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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Konversionsschicht
auf mindestens einer Oberfläche
eines Aluminium oder eine Aluminiumlegierung aufweisenden Substrats.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Aufbringen eines
Konversionsmediums auf mindestens eine Oberfläche eines Aluminium oder eine
Aluminiumlegierung aufweisenden Substrats.
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Konversionsschichten
auf Aluminiumsubstraten, beispielweise auf den Oberflächen von
Aluminiumbändern,
dienen dazu, dem Substrat eine bessere Korrosionsresistenz und gegebenenfalls
einen geringeren Schweißübergangswiderstand
zu verleihen. Ferner sind Konversionsschichten geeignet, die Haftfestigkeit
von Schichtungsstoffen, Klebstoffen oder Lacken auf dem Aluminiumsubstrat
zu erhöhen. Die
Konversionsschicht wird durch eine chemische Reaktion, insbesondere
durch chemische Oxidation, zwischen der Oberfläche des Substrats und dem aufgebrachten
Konversionsmedium ausgebildet.
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Zum
Aufbringen eines die Konversionsschicht erzeugenden Konversionsmediums
auf die Oberfläche
eines Substrats ist beispielsweise das Rollcoatingverfahren, also
das Aufbringen durch Walzenauftrag, bekannt. Dabei wird das Substrat, beispielsweise
ein Aluminiumband, durch eine Anordnung von Walzen geführt. Die
Walzen sind so an einer das Konversionsmedium aufweisenden Wanne angeordnet,
dass der nicht mit dem Band in Berührung stehende Teil der Walze
in die Wanne, und damit in das flüssige Konversionsmedium, eintaucht. Durch
Drehung der Walze wird dann das an dem Teil der Walze haftende Konversionsmedium
auf die Oberfläche
des Substrats aufgetragen.
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Nachteilig
an dem Rollcoaterverfahren ist, dass es einen hohen verfahrenstechnischen
und vorrichtungstechnischen Aufwand erfordert. Der für die Auftragswalzen
und die Wanne bereitzustellende Bauraum hat einen hohen Platzbedarf
zur Folge. Im Fall eines Konversionsmedienwechsels muss die Wanne
erst geleert, gereinigt und mit dem neuen Konversionsmedium befüllt werden.
Dies bringt eine Vielzahl von Verfahrensschritten mit sich und erhöht somit
den Zeitbedarf. Darüber
hinaus ergibt sich hoher Nacharbeitungsbedarf, wenn die Walzen ausgetauscht
werden müssen,
weil sich die Breite des durch die Walzen geführten Substrats geändert hat. Insbesondere
müssen
die Walzen dann nachgeschliffen und neu gummiert werden. Bei der
Durchführung
des Walzenauftrags ist weiterhin die Genauigkeit des Schichtdickenauftrags
beschränkt,
so dass der Schichtdickenauftrag während des Verfahrens überwacht
werden muss. Gegebenenfalls müssen die
Prozessparameter während
des Verfahrens angepasst werden, beispielsweise wenn die Istdicke der
Konversionsschicht zu stark von der Solldicke der Konversionsschicht
abweicht.
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Konversionsschichten
können
auch erzeugt werden, indem das Konversionsmedium auf die Oberfläche des
Substrats gespritzt wird. An dieser Vorgehensweise ist jedoch nachteilig,
dass nach dem Aufspritzen ein Abquetschvorgang erforderlich ist,
um eine homogene Verteilung des aufgespritzten Konversionsmediums
auf der Oberfläche
des Substrats zu erreichen. Dies erhöht wiederum den verfahrenstechnischen
und vorrichtungstechnischen Aufwand. Weiterhin wird der Schichtdickenauftrag
wesentlich von der Reaktivität
der Oberfläche
des Substrats mitbestimmt, welche die Steuerung des Schichtdickenauftrags
beim Aufspritzen und anschließendem
Abquetschen erschwert.
