DE1496714B2

DE1496714B2 - Verfahren zur kontinuierlichen anodischen Herstellung von mindestens 25,4µ dicken und porösen Oxidschichten auf Aluminiumband oder -draht

Info

Publication number: DE1496714B2
Application number: DE1965A0048296
Authority: DE
Inventors: David Egerton Bury; William Ernest Cooke; Jacques Francois Cote; Paul Smits
Original assignee: Alcan Research and Development Ltd; Aluminium Laboratories Ltd
Current assignee: Alcan Research and Development Ltd
Priority date: 1964-02-04
Filing date: 1965-02-01
Publication date: 1971-11-11
Also published as: NL131875C; US3471375A; SE326353B; NL6501412A; BE659262A; DE1496714A1; GB1087256A; NO116108B; FR1424644A

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren Bandes anodisch oxydiert werden; zufriedenstellende

zum kontinuierlichen anodischen Oxydieren von Ergebnisse sind gewöhnlich zu erwarten, wenn der

Aluminiumband oder -draht mit relativ hoher Ge- Elektrolyt auf einer beliebigen Temperatur oberhalb

schwindigkeit, guter Ausbeute und sicherer Steuerung, Raumtemperatur (z.B. 2O⁰C) gehalten wird,

ohne Fehler im Oxidfilm und ohne Überhitzen des 5 Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen

Metalls. Der Ausdruck »Aluminium« umfaßt auch Verfahrens geeignete Vorrichtung umfaßt einen ab-

Aluminiumlegierungen. geschlossenen Behälter, der mit dem Elektrolyten

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur gefüllt wird, eine Einrichtung zur ständigen Bewe-

kontinuierlichen anodischen Herstellung von min- gung des Aluminiumbandes durch den Behälter,

destens 25,4 μ dicken und porösen Oxidschichten io Elektroden, die über- und unterhalb des Bandweges

auf Aluminiumband oder -draht, wobei das Band durch den Behälter an Stellen vorgesehen sind, die

bzw. der Draht als Mittelleiter zunächst eine katho- longitudinal in Abständen angeordnet sind, eine Ein-

dische Reinigungszone und anschließend eine anodi- richtung, durch die auf eine Elektrode an einer

sehe Oxydationszone durchläuft, das dadurch ge- Stelle eine Polarität angelegt wird, die von der Polari-

kennzeichnet ist, daß die Reinigungszone mit der 15 tat einer an einer anderen Stelle angeordneten Elek-

Oxydationszone über eine Verbindungszone offen trode verschieden ist, wobei der Abstand zwischen

verbunden und die Verbindungszone so bemessen den Stellen so gewählt ist, daß nur ein kleiner Teil

ist, daß der in der Verbindungszone im Bad auf- des zwischen solchen in Abständen angeordneten

tretende Verluststrom weniger als 25 ⁰Zo, vorzugsweise Elektroden fließenden Stromes nicht durch das Band

weniger als 5 % des Gesamtstromes beträgt und der 20 geleitet wird, und Mittel zur longitudinalen Bewe-

Elektrolyt in turbulenter Strömung längs des be- gung eines turbulenten Elektrolytenstromes durch

wegten Aluminiumbandes oder -drahtes gehalten und den Behälter, wobei auf Grund der Form des Be-

die anodische Oxydation mittels Gleichstrom bei hälters auf der ganzen Länge desselben ein Strö-

einer Stromdichte von mindestens 100 mA/cm², vor- mungsweg von im wesentlichen gleichem Widerstand

zugsweise mindestens 320 mA/cm² durchgeführt 25 erzielt wird, so daß alle stromführenden Teile des

