DE1771953C3

DE1771953C3 - Vorrichtung zur Elektrobeschichtung von Hohlkörpern

Info

Publication number: DE1771953C3
Application number: DE1771953A
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing. Dr. Aigner; Felix Dr. Wehrmann
Original assignee: STOLLLACK AG GUNTRAMSDORF (OESTERREICH)
Current assignee: STOLLLACK AG GUNTRAMSDORF (OESTERREICH)
Priority date: 1967-09-08
Filing date: 1968-08-06
Publication date: 1978-04-13
Also published as: DE1771953A1; AT294278B; FR1582692A; US3585120A; GB1235127A; CS152459B2; DE1771953B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Elcktrobescfvchtung von innen und/oder außen zu beschichtenden Hohlkörpern, die zumindest an ihren Oberflächen elektrisch leitend sind, in emcm das Beschichtungsmatcrial enthaltenden elektrisch leitenden Bad unter Benutzung von Gleichstrom und/oder Wechselstrom ünd/ödef Impulsstföm beliebiger Form, wobei der zu beschichtende Hohlkörper als die eine Elektrode wirkt und eine Gegenelektrode vorgesehen ist.

Bei den bekannten derartigen Vorrichtungen treten große Schwierigkeiten bei der Innenbeschichtung von Hohlkörpern auf. Für die folgenden Erläuterungen und Beispiele wird vorausgesetzt, daß mit anodisch abscheidbarem Anstrichmittel gearbeitet wird. In diesem

Fall wird der zu beschichtende Gegenstand als Amide geschaltet, die Gegenelektrode ist Kathode.

Dje Ursache für die Schwierigkeiten bei der Innenbeschichtung von Hohlkörpern besteht darin, daß eine Mindeststromdichte notwendig ist. um eine Beschichtung zu erzielen. Da der Badwiderstand zwischen Kathode und Außenfläche des zu beschichtenden Hohlkörpers wesentlich geringer als der Badwiderstand zwischen Kathode und Innenfläche ü-js zu beschichtenden Hohlkörpers ist. sind auch die an den beiden Flächen auftretenden Stromdichte^ stark verschieden. Praktisch liegt zumindest anfänglich der gesamte Polcntialabfall zwischen der Kathode und der Außenfläche des zu beschichtenden Gegenstandes, da d'T Widerstand des Anstrichmittclbadcs außerhalb des zu beschichtenden Hohlkörpers und der Widersland des an der Außenfläche des Hohlkörpers abgeschiedenen Filmes zunächst wesentlich geringer als der Widerstand der Flüssigkeitssäule in der Öffnung des I lohlkörpers. der Widersland des Anstrichmittelbades im Inneren des Hohlkörpers und der Widerstand des an der Innenfläche des Hohlkörpers abgeschiedenen Filmes ist. Es ist leicht einzusehen, daß bei dem anfänglich sehr kleinen äußeren Filmwiderstand praktisch der gesamte Strom zwischen der Kathode und der äußeren Fläche des Hohlkörpers fließt. Insbesondere ist nämlich der Widerstand der Flüssigkeitssäule infolge des kleinen Querschnittes der Öffnungen des Hohlkörpers wesentlich größer als der Widerstand des Anstrichmittelbades außerhalb bzw. innerhalb des Hohlkörpers und damit maßgeblich für den im Inneren fließenden Strom. Mit zunehmender Außenbeschichtung steigt der Widerstand des außen abgeschiedenen Filmes und damit auch der über die inneren Widcrständetfließcnde Strom, da sich im Inneren eine immer größer werdende Potentialdifferenz ausbildet. |e größer und stärker die äußere Beschichtung wird, umso besser erfolgt die Beschichtung im Inneren. Da der Filmwiderstand sich aber nicht beliebig erhöhen läßt, wird die Strom-iichte im Inneren des zu beschichtenden Hohlkörpers auf so niedere Werte begrenzt, daß keine ausreichende Innenbeschichtung erfolgen kann.

