DE1621184C3

DE1621184C3 - Vorrichtung zum einseitigen Galvanisieren von Metallbändern

Info

Publication number: DE1621184C3
Application number: DE1621184A
Authority: DE
Inventors: Daniel Thomas Trafford Pa. Carter (V.St.A.)
Original assignee: United States Steel Corp
Current assignee: United States Steel Corp
Priority date: 1966-02-11
Filing date: 1967-02-10
Publication date: 1978-04-20
Also published as: FR1510512A; NL6701838A; NL162973B; ES336534A1; DE1621184B2; NL162973C; US3483113A; BE693952A; GB1174971A; DE1621184A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum einseitigen Galvanisieren von Metallbändern mit Hilfe eines in einen Elektrolyten eintauchenden drehbaren Zylinderkörpers, welcher auf einer horizontal sich erstreckenden Welle in einem Elektrolytbehälter gelagert ist, und mit einer im Abstand zum Zylinderkörper angeordneten Anode.

Bekannt sind Vorrichtungen zum Galvanisieren von Metallbändern mit Hilfe eines in einen Elektrolyten eintauchenden drehbaren Zylinderkörpers (DT-AS 632), bei welchen dem Zylinderkörper zwei Führungsrollen für das auf den Zylinderkörper anlaufende und von diesem wieder ablaufende Metallband zugeordnet sind. Der Elektrolyt befindet sich innerhalb einer Wanne, welche mittels einer Dichtung zweigeteilt ist, um nur eine Seite des Bandes elektrolytisch zu behandeln. In den durch die Teilung bestehenden Kammern der den Elektrolyten aufnehmenden Wanne sind Elektroden vorgesehen.

Bekannt sind auch Einrichtungen (DT-AS 11 18 565) zur Herstellung von Kupferblech durch galvanischen Niederschlag. Bei Einrichtungen dieser Art schlägt sich auf einer kathodisch geschalteten Trommel Kupfer nieder, welches von der Trommel in Form eines Metallbandes abgezogen werden kann.

Einrichtungen vorgenannter Art eignen sich nicht für das einseitige Galvanisieren von Metallbändern, welche mit hoher Geschwindigkeit transportiert werden, dennoch einen Niederschlag ausreichender Dicke erhalten sollen. Insbesondere sind die bei der einseitigen elektrolytischen Behandlung des Metallbandes auftretenden Dichtungsprobleme mit Vorrichtungen der in Rede stehenden Art nicht zu bewältigen, da insbesondere im Bereich der Seitenkanten des sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Metallbandes Undichtigkeiten bestehen, d. h., es kann bei hoher Geschwindigkeit nicht gewährleistet werden, daß auch die nicht zu beschichtende Oberfläche des Metallbandes zumindest im Bereich innerhalb der Außenkanten beschichtet wird.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Anlage der in Rede stehenden Art so auszubilden, daß das Metallband zum Zwecke einseitiger Beschichtung mit hoher Geschwindigkeit transportiert und galvanisiert werden kann, ohne daß die Gefahr eines Schräglaufes oder schlechter bzw. mangelhafter Beschichtung besteht.

Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die Merkmale nach Patentanspruch 1.

Das zu galvanisierende Metallband liegt am Außenumfang des Zylinderkörpers auf und überdeckt dabei den schmäleren elektrischen Kontaktkörper, wobei die beiden Außenstreifen des Metallbandes unter Abdichtung an den elastischen Dichtungsstreifen anliegen. Mit Hilfe dieser Anordnung ist sichergestellt, daß sowohl ausreichende elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktkörper und dem Metallband als auch eine eindeutig definierte einseitige Beschichtung gewährleistet ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß sich die bogenförmige Anode über einen Winkel von nahezu 270° erstreckt, wodurch es möglich ist, daß der Abstand zwischen dem elektrischen Kontaktkörper und der bogenförmigen Anode zwischen 3,2 mm und 19 mm beträgt. Bei einer derartigen Anordnung läuft das Metallband naturgemäß auf einem noch größerem Umschlingungswinkel auf dem Zylinderkörper, so daß selbst bei hoher Transportgeschwindigkeit des Metallbandes Beschichtung mit ausreichender Dicke gewährleistet ist

Beim Transport des Metallbandes auf dem Zylinderkörper wird der Gefahr des Schräglaufes nach einer zweckmäßigen Weiterbildung dadurch begegnet, daß die Außenflächen der Dichtungsstreifen vom Kontaktkörper nach außen schräg abfallend verlaufen. Durch diese Maßnahme läuft das Metallband stets selbstzentrierend bezüglich der Bandmitte, so daß sichergestellt ist, daß der Elektrolyt nicht infolge von Schräglauf an die nicht zu beschichtende Seite gelangen kann.