wird. Bandes durch den Kontakt mit dem turbulenten

Aus der österreichischen Patentschrift 222 453 ist Elektrolyten hinreichend gekühlt werden,
bereits ein Verfahren bekannt, bei welchem auf Alu- Obwohl der Querschnitt des Behälters im wesentminiumbändern mit Gleichstrom und bei hohen liehen über seine Gesamtlänge gleich sein kann, läßt Stromdichten relativ dicke, poröse, anodische Oxid- 30 sich ein Betrieb ohne wirtschaftlich unerwünschte filme erzeugt werden können. Auch bei diesem be- Verluste auf Grund einer Ableitung des elektrolytikannten Verfahren durchläuft das Band bzw. der sehen Stromes durch den Elektrolyten ohne weiteres Draht als Mittelleiter zunächst eine kathodische Rei- durchführen, sogar mit relativ kurzen Abständen nigungszone und anschließend eine anodische Oxy- zwischen den Kathoden und Anoden, während ein dationszone. Dagegen wird aber bei dem aus der 35 vollständiger Kreislauf des Elektrolyten über die genannten Druckschrift bekannten Verfahren die Gesamtlänge des Behälters erzielt wird.
Oxydationszone und die Reinigungszone durch eine Eine von vielen Vorteilen der Durchführung des Kautschukabdichtung voneinander getrennt gehalten. erfindungsgemäßen Verfahrens in einem einzigen Be-Es liegt somit bei dem bekannten Verfahren keine hälter liegt darin, daß die Vorrichtung von einoffene Verbindung der kathodischen Reinigungszone 40 fachster Form sein kann und nur einen geringen und der anodischen Oxydationszone vor, so daß sich Aufwand an Außenverrohrungen und Apparaturen entlang des Streifens auch keine turbulente Strömung für die Temperaturregelung, zum Pumpen u. dgl. im des Elektrolyten ausbilden kann, die in erwünschter elektrolytischen Kreislaufsystem erfordert.
Weise die Kühlung dieses Streifens ermöglicht. Der Verzicht auf eine zentrale, verjüngte Öffnung Der Hauptnachteil des bekannten Verfahrens liegt 45 zwischen der elektrolytischen Reinigungszone und somit darin, daß in der durch die Abdichtung ge- der Eloxierzone erhöht tatsächlich die Stromaufbildeten Zwischenzone eine sehr starke Erwärmung nahmefähigkeit des Bandes, denn es hat sich beim stattfindet. Betrieb mit getrennten Behältern für die elektro-

Diese Schwierigkeiten des bekannten Verfahrens lytische Reinigung und die Eloxierung gezeigt, daß

werden nun gemäß der Erfindung dadurch behoben, 50 eine Stromerhöhung über einen bestimmbaren Wert

daß das Band oder der Streifen durch eine lange hinaus infolge Überhitzung oft ein Brechen des Ban-

offene Passage geleitet wird, wobei die Passage des- des bei seinem Durchlauf durch die Öffnung zur

wegen offen ist, um eine schnelle Strömung des Folge hat. Selbst in einem kurzen Öffnungsbereich

Elektrolyten zu gestatten, und deswegen lang ist, kann dies eintreten, da man dort keine Abkühlung

um den Stromverlust zu vermindern, der durch den 55 durch die Strömung des Elektrolyten hat. Dieser

direkten Durchgang des Stromes von den Elektroden Nachteil wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren

in der Reinigungszone zu den Elektroden in der dadurch behoben, daß man die turbulente Strömung

Oxydationszone durch den Elektrolyten bewirkt wird. des Elektrolyten über die Oberfläche des Aluminium-

Die turbulente Elektrolytenströmung wirkt derart, bandes überall da laufen läßt, wo dieses den Strom

daß sie ein Auflösen des Oxidüberzugs hemmt oder 60 führt.

unterbindet, was vermutlich darin liegt, daß der Ist keine Verjüngung zwischen der elektrolyti-Wärmeentzug an der Überzugsfläche unterstützt wird. sehen Reinigungszone und der Oxydationszone ge-Es kann auch angenommen werden, daß die Haupt- geben, dann kann eine vollkommene Temperaturwärmequelle bei der anodischen Oxydation mit regelung durch turbulente Strömung des Elektrolyten hohen Stromdichten eher am Grund als an der Ober- 65 entlang der Oberfläche des bewegten Aluminiumbanfläche des Oxidüberzugs zu suchen ist. Die Tem- des, besonders im Abschnitt zwischen den Elektroperatur des Elektrolyten für die anodische Oxydation denbereichen, wo der Strom im Aluminiumband am scheint nicht kritisch zu sein, wenn beide Seiten des höchsten ist, erzielt werden.

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Der Querschnittsbereich der Verbindungszone man für praktisch. Bei Werten über 4,3 A/cm² (und

zwischen den Elektroden wird durch die erforder- bis zu einem gewissen Grad bereits über 2,10 A/cm²)

liehe Elektrolytströmung bestimmt. Es ergab sich, scheint der erwünschte Wärmeentzug bei gewöhn-

daß für die anodische Oxydation von Aluminium- liehen mechanischen Anordnungen für den Kreislauf

bändern mit hoher Geschwindigkeit bei Stromdichten 5 des Elektrolyten ungebührlich schwierig zu werden,

von mindestens 108 mA/cm² die Stärke der fließen- Bei der Drahtbehandlung wurden anodische Oxid-

den Schicht des Elektrolyten auf jeder Seite des überzüge mit guten elektrischen Isoliereigenschaften

Bandes mindestens 12,7 mm und vorzugsweise etwa und hoher Abriebfestigkeit gegen Kratzen bei Draht-