Bei einigen bekannten Elcktrobeschichtungsverfahrcn wird dieser Mangel dadurch behoben, daß man eine Hilfskathodc in den Innenraum des zu beschichtenden Hohlkörpers einführt und diese Hilfselektrode an den negativen Pol der Stromquelle anschließt. Die Innenbeschichtung erfolgt dadurch unabhängig von der Außenbeschichtung. Diese scheinbar sehr elegante Lösung bringt nicht nur bedeutende verfahrenstechnische Nachteile mit sich, sondern verursacht auch hohe Kosten. Da an diesen Hilfselektroden dauernd die volle Betriebsspannung liegt, müssen sie derart ausgeführt sein, daß Kurzschlüsse sicher vermieden werden. Im Falle eines Kurzschlusses ist nicht nur der Gleichrichter gefährdet, sondern es wird auch die Hilfselektrode und teilweise der zu beschichtende Gegenstand zerstört. Die Montage, die sorgfältig ausgeführt werden muß, erfordert zusätzliches Personal und verursacht weitere Kosten, insbesondere bei Gegenständen mit schwer zugänglichen öder kleinen Hohlräumen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der herkömmlichen Ausführungen zu vermeiden. Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäfl dadurch gelöst, daß in der Vorrichtung je Hohlraum zumindest ein als Dipol wirkendes Element vorgesehen ist, das teilweise in den zu beschichtenden Hohlraum des Körpers und teilweise

in den Raum außerhalb dieses Hohlraums ragt, so daß sich dieser äußere Teil /wischen dem zu beschichtenden Körper und dessen Gegenelektrode befindet.

Bei der praktischen Ausführung der Erfindung ist es günsiig, wenn der Dipol an der Diirrhffihningssielle durch die Wand des Hohlkörpers gegen diese isoliert ist. Zur Erzielung eines ausreichenden Stromflusscs in der innerhalb des zu beschichtenden Hohlraumes befindlichen Badflüssigkeit ist es weiter günstig, wenn beim Dipol der äußere Teil, der beschichtet wird, grollflächig, beispielsweise als Drahtgeflecht, ausgebildet ist. Der die Hohlraumwandung durchsetzende innere Ί eil des Dipols kann /_ B. aus Kupferdraht bestehen.

Da der durch den Dipol hindurch fließende Strom sowohl eine Beschichtung der Innenwände des Hohlraumes als auch eine Beschichtung des äußeren Teiles des Dipols bewirkt, kann beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung die .Schichtstärke des im Inneren des I lohlkörpers abgeschiedenen Filmes durch die Wahl des Verhältnisses der Oberflächengröße des Hohlraumes zur Oberflächengröße des beschichteten Teiles des Dipols geregelt werden.

Die Verwendung von Wechselstrom bzw. Impulsstrom zur Eleklrobeschichtung von Gegenständen in Anstrichmittelbädern ist in den österreichischen Patentschriften 2 66 047 und 2 82 032 sowie in der französischen Patentschrift 15 34 494 beschrieben.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung schematisch gezeigten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt

Fig. I einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform.

F i g. 2 ein der Vorrichtung nach F i g. I entsprechendes Ersatzschaltbild,

Fig. 3 bis 5 je eine weitere Ausführungsform der crfindungsgemäßen Vorrichtung.

Bei der Vorrichtung nach Fig. I ist C'ne Dose 1, die mit einer Stromzuführung 2 versehen ist und in der Deck- und Bodenfläche je eine Öffnung 3 bzw. 4 aufweisl, in einem das Anstrichmittel enthaltenden Behälter 5 eingebracht. Die Stromzuführung 2 ist mit dem positiven, der als Gegenelektrode dienende Behälter 5 mit dem negativen Pol einer Gleichstromquelle leitend verbunden. An der Seitenwand der Dose i ist ein Dipol 6, 7 isoliert in den Hohlraum der Dose eingeführt. Dieser Dipol besteht aus eiriem Kupferdraht 6. der an der Durchführungsstelle 8 durch die Wand der Dose I gegen diese isoliert ist. Außerhalb der Dose 1 ist an dem Kupferdraht 6 ein Drahtgeflecht 7 aus Eisendraht befestigt. Der Dipol 6, 7 steht nicht in galvanischem Kontakt mit der Stromquelle. Der äußere Teil 7 des Dipols 6. 7 liegt in Kathodennähe und verhält sich daher als Anode, während der Teil 6 im Inneren der Dose 1 dieser gegenüber als Kathode wirkt. Es erfolgt die Beschichtung der gesamten Oberfläche der Dose 1 sowie des äußeren Teiles 7 des Dipols 6,7.