Infolge der hohen Arbeitsgeschwindigkeit der Galvanisiereinrichtung ist es erforderlich, auch den Elektrolyten in erforderlicher Geschwindigkeit zu erneuern bzw. in Umlauf zu halten. Zu diesem Zweck ist der zwischen dem elektrischen Kontaktkörper und der bogenförmigen Anode bestehende und den Elektrolyten aufnehmende Raum an eine den Elektrolytfluß erzeugende Pumpeinrichtung angeschlossen. Die Pumpeinrichtung kann in ihrer Leistung an die Bandgeschwindigkeit angepaßt werden, derart, daß die kontinuierliche Beschichtungsdicke auch bei höherer Geschwindigkeit gewährleistet ist Dabei wird der jeweils gewählte Abstand zwischen dem elektrischen Kontaktkörper und bogenförmigen Anode in Betracht gezogen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert

F i g. 1 ist eine vergrößerte, im Schnitt wiedergegebene Seitenansicht einer Galvanisiervorrichtung gemäß der Erfindung;

F i g. 2 ist eine Schnittansicht von Linie II-II in F i g. 1,

Fig.3 ist eine vergrößerte Einzelschnittansicht des Zylinderkörpers unter Darstellung des auf dem Kontaktkörper und auf den Dichtungsstreifen aufliegenden Metallbandes;

F i g. 4 ist eine der F i g. 3 vergleichbare Ansicht des Zylinderkörpers gemäß einer weiteren Ausführungsform und

Fig.5 ist eine vergrößerte Einzelschnittansicht des Zylinderkörpers unter Darstellung abgeschrägter |_O Außenflächen der Dichtungsstreifen.

Die in F i g. 1 dargestellte Galvanisiervorrichtung nach der Erfindung weist einen Zylinderkörper 34 auf, welchem zwei Rollen 42 zugeordnet sind. Die Rollen 42 dienen dazu, ein Metallband 10 auf den Zylinderkörper 34 aufzuleiten bzw. von diesem wieder abzuleiten, wie die Richtungspfeile in F i g. 1 veranschaulichen. Der Zylinderkörper 34 läuft innerhalb eines Elektrolythbehälters 26 und ist auf einer horizontal sich erstreckenden Welle 36 gelagert. Dem Elektrolytbehälter 26 ist sowohl ein Einlaß 28 für den Elektrolyten als auch ein nachfolgend erläuterter Auslaß zugeordnet. Um das gemäß F i g. 1 von der linken Rolle 42 auf den Zylinderkörper 34 auflaufende und von der gemäß F i g. 1 rechts befindlichen Rolle 42 ablaufende Metallband zu galvanisieren, ist am Umfang des Zylinderkörpers 34 ein kathodisch geschalteter Kontaktkörper 44 in mittiger Lage angebracht. Der Kontaktkörper kann aus Nickel od. dgl. Materialien gefertigt sein und dient als Kathode. Zu diesem Zweck sind beidseitig des Kontaktkörpers (Fig. 3 bis 5) Dichtungskörper in Form elastischer Dichtungsstreifen 46 vorgesehen. Diese können aus Polyäthylen od. dgl. gefertigt sein. Da die Breite des Kontaktkörpers kleiner ist als der Breite W des zu galvanisierenden Metallbandes 10 entspricht, liegt das Metallband auf den Dichtungsstreifen 46 an, um auf diese Weise die Innenseite des Metallbandes gegenüber dem Elektrolyten 32 abzudichten, wenn das Metallband mit Hilfe des Zylinderkörpers durch den Elektrolytbehälter hindurchbewegt wird.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform sind die Dichtungsstreifen 46 innerhalb eines harten, isolierenden Belages 64 eingesetzt, welcher vorzugsweise aus Polyvinylchlorid od. dgl. besteht. Auf diese Weise bilden der Kontaktkörper 44 und die Dichtungsstreifen 46 eine Kontakt· und Abdichtungsanordnung. Wenn das Metallband 10 in enger, elektrisch leitender Berührung mit dem Kontaktkörper 44 ist, dann drückt die Zugspannung des Metallbandes die elastischen Dichtungsstreifen radial nach innen, d. h. auf den Zylinderkörper 34. Somit wird das Metallband 10 an seinen Rändern 48 durch die Dichtungsstreifen 46 sicher abgedichtet.

