DE1939729A1

DE1939729A1 - Anodische Oberflaechenveredelung

Info

Publication number: DE1939729A1
Application number: DE19691939729
Authority: DE
Inventors: Thorne John R; Newman Frederick S; Hartman John T
Original assignee: Scionics Corp
Current assignee: Scionics Corp
Priority date: 1968-09-09
Filing date: 1969-08-05
Publication date: 1970-03-19
Also published as: JPS4834979B1; DE1939729C2; US3597339A; CA928244A; FR2017675A1; GB1243272A

Description

8900 Winnetka Avenue Northridge/Californien/USA . -

"Anodische Oberflächenveredelung "

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit verbesserten Mitteln und Techniken, die insbesondere für die Herstellung anodischer Überzüge geeignet sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Eloxierverfahren werden sowohl positive als auch negative Stromimpulse benutzt. Zur Erzielung· unterschiedlich eingestellter Werte des positiven und des negativen Stromes sind die Impulse einstellbar. Zur automatischen Aufrechterhaltung solcher Werte werden diese abgenommen. Das Verhältnis des negativen Stromes zum positiven ist vorzugsweise größer als 3 % für die Herstellung relativ dicker, farbfähiger^ harter Eloxier-Überzüge und konventionelle (normale) anodische Überzüge von leichter Abstufung integraler Farben benutzen ein einfaches schwefelsaures: Bad, welches auf verhältnismäßig hohen Temperaturen gehalten werden kann. Anfänglich kann der Strom mit nahezu Voller Stromdichte ohne. Ein-

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■-■■ . · .■'■■'■■■ ■.'. -2- ■.. ;'.■" : ■' ; ^;

. brenhgefahr angelegt/werden. In einigen Fällen können durch Wegnehmen des negativen-Stromes und Benutzung von Kondensatoren oder Induktivitäten zur Verlängerung der. Abklingzeit der positiven Impulse zusätzliche Maßnahmen zur Steigerung der Wirksamkeit getroffen werden, vorzugsweise derart, daß , die zusammengestellten positiven Impulse oberhalb des NuI1-pegels gehalten werden. Diese positiven Impulse werden in einer Größe und einer Wellenform aufrechterhalten, die sowohl eine gute "Veredelungskraft", als auch hochwertige, gleichmäßige Überzüge ergibt und die anodischen Überzüge -ι- bei verhältnismäßig hohen Stromdichten hervorbringt.

ψ Weiter ist es Gegenstand der Erfindung, ein System dieser Art aufzuzeigen, welches mit großem Vorteil negativen Strom benutzt. ⁼ \

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist eine Energieversor-■' gung hierzu, welche abwechselnd positiven und negativen '. Strom an die Last bringt.

Ein weiteres Objekt der Erfindung ist eine Energieversorgung \ für Systeme dieser Art, welche einen großen und einstellbaren Betrag negativen Stromes für die Herstellung neuer und verbesserter Ergebnisse liefert.

■ Fig. 1 zeigt in allgemeiner Form ein System mit den "

erfindungsgemäßen Merkmalen. - }

j Fig. 2 zeigt in detaillierterer Form den Stromlauf-»· ..' I ■- plan für die Ströme des Eloxierbad-Tanks.

■;'--'■ Fig. 3 zeigt den Steuer schaltplan, der unter dem Be- , ' zugszeichen 99 an zwei Stellen in der Fig. 1

; · dargestellt ist, im Detail.

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Fig. 4 ist eine graphische Darstellung verschiedener Zustände im System der Fig. 1 im gleichen Zeitablauf,

Fig.. 5 zeigt eine veränderte: Wellenform, wie sie

unter gewissen Bedingungen benutzt und ' durch eine Änderung an dem Gerat der Fig.2 erzeugt wird.,

Fig. 6 zeigt eine andere, veränderte Form, die unter bestimmten Voraussetzungen benutzt wird.

Das System ist in Fig. 1 in allgemeiner Form dargestellt und umfaßt eine WechselspannungsqueHe 24, welche über einen Transformator 28 mit den Abgriffen 29 C, 29 F und 29 E an seiner Sekundärwicklung 29 Strom an den Eloxiertank 10 liefert.

Der Abgriff 29 C ist mit dem positiven Anschluß 15 des Eloxiertanks IC verbunden, dessen Metallbehälter geerdet ist.

Der Abgriff 29 F ist über die Reihenschaltung aus einem Amperemet er-Shunt-VYid er stand 26 und einem steuerbaren ■„Gleichrichter 22 zur Lieferung des negativen Stromes durch den Tank verbunden. Dieser negative Strom wird durch ein Steuersignal gesteuert, welches an der Steuerelektrode ues Gleichrichters 22 anliegt. Dieses Steuersignal wird in der Steuervorrichtung 99.(Fig. 3) erzeugt und aus dem Durchschnittswert des Stromes, der durch den Widerstand 26 fließt^ abge- leitet.