25,4 mm sein soll. Bei Bearbeitung von Draht soll durchlaufgeschwindigkeiten bis zu 60/min hergestellt,

ein zylindrischer Elektrolytmantel mit einer radialen io Die Stromausbeute ist ungewöhnlich hoch. Die

Dicke von mindestens etwa 6 mm oder besser von zur Herstellung eines Oxidfilms von 0,0254 mm

12.7 mm oder darüber vorgesehen sein. Stärke benötigte Ladungsmenge beträgt etwa

Nach Bestimmung des Querschnittsbereichs kann 42 Coulomb/cm², was eine Stromausbeute von etwa

die Länge der Verbindungszone ohne weiteres aus- 90 % darstellt, im Gegensatz zu etwa 70 %

gerechnet werden, so daß nicht mehr als ein zulässi- 15 (58 Coulomb/cm²) bei einer Anzahl von bekannten

ger Bruchteil, beispielsweise nicht mehr als 5 bis Verfahren zur Herstellung von vergleichbaren

10 % des Stromes durch den Elektrolyt durch Neben- Filmen.

leitung abgeleitet wird, und zwar unter Berücksichti- Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich

gung der Leitfähigkeit des in der Vorrichtung zu aus den nachstehenden Zeichnungen. Es zeigt

verwendenden Elektrolyten und der erforderlichen 20 F i g. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrich-

Spannung. tung zur Durchführung der elektrolytischen Reini-

Bei der Durchführung des Verfahrens der Erfin- gung und Oxydation in einer einzigen Zelle,

dung wird die Geschwindigkeit des Bandvorschubs im F i g. 2 eine vereinfachte perspektivische Ansicht

allgemeinen durch die Stärke des gewünschten anodi- der eigentlichen Vorrichtung,

sehen Oxidfilms gesteuert, wobei auch die Länge _a5 F i g. 3 einen senkrechten Längsschnitt durch den

des Oxydationsweges und die angelegte Stromdichte kathodischen Behandlungsteil der Vorrichtung nach

eine Rolle spielen. Für viele Zwecke sind Geschwin- der Linie 10-10 in Fig. 2,

digkeiten in der Größenordnung von etwa 0,30 bis F i g. 4 einen waagerechten Schnitt nach der

6 m pro Minute zweckmäßig, wobei Zellen mit einer Linie 11-11 in Fig. 3,

Länge von 30 bis 150 cm und Stromdichten auf _3O F i g. 5 eine vergrößerte, perspektivische, ausein-

der Bandoberfläche im Bereich von mindestens andergezogene Ansicht des Kopfteils zum Ablauf des

100 mA/cm² und darüber, gewöhnlich von über Elektrolyten und eines zugehörigen Teils der katho-

270 mA/cm¹' und vorzugsweise in der Größenord- dischen Behandlungszelle, wobei einige Teile weg-

nung von 540 mA/cm² bis 1080 mA/cm² Anwendung gebrochen sind, gesehen in Richtung des Schnitts

finden. ₃₅ 12-12 in Fig. 3,

Wäßrige Schwefelsäure ist ein zufriedenstellender F i g. 6 einen zentralen, senkrechten Längsschnitt

Elektrolyt. Im allgemeinen ist ein Elektrolyt mit im wesentlichen nach der Linie 13-13 in Fig. 2, mit

einer Schwefelsäurekonzentration unter 2 % zu den Oxydationszellen, den Kopfteilen für den Einlaß

schwach und entwickelt übermäßige Wärme durch des Elektrolyten und den Verteileinrichtungen, und

seinen Stromwiderstand. Eine mehr als 50prozentige ₄₀ F i g. 7 einen senkrechten Querschnitt nach der

Schwefelsäure besitzt im allgemeinen zur Herstellung Linie 14-14 in Fig. 6.

dicker Überzüge ein zu großes Auflösungsvermögen Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 wird ein Alugegenüber dem Oxidfilm. 15prozentige Schwefelsäure miniumband 210 kontinuierlich von einer Zufuhrrolle wird für sehr geeignet erachtet. Gewöhnlich ist es 211 abgewickelt und auf eine Auflaufrolle 212 genicht erforderlich, Konzentrationen über 40 % zu ₄₅ spult. Das Band 210 wird kontinuierlich durch eine verwenden. Behandlungszelle 214 mit einer kathodischen Reini-

In der Oxydationszelle und ebenso in der elektro- gungszone 215 und einer Zone 216 für die anodische lytischen Reinigungszelle können Elektrolyttempera- Oxydation gezogen. Die beiden Zonen 215 und 216 türen von 40° C und darüber hinaus verwendet sind durch eine dazwischenliegende Verbindungswerden; im letzteren Fall könnte eine einzige Kreis- ₅₀ zone 217 getrennt, wobei sämtliche Zonen im wesentlauf- und Temperaturregeleinrichtung für den Elek- liehen den gleichen Querschnitt für die Elektrolyttrolyt in sämtlichen Teilen der Vorrichtung verwen- strömung oberhalb und unterhalb des Bandes aufdet werden. Andererseits ist für die elektrolytische weisen.