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Schließlich können Konversionsschichten auch
erzeugt werden, indem das Substrat in das in einer Wanne vorgehaltene
Konversionsmedium eingetaucht wird. Auch bei dieser Methode ist
eine kontinuierliche Badepflege bzw. Badüberwachung notwendig. Dies
hat einen erhöhten
vorrichtungstechnischen Aufwand zur Folge. Weiterhin fallen auch
bei der Methode des Tauchens lange Rüstzeiten, beispielsweise für die Reinigung,
an, wenn das Konversionsmedium ausgetauscht werden soll. Darüber hinaus
sind beim Tauchen zumindest Teile des Substrats in zeitlich verlängertem
Kontakt mit dem flüssigen
Konversionsmedium, so dass sich unerwünschte, insbesondere chemische,
Rückkopplungseffekte zwischen
dem Substrat und dem sich in der Wanne befindlichen Konversionsmedium
einstellen können. Schließlich hat
auch beim Tauchen die Reaktivität
der Oberfläche
des Substrats einen wesentlichen, in der Wanne schwer steuerbaren
Einfluss auf den Schichtdickenauftrag des Konversionsmediums.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Verfügung
zu stellen, mit dem bzw. mit der der Auftrag von Konversionsmedien
auf die Oberflächen
von Aluminium oder eine Aluminiumlegierung aufweisenden Substraten
verbessert werden kann.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Verfahren gelöst,
das die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
Zuführen eines
flüssigen
Konversionsmediums von einer Medienvorlage zu mindestens einem Zerstäuber, Zerstäuben des
flüssigen
Konversionsmediums in feine Tröpfchen,
Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen dem Zerstäuber und
der mindestens einen Oberfläche
des Substrats mittels einer Spannungsversorgung, Aufsprühen des
das Konversionsmedium aufweisenden Sprühnebels auf die mindestens
eine Oberfläche
des Substrats, so dass das Konversionsmedium mit der mindestens
einen Oberfläche
des Aluminium oder eine Aluminiumlegierung aufweisenden Substrats
chemisch reagiert und somit eine Konversionsschicht ausgebildet
wird.
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Das
Aufsprühen
des Sprühnebels
gewährleistet,
dass die Oberfläche
des Substrats gleichmäßig und
in definierter Weise mit dem Konversionsmedium beaufschlagt wird.
Zusätzliche
Verfahrensschritte wie das Verteilen des Konversionsmediums auf
der Oberfläche
sind somit nicht notwendig. Vorrichtungen wie beispielsweise Tauchwannen
oder Auftragswalzen können
demnach eingespart werden. Damit fällt auch der Aufwand zur Reinigung
und Instandhaltung dieser Vorrichtungen weg. Weiterhin verringert
sich der Platzbedarf, der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Verfügung gestellt
werden muss.
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Das
flüssige
Konversionsmedium wird in feine Tröpfchen zerstäubt. Durch
das Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen dem Zerstäuber und
der mindestens einen Oberfläche
des Substrats mittels einer Spannungsversorgung wird das aus einer
Austrittsöffnung
des Zerstäubers austretende Konversionsmedium
gegenüber
dem Substrat elektrisch aufgeladen. Die feinen Tröpfchen des
Sprühnebels
erfahren im elektrischen Feld eine Kraft, die sie in Richtung auf
die Oberfläche
des Substrats beschleunigt. Beispielsweise kann die Zahl der Tröpfchen,
die auf die Oberfläche
des Substrats auftreffen, so erhöht
werden, wenn zusätzlich
Lenkluft zur Führung
der Tröpfchen
eingesetzt wird. Die Zahl der Tröpfchen,
die bei Einsatz von Lenkluft unbeabsichtigt an der Oberfläche des
Substrats vorbeigesprüht werden,
wird verringert. Somit wird die Menge an Konversionsmedium reduziert,
die eingesetzt werden muss, um einen bestimmten Oberflächenanteil
des Substrats mit einer Konversionsschicht zu versehen. Damit wird
auch die Effizienz der Aufbringung des Konversionsmediums verbessert.