Die innerhalb des Elektrolytbehälters 26 angeordnete Anode 50 von Bogenform ist auf Anodenträgern od. dgl. Befestigungsmitteln angebracht und erstreckt sich außerhalb des Zylinderkörpers unter Abstand konzentrisch zu dessen Außenfläche. Der zwischen dem elektrischen Kontaktkörper 44 und der bogenförmigen Anode 50 bestehende und den Elektrolyten 32 aufnehmende Raum ist dabei an eine den Elektrolytfluß erzeugende, nachfolgend erläuterte Pumpeinrichtung angeschlossen. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich die bogenförmige Anode über einen Winkel von nahezu 270°, dabei beträgt der Abstand zwischen dem elektrischen Kontaktkörper und der Anode zwischen 3,2 mm bis 19 mm. Der Kontaktkörper ist kathodisch geschaltet, derart, daß Minuskabel, Bürsten 56 und Schleifringe 58 den Zylinderkörper 34 und das Metallband 10 mit dem Minuspol einer (nicht dargestellten) Gleichstromquelle verbinden. Die Anode 50 ihrerseits ist über ein Kabel mit dem Pluspol der Gleichstromquelle verbunden. Vorzugsweise ist ein Abstreifer außerhalb des Elektrolyten 32 am Außenumfang des Zylinderkörpers 34 angelegt und verringert dadurch den chemischen Eingriff auf der nicht zu galvanisierenden Oberfläche des Metallbandes 10. Der zum Galvanisieren dienende Strom läuft von der Gleichstromquelle (nicht dargestellt) durch die Minuskabel, die Bürsten 56, die Schleifringe 58, die Welle 36, den Zylinderkörper 34 und den Kontaktkörper 44 zum Metallband 10. Alle Flächen mit Ausnahme des Kontaktkörpers 44 und der Dichtungsstreifen 46 sind mit einem Isoliermaterial, welches aus Polyvinylchlorid od. dgl. besteht, elektrisch isoliert.

Bei einem Test wurde ein Metallband 10 bei einer Stromdichte von 10,7 bis 73,7 A/dm² galvanisiert. Der Abstand S zwischen der Anode 50 und dem Metallband 10 betrug dabei 19 mm. Dabei wurde eine Belagdichte von 0,5 bis 16,5 χ 10³ mm erzielt. Bei einer Stromdichte von 73,7 A/dm² betrug der Galvanisierungseffekt mit Zink 95%. Die Beläge waren leicht gefärbt, glatt, festhaftend und biegsam. Bei einem anderen Test wurde der Abstand der Anode zum Metallband auf 12,7 mm verringert, während die Stromdichte auf 113 A/dm² erhöht wurde. Bei dieser höheren Stromdichte blieb der Niederschlag ungeändert, und es trat kein überschüssiges Zink an den Kanten des Metallbandes 10 auf. Auch bei dieser Untersuchung schlugen sich keine Flecken bzw. Zink irgendwelcher Art auf der nichtgalvanisierten Seite des Metallbandes 10 nieder.

Der in F i g. 4 dargestellte Kontaktkörper 44 weist in vorgenannter Weise seitlich anliegende Dichtungsstreifen 46 auf. Die Dichtungsstreifen sind verhältnismäßig breit dimensioniert, so daß Metallbänder verschiedener Größe aufgenommen werden können. Die Dichtungsstreifen sind je durch einen harten Belag 64 abgestützt, welcher aus Polyvinylchlorid od. dgl. besteht.

F i g. 1 läßt erkennen, daß der Elektrolytbehälter 26 mit einer Abschirmung versehen sein kann, so mit einem Spritzschirm 94, um die unter Druck stehende Strömung des Elektrolyten 32 zurückzuführen. Der Elektrolytbehälter 26 weist ferner eine Dämpfungsvorrichtung 96 auf, um die Geschwindigkeit des Elektrolyten 32 durch jede Seite des Behälters bei den unterschiedlichen Geschwindigkeiten des Metallbandes 10 auszugleichen. Um einen Durchhang des Metallbandes 10 bei Bewegung mit dem Zylinderkörper 34 zu vermeiden, ist ein kleiner Abstand zwischen der am Ablauf des Metallbandes 10 befindlichen Rolle 42 und dem Zylinderkörper vorgesehen. Wenn die Richtung des Metallbandes 10 umgedreht wird, dann werden die Einstellungen der beiden jeweils am Einlauf und am Ablauf des Metallbandes vorgesehenen Rollen 42 umgekehrt.

Wenn unter hoher Stromdichte galvanisiert wird und wenn eine relativ große Galvanisierfläche vorliegt, dann ist eine beträchtliche Menge des Elektrolyten 32 für die Strömung zwischen der Anode 50 und der Kathode, d. h. dem Metallband 10 erforderlich. Da der Abstand 5 klein ist, so beispielsweise 6,4 mm, und da die Strömung des Elektrolyten 32 stark sein muß (z. B. nahezu 28401 für einen im Durchmesser 153 cm großen Zylinderkörper 34), muß der Elektrolyt 32 unter Druck in die Kammer 63 (F i g. 2) eingeführt und unter Turbulenz durch den Spalt S zwischen der Anode 50 und dem Metallband 10

