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Universalanlage zur Herstellung elektroplattierter Bänder, Bleche, Drähte u. dgl. Walz- produkte
Der gewaltige Bedarf an galvanisch veredelten bzw. elektroplattierten Verbundwerkstoffen (z. B.
Stahlbänder mit Metallüberzügen) stellt an die Veredelungsanlagen immer grössere Ansprüche.
Man fordert bei grösster Produktion beste Qualität.
Die derzeit in den Industrien verwendeten Anlagen besitzen Längen von 30 bis 80 m und sind meist so gebaut, dass man nur eine einzige Art von veredelten Walzprodukten herstellen kann. Bei Elektroplattieranlagen, welche nach dem Horizontalsystem, d. h. mit waagerechten Elektroden arbeiten, ist es schwer möglich, verschiedene Metallüberzüge herzustellen ; insbesondere scheidet der für die Herstellung von verschiedenen Metallüberzügen erforderliche rasche Umbau vollständig aus. Auch Vertikalanlagen erlauben es nicht, in rascher Folge verschiedene Veredelungsarten durchzuführen. Dies liegt am organischen Aufbau sowie an der Konstruktion der Anlagen.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Universalelektroplattieranlage, welche es in kürzester Zeit ermöglicht, Umbauten zum Wechsel von Metallüberzügen durchzuführen, ja es sogar erlaubt, zu gleicher Zeit mehrere Metallüberzüge auf Walzprodukten herzustellen. Der Umbau kann in wenigen Stunden, meist sogar im Zeitraum unter einer Stunde durchgeführt werden.
Die Universalelektroplattieranlage, wie sie in beispielsweiser Ausführungsform in Fig. 1 im Vertikalschnitt dargestellt ist, besteht aus zwei wesentlichen Teilen, welche rasch voneinander getrennt werden können, und zwar :
1. aus einem abhebbaren und in waagerechter Richtung verschiebbaren Rahmen 1, welcher sämtliche Führungs-und Stromrollen sowie die Mittelelektroden trägt und den Transport des Walzproduktes durch die Anlage ermöglicht und
2. aus einem System von auswechselbaren Be-
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und Plattierräder enthalten. Das Rahmensystem erstreckt sich über die Entfettung-und Reinigungsanlagen 2-6, über die Neutralisationsbehälter 7 und 8 und Plattierbehälter 9, 11, 13, 15 sowie über die Spülbottiche 10, 12, 14, 16 und die Trocknungseinrichtungen 22.
Das an sich bekannte Verschieben des Rahmens mit allen dazugehörigen Einrichtungen wie
Rollensystem, Stromführungen, eventuell
Trockenvorrichtungen usw. in vertikaler Richtung, erfolgt mit Hilfe eines Kranes oder einer ähnlichen
Einrichtung, wodurch sich erfindungsgemäss der besondere Vorteil ergibt, dass der hochgehobene
Rahmen auch seitlich verschoben werden kann, was ein Abstellen desselben oder ein Einführen in ein anderes Behältersystem ermöglicht. Gleichzeitig wird dadurch das Behältersystem von oben her, z. B. durch einen Kran, zugängig und das Reinigen der Bäder und das Auswechseln der Elektroden rasch durchführbar.
Die Behälter können eventuell durch seitliche Verschiebung und Einrücken eines Reservebottichs, falls erforderlich, rasch ausgewechselt werden. Man arbeitet dabei mit Räderbühnen, welche auf Schienen leicht verschiebbar sind. Dies wird jedoch nur dann zweckmässig sein, wenn die Universalanlage für ein sehr grosses Platterprogramm mit den verschiedensten Metallüberzügen Verwendung finden soll.
Diese Anordnung ermöglicht auch das Auswechseln der Behälter in kürzester Zeit und erlaubt es, die verschiedensten Metallüberzüge durchzuführen. Es ist möglich, durch Hintereinanderschaltung von Behältern mit gleichartigen Bädern eine vielfache Auflagestärke des Metallüberzugs zu erzielen. Weiters kann man durch Einführen der Stahlbänder u. dgl. bloss in einzelne Badebehälter mit verschiedenen Elektrolyten zu gleicher Zeit verschiedene Metallüberzüge aufbringen.