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Es
ist dabei unwesentlich, ob das Konversionsmedium durch den Kontakt
mit den Oberflächen des
Zerstäubers
oder aber durch separate, am Zerstäuber angebrachte Elektroden
aufgeladen wird. Die Tröpfchen
des zerstäubten
Konversionsmediums können
beispielsweise durch separate Elektroden dann aufgeladen werden,
wenn sie aus einer Austrittsöffnung
des Zerstäubers
bereits ausgetreten sind und kein Kontakt zu den Oberflächen des
Zerstäubers
mehr besteht. Dennoch wird im Folgenden immer davon gesprochen,
eine elektrische Spannung zwischen dem Zerstäuber und der Oberfläche des Substrats
anzulegen, selbst wenn die separaten Elektroden nicht unmittelbar
mit dem Zerstäuber
in Kontakt stehen. Es können
natürlich
auch die beiden vorstehend genannten Techniken zur elektrischen Aufladung
in Kombination angewendet werden. Wichtig ist, dass das Konversionsmedium
gegenüber der
Oberfläche
des Substrats elektrisch entgegen gesetzt geladen ist.
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Es
kann sich weiterhin vorteilhaft auf den Grad der Zerstäubung auswirken,
dass das Konversionsmedium elektrisch aufgeladen ist. Der elektrischen
Aufladung liegt im Wesentlichen eine Anhäufung gleichnamiger elektrischer
Ladungsträger
zu Grunde. Wenn das Konversionsmedium aus der Austrittsöffnung hinaus
tritt, beispielsweise aus Kapillarleitungen an der Austrittsöffnung,
wird durch die elektrische Abstoßung der angehäuften Ladungsträger bewirkt,
dass sich das flüssige
Konversionsmedium in kleinere Flüssigkeitseinheiten,
insbesondere Tröpfchen,
aufteilt. Somit ist durch diese Teilungen die Feinheit des Nebels
noch verstärkbar,
mit dem eine Oberfläche
eines Substrats vorwiegend gleichmäßig besprüht werden kann.
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Das
Aluminium oder eine Aluminiumlegierung aufweisende Substrat kann
geerdet werden. Durch die Erdung können überschüssige Ladungsträger, die
mit den aufgeladenen Tröpfchen
des Konversionsmediums auf die Oberflächen des Substrats gelangt
sind, effektiv abgeführt
werden. Ein Pol der Spannungsversorgung und das Substrat weisen
vorzugsweise die gleiche elektrische Potentialhöhe auf. Insbesondere ist es
möglich,
sowohl den besagten Pol der Spannungsversorgung als auch das Substrat,
insbesondere mit der gleichen Erde, elektrisch leitend zu verbinden.
Für manche
Anwendungen könnte
es aber ausreichen, den besagten Pol der Spannungsversorgung und
das Substrat auf dem gleichen elektrischen Potential zu halten,
um die Abführung
etwaiger überschüssiger Ladungsträger zu bewirken.
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Vorzugsweise
ist das Aluminium oder eine Aluminiumlegierung aufweisende Substrat
als Band aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet.
Die Bänder
können
dann auf einfache Weise konversionsbeschichtet werden. Hierzu ist
es nur erforderlich die Bänder
während
des Beschichtens relativ zum Sprühnebel
zu bewegen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die mittels
der Spannungsversorgung erzeugte elektrische Spannung an den Zerstäuber, an
die mit dem Zerstäuber
elektrisch leitend verbundene Medienvorlage und/oder an die mit
dem Zerstäuber
elektrisch leitend verbundenen Fluidleitungen angelegt. Dadurch
ist es einem Anwender möglich,
das erfindungsgemäße Verfahren
nach seinen Vorstellungen auszugestalten. Beispielsweise kann die
Zeit, die das Konversionsmedium der angelegten Spannung ausgesetzt
ist, erhöht
werden, wenn die Spannung nicht erst an dem Zerstäuber, sondern
an ein dem Zerstäuber
vorgelagertes Bauteil, beispielsweise die Medienvorlage, angelegt
wird. Durch die elektrisch leitenden Verbindungen des entsprechenden
Bauteils mit dem Zerstäuber
ist jedoch gewährleistet,
dass die elektrische Spannung auch zwischen dem Zerstäuber und
der Oberfläche
des Substrats anliegt.