Nach dem Beschichten wird die beschichtete Dose 1 »us dem Bad gehoben und mit Wasser gespült. Der Dipol 6, 7 wird, ohne die Filmschicht zu verletzen, aus der Dose I gezogen. Die Qualität der eingebrannten Lackschicht im Inneren der Dose 1 ist von gleicher Qualität wie die Schicht an der äußeren Wand der Dose. Das beschichtete Drahtgeflecht 7 wird verworfen.

F i g. 2 zeigt ein Ersatzschaltbild der Anordnung nach Fig. 1. In Fig. 2 bedeutet der Punkt 9die Kathode,d. h. den Behälter 5 nach Fig. I, der Punkt 10 die Berührungsstelle des Anstrichmittelbides mit der Außenseite des zu beschicntenden Hohlkörpers 1, der Punkt II die Berührungsstelle des Anstrichmittelbades mit der Innenseite des zu beschichtenden Hohlkörpers und der Punkt 12 die Anode, d. h. den zu beschichtenden Hohlkörper I selbst. Mit 13 ist der Widerstand des ' Anstrichmiltelbades außerhalb des zu beschichtenden I lohlkörpers 1 bezeichnet, mit 14 der Widerstand des an der Außenfläche des Hohlkörpers abgeschiedenen Filmes, mit 15 der Widerstand der Flüssigkeitssäule in den Öffnungen 3 und 4 des Hohlkörpers, mit 16 der

ι·· Widerstand des Anstrichmittelbades im Inneren des Hohlkörpers und mit 17 der Widerstand des an der Innenfläche des Hohlkörpers abgeschiedenen Filmes. Die Werte der Widerstände 14 und 17 steigen entsprechend der Zunahme der Dicke der abgeschiede-α nen Filmschichten. Mit 18 ist der Widerstand des Dipols 6, 7 bezeichnet, dessen Wert wesentlich geringer als der des Widerstandes 15 der Flüssigkeitssäule ist. Da der Widerstand 18 dem Widerstand 15 parallel liegt, weist der Punkt 19 nahezu dasselbe Potential wie der Punkt 10

v> und, da die Größe des Widerstandes 13 auch sehr gering ist, auch nahezu dasselbe Potential wie «sie Kathode, d. h. Punkt 9, auf. Für die Beschichtung der Innensci'.e des Hohlkörpers 1 wirkt dadurch der im Inneren des Hohlkörpers befindliche Abschnitt des Dipols als

^s Kathode, ohne daß der Dipol in irgend einer Weise metallise!, mit der Kathode in Verbindung steht.

Bei dem A-isführungsbeispiel nach F i g. 3 ist die Dose 1, die mit der Stromzuführung 2 verschen ist und in der Deck- und Bodenfläche je eine öffnung 3 und 4 aufweist,

\o mit einem Dipol 20 aus Kupfer versehen. Dieser Dipol ist an den Durchführungsstellen 8 durch die Flächen der Dose 1 gegen diese isoliert. Die Stromzuführung 2 wird mit dem positiven Pol der Gleichstromquelle verbunden. Mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle sind

.15 Gegenelektroden 21 und 22 verbunden, die innerhalb des Behälters 5 angeordnet sind. Die Beschichtung der Innen- und Außenflächen der Dose 1 erfolgt analog wie nach Fig. 1.

F i g. 4 zeigt eine Anlage, die zur Elektrobeschichtung mit Hilfe von Wechselstrom vorgesehen ist. Das Becken 5 des Elektrobeschichtungsbades besteht aus innen mit Aluminiumoxyd beschichtetem Aluminium. Dieses Bekken wird an die Wechselstromquelle angeschlossen und wirkt in Verbindung mit dem Anstrichmittelbad als elektrolytischer Gleichrichter bzw. als elektrolytisches Ventil. Der zu beschichtende Hohlkörper 1, der an der Deck- und Bodenfläche je eine Öffnung 3, 4 aufweist, wird mittels der Zuleitung 2 an den anderen Pol der Stromquelle angeschlossen. Infolge des Gleichrichteref-

i" fektes wirkt der Hohlkörper 1 bei der Beschichtung als Anode. Die beiden Dipole 6, 7' weisen jeweils einen stabförmigen Teil 6, der an einer der Stellen 8 isoliert durch die Wand des Hohlkörpers 1 hindurchgeführt wirr] Ui.d aus nicht beschichtbarem Material besteht, sowie einen plattenförmigen äußeren Teil T auf. Bsi Verwendung eines Bades, das ein anodisch abscheidbares Beschichtungsmaterial enthält, wirkt der innerhalb des Hohlkörpers I befindliche Abschnitt des stabförmigen Teiles 6 des Dipols während der für den