Bei sämtlichen einfachen und kombinierten Plattierungsarten kommt man mit einer einzigen Entfettungsanlage aus. Die Herstellung von verschiedenen übereinander geschichteten Metall- überzügen ist bei zweckmässiger Bandführung ohne weiteres möglich. Es muss nur das entsprechende Behältersystem richtig zusammengestellt werden. Dies ist bei der Herstellung von legierten Metallüberzügen notwendig, insbesondere wenn die Legierung der Metallüberzüge erst durch Glühen bzw. Diffundieren der einzelnen Metallschichten erfolgen soll. So kann man Messing durch Aufbringen von Kupfer-und Zinkschichten mit darauffolgender Diffundierung
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erhalten ; ähnlich verfährt man bei der Herstellung von Tombak, Kupfernickel und anderen Legierungen.
Durch eine entsprechende Bandführung im Rahmensystem und eine entsprechende Wahl von Elektrolytbehältem sind sämtliche Kombinationen möglich.
Da die Walzprodukte in vertikaler Richtung durch die Bäder gezogen werden, muss eine Leitrolle 23, welche gleichfalls zu dem Rahmensystem gehört, die Bandführung übernehmen. Die Lagerung der Leitrolle kann zweckmässig so ausgebildet sein, dass sie durch Höher-und Tieferstellen den Weg des Walzproduktes im Bad verlängert oder verkürzt. Will man z. B. Bänder mit dünnerer Auflage herstellen, so wird die Rolle hochgehoben ; für stärkere Auflagen wird die Rolle gesenkt. Dies hat besonders für Versuchsanlagen einen Vorteil, ist aber für Produktionsanlagen nicht unbedingt erforderlich. Das Rahmensystem trägt die Stromrollen 24, welche zweckmässig aus einem Material hergestellt sind, das der chemischen Natur der einzelnen Bäder angepasst ist.
Für alkalische Flüssigkeiten werden Eisenrollen, für saure Flüssigkeiten verchromte Eisenrollen oder Buntmetallrollen verwendet.
Um die Stromrollen nicht unnötig mit Elektrolyt zu benetzen, werden an sich bekannte Abstreifvorrichtungen 25, welche gleichfalls im Rahmensystem eingebaut sind, angebracht. Die Abstreifvorrichtungen streifen den anhaftenden Elektrolyt von den Bändern, welche vertikal aus den Bädern laufen, ab (Fig. 3).
Um Einschlüsse in Metallüberzügen zu vermeiden, sind unter der Mittelelektrode 31 bzw. über der unteren Leitrolle 23 Auffangkästen 26 angebracht, welche den Anodenschlamm aufnehmen. Der Schlamm sammelt sich in den Kästen und wird von Zeit zu Zeit entleert. Diese Einrichtung ist von besonderer Wichtigkeit, da die Anodenschlammeinschlüsse im Niederschlag grosse Störungen verursachen und im Hinblick auf die Korrosion eine Schutzwirkung des Überzuges in Frage stellen.
Die derart zusammengebaute Universalanlage erlaubt es, wie bereits oben erwähnt, die verschiedensten Plattierungen gleichzeitig mit einer oder mehreren Metallauflagen auf einem Band und mit verschiedenen Metallauflagen auf verschiedenen Bändern durchzuführen.
Die Anlage kann daher verwendet werden :
1. für die Herstellung eines einzigen Metall- überzuges,
2. für die Herstellung eines einzigen Metall- überzuges mit verstärkten Auflagen,
3. für die Herstellung mehrerer übereinander geschichteter Metallüberzüge bei entsprechender Aufstellung der Bäder ; z. B.'zur Herstellung von mehrschichtigen Metallüberzügen und Metalllegierungen,
4. für die gleichzeitige Herstellung von Bändern, welche nach 1 bis 3 plattiert werden sollen ; dies wird durch Einführen des zu überziehenden Walzgutes bloss in einzelne Badbehälter mit verschiedenen Elektrolyten ermöglicht.