Reinigung eine wesentlich höhere Elektrolyttempc- Die Elektrolytströmung erfolgt vorzugsweise ent-

ratur vorzuziehen. Bei einem Elektrolyt aus 15pro- 55 gegengesetzt zum Band. Es sind daher ein Kopfteil

zeitiger Schwefelsäure, der auf einer Temperatur von 220 am Bandaustritt für den Einlaß des Elektrolyten

etwa 80° C gehalten wurde, und mit Stromdichten und geeignete Rohre 221, 222 für die Zufuhr des

von 1080 mA/cm² auf der zu behandelnden Ober- oberhalb und unterhalb des Bandes fließenden Elek-

rläche wurde eine bemerkenswert vollständige katho- trolyten vorhanden. Ein ähnlicher Auslaßkopfteil 223

dische Reinigung in einem 1,50 m langen Behälter 60 befindet sich am Bandeintritt mit zugehörigen Flüs-

bei Geschwindigkeiten des Aluminiumbandes von bis sigkeitsverteilerrohren 224, 225. Zwei Klappen 226,

zu 228 m/min erreicht. Die anodischen Stromdichten 227 dienen als zweckmäßige Dichtungen für den

können innerhalb eines Bereichs von etwa 100 mA Eintritt und Austritt des Bandes bei den Kopfteilen

bis 4,3 A/cm"³ variieren. Besondere Bedeutung für 223 und 220.

die Erzielung einer schnellen anodischen Oxydation 65 In der kathodischen Reinigungszone 215 sind

ohne Beeinträchtigung der Filmstärke und Filmquali- Elektroden 228, 229 parallel zum durchlaufenden

tat kommt Werten über 320 mA/cm² zu. Auch eine Band angeordnet, und ähnliche Elektroden 230, 231

Stromdichte von 645 mA/cm² bis zu 1,60 A/cm² hält in der anodischen Oxydationszone. In der Verbin-

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dungszone 217 sind obere und untere Isolierwände Bandes 210 beschränkt. Die anodische Oxydation 232, 233 vorgesehen, die die zwei Elektrodensätze ist ebenfals noch auf die Oberfläche des Bandes betrennen. Das Band kann zusätzliche Behandlungs- schränkt (durch Fließen des Stromes vom Band als Stationen vor oder nach seinem Durchgang durch Anode zur oberen Elektrode 230), wenn man wahldie aufeinanderfolgenden Zonen 215,217 und 216 5 weise den Schaltarm 242 auf den Kontakt 244 und durchlaufen, wobei eine dieser Stationen als Spül- den Arm 245 auf den Kontakt 246 umlegt. Dabei behälter 235 dargestellt ist. fließt jedoch Strom sowohl von den beiden Elektro-

Wenn die Elektroden 228,229 an den Pluspol und den 228, 229 als auch von der unteren Elektrode 231

die Elektroden 230, 231 an den Minuspol angeschlos- der Oxydationszone in das Band. Ein gewisser Vor-

sen werden, und wenn man einen turbulenten EIek- io teil dieser Anordnung liegt darin, daß der im Band

trolytstrom vom Kopfteil 220 zum Kopfteil 223 fließen selbst fließende Strom zwischen den Zonen 215 und

läßt, wird eine Folge von elektrolytischen Behänd- 216 verringert wird.

hingen auf dem Band während seines Durchlaufs Eine unterschiedliche, anodische Oxydation kann

ausgeführt, d. h. in der Zone 215 eine kathodische schließlich dadurch bewirkt werden, daß man den

Reinigung und in der Zone 216 eine anodische 15 Schaltarm 245 auf den Kontakt 248, und den Arm