'«> Beschichtungsvorgang wirksamen Wechselstromhalbwelle als Kathode gegenüber dem zu dieser Zeit als Anode wirkenden Hohlkörper, so daß die vo'.lkommcne Beschichtung des Innenraumes bewirkt wird.
Nach dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel

''5 werden in einem Becken 5, das gleichzeitig als Kathode wirkt, die zu beschichtenden Hohlkörper I, Γ in Form von Autokarosserien hintereinander an einer Transponschiene 23 hängend so eingefahren, daß sich

gleich/eilig stets zwei Karosserien in dem Anstrichmil· tclbiiil befinden. Der in der Zeichnung enthaltene Pfeil 24 gibt die Transporirichtting der Karosserien I, Γ an. Hie Karosserie t ist mittels eines .Stromabnehmers 25 und einer Stromschiene 26 in galvanischem Kontakt mit der Stromquelle, während die andere Karosserie Γ sich nicht in direktem Stromkreis befindet, da ihr Stromabnehmer 25' die Stromschiene 26 noch nicht berührt. Jede der Karosserien 1,1' ist mit dem inneren Teil 6,6' eines Dipols versehen, der gemeinsam mit einer Leitung 27, 27' aus Kupfer besteht, der isoliert durch die Wand der Karosserie 1 bzw. I' geführt und mit einer l.aufvorrich· lung 28, 28' verbunden ist. |cue Leitung 27, 27' ist /wischen der Durchführungsstelle 8 und der l.aufvor richtung 28, 28' mit einem Isoliermaterial überzogen. Der in der Karosserie 1 angeordnete Dipoltcil 6 steht mittels der Leitung 27,der I.ätzvorrichtung 28 und einer Schiene 29 mit der Karosserie I' in galvanischem Kontakt. In dieser Stellung wirkt die karosserie i als Anode gegenüber dem Becken 5. Die Karosserie I' stellt den wirksamen großflächigen äußeren Teil des Dipolteils 6 dar. Die Karosserie 1' wirkt daher gegenüber dem Becken 5 als Anode, so daß die Beschichtung der äußeren Oberfläche der nicht im direkten Stromfluß stehenden Karosserie Γ beginnt. Der sich im inneren Teil der Karosserie 1 befindliche Dipolteil 6 wirkt gegenüber dieser Karosserie als Kathode, wodurch die gleichmäßige Beschichtung des Innenraumes der Karosserie t erfolgt. Sobald die Beschichtung der Karosserie I beendet ist. tritt an ihrer Stelle die Karosserie I' in den direkten Stromkreis. Der Dipolteil t>' seinerseits erhält galvanischen Kontakt mit der folgenden Karosserie. Da die Karosserie Γ außen bereits etwas beschichtet ist. ist der Stromstoß beim umschalten des Stromflusses für diese Karosserie nicht stark. Bei den herkömmlichen Beschichtungsverfahren mußte hingegen die unbeschichtete Karosserie unter verminderter Spannung eingefahren werden, um einen /u hohen Stromstoß am Beginn der Beschichtung zu vermeiden.

Als besonders zweckmäßig hat sich die Verwendung eines Dipols 6, 7 erwiesen, der einen Kunststoffschlauch aufweist, dessen Mantelfläche mit Öffnungen versehen und der mit Drahtwollc gefüllt ist. Die Länge des so entstandenen flexiblen Stabes wird je nach der Gestalt und Größe lies /u beschichtenden Hohlraumes gewählt Lin Teil dieses Dipols ragt wie bei den vorerwähnter Ausführungen in den /u beschichtenden Hohlkörper 1 hinein, der andere Teil in den Raum außerhalb de¹ *, Hohlkörpers. Die Drahtwolle im äußeren !eil de Dipols wird während ties Beschichtungsvorgange¹ beschichtet. Bei tlcni darauffolgenden Bcschichlungs Vorgang wird dieser Dipol so angeordnet, daß der bereits beschichtete Teil des Dipols in den /ι

,,, beschichtenden Hohlraum ragt, während der unbe schichtete Teil nunmehr den äußeren Teil des Dipol· bildet. Während dieses Beschichlungsvorganges win nun der nunmehr äußere Teil des Dipols beschichtet während der innere Teil des Dipols vom im vorhcrge

,< hendcn Besehichlungsvorgang abgeschiedenen Mate rial befreit wird. Dieser Dipol ist daher praktisch unbegrenzt häufig zu verwenden.

Die angeführten Atisführungsbeispiele und auch

ciiiueie Anlagen, uic uci OiiinuüiigSgCinäijC'M TtniiC

,,, tung entsprechen, sind bei entsprechender Umpolung der Stromquellen auch für kathodisch abscheidbare Anstrichmittel geeignet. Als Anstrichmittclbad sind alle für die Hlcktrobeschichtung üblichen Bäder geeignet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bringt gegenübet

>_s den herkömmlichen Verfahren zur Beschichtung von Hohlkörpern wesentliche verfahrenstechnische Vortei Ic. Da die Dipole 6,7 bzw. 20 nicht metallisch leitend mit der Gegenelektrode 5 bzw. 21,22 des zu beschichtenden Hohlkörpers 1 in Verbindung stehen, besteht keine

,„ Kurzschlußgefahr im lalle eines Kontaktes des Dipol· mit dem zu beschichtenden Hohlkörper. Line Zcrstö rung des Hohlkörpers I und eine Beschädigung de¹ Gleichrichters. Impulsgenerator oder einer anderen Stromquelle ist damit ausgeschlossen. Da die Dipole 6,7

,_s bzw. 20 kleiner als herkömmliche und im direkten Stromkreis angeschlossenen Hilfselcktrodcn sind und aus billigerem Material als diese hergestellt werden können, sind merkliche F.insparungen möglich. Außer dem können diese Dipole zu dem günstigsten Zeitpunk ^₀ des Herslellungsprozesscs des zu beschichtender Hohlkörpers I montiert werden. Mit Hilfe det erfindungsgemäßcn Vorrichtung können auch kleine bisher nicht oder nur mangelhaft beschichtete Hohlräu mc. z. B. einer Autokarosscric. beschichtet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Elektrobeschichiung von innen und/oder außen zu beschichtenden I !ohlkörpern.die zumindest an ihren Oberflächen elektrisch leitend sind, in einem das Beschichtungsmaterial enthaltenden elektrisch leitenden Bad unter Benutzung von Gleichstrom und/oder Wechselstrom und/oder Impulsstrom beliebiger Form, wobei der /u beschichtende Hohlkörper als die eine Elektrode wirkt und eine Gegenelektrode vorgesehen ist. d a durch gekennzeichnet, daß in der Vorrichtung je Hohlraum zumindest ein als Dipol wirkendes Element vorgesehen ist, das teilweise in den zu beschichtenden Hohlraum des Körpers und teilweise in den Raum außerhalb dieses Hohlraumes ragt, so daß sich dieser äußere Teil zwischen dem zu beschichtenden Körper und dessen Gegenelektrode befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß der Dipol (6, 7, 20) an der Durchführungsstellc (8) durch die Wand des Hohlkörpers(l)gegen diesen isoliert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Dipol (6, 7) der äußere Teil (7). der beschichtet wird, großflächig, beispielsweise als Drahtgeflecht, ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3. dadurch gekennzeichnet. daU der Dipolicil (6). der in den zu bcschirhienden Hohlraum eines Körpers (I) ragt, in galvanischem Kontakt mit einem zweiten zu beschichtenden Körpet (Γ) ;._tcht. wobei dieser zweite Körper in das Bad eingetaucht ist. aber.nicht in galvanischem Kontakt mit der stromquelle steht, so daß dieser zweite Körper als äußerer Teil des Dipols dient (F ig. 5).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (27) des Dipols, der die Verbindung zwischen dem inneren Teil (6) desselben und dem zweiten Körper (V) herstellt, von einer elektrischen Isolierung umgeben ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß der innere Teil (6) des Dipols aus Kupfer, beispielsweise einem Kupferstab besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Dipol aus einem an der Mantelfläche mit Öffnungen versehenen Kunststoffschlauch, der mit Drantwolle gefüllt ist. besteht.