;
jedoch kann eine Industriegalvanisierstrecke 30 oder mehr dieser Zellen umfassen.
Die Lösung wird aus einem Behälter 17 für das Auftragsmaterial über zwei Pumpen
12 und eine Leitung 13 in Umlauf gebracht bzw. gehalten. Die Lösung
tritt
aus der Leitung in eine Anodenzelle 20 ein und verläßt diese, um über das Werkstück
zu fließen.
-
Die Anodenzellen sind oberhalb des Werkstücks unter Beibehaltung eines
schmalen Spaltes zwischen dem Werkstück und der Anodenzelle aufgehängt. Nach dem
Verlassen der Anodenzelle füllt die Galvanisierlösung diesen Spalt, fließt dann
vom Werkstück fort und wird in einem Sarnmelbehälter 14 gesammelt. Die aufgefangene
Lösung wird dann zu einer Reaktionsstation 15, durch einen Filter 16 und zum Hauptbehälter
zurückgeführt, um wieder in Umlauf zu den Anoden hingepumpt zu werden. In Fig. 1
ist der Sammelbehälter 14 mit auf einer Seite weggebrochener Seitenwand dargestellt,
um das Abfließen der Lösung vom Werkstück zu zeigen.
-
Bei Beginn des Galvanisierverfahrens verwendet man eine geeignete
Zinkgalvanisierlösung mit einem pH oberhalb von 4,5, vorzugsweise im Bereich 1,5-2,5,
und mit einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur, vorzugsweise etwa 600C. Diese
Lösung wird mit technisch reinen Zinksulfatsalzen vorbereitet und angesetzt und
mit Kohlepulver und Zinkstaub gereinigt. Die Zinksulfatsalze dissoziieren und liefern
Zinkionen für den Überzug.
-
Das Werkstück und die Anodenzelle werden durch eine elektrische Energiequelle,
wie sie z.B. ein Gleichstromgleichrichter liefert, auf unterschiedlichem elektrischen
Potential gehalten. Aufgrund dieses Energieunterschiedes erfolgt auf dem Werkstück
Galvanisierung, die auf dem Elektronenfluß von der Anode zum Werkstück zurückzuführen
ist. Die Ga]vanisierungsreaktion folgt der bekannten Gleichung
Die zum Abschließen dieser Reaktion erforderlichen Elektronen fließen durch die
Anode, die daher ein metallisches oder
ein geeignetes leitendes
Material enthalten muß. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Anode in
einem Blei-Silber-Legierungsmaterial ausgeführt. Ein korrosionsbeständiges, für
die Anodenausbildung geeignetes Material enthält 1/2 % Silber und 99 1/2 % Blei.
-
Der Gleichrwhterstrom wird über ein Steuermodul gesteuert, dessen
Steuerausgangssignal der Bandgeschwindigkeit und der Breite des Stahlstreifens proportional
ist. Einzelheiten über diese Gleichrichterstromsteuerung sind in der US-Patentanmeldung
mit der Seriennummer 8594 vom 2.2.79 offenbart.
-
Wenn sich der galvanische Überzug auf dem Werkstück ablagert, nimmt
die Zinkionenkonzentration ab. Um die Ionenkonzentration aufrechtzuerhalten, wird
der Behälter 17 an Mr Reaktionsstation 15 ständig mit Zinkionen aufgefüllt. Das
Auffüllen mit Ionen wird vorzugsweise durchgeführt, indem metallisches Zink und
Zinkoxid in die in der Reaktionsstation enthaltene Galvanisierlösung eindringt.
Da das Galvanisieren über Zinkionen erfolgt, wird an der Anode Schwefelsäure erzeugt.
Diese Säure wird verwendet, um in der Lösung aus metallischem Zink und Zinkoxid
die Erzeugung von Zinksulfat zu unterstützen, das unter Bildung von Zink ionen für
das Galvanisierverfahren dissoziiert.
-
Antriebswalzen 19 bewirken die relative Längsbewegung zwischen den
Anodenzellen 20 und dem Werkstück 11. Die Stromdichte auf dem Werkstück, die gewünschte
Überzugsdicke und die Zahl der Anoden bestimmen die Geschwindigkeit, mit der diese
Antriebswalzen das Werkstück antreiben.
-
Die Breite des Spaltes zwischen der Zelle 20 und dem Werkstück 11
ist einstellbar. Die Einstellung erfolgt mittels
einer Führungswalze
22, die auf beiden Seiten der Zelle 20 vorgesehen ist. denn die Führungswalzen relativ
zur Anode nach oben oder nach unten bewegt werden, wird der Spalt zwischen dem Werkstück
und der Anode entweder kleiner oder größer.