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Der
zeitliche Spannungsverlauf der elektrischen Spannung kann so gewählt werden,
wie es für das
Verfahren zweckmäßig ist.
So ist das Anlegen einer Gleichspannung mit zeitlich im Wesentlichen konstantem
Spannungsverlauf möglich.
Allerdings können
auch eine Wechselspannung, eine niederfrequente Spannung oder eine
gepulste Gleichspannung für
das Verfahren verwendet werden. Entscheidend ist, dass durch das
Anlegen der elektrischen Spannung die Tröpfchen des Konversionsmediums aufgeladen
sind und somit in Richtung auf die Oberflächen des Substrats beschleunigt
werden.
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Vorzugsweise
wird das Aluminium oder eine Aluminiumlegierung aufweisende Substrat,
insbesondere über
eine Bandlaufrolle, geerdet. Die Erdung des Substrats wirkt sich
vorteilhaft auf die Aufrechterhaltung der elektrischen Spannung
zwischen dem Zerstäuber
und der Oberfläche
des Substrats und dadurch auf die Größe der Kraft auf, mit der die Tröpfchen des
elektrisch aufgeladenen Sprühnebels in
Richtung auf die Oberfläche
des Substrats beschleunigt werden. Der Anteil an Konversionsmedium,
der sonst im Zuge des Verfahrens, insbesondere bei der Verwendung
von Lenkluft, an der Oberfläche des
Substrats vorbei gesprüht
würde,
kann damit weiter vermindert werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird der das Konversionsmedium aufweisende Sprühnebel beidseitig auf das Substrat
gesprüht.
Somit lässt
sich der verfahrenstechnische Aufwand gering halten, wenn ein Substrat
annähernd
vollflächig mit
einer Konversionsschicht versehen werden soll. Insbesondere ist
diese Vorgehensweise vorteilhaft, wenn das Substrat als Band ausgebildet
ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zum beidseitigen Aufsprühen vorgesehenen
Zerstäuber
symmetrisch zu beiden Seiten des geführten Bandes angeordnet sind,
wobei die Austrittsöffnungen
auf die Oberflächen
des Bandes ausgerichtet sind.
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Es
ist möglich,
im Zuge des Verfahrens die Menge des auf die Oberfläche des
Substrats gesprühten
Konversionsmediums zu überwachen.
Zur Überwachung
können
beispielsweise Wirbelstromverfahren, Ultraschallverfahren, optische
Verfahren oder auch Oberflächenwiderstandsmessungen
verwendet werden. Somit kann die Dicke der Konversionsschicht auf
der Oberfläche
des Substrats geregelt werden. Die Überwachung ermöglicht das
Eingreifen in den Verfahrensablauf, beispielsweise die Änderung
eines Prozessparameters, um einen vom Sollwert abweichenden Schichtdickenauftrag
zu korrigieren.
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Es
ist jedoch bevorzugt, dass das flüssige Konversionsmedium von
der Medienvorlage zu mindestens einer Dosiereinheit und von der
Dosiereinheit in dosierter Menge dem Zerstäuber zugeführt wird. Auf diese Weise kann
ein Eingriff in den Verfahrensablauf vermieden werden. Eine Änderung
von Prozessparametern im Zuge des Verfahrens ist nicht mehr notwendig.
Die Dosiereinheit gewährleistet, dass
lediglich die gewünschte
Menge an Konversionsmedium auf einen bestimmten Oberflächenanteil des
Substrats aufgebracht wird. Somit kann der Schichtdickenauftrag
sehr genau gesteuert werden. Außerdem
kann der Ausschuss an Substrat, der üblicherweise beim Eingreifen
in den Verfahrensablauf entsteht, verringert werden. Weiterhin werden
keine Vorrichtungen zur Überwachung
der Schichtdickenauftrags benötigt.
Es ist jedoch auch möglich,
zusätzlich
zur Dosierung des Konversionsmediums eine Überwachung durchzuführen, um
eine doppelte Absicherung zu erreichen.