Beschichtung. 242 auf einen der Kontakte 243, 244 legt; d. h., man

Von den beiden Elektroden 228, 229 wird Strom verwendet den letzteren, falls eine wirksame katho-

durch den Elektrolyt zum Band 210 geleitet, durch dische Reinigung beider Seiten des Bandes erfolgen

welches der Strom zu der Oxydationszone 216 fließt, soll. Der Stromfluß vom Band als Anode im Ab-

von wo dieser Strom über das Band 210 den oberen 20 schnitt 216 wird bei verschiedenen Stromdichten im

und unteren Elektroden 230, 231 zugeleitet wird. Der Verhältnis der Einstellung des Widerstandes 249 auf

kühlende oder temperaturregelnde Elektrolytfluß er- gegenüberliegenden Seiten des Bandes bewirkt. Ein

folgt über den gesamten Transportbereich des Ban- solches Verfahren ist dann zweckmäßig und wirt-

des, so daß eine Temperaturregelung über die ganze schaftlich, wenn ein starker anodischer Schutzüber-

ausgesetzte Bandoberfläche gewährleistet ist, obgleich 25 zug auf der einen Seite des Bandes 210 erforderlich

nur ein Elektrolytkreislaufsystem nötig ist. ist, während für die gegenüberliegende Seite ein

Zur Veranschaulichung verschiedener, mit Gleich- dünner Überzug ausreicht.

strom durchgeführter Behandlungsarten, zeigt F i g. 1 Eine praktische Vorrichtung ist in etwas vereineine Reihe von Verbindungen, wobei sich eine Lei- fachter Form in den F i g. 2 bis 7 gezeigt. Das Band tung 238 von den oberen Elektroden 228 zum posi- 30 210 wird kontinuierlich in flacher waagerechter Lage tiven Pol 239 einer geeigneten Gleichstromquelle er- durch einen Behälter bewegt, welcher aus einer streckt, deren negativer Pol über die Leitung 241 mit kathodischen Reinigungszone 250 und einer Zone 251 der oberen Elektrode 230 verbunden ist. Die Elek- zur anodischen Oxydation besteht, wobei die Zone trode 229 erstreckt sich an einem Schaltarm 242, der 250 eine Trennzone, wie nachfolgend beschrieben, jeweils einen von zwei Schaltkontakten 243, 244 35 einschließt. Ein Kopfteil 254 für die Flüssigkeitsvererfassen kann, wobei der letztere über die Leitung teilung ist am Bandaustrittsende der Oxydationszone 238 an den Pluspol angelegt ist. Die untere Elektrode 251 vorgesehen, während am Bandeintrittsende der 231 der Oxydationszone ist mit einem Schaltarm 245 kathodischen Reinigungszone 250 ein Kopfteil 255 verbunden, der entweder an einem Schaltkontakt246, für den Flüssigkeitsauslaß liegt. Die Flüssigkeit verder mit den Elektroden 229 und dem Schaltarm 242 40 läßt das Auslaßkopfteil 255 durch zwei Leitungen in Verbindung steht, oder an einem Schaltkontakt 256,257, die zu einem Elektrolytbehälter 258 führen, 247, der über die Leitung 241 an den negativen Pol der auch die Temperaturregeleinrichtungen mit den 240 angeschlossen ist, liegen kann, oder einen wei- zugehörigen Kühleinrichtungen aufweisen kann,
teren Schaltkontakt 248 erfassen kann, wobei über Der Elektrolyt wird aus dem Behälter 258 mittels einen regelbaren Widerstand ebenfalls eine Verbin- 45 einer Pumpe 260 durch die Rohrleitung 259 entdung mit dem Minuspol besteht. nommen und über eine Rohrleitung 261 in Zweig-

Zur kathodischen Reinigung und anodischen Oxy- leitungen 262, 263 den oberen und unteren Teilen des dation beider Seiten des Bandes 210 wird der Schalt- Einlaßkopfteils 254 mit einer ausreichend großen arm 242 an den Kontakt 244 und der Arm 245 an Geschwindigkeit zugeführt, um eine turbulente Ströden Kontakt 247 gelegt. Hierdurch werden die bei- 5° mung entlang der oberen und der unteren Oberden Reinigungselektroden 228, 229 positiv und die flächen des Bandes 210 zu erzeugen. Der Elektrolyt beiden Elektroden 230, 231 negativ. In diesem Fall ist vorzugsweise eine 5- bis 50prozentige wäßrige fließt der gesamte Strom, mit Ausnahme des kleinen Schwefelsäure und geeigneterweise eine 15prozentige Stromanteils, der abgeleitet wird, über das Band. Falls wäßrige Schwefelsäure (Gewichtsprozent),
eine kathodische Reinigung nicht erforderlich ist, 55 Wie man in den F i g. 3, 4 und 5 erkennt, besteht kann der Schaltarm 242 auf den offenen Kontakt 243 das Hauptteil der kathodischen Reinigungszone 250 gelegt werden, so daß Strom nur über den über dem aus einer einteiligen Struktur asbestverstärkten Har-Band befindlichen Elektrolyt oberhalb des Bandes zes oder aus einem gleichwertigen starken, elektrischen von der Elektrode 228 in das Band fließt. Soll nur Isoliermaterial mit einer oberen Wand 265, einer die Oberseite des Bandes anodisch oxydiert werden, 60 unteren Wand 266 und Seitenwänden 267 und 268. verbindet man den Arm 242 mit dem offenen Kon- Dieses Gehäuse ist ein abgeflachtes Rohr mit rechttakt243 und den Arm 245 mit dem Schaltkontakt eckigem Querschnitt und weist offene Enden auf, 246; in diesem Fall ist die obere Elektrode 228 posi- welche mit Befestigungsflanschen 269 und 270 vertiv und die obere Elektrode 230 negativ, und es ist sehen sind. Die obere Wand 265 ist mit mehreren dabei keine der unteren Elektroden erregt. Der ge- 65 nach innen gerichteten, quer verlaufenden Ausspasamte elektrolytische Austausch, sowohl die Reini- rungen27l versehen, von denen sich jede über das gung in der Zone 215 als auch die anodische Oxy- Gehäuse erstreckt und so geformt ist, daß sie eine dation in der Zone 216, sind auf die Oberseite des Platte 272 aus Blei oder einem anderen geeigneten.