-
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführung der Anodenzelle 20.
-
Sie ist ein rechteckförmiger Behälter mit einer Bodenfläche 23, die
eine Anzahl von Öffnungen 24 mit einem Durchmesser von 6,4 mm (1/4")besitzt. Diese
dienen dazu, daß der Galvanisierlösung in der Anode ermöglicht wird, zum Werkstück
11 zu fließen. Zusätzlich zur Galvanisierungsoberfläche umfaßt der Anodenbehälter
vier Wandflächen 25, die den Behälter bilden . Ein Oberteil 26 ist mit Bolzen an
der Anode längs eines Flansches 27 befestigt, der sich längs des Umfangs des Anodenbehälters
erstreckt. Die Anode ist mittels Bolzen an einem Rahmen 36 befestigt. Dieser Rahmen
haltert die Anode oberhalb des Werkstücks. Das Oberteil besteht aus nichtleitendem
Material, wie z.B. Methakrylharz (Lucite) und trägt dazu bei, eine Kontaktschiene
28 an ihrem Platz zu haltern.
-
Die Kontaktschiene 28 stellt ein geeignetes Mittel zur Befestigung
der Anode an einer elektrischen Gleichstrompotentialquelle zur Aufrechterhaltung
des Stromflusses für die Galvanisierreaktion dar.
-
Wie gezeigt wird, tritt die Leitung 13 von oben in den Anodenbehälter
ein. Sowie sie sich innerhalb der Anode befindet, kann sich die Leitung in ein "T"
oder andere geeignete Armaturen (fittings) 30 verzweigen, wodurch die Galvanisierungslösung
auf beide Seiten des Anodenbehälters geleitet wird.
-
Man kann den durch die Pumpe 12 gelieferten Druck einstellen, um den
Fluidstrom durch die Anode zu ändern. Ein höherer
Druck führt zu
einem schnelleren Fließen des Fluids durch die Öffnungen und stellt sicher, daß
der Spalt zwischen dem Werkstück und der Anode während des Galvanisiervorgangs gefüllt
bleibt. Die Strömung, die erforderlich ist, um im Spalt ein volles Elektrolytvolumen
aufrechtzuerhalten, hängt von der Querschnittsfläche des Überlaufs aus dem Spalt
zum Sammelbehälter ab. Diese Fläche ist: Anodenlänge mal Abstand zwischen Anode
und Werkstück. Eine an beiden Enden der Anode angeordnete Prallplatte 42 kann den
Überlauf an den Austritts- und Eintrittsenden herabsetzen (Fig. 2). Die Prallplatte
erstreckt sich entlang der Anodenbreite und tritt mit dem Werkstück direkt in Kontakt,
um die Lösung von beiden Werkstückseiten in den Sammelbehälter zu treiben. Für den
Fall, daß Lösung am Prallblech vorbeisickert, verhindert ein Paar von Gummiquetschwalzen
43, 44 (Fig. 1), daß Lösung am'Sammelbehälter vorbeifließt.
-
Tests ergeben, daß die zur Aufrechterhaltung eines vollständig qefüllten
Spalts erforderliche Fließrate ungefähr der Überlauffläche proportional ist. Wenn
die Spaltbreite bei konstant gehaltener Anodenlänge halbiert wird, so kann man auch
die Lösungsfließrate halbieren, die zur Füllung des paltes benötigt wird.
-
Fig. 2 veranschaulicht die Führungswalzen 22, die das Werkstück relativ
zur Anodenzelle positionieren. Durch Lösung eines Paars von Verbindungsgliedern
auf beiden Seiten der Walzen 22 kann die vertikale Positionierung der Führungswal
zen eingestellt werden. Diese Einstellung legt den Spalt zwischen dem Werkstück
und der Anode fest. Durch Änderung des Anoden-/Werkstück-Abstandes kann der Benutzer
empirisch sicherstellen, daß der Spalt vollständig mit Lösung befüllt ist und so
einen maximalen Galvanisierungsstromfluß erreichen.