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Die
mittels der Spannungsversorgung erzeugte elektrische Spannung kann
im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch an die mit dem Zerstäuber elektrisch
leitend verbundene Dosiereinheit angelegt werden. Dadurch erhält ein Anwender
des erfindungsgemäßen Verfahrens
weitere Freiheiten in der Ausgestaltung des Verfahrens.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn ein Band aus Aluminium oder ein Band aus
einer Aluminiumlegierung unmittelbar nach seiner Herstellung konversionsbeschichtet
wird. In diesem Fall kann die Konversionsbeschichtung als Teil des
Herstellungsverfahrens erfolgen, so dass als Endprodukt ein konversionsbeschichtetes
Band aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung vorliegt. Durch
diese Vorgehensweise kann vermieden werden, dass die Bänder nach
der Fertigung zunächst
eingelagert werden, bevor sie dann zur Konversionsbeschichtung wieder
einer Bandlaufvorrichtung zugeführt
werden müssen.
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Gemäß einer
weiteren Lehre der vorliegenden Erfindung wird die aufgezeigte Aufgabe
mit einer Vorrichtung mit einer Medienvorlage, die ein flüssiges Konversionsmedium
bereitstellt, mit mindestens einem eine Austrittsöffnung aufweisenden
Zerstäuber,
mit die Medienvorlage und den mindestens einen Zerstäuber verbindenden
Fluidleitungen, und mit einer Spannungsversorgung zum Anlegen einer
elektrischen Spannung zwischen dem Zerstäuber und der mindestens einen
Oberfläche
des Substrats, wobei die Austrittsöffnung des mindestens einen
Zerstäubers
auf die mindestens eine Oberfläche
des Substrats ausrichtbar ist, gelöst.
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Unter
einer Medienvorlage ist insbesondere ein Behälter zu verstehen, in dem das
Konversionsmedium bevorratet bzw. bereitgestellt wird. Die Medienvorlage
ist über
Fluidleitungen mit dem Zerstäuber verbunden.
Als Fluidleitungen können
beispielsweise Rohre oder Schläuche
verwendet werden. Allgemein wird das Konversionsmedium durch die
Fluidleitungen den einzelnen Elementen der Vorrichtung zugeführt. Die
Zuführung
kann dabei durch einen externen Antrieb wie beispielsweise eine
Pumpe bewirkt werden. Es ist jedoch auch möglich, durch geeignete Wahl
der Anordnung bzw. Ausbildung der Elemente der Vorrichtung einen
Gravitationsantrieb oder eine Kapillarantrieb oder eine Kombination
davon zu verwenden. Insbesondere weist der Zerstäuber bevorzugt Kapillarleitungen
auf, durch die das Konversionsmedium zu der Austrittsöffnung des
Zerstäubers geführt werden
kann, wo es dann zerstäubt
wird.
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Das
Konversionsmedium weist bevorzugt Chromsalze, Fluoride, Chromphosphate,
Zinkphosphate oder beliebige Kombinationen davon in einer Lösung oder
Suspension auf. Es ist jedoch auch möglich, Verbindungen zum Erzeugen
der Konversionsschicht heranzuziehen, die Titan, Zirkonium, Cer, Mangan,
Cobalt, organische Polymere wie Polyanilin oder Oxoanionen wie Molybdat,
Vandat oder Silicat aufweisen. Die vorstehend genannten Bestandteile des
Konversionsmediums haben jedoch nur beispielhaften Charakter und
sind nicht als beschränkend
anzusehen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung sind Mittel zum
Bewegen des Substrats relativ zu dem Zerstäuber vorgesehen. Auf diese
Weise kann das Substrat so bewegt werden, dass es vollflächig mit
einer Konversionsschicht versehen wird. Es ist natürlich auch
möglich,
zumindest Teile der Vorrichtung so auszugestalten, dass sie relativ
zum Substrat bewegt werden können.
Beispielsweise kann der Zerstäuber
beweglich ausgebildet sein. Die an ihn angeschlossenen Fluidleitungen
sind dann dementsprechend richtungsflexibel und längenflexibel auszubilden.
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Insbesondere
umfassen die Mittel zum Bewegen des Substrats relativ zu dem Zerstäuber eine Bandlaufvorrichtung.
Diese Ausgestaltung ist besonders geeignet, wenn das Substrat ein
Band aus Aluminium oder ein Band aus einer Aluminiumlegierung ist.
Eine Bandlaufvorrichtung kann beispielsweise eine Abwickelhaspel,
eine Aufwickelhaspel und Führungswalzen
umfassen.
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In
einer weitere bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung ist mindestens
einem Zerstäuber eine
Dosiereinheit vorgeschaltet. Vorzugsweise ist die Dosiereinheit
in den Zerstäuber
integriert. Dadurch lässt
sich der Bauraum, den die Vorrichtung einnimmt, weiter reduzieren.
Außerdem
lassen sich durch diese Ausgestaltung die anderenfalls notwendigen
Abschnitte der Fluidleitungen einsparen.
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Es
ist weiterhin bevorzugt, dass die Medienvorlage, die mindestens
eine Dosiereinheit und/oder die verbindenden Fluidleitungen mit
dem mindestens einen Zerstäuber
elektrisch leitend verbunden sind. Insbesondere kann dann die elektrische
Spannungsversorgung mit der Medienvorlage, mit mindestens einer
Dosiereinheit, mit mindestens einem Zerstäuber und/oder mit den verbindenden
Fluidleitungen verbunden werden. Dadurch wird eine hohe Flexibilität bezüglich der
Anordnung der elektrischen Leitungen erreicht.
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In
einer nächsten
bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung sind Mittel zur Erdung
des Substrats vorgesehen, wobei diese Mittel insbesondere eine Bandlaufrolle
umfassen können.
Bandlaufrollen sind besonders geeignet, wenn das mit einer Konversionsschicht
zu versehene Substrat ein Band ist. Insbesondere durch den leitfähigen Kontakt
zwischen dem Band und der Bandlaufrolle über vorzugsweise die gesamte
Breite des Bandes wird gewährleistet, dass
das Band als Gegenelektrode gegenüber dem Zerstäuber wirken
kann. Vorzugsweise ist die Bandlaufrolle in Bandlaufrichtung dem
Zerstäuber
vorgelagert, da die Bildung einer Konversionsschicht auf der Oberfläche des
Bandes die Leitfähigkeit
des Bandes reduziert. Es ist möglich,
die Bandlaufrolle als auch einen Pol der Spannungsversorgung an
die gleiche Erde zu legen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die
Bandlaufrolle und den besagten Pol der Spannungsversorgung lediglich
auf dem gleichen elektrischen Potential zu halten.
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Vorzugsweise
sind zum beidseitigen Aufbringen des Konversionsmediums auf das
Substrat zwei Zerstäuber
vorgesehen. Es ist natürlich
auch möglich,
mehr als zwei Zerstäuber
vorzusehen, wenn die Sprühgeometrie
der Zerstäuber
und die Abmessungen des Bandes dies erfordern.
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Weiterhin
können
zum Bereitstellen des Konversionsmediums beim beidseitigen Aufbringen
auf das Substrat zwei Medienvorlagen vorgesehen sein. Damit können gegebenenfalls
unterschiedliche Konversionsmedien auf unterschiedliche Oberflächenbereiche
des Substrats aufgebracht werden, was dem Anwender der erfindungsgemäßen Vorrichtung
größere Freiheit
gewährt.
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Sind
gemäß einer
nächsten
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Mittel zur Überwachung
der auf die mindestens eine Oberfläche des Substrats aufgesprühten Menge
des Konversionsmediums vorgesehen, kann eine hohe Prozesssicherheit
beim Auftragen einer vorbestimmten Schichtdicke auf das Substrat
erzielt werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung ist die
Austrittsöffnung
des Zerstäubers
so ausgebildet, dass zumindest eine Abmessung der mindestens einen
Oberfläche
des Substrats mit dem Sprühnebel abdeckbar
ist. Durch die Anpassung der Austrittsöffnung an die Geometrie des
Substrats, beispielsweise die Breite eines bandförmigen Substrats, wird ein
zu wiederholender Sprühauftrag des
Konversionsmediums auf die Oberfläche des Substrats vermieden.
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Hinsichtlich
weiterer Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird auf die
Ausführungen
zum erfindungsgemäßen Verfahren
verwiesen, und hinsichtlich weiterer Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird auf die Ausführungen
zur erfindungsgemäßen Vorrichtung
verwiesen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wozu
auf die beigefügte
Zeichnung Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Aufbringen eines Konversionsmediums auf ein Aluminiumband.
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1 zeigt
eine Vorrichtung 1 zum beidseitigen Aufbringen eines Konversionsmediums
auf die Oberflächen
eines Aluminiumbandes 4. Das Aluminiumband 4 wird
mittels einer Bandlaufvorrichtung (nicht dargestellt) in Richtung
A, in der Darstellung von rechts nach links, beispielsweise mit
im Wesentlichen konstanter Geschwindigkeit bewegt. Das Band kann
unmittelbar vorher beispielsweise einer Umformung durch Kaltwalzen
(nicht dargestellt) unterzogen worden sein. Das nun folgende Auftragen
des Konversionsmediums 2 kann also unmittelbar nach dem
Herstellungsprozess des Aluminiumbandes vorgenommen werden.
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In
diesem Beispiel sind zwei Medienvorlagen 6, 6' vorgesehen,
die ein gleichartiges, flüssiges
Konversionsmedium 2 enthalten. Es ist aber auch möglich, die
erste Medienvorlage 6 mit einem bestimmten Konversionsmedium
und die zweite Medienvorlage 6' mit einem bestimmten anderen Konversionsmedium
zu befüllen,
wenn dies für
Anwendung zweckmäßig ist.
Weiterhin ist es möglich,
lediglich eine Medienvorlage 6, 6' zu verwenden, aus der ein Konversionsmedium 2 den
beiden Zerstäubern 8, 8' zugeführt wird.
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Durch
Fluidleitungen 10 wird das Konversionsmedium 2 zuerst
zwei Dosiereinheiten 14, 14' zugeführt. Die Zuführung wird
mittels einer Pumpe vorgenommen, die in diesem Schema nicht dargestellt ist.
Die Dosiereinheiten 14, 14' sind beidseitig des Aluminiumbandes 4 angeordnet.
In den Dosiereinheiten 14, 14' wird die Menge an Konversionsmedium 2 eingestellt,
die über
die Fluidleitungen 10 den beiden Zerstäubern 8, 8' zugeführt wird.
Die dosierte Menge kann insbesondere an die Geschwindigkeit des
Aluminiumbandes 2 in Bandlaufrichtung A angepasst sein.
Besonders bevorzugt ist es, wenn Änderungen der Geschwindigkeit
des Bandes weitgehend automatisch erfasst werden, und die Dosiereinheiten 14, 14' die abzugebende
Menge an Konversionsmedium 2 dementsprechend ebenfalls
im Wesentlichen selbsttätig
anpassen können.
Die Dosiereinheiten 14, 14' sind in diesem Beispiel separat
von den Zerstäubern 8, 8' angeordnet.
Es ist jedoch auch möglich,
die Dosiereinheiten 14, 14' in die Zerstäuber 8, 8' zu integrieren,
um so den Platzbedarf der Vorrichtung zu verringern.
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An
die Fluidleitungen 10 ist beidseitig des Aluminiumbandes 4 ein
Pol einer Spannungsversorgung 12 angeschlossen (gepunktete
Linien). Der andere Pol der Spannungsversorgung ist in diesem Ausführungsbeispiel
geerdet. Durch die Spannungsversorgung 12 wird beispielsweise
eine konstante elektrische Spannung zwischen dem Substrat 4 und den
Zerstäubern 8, 8' angelegt. Grundsätzlich können aber
auch zeitlich veränderliche
Spannungsverläufe
eingestellt werden. Die Fluidleitungen 10 sind in diesem
Beispiel mit den Zerstäubern 8, 8' über die Dosiereinheiten 14, 14' elektrisch
leitend verbunden. Dadurch kann das Konversionsmedium elektrisch aufgeladen
werden.