Es sei erwähnt, dass bei jeder der genannten Plattierungsarten das entsprechende Entfettungund Reinigungssystem in der Anlage gleichzeitig mit enthalten ist.
Eine Reihe von Beispielen soll zeigen, wie verschieden Metallüberzüge erreicht : werden können.
Es liegen z. B. fünf Bänder vor (17-21) von verschiedenen oder gleichen Dimensionen, wovon das erste Band 17 mit einer Messing-, das zweite 18 mit einer Zink-, das dritte 19 mit einer Kupfer-, das vierte 20 mit einer Nickel-und das fünfte 21 mit einer Bleiauflage gleichzeitig plattiert werden soll (Fig. 2).
Das erste Band 17 soll für nachträgliche Legierung elektroplattiert werden. Es durchläuft die Reinigungsbehälter (chemische und Elektroentfettung sowie Dekapierungsanlagen), weiters das Nickelbad, dann das Kupfer-und zuletzt das Zinkbad.
Beim zweiten Band, welches elektroverzinkt werden soll, sei angenommen, dass dieses nach der Blankglühung ohne Fett nachgewalzt wurde und daher die Reinigungsanlagen überlaufen und sogleich in die Dekapierbäder einlaufen kann. Darauf läuft das Band, den Nickel-und Kupferbehälter überlaufend, in den Zinkbehälter ein und wird danach gespült, getrocknet und aufgehaspelt.
Um ein Anlaufen des Bandes zu verhindern, was durch Rostbildung in feuchter Luft und zu langsame Plattiergeschwindigkeit eintreten könnte, kann man das Band durch die Spülbehälter 10 und 12 durchführen ; dies ist jedoch bei höheren Geschwindigkeiten nicht erforderlich.
Das dritte Band, welches galvanisch verkupfert werden soll, wird vorerst gleichfalls durch sämtliche Reinigungsanlagen und hierauf durch das Nickel-und Kupferbad geführt, überläuft das Zink-und Bleibad und wird hierauf getrocknet und aufgehaspelt.
Das vierte Band soll mit Nickel plattiert werden. Es sei angenommen, dass das Band nur leicht gefettet ist. Das Band überläuft die chemische Entfettung und läuft sofort in die Elektroentfettung ein. Nach Durchlaufen der Dekapierbehälter wird das Band im Nickelbehälter plattiert, darauf gespült und nach Überlaufen des Kupfer-, Zink-und Bleibottichs getrocknet und aufgehaspelt.
Das fünfte Band soll elektroverbleit werden. Es durchläuft sämtliche Reinigungsanlagen, überläuft die Dekapier-, Nickel-, Kupfer-und Zinkbehälter, durchläuft den Bleibehälter, wird gespült, getrocknet und aufgehaspelt.
Was bei obigen Beispielen für ein Band gilt, kann auch für mehrere Bänder gelten, es scheidet dann nur die eine oder die andere Einrichtung sinngemäss aus.
Auch eine Unterteilung des Rahmens ist möglich, jedoch nicht immer zweckmässig. So kann z. B. das Rahmensystem der Entfettungsanlage in der betriebsfähigen Lage verbleiben und nur das Rahmensystem der Plattierungsanlage hochgehoben werden ; dies bedingt eine Zweiteilung des Rahmens.
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Um im Betrieb selbst hochqualitative Nieder- schläge zu erzielen, soll verhindert werden, dass bei der senkrechten Einführung bzw. beim Aus- tritt der Bänder Fremdkörper bzw. Verunreini- gungen eingeschlossen werden oder anhaften.
Wie bekannt, ist die Badoberfläche meist mit Gas- blasen, Schaum und sonstigen Verunreinigungen bedeckt. Durch Anhaften dieser Verunreini- gungen auf der Bandoberfläche ist es möglich, dass dieselben mit in den Elektrolyt eingeschleppt und bei der elektrischen Metallniederschlagsbildung durch elektrische Neutralisation der Ionen über- deckt werden.