-
Neben jeder Galvanisierungsanodenzelle 20 befinden sich zwei Abdeckungsplatten
31, die in die Galvanisierungs-Lösungsströmung hinein und aus ihr heraus bewegt
werden. Diese Abdeckungsplatten 31 werden eingestellt, um den Stromfluß zu den Werkstückkanten
zu beschränken und so zwei als Kantenaufbau (edge buildup) und Baumwuchs (tree growth)
bekannte Phänomene zu vermeiden. In der bevorzugten Ausführung der Erfindung bestehen
diese Masken aus 1,9 mm dicken Platzen aus rostfreiem Stahl, die mit einer 1,0 mm
dicken Farbschicht überzogen sind, um elektrische Isolierung zu gewährleisten.
-
Baumwuchs und Kantenaufbau können auftreten, wenn es der Galvanisierlösung
gestattet ist, uneingeschränkt von der Anode zum Werkstück zu fließen. Baumwuchs
wird in Fig. 3 schematisch ver-anschaulicht. Die sogenannten Bäume wachsen längs
der Werkstückkante und verringern den galvanischen Überzug nahe der Werkstückkante.Kantenaufbau
ist ein Phänomen, bei dem längs den Werkstückkanten makroskopische Knollen auftreten
und zu einem nicht einheitlichen galvanischen Überzug führen.
-
Durch ständiges Freilegen eines Abschnitts des Stromflusses ist es
möglich, diese Phänomene auszuschalten. Während der Galvanisierung werden die Abdeckplatten
so angeordnet, daß ihre Kanten fast mit der Kante des Werkstücks zusammenfallen
(Fig. 4). Wenn die Abdeckungen sich in dieser Lage befinden, treten weder die Bäume
noch die Knollen längs der Kante des Werkstücks auf. Übermäßige Ablagerung des galvanischen
Überzugs auf oder in der Nähe der Streifenkante wird verhindert, da der Stromweg
über die Streifenkante hinweg nicht kontinuierlich ist.
-
Fig. 2 zeigt eine Technik zur Anbringung der Galvanisierabdeckungen.
Eine Abdeckplattenführung 33 wird am Rahmen 36 befestigt und ist daher hinsichtlich
der Anodenzelle festgelegt. Die Abdeckungen 31 gleiten längs eines Bereiches 40
der Führung parallel zur Anodengalvanisierungsfläche. Die Führung 33 ist in vertikaler
Richtung so positioniert, daß die Abdeckung durch Gleiten der Abdeckung 31 längs
dieses Bereiches 40 die Fläche des Stromflusses innerhalb des Spalts zwischen der
Anode und dem Streifen herabsetzt. Die Positionierung der Abdeckungen variiert in
Abhängigkeit von der Breite des zu galvanisierenden Materials. Wenn Einstellungen
aufgrund des Wachsens von Bäumen oder Knollen für erforderlich gehalten werden,
positioniert der Benutzer die Abdeckplatte erneut, indem er sie entlang der rührung
33 bewegt.
-
Auf diese Weise behält der Benutzer des Galvanisierverfahrens die
Kontrolle über die Position der Abdeckungsbreite und kann diese Positionierung in
Abhängigkeit von den während des Galvanisierverfahrens erzielten Ergebnissen variieren.
-
Im Aufbau können auf vorteilhafte Weise Abänderungen durchgeführt
werden.Insbesondere können die Galvanisierzellen in einer vertikalen Anordnung positioniert
sein und die Galvanisierlösung auf ein vertikal angeordnetes Werkstück gepumpt werden.
Die Lösung tritt mit dem Werkstück und der Anode nur für einen Augenblick in Kontakt
und fließt dann aufgrund von Gravitationskräften vom Werkstück weg. Man kann die
Anode auch unterhalb des Werkstückes anordnen, und die Lösung kann in einen Spalt
zwischen dem Werkstück und der Anode getrieben werden und kann von beiden Seiten
der Anode abfließen.
-
Bei Betrieb bewegen die Antriebswalzen das Werkstück an den Anodenzellen
vorbei, wenn die Galvanisierlösung aus der
Quelle 15 zu den Zellen
20 und auf das Werkstück gepumpt wird.
-
Die Anzahl der zum Erzielen der richtigen Dicke des galvanischen Überzugs
erforderlichen Anodenzellen hängt von der Geschwindigkeit des Werkstücks, der Galvanisierstromdichte
und der geforderten Dicke ab. Die Potentialdifferenz zwischen Anode und Werkstück
verursacht die Galvanisierreaktion. Eine einheitliche Stromdichte wird aufrechterhalten,
indem sichergestellt wird, daß der Spalt gefüllt bleibt. Der Lösungsfluß wird für
verschiedene Spaltbreiten überwacht und eingestellt, um die Kontinuität des Stroms
sicherzustellen.