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leitenden Material aufnehmen kann, welche als Teil Oxydation in der Nähe der Ränder des Bandes zu

des Elektrodensystems für den oberen Bereich der verhindern, falls eine Tendenz hierzu vorliegt,

kathpdischen Reinigungszone dient. Die Aussparun- In den F i g. 2 und 6 ist in vereinfachter Form ein

gen 271 sind nach unten offen, weisen jedoch nach Flüssigkeitseinlaß-Kopfteil 254 mit kastenförmigem

vorn und hinten in der Richtung des Bandverlaufs 5 Aufbau gezeigt, der obere und untere, sich quer

Unterschnitte auf, wodurch Tragschultern 274 ent- erstreckende Kammern 294,295 aufweist, welche mit

stehen. Die entlang der oberen Wand 265 angeord- den Leitungen 262, 263 in Verbindung stehen. Ge-

neten, parallelen Elektrodenplatten 272 bilden eine krümmte Ablenkbleche 296,297 leiten die Flüssigkeit

verlängerte Elektrodenstruktur. Es können beispiels- in die Oxydationszone 251, wobei diese Ablenkbleche

weise sieben Elektrodenplatten vorgesehen sein; zur io so angeordnet sind, daß ein Eintrittshohlraum 298

Vereinfachung ist in der Zeichnung eine kleinere geschaffen wird, welcher im Querschnitt geeigneter-

Anzahl dargestellt. weise kongruent mit dem Durchlaß durch den Ab-

In der unteren Wand 266 sind übereinstimmende schnitt 251 ist. Der Flansch 288 ist mittels Bolzen

Aussparungen 275 und Elektrodenplatten 276 mit an der Rückwand 299 des Kopfteils 254 befestigt,

übereinstimmenden Tragschultern 278 vorgesehen. 15 Der Weg für die Flüssigkeit kann ferner durch

Das Band 210 liegt also mit seiner oberen bzw. seiner Ablenkstücke 300,301 aus verstärktem Harz begrenzt

unteren Seite parallel zu den Oberflächen der oberen sein, welche in die vordere Wand 302 des Kopfteils

und unteren Elektrodenplatten 272, 276 beim Durch- 254 eingesetzt und so geformt sind, daß sie einen

lauf durch die kathodische Reinigungszone 250. Austrittsschlitz 303 für das Band begrenzen; sie wei-

Die Elektrodenplatten 272, 276 ragen durch die 20 sen ferner geneigte Oberflächen 304, 305 auf, die in verdickte Seitenwand 268, wie in den F i g. 4 und 5 Zusammenwirkung mit den Ablenkblechen 296, 297 gezeigt ist, heraus und ermöglichen eine leichte Be- die Flüssigkeitseinlaßkanäle bilden,
festigung elektrischer Verbindungsklemmen. Die ein- Zwei elastische Abschlußstücke 306, 307 sind als zelnen Elektroden können im Gehäuse durch Dich- Verschlußlippen längs des Austrittsschlitzes angetungsringe 280 um ihre Hälse und auf die Dichtungs- 25 ordnet. Der Elektrolyt strömt sehr schnell und vorringe aufgesetzte Platten 281 abgedichtet angeordnet zugsweise mit beträchtlicher Turbulenz aus dem sein. Zur besseren Übersicht wurden die Platten 281 Kopfteil 254 durch die ganze Länge der Abschnitte in F i g. 5 weggelassen und nur auf einigen der Elek- 251 und 250. Am Kopfteil 255 für den Flüssigkeitstrodenhälse in F i g. 2 dargestellt. austritt (vgl. F i g. 2, 3, 4 und 5) wird der Elektrolyt