Erfindungsgemäss wird dieser Übelstand da- durch behoben, dass an der Elektrolytoberfläche um die einlaufenden Bänder ein Rahmen 27 vor- gesehen wird (eventuell ein schwimmender Holz- rahmen), welcher den Schlamm und Schaum bzw. die Verunreinigungen vom Band abhält (Fig. 4 und 5). Da sich jedoch die Badoberfläche innerhalb des Rahmens nach einer gewissen Zeit gleichfalls wieder mit durch Entweichen von Wasserstoff gebildetem Schaum und sonstigen Verunreinigungen bedecken würde (insbesondere bei stark sauren Bädern sowie bei Glanzbädem mit organischen Glanzzusätzen usw. ), wird der filtrierte Elektrolyt durch ein Rohr 28 innerhalb des Rahmens zugeleitet, so dass es zu einem Überlaufen über dessen Oberkante kommt. Das Niveau der überlaufenden Flüssigkeit liegt dadurch höher als die Badoberfläche und die Flüssigkeit ist vollkommen rein.
Diese Anordnung wird zweckmässig auch beim Austritt des Bandes getroffen, um ein Anhaften des Schaumes bzw. der Verunreinigungen an der Bandoberfläche zu verhindern. Auch wird ein Ansetzen von Fremdkörpern an den Abstreifern ausgeschaltet, welche sonst zu Verkratzungen auf der Bandoberfläche führen. Diese Einrichtung ist auch für Elektrolytbehälter im allgemeinen mit Vorteil anwendbar.
Der Elektrolyt, welcher kontinuierlich durch Zirkulationspumpen und Filtrationsanlagen durch den Schaumrahmen durchgeführt wird, ergibt eine gleichmässige Metallabscheidung.
Nachdem die Bänder mit Hilfe eines Durchzugsgetriebes durch die gesamte Anlage gezogen worden sind, werden sie zur Aufhaspelung geführt.
Um Niederschläge zu verdichten, was insbesondere bei weichen Metallüberzügen in Frage kommt, z. B. bei verbleiten Bändern, wird in an sich bekannter Weise über die obere Zugwalze 29 eine zweite Walze 30 angeordnet, welche durch eine Art Kaltwalzung eine Glättung bzw. Verdichtung ermöglicht.
Durch Auswechseln dieser Glättwalze und eventuellen Einbau von Bürst-oder Poliervorrichtungen ist auch ein Bürsten und Polieren der Walzprodukte möglich, auch das Mustern ist auf diese Art durchführbar.
Die Trocknung der Bänder kann auch mit Hilfe eines Transformators erfolgen, indem man z. B. die letzte Umführungswalze als eine Elektrode und die Trommel des Durchzugsgetriebes als zweite Elektrode ausbildet.
Durch Anwendung grösserer Stromstärken kann die Erhitzung des Bandes so weit gesteigert werden, dass es in an sich bekannter Weise zum Schmelzen und dadurch zum Legieren der Metallauflagen kommt oder eine Diffusion des Metall- überzuges in das Kemmaterial zur Erhöhung der Haftfähigkeit eintritt. Dieses Erhitzen kann man, wie bereits vorgeschlagen wurde, zweckmässig in reduzierenden Gasatmosphären durchführen, um ein Oxydieren zu verhindern. Das Erwärmen braucht manchmal bloss so weit gesteigert werden, dass eine Wasserstoffabscheidung aus dem Metall- überzug eintritt, was besonders für tiefziehfähige verchromte Bänder von grossem Vorteil ist.
Diese Nachbehandlungseinrichtungen sind jedoch nicht immer erforderlich, ihre Anwendung richtet sich nach dem Herstellungsprodukt und nach der Wirtschaftlichkeit.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Universalanlage zur Herstellung elektroplattierter Bänder, Bleche, Drähte u. dgl. Walzprodukte, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage 1. aus einem durch einen Kran oder eine ähnliche Einrichtung abhebbaren und in waagerechter Richtung verschiebbaren horizontalen Rahmensystem (1) besteht, welches sämtliche Führungs-und Stromrollen sowie die Mittelelektroden trägt und den Transport der zu plattierenden Walzprodukte durch die Anlage ermöglicht und 2. aus einem System von auswechselbaren Behältern, welche die Reinigungs-, Spül-und Plattierbäder enthalten.