-
Fig. 5 zeigt eine Galvanisierstation 50 mit zwei Anoden. Diese Station
umfaßt ein Gerüst 52 für die Montage von zwei Anodenzellen und eine Anzahl von Walzen.
Die Walzen halten die relative Position des Streifens und der Anoden aufrecht und
zusätzlich elektrische Potentialdifferenzen zwischen den beiden.
-
in Wie im Fall der/Fig. 2 gezeigte Anodenzelle umfaßt jede in Fig.
5 dargestellte Zelle eine nichtlösliche Anode mit einem Flansch 27, der sich um
den Anodenbehälter herum erstreckt. Der Anodenbehälter besitzt eine Anzahl von Löchern
im Boden (in Fig. 5 nicht gezeigt), die es der Galvanisierlösung beim Durchlaufen
der Station gestatten, aus der Zuleitungsleitung 13 zum Stahlstreifen zu fließen.
Die Anodenbehälter ruhen nach Fig. 5 auf einem Gerüst 56, das mit einem einstellbaren
Abschnitt 58 des Gerüstes 52 verbunden ist. Die Tragvorrichtung 56 legt eine rechtwinklige
Oberfläche 59 mit geeigneter Innenabmessung zur Aufnahme des Anodenflansches fest.
Da der Rahmen 52 und die Tragvorrichtung 56 bezüglich ihrer Umgebung fest angeordnet
sind, ist die Anode gleichermaßen stationär.
-
An ROmen 52 s ein Paar Einstellwalzen 60 und zwei Paar (Xmmicailetschwalzen
62, 63 befestigt. Die Einstellwalzen 60 dienen dazu, den Stahl streifen in einem
festen Abstand von der Anode zu halten, wenn dieser an der Galvanisierstation vorbeiläuft.
Die Einstellwalzen 62, 63 verhindern, daß die Galvanisierlösung längs des Streifens
an den Sammelbehälterkanten vorbeifließt, wo sie auf die elektrischen Kontakte mit
dem Streifen störend einwirkt. Die obere Gummiquetschwalze 62 ist an einem Träger
64 drehbar angebracht, welcher am Gerüst 52 befestigt ist. Der Träger 64 ist so
angebracht, daß er um eine zur Oberfläche der Streifen parallele Achse 65 schwenken
kann. Diese Rotationsfreiheit gestattet es der Gummiquetschwalze, sich Streifen
mit verändernder Dicke und auch Unregelmäßigkeiten im Streifen anzupassen.
-
Eine Niederhaltewalze 66 und eine Kontaktwalze 67 sind im Phantom
gezeigt. Die Kontaktwalze wird verwendet, um den Streifen beim Vorbeilaufen an der
Station auf konstantem elektrischen Potential zu halten. Die Niederhaltewalze dient
bloß als Hilfe, um den Streifen auf seinem Laufweg an der Galvanisierstation vorbeizuhalten.
-
Die in Fig. 5 gezeigte Leitung 13 verzweigt sich in drei Einläufe
68, die sicherstellen, daß die Lösung den Anodenbehälter vollständig füllt. Wie
bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführung endet jede Einheit in einem T-Auslaufstück
zum Einspritzen des Fluids in den Behälter. Sowie das Fluid von den Anoden-Behälterlöchern
weg ausgestoßen worden ist, fließt es dem Streifen zu und dann von den Streifenkanten
weg für den Wiederumlauf und Auffüllung in den Sammelbehälter, wenn das Galvanisierverfahren
fortdauert.
-
Die Erfindung betrifft also ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Elektrogalvanisierung von einer oder beiden Seiten eines Werkstücks aus Stahl. Eine
unlösliche Galvanisieranode wird in einem dichten Abstand zum Werkstück positioniert,
um einen einheitlichen Fließweg der Galvanisierlösung zwischen der Anode und dem
Werkstück zu bilden. Die Lösung wird durch
die Anode gepumpt, um
mit dem Werkstück für nur einen Augenblick in Kontakt zu treten und in einen Sammelbehälter
für den Wiederumlauf zu fallen. Eine Potentialdifferenz zwischen der Anode und dem
Werkstück verursacht, daß Strom durch die Elektrolythlösung zur Schaffung eines
galvanischen Überzugs des Werkstücks fließt. Die Lösung aus dem Sammelbehälter wird
einer Reaktionsstation zur Wiederauffüllung der Zinkmetallionen geleitet. Die Lösung
wird dann wieder in einen Hauptvorratstank zurückgefiltert und von dort wieder zur
Galvanisieranode gepumpt.