Das Gehäuse 250 umfaßt ferner ein Teil 252, wel- 30 geteilt, um durch die Leitungen 256, 257 auszutreten,

ches sich über die oberen und unteren Reihen der Das Auslaßkopfteil 255 ist mit einem Befestigungs-

Elektrodenplatten hinaus erstreckt und im Befesti- flansch 310 versehen, der am Flansch 269 des Ab-

gungsflansch 270 endet. Dieses Teil 252 ist einfach Schnitts 250 befestigt ist.

ein abgeflachter, rohrförmiger Durchlaß, der geeig- Das Kopfteil 255 umfaßt zwei Führungsplatten neterweise die gleichen Innenmaße und den gleichen 35 311, 312, zwischen denen das Band mit einem geQuerschnitt wie der Durchlaß im Elektrodenbereich wissen Spiel durchläuft. Oberhalb der oberen Platte hat. Der aus Isoliermaterial bestehende Abschnitt 311 sind zwei gekrümmte Wände 313, 314 bei 315 252 dient zur elektrischen Trennung der kathodi- pflugartig angeordnet. Diese gekrümmten Wände sehen Reinigungszone von der Oxydationszone 252 313, 314 wirken mit der Abdeckung 316 des Kopf- und besitzt einen ausreichend langen elektrischen 40 teilkastens und der Führungsplatte 311 zusammen, Weg, um den Stromabfluß auf ein Minimum zu um die oberhalb des Bandes befindliche Flüssigkeit senken. in die Ausströmleitungen 256 und 257 zu leiten. Ein

Die Oxydationszone 251 umfaßt, wie in den unter der Führungsplatte 312 angebrachter, pflug-F i g. 2, 6 und 7 gezeigt ist, eine flache, rechteckige artiger Aufbau 317 wirkt mit dem Boden 318 des Konstruktion, die von einer oberen Platte 283, einer 45 Kopfteilkastens auf gleiche Weise zusammen. Die unteren Platte 284 und den Seiten 285, 286 gebildet Platten 311, 312 haben eine flach V-förmige Randwird; dieser Aufbau ist an seinen offenen Enden form, durch welche an jeder Platte eine Spitze 319 mit Befestigungsflanschen 287, 288 versehen.. Der gebildet wird, die sich in den Mund 320 der kathodi-Flansch 287 wird am Flansch 270 des ersten Ab- sehen Reinigungszone erstrecken. Wahlweise kann Schnitts 250 befestigt, so daß die Durchlässe durch 5° jeder Pflug 315, 317 gleichfalls eine nach abwärts die Abschnitte 250, 251 fluchten. Die Platten 283, 284 geneigte Vorderwand aufweisen, wie bei 321 für die sind die Elektroden für die Oxydationszone. Wo die Pflugkonstruktion 315 gezeigt ist, die in den Mund Elektrodenplatten 283, 284 eine ungleiche Polarität 320 paßt. Der durch den Flansch 269 und den Mund oder eine verschiedene Spannung haben, sollen die 320 ausströmende schnell fließende Elektrolyt wird Seiten285,286 aus Isoliermaterial bestehen. In Fig. 7 55 in der Tat oberhalb und unterhalb des Bandes gebestehen sie für die zweiseitige anodische Oxydation teilt und seitlich in die Leitungen 256 und 257 abaus Metall. geleitet.

Um eine zufällige Berührung des Bandes mit der Wie man aus F i g. 3 erkennt, läuft das Band durch

Fläche der Elektroden zu verhindern, kann ein eine Auffangvorrichtung für die Flüssigkeit, die am

Isolierschutz 288 a an jeder Elektrode befestigt wer- 60 Ende des Kopfteils 255 liegt, und aus einem Tropf -

den. Jeder Isolierschutz 288a ist ein offener Rahmen behälter 323 und einer Abdeckung 324 besteht; an-

aus Isoliermaterial mit Längsteilen 289 an den Seiten schließend tritt das Band durch zwei elastische

und Querteilen 290. Gleichfalls kanalförmig ausge- Führungen 325, 326 in den Raum zwischen den Füh-

bildete Führungen 291, 292 können sich durch den rungsplatten 311 und 312 ein.