hindurchgeführt werden. Um die gleichförmige Strömung des Elektrolyten 32 durch die Kammer 63 zu erzielen, wird der Elektrolyt mittels einer Pumpe (nicht dargestellt) von einer Elektrolytquelle (nicht dargestellt) in den Einlaß 28 eingepumpt. Dieser Einlaß erstreckt sich im wesentlichen auf der gesamten Länge L der Kammer 63 an der Unterseite des Elektrolytbehälters. Dadurch kann der Elektrolyt 32 zwischen dem kathodischen Metallband 10 und der Anode 50 nach oben und um jede Seite des Zylinderkörpers 34 fließen ,₀ und wird mittels Leitungen 107, 109 (entsprechend Drehrichtung) zum Vorratstank (nicht dargestellt) zurückgeleitet.

In F i g. 5 ist in Einzelschnittansicht eine Ausführungsform des Zylinderkörpers 34 dargestellt, gemäß welcher die Dichtungsstreifen 46 vom Kontaktkörper 44 nach außen schräg abfallend verlaufen. Die Oberfläche des Kontaktkörpers 44 ist blankgeschliffen und die Oberflächen der elastischen Dichtungsstreifen 46 sind verhältnismäßig hart ausgebildet. Wenn sich das Metallband 10 mit hoher Geschwindigkeit durch den Zylinderkörper 34 bewegt, dann besteht im allgemeinen die Gefahr, daß durch den Druck auf den Kanten des Metallbandes ein Schräg- oder Schieflauf stattfindet. In diesem Fall würde das Metallband von einer Seite des Zylinderkörpers 34 herunterlaufen. Aus diesem Grunde sind die Außenflächen der Dichtungsstreifen 46 in der Ausführungsform nach F i g. 5 mit einer Schräge T ausgebildet Infolge dieser Schräge wird vermieden, daß das Metallband einem einseitigen Schräglauf ausgesetzt ist. Untersuchungen haben ergeben, daß die Unterseite des Metallbandes 10 sogar dann nicht galvanisiert wird, wenn elastische Dichtungsstreifen 46 mit einer Neigung bzw. Schräge T von etwa 1,3 mm im Außenradius Verwendung finden. Der Film des Elektrolyten 32, welcher zwischen dem Metallband 10 und den elastischen Dichtungsstreifen 46 besteht, ist so dünn, und seine Fähigkeit, einen Galvanisierungsstrom zu übertragen, so gering, daß das Metallband 10 nicht galvanisiert wird.

Der verhältnismäßig harte und zähe Gummibelag auf den Dichtungsstreifen 46 (nahezu 60 Shore-A-Härte) gewährleistet eine verschleißfeste Oberfläche. Auch der Kontaktkörper 44 aus nichtrostendem Stahl weist eine verschleißfeste Oberfläche auf. Der Kontaktkörper wird hergestellt, indem man z. B. ein Stahlband mittels Lichtbogenschweißung auf einen Tragkörper aufbringt, oder indem man einen Ring aus nichtrostendem Stahl durch Löten auf einem Tragkörper befestigt. An der Verbindungsstelle zwischen dem Kontaktkörper 44 und den elastischen Dichtungsstreifen 46 wird Korrosion vermieden, indem man gemäß Ausführungsform nach F i g. 5 am Rand der Dichtungsstreifen eine Schulter 106 vorsieht, derart, daß der Gummibelag der elastischen Dichtungsstreifen den Kontaktkörper überlappt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum einseitigen Galvanisieren von Metallbändern mit Hilfe eines in einen Elektrolyten eintauchenden drehbaren Zylinderkörpers, welcher auf einer horizontal sich erstreckenden Welle in einem Elektrolytbehälter gelagert ist, und mit einer im Abstand zum Zylinderkörper angeordneten Anode, dadurch gekennzeichnet, daß um den Umfang des Zylinderkörpers (34) in mittiger Lage desselben ein kathodisch geschalteter Kontaktkörper (44) angebracht ist, dessen Breite kleiner ist als die Breite (W) des zu galvanisierenden Metallbandes, daß an die Seitenkanten des Kontaktkörpers elastische Dichtungsstreifen (46, 46') angrenzen, daß die Anode (50) Bogenform besitzt und außerhalb des Zylinderkörpers unter Abstand konzentrisch zu dessen Außenfläche angeordnet ist, und der zwischen dem elektrischen Kontaktkörper und der bogenförmigen Anode bestehende, den Elektrolyten aufnehmenden Raum an eine den Elektrolytfluß erzeugende Pumpeinrichtung angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die bogenförmige Anode (50) über einen Winkel von nahezu 270° erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen elektrischem Kontaktkörper und bogenförmiger Anode zwischen 3,2 mm bis 19 mm beträgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen der Dichtungsstreifen vom Kontaktkörper nach außen schräg abfallend verlaufen.