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Das
Konversionsmedium 2 gelangt nun über Kapillaren (nicht dargestellt)
in den Zerstäubern 8, 8' zu den Austrittsöffnungen
(nicht dargestellt) der Zerstäuber 8, 8'. Kapillare
sind vorteilhaft, da sie dem flüssigen
Konversionsmedium 2 beim Austritt aus den Austrittsöffnungen
eine geringe räumliche
Ausdehnung verleihen. Es können
aber natürlich
noch weitere Mittel zur Zerstäubung
des Konversionsmediums 2 an den Zerstäubern 8, 8' vorgesehen
sein. Die Austrittsöffnungen
sind vorteilhafterweise quer zur Bandlaufrichtung A des Aluminiumbandes 4 so ausgebildet,
dass die gesamte Breite des Aluminiumbandes 4 mit dem Konversionsmedium
versehen werden kann.
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Nach
Austritt des flüssigen
Konversionsmediums überwiegend
in Form von Tröpfchen
können die
Tröpfchen
wegen der elektrischen Abstoßung
angehäufter
gleichnamiger Ladungsträger
in noch kleinere Tröpfchen
zerstäubt
werden (nicht dargestellt), so dass sich der Sprühnebel 18 noch weiter
verfeinert. Mit diesem Sprühnebel 18 werden
die Oberflächen
des Aluminiumbandes 4 beaufschlagt. Durch das Anliegen
der elektrischen Spannung zwischen den Zerstäubern und den Oberflächen des
Substrats werden die elektrisch aufgeladenen feinen Tröpfchen des
Konversionsmediums in Richtung auf die Oberflächen des Substrats beschleunigt.
Die Effizienz des Konversionsmedienauftrags kann so erhöht werden. Dies
ist insbesondere vorteilhaft, wenn zusätzlich Lenkluft zur Führung der
feinen Tröpfchen
verwendet wird. Auf den Oberflächen
des Substrats bildet sich ein gleichmäßiger Film des Konversionsmediums 2 aus.
Während
der Weiterführung
des so besprühten Abschnitts
des Aluminiumbandes 4 durch die Bandlaufvorrichtung, beginnt
in den nachfolgenden Bereichen 20, 20' die Ausbildung
der Konversionsschicht auf dem Aluminiumband 4 durch chemische
Reaktion.
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Das
Aluminiumband 4 wird, bevor es die Vorrichtung 1 zum
Aufbringen des Konversionsmediums erreicht, über eine geerdete Bandlaufrolle 16 geführt. Überschüssige Ladungsträger können so
effektiv abgeführt
werden. Die Anordnung der geerdeten Bandlaufrolle 16 in
Bandlaufrichtung A des Aluminiumbandes 4 vor der Vorrichtung 1 ist
vorteilhaft, da die Ausbildung einer Konversionsschicht die Leitfähigkeit des
Aluminiumbandes 4 beeinträchtigt. Würde die Erdung der Bandlaufrolle 16 in
Bandlaufrichtung A des Aluminiumbandes 4 hinter der Vorrichtung 1 ausgeführt, könnten die überschüssigen Ladungsträger im und
auf dem mit einer Konversionsschicht versehenen Aluminiumband 4 nur
unvollkommen abgeführt
werden. In dem in 1 gezeigten, schematischen Ausführungsbeispiel
liegen die Bandlaufrolle 16 und ein Pol der Spannungsversorgung 12 an
der gleichen Erde. Es ist aber auch möglich, die Bandlaufrolle 16 und
den besagten Pol der Spannungsversorgung 12 lediglich auf
dem gleichen elektrischen Potential zu halten.
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In
dem vorstehend beschriebenen Beispiel verläuft die Bandlaufrichtung A
im Wesentlichen horizontal. Es ist jedoch auch möglich, die Bandlaufrichtung
A vertikal oder in einem beliebigen Winkel zur Horizontalen oder
Vertikalen auszurichten.