Abschnitt 251 erstrecken, um eine lose Führung für 65 Bei Betrieb der in F i g. 2 gezeigten Vorrichtung

das Band zu schaffen. In vielen Fällen sind diese wird das Aluminiumband kontinuierlich durch die

Führungen überflüssig; sie können jedoch die beson- Anlage gezogen; es tritt durch die Dichtung 325-326

dere Funktion haben, eine übermäßige anodische im Bereich des Kopfteils 255 für den Flüssigkeitsaus-

stoß ein, durchläuft die Zone 250, 252 und 251 und tritt durch die Dichtung 306-307 aus. Der gesamte Innenraum der Vorrichtung wird mit Elektrolyt gefüllt gehalten, der sehr schnell in einer Längsrichtung am Band entlang vom Einlaßkopf teil 254 zum Auslaß 255 strömt. Der Rücklauf des Elektrolyten wird über den Behälter 258 und die Pumpe 260 bewirkt, wobei alles darauf abgestimmt ist, eine bestimmte Temperatur im Elektrolyt aufrechtzuerhalten, während dieser auf den Seiten des Bandes entlangströmt und nur ein minimaler Temperaturanstieg zwischen den Enden der Behandlungsabschnitte 250-251 eintritt.

Während ein gewisser Kriechstrom durch den Elektrolyt zwischen den Elektroden 272, 276 und den Elektroden 283, 284 fließt, folgt nur ein kleiner Bruchteil diesem Weg; auf diese Weise wird ein anodischer Oxydationsvorgang ermöglicht, der für die Wirksamkeit, die Verläßlichkeit und sichere Temperaturregelung bei hoher Geschwindigkeit vorteilhaft ist. Diese und andere Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens stellen neben den verhältnismäßig geringen Verlusten an Kriechstrom durch die Zone 252 besondere Vorteile dar.

Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel umfaßt die Vorrichtung eine erste Behandlungszone 250 mit einer Gesamtlänge von etwa 150 cm und eine Oxydationszone 251 mit einer Länge von etwa 140 cm, wobei die Abmessungen des Innendurchlasses etwa 5 cm in der Höhe und ungefähr 68,5 bis 71 cm in der Breite betragen, die Querschnittsfläche des Elektrolytenweges also etwa 354 cm² beträgt. Die Länge des Isolierzwischenstücks 252 beträgt, gemessen zwischen den Elektroden 272, 276 und den Elektroden 283, 284, etwa 38 cm.

Ein 27 cm breites und 0,6 mm starkes Aluminiumband wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 150 cm/min durch die Vorrichtung gezogen. 15prozentiger Schwefelsäure-Elektrolyt wurde gegenläufig zum Band durch die Vorrichtung mit einer Fließgeschwindigkeit von etwa 150 cm/sec gepumpt, was einer Durchflußmenge von etwa 3230 l/min entsprach. Gleichstrom wurde zugeführt, um eine Stromdichte von ungefähr 645 mA/cm² im Oxydationsabschnitt zu erzielen. Dies erforderte einen Stromfluß von 4950A (Verlust nicht gerechnet) durch das Band, der mit einer aufgeprägten Gleichspannung von 44 V zwischen den Elektroden 272,276 und den Elektroden 283,284 erzielt wurde.

Der Stromverlust zwischen den Zonen 250 und durch den Elektrolyt wurde mit ungefähr 200 A ermittelt, was nicht mehr als 3,9% des Gesamtstroms von 515OA darstellte. Dieser Stromverlust entsprach im wesentlichen dem berechneten Verlust. Die Strömung des Elektrolyten war über die gesamte Länge des Bandes in allen Abschnitten der Vorrichtung turbulent, und die Temperatur des Elektrolyten war leicht auf einen Wert von etwa 26° C regelbar, wobei sich zwischen dem Einlaß und dem Auslaß ein Temperaturanstieg von etwa 2° C ergab.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen anodischen Herstellung von mindestens 25,4 μ dicken und porösen Oxidschichten auf Aluminiumband oder -draht, wobei das Band bzw. der Draht als Mittelleiter zunächst eine kathodische Reinigungszone und anschließend eine anodische Oxydationszone durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungszone mit der Oxydationszone über eine Verbindungszone offen verbunden und die Verbindungszone so bemessen ist, daß der in der Verbindungszone im Bad auftretende Verluststrom weniger als 25 °/o, vorzugsweise weniger als 5 °/o des Gesamtstromes beträgt und der Elektrolyt in turbulenter Strömung längs des bewegten Aluminiumbandes oder -drahtes gehalten und die anodische Oxydation mittels Gleichstrom bei einer Stromdichte von mindestens 100 mA/cm², vorzugsweise mindestens 320 mA/cm² durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die kathodische Reinigungszone, die anodische Oxydationszone und die Verbindungszone im wesentlichen gleich große Querschnitte gewählt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der turbulente Elektrolytstrom vom Ende der Oxydationszone zum Anfang der Reinigungszone geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine einen maximalen Temperaturanstieg von 2° C über alle 3 Zonen bewirkende Strömungsgeschwindigkeit eingestellt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen