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Verfahren und Vorrichtung zum Konstanthalten des Kupfergehaltes eines
zyanidischen Bades für das Galvanisieren von Bändern und Drähten Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zum Konstanthalten des Kupfergehaltes in einem zyanidischen
Bad für das Galvanisieren von Bändern und Drähten unter Verwendung von löslichen
Anoden und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
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Bei einem mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Kupferzyanid-Galvanisierbad
mit löslichen Kupferanoden, und zwar insbesondere dann, wenn das Bad einen verhältnismäßig
großen Rauminhalt besitzt und zur guten Verteilung bewegt wird, geht von den löslichen
Anoden mehr Kupfer in Lösung, als durch den Galvanisiervorgang aus dem Elektrolytbad
je Zeiteinheit entnommen wird, so daß sich die Kupferkonzentration des Bades
allmählich erhöht. Dies ist auf die rein chemische Löslichkeit der Kupferanode in
dem Elektrolytbad zurückzuführen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu
schaffen, die es ermöglichen, den Kupfergehalt in einem Kupferzyanid-Galvanisierbad
konstant zu halten.
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Bei dem Verfahren zum Konstanthalten des Kupfergehaltes in einem zyanidischen
Bad für das Galvanisieren von Bändern und Drähten unter Verwendung von löslichen
Anoden, bei dem der Strom den mindestens teilweise in das Bad eintauchenden Bändern
oder Drähten über eine Vielzahl von Kontaktstellen zugeführt wird, besteht das Neue
darin, daß ein zusätzlicher, getrennter Stromkreis unter Verwendung mindestens einer
unlöslichen Anode angewendet wird, wobei der getrennte Stromkreis sich im eigentlichen
Elektrolytbad. und/o#der in einem davon abgetrennten Elektrolyten, jedoch mit diesem
in Verbindung stehend, befindet.
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Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die lediglich auf die, chemische
Auflösung der Kupferanode zurückzuführende Kupferzufuhr zu dem Bad ausgeglichen
wird und so der Kupfergehalt des Bades innerhalb enger Grenzen konstant gehalten
wird. Die Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ist vorzugsweise gekennzeichnet
durch eine Stromquelle, deren positiver Pol mit der oder den in dem eigentlichen
Elektrolytbad und/oder davon abgetrennten Elcktrolyten angeordneten unlöslichen
Anoden in Verbindung steht und deren negativer Pol mit dem in das eigentliche Elektrolytbad
oder in den davon abgetrennten Elektrolyten eintauchenden zu galvanisierenden Körper
über mindestens eine Kontaktstelle in Verbindung steht. Es kann eine Wand vorgesehen
sein, die mindestens die unteren Abschnitte des eigentlichen Elektrolytbades und
des davon abgetrennten, die unlöslichen Anoden enthaltenden Elektrolytbades trennt.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.
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Wie bereits erwähnt, ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Konstanthalten
des Kupfergehaltes insbesondere für ein Kupferzyanid-Galvanisierbad geeignet, in
das eine verhältnismäßig große Kathodenfiäche ständig eingetaucht, wie es z. B.
beim Galvanisieren von Stahldraht mit Kupfer der Fall ist, wobei eine aus dem Draht
gebildete Schraube so gedreht wird, daß jeder Abschnitt des Drahtes viele Male in
das galvanische Bad eintaucht und wieder aus ihm entfernt wird. Die Zeichnung veranschaulicht
den zum Galvanisieren dienenden Abschnitt einer solchen Vorrichtung, bei welcher
der Draht 10 am linken Ende in Form einer Schraube in das Bad eintritt. Die
Drahtschraube ist an zwei waagerechten Rollen 20 und 21 aufgehängt. Zwar erstreckt
sich die Drahtschraube 10
über die ganze Länge der dargestellten Vorrichtung,
doch sind nur einige der ersten Windungen der Schraube dargestellt. Die einzelnen
Windungen der Drahtschraube werden zwischen an einer Führungsstange 41 angebrachten
Stiften 42 geführt.
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Die waagerechten Tragrollen 20.und 21 bestehen aus elektrisch leitendem
Material oder haben wenigstens
eine elektrisch leitende Oberfläche.
Der Strom wird jeder der einzelnen Windungen der Drahtschraube von einem Gleichrichteraggregat
13 aus zugeführt, und zwar über die Kathodenanschlußleitung 14, die Sammelschienen
11 und 12 und einen Satz von Bürstenkontakteinrichtungen 60. Die in
dem Bad vorgesehenen Anoden umfassen zwei oder mehr gekrümmte Kammern
15 und 16, die sich im wesentlichen parallel zu der Drahtschraube
10 erstrecken, so daß ein gleichmäßiger Abstand zwischen den Kammein und
der Außenseite der Drahtschraube vorhanden ist. Eine ähnlich geformte, konzentrisch
mit der Drahtschraube angeordnete, hier jedoch nicht gezeigte Anode kann innerhalb,
desjenigen Bereiches angeordnet sein, durch den sich die Drahtschraube hindurchbewegt.
Die Anodenkammern 15 und 16 sind mit Kupferstücken 17 gefüllt.
Die Anodenleitung 18 verbindet die verschiedenen Anodenkammern mit dem Gleichrichter
13.
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Am Ende des Bades, d. h. in der Zeichnung auf der rechten Seite,
sind zwei nicht lösliche Anoden 22 und 23 angeordnet, und zwar
je eine auf jeder Seite der Drahtschraube. Diese Anoden sind durch eine Leitung
25 mit dem positiven Pol eines gesonderten Gleichrichters 24 verbunden. Die
Kathodenbürstenverbindung 60' zu den Rollen 20 und 21 kann über gesonderte
Sammelschienen 27 und 28 gespeist werden, die nicht an die Sammelschienen
11 und 12 angeschlossen sind; allerdings kann man die Sammelschienen
27 und 28 auch n-üt den Sammelschienen 11
und 12 verbinden,
ohne daß die Arbeitsweise beeinflußt wird, solange die Anodenkreise getrennt sind.
Der durch den die nicht löslichen Anoden enthaltenden Abschnitt der Vorrichtung
fließende Strom kann durch geeignete Mittel geregelt werden, z. B. durch ein Widerstandsaggregat
30, das in die Leitung 29
eingeschaltet ist, welche den Gleichrichter
24 mit den Sammelschienen 27 und 28 verbindet. Es ist nicht erforderlich,
die nicht löslichen Anoden 22 und 23 am Ende der Wanne anzuordnen, denn sie
arbeiten auch an jeder anderen Stelle einwandfrei. Um eine genaue Regelung
zu ermöglichen, ist es erforderlich, die nicht löslichen Anoden von einer regelbaren
gesonderten Stromquelle aus zu speisen. Ferner ist es notwendig, daß die Lösung,
deren Kupfergehalt geregelt werden soll, mit dem die nicht löslichen Anoden enthaltenden
Teil der Wanne in Verbindung steht oder daß die die löslichen und die nicht löslichen
Anoden umgebenden Lösungen miteinander vermischt werden. Geeignete, Materialien
für die nicht löslichen Anoden 22 und 23
sind Kohlenstoff bzw. Graphit, Blei
oder Stahl. Die die nicht lösliche Anode enthaltende Konstruktion 32
kann
von dem die löslichen Anoden enthaltenden Bad 33 z. B. durch eine Zellenwand
31 getrennt sein, doch müssen die Elektrolyte aus den beiden Zellen durcheinanderzirkulieren.
In der Praxis kann der Elektrolyt aus dem Abschnitt 32 abgezogen, filtriert
und in den Abschnitt 33 zurückgepumpt werden, von wo aus er in den Abschnitt
32 hinein überläuft, so daß ein ständiger Kreislauf entsteht.
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Der zu galvanisierende Draht braucht das Bad mit den nicht löslichen
Anoden nicht zu durchlaufen, d. h., dieses Bad könnte für einen gesonderten
bzw. anderen Verkupferungsvorgang benutzt werden, wobei lediglich die Voraussetzung
besteht, daß das. die löslichen Anoden umgebende Bad ständig oder in gewissen Zeitabständen
jeweils mit einer Teihnenge abgezogen, mit einem Teil des die unlösliche Anode enthaltenden
Bades gemischt und wieder in den Bereich der löslichen Anoden zurückgeleitet wird.
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Bei einer typischen Benutzungsweise des Verfahrens und der Vorrichtung
zeigte es sich, daß das vorwendete Bad, das 22 700 1 enthielt, unter Ausschluß
der elektrolytischen Lösung Kupfer mit einer Geschwindigkeit von 2 g Kupfer
je Liter der Lösung während je 150 Betriebsstunden auflöste. Nach
Ab-
lauf von 150 Stunden müßte die auf chemischem Wege gelöste. Kupferinenge
in der Lösung etwa 44 kg
betragen. Die zum Niederschlagen von etwa 44
kg
Kupfer benötigte Stromstärke, beträgt 19 200 A. Die
Stärke
des Stroms, der der unlöslichen Anode, je
Betriebsstunde zugefährt werden
mußte, betrug 19 200: 150 bzw. 128 A. Ein Strom dieser Stärke
läßt sich dem Draht über vier bis fünf einzelne Windungen der Drahtschraube zuführen.
Das in diesem Falle benutzte Bad hatte nachstehende Zusammensetzung: Kupferzyanid
(CuCN) ......... 80 g je Liter Freies Zyanid (KCN) .......... 26 g je
Liter Kahlauge ..................... 15 g je Liter Bei Bädern anderer Zusammensetzung
muß man die Stärke des den nicht löslichen Anoden zugeführten Stroms entsprechend
einstellen. Im allgemeinen muß man die Stärke des den nicht löslichen Anoden zuzuführenden
Stroms bei steigendem Kupfergehalt des Bades erhöhen.