Entsprechend ist der Abgriff 29 E über eine Reihenschaltung aus einem Amperemeter-Shunt-Widerstand 53 und zwei parallel geschalteten steuerbaren Gleichrichtern 20, 21 (Fig. 2) zur Lieferung des positiven Stromes durch den Tank 10 mit dem geerdeten Tunk verbunden. Dieser positive Strom wird durch ein Steuersignal gesteuert, welches an den Steuerelektroden der

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steuerbaren Gleichrichter 20, 21 gemeinsam anliegt. Dieses Steuersignal wird ebenfalls in einer Steuerschaltung 99» deren insgesamt zwei zum Einsatz gelangen,erzeugt und aus dem Durchschnittswert des positiven Stromes durch den Widerstand 33 abgeleitet.

Das Eloxiersystem der Fig. 2 umfaßt einen metallischen Tank 10, der auf Erdpotential liegt und eine Flüssigkeit 11 enthält, in welcher das Stück 12 eingetaucht ist. Das Stück 12 wird durch einen Haken 13 gehalten, der von einem Querstab 14 getragen wird, der seinerseits auf einem elektrischen Leiter 15 liegt, der auf einer Reihe elektrischer Isolatoren 16 am Tank entlang verläuft. Der Leiter 15 bildet den positiven Anschluß der Zelle und ein gut leitender Weg für hohe Stromstärken an das Stück 12 wird durch geeignete Mittel,beispielsweise durch Klammern (nicht gezeigt) erreicht, womit die Elemente 14 und 15 und auch die Elemente 13 und 14- aneinander geklammert werden können. '' -' ' ■

Das Bad wird vorzugsweise entweder mittels eines positiv vorgespannten Gebläses, einer Hochdruckpumpe oder anderen, der Fachwelt bekannten Mitteln durch Druckluft aufgerührt. Diese wird durch eine perforierte Rohrleitung 20 derart eingeführt, daß durch die Luft eine Durchrührung erreicht wird, die durch' das Bad sprudelt, welches auch durch konventionelle Mittel gekühlt wird. ^r

In jeder der beiden Halbwellen einer Wechselströmwelle wird der Strom gesteuert; für den starken positiven Stromfluß durch zwei gesteuerte Gleichrichter 20, 21 (während der positiven Halbwelle der Quelle) und durch einen gesteuerten Gleichrichter für den geringeren negativen Stromfluß.

Die Wechselspannung wird von einer Wechselspannungsquelle 24 geliefert, welche mit einem Anschluß mit dem einstellbaren Abgriff 26 der Primärwicklung 27 des Transformators 28 verbunden

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ist, während ein Außenanschluß der Wi ellung 27 mit dem anderen Ende der Quelle 24 verbunden ist. Die Sekundärwicklung 1st mit zwei in Reihe geschalteten Abschnitten 29 A, 29 B und mit einem einstellbaren Abgriff 29 C dargestellt, der mit dem positiven .Anschluß 15 äer Zelle verbunden ist. Ein einstellbarer Abgriff 29 D der Wicklung 29 B ist mit einem Aussenanschl-uß der Wicklung 29 A verbunden und ein Außenanschluß 29 E ist mit den einander verbundenen Kathoden der Gleichrichter 21, 20 über ein Amperemeter 32 verbunden, über welches ein Shunt-Widerstand gelegt ist. Ein einstellbarer Abgriff 29 F der Wicklung 29 B ist direkt mit. der Anode eines Gleichrichters 22 verbunden, dessen Kathode über ein Amperemeter 355 welches mit einem Shunt 36 überbrückt ist, mit dem geerdeten Tank 10 verbunden. Die Anoden der Gleichrichter 20, 21 sind über die korrespondierenden. Wicklungen 36, 37 eines Parallel-Übertragers 38 auf den gleichen Erdpunkt ge- . schaltet . Der Übertrager 38 bewirkt eine automatische Verteilung und Ausgleichung der Lastströme zwischen den Gleichrichtern 20, 21 in Beantwortung jeglicher Ungleichheit dieser Ströme. Anders ausgedrückt, entwickelt sich bei ungleichmässigen Strömen eine Spannung, welche die Stromgleichheit in den Vorrichtungen 20, 21 wieder herstellt.

Über den positiven und den negativen Sammelschienenanschluß können ein Voltmeter 40 und-ein Abflußwiderstand 42 geschaltet sein. ' .-"■"'■

Gegen Überspannungen und Einschaltvorgänge kann eine Sperre 44 in der allgemeinen Form von Dioden in Kicken-zu-Rücken-Anordnung über die Klemmen 29 C, 29 E geschaltet- seih.

Die Steuerelektrode 22 A der Vorrichtung 22 ist über einen Widerstand 48 mit der Steuerleitung 46 verbunden. Die Leitung 46 ist zum Zwecke der Störunterdrückung über eine Diode' 50 mit der Kathode der Vorrichtung 22 verbunden.

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Ähnlich-sind .-die: Steuerelektroden 20 A, 21 A über Widerstände 52 bzw. 53 mit einer Steuerleitung 56 verbunden, während eine Diode 5^rS zwischen die Leitung 56 und die untereinander verbundenen Kathoden der Vorrichtungen 20, 21 geschaltet ist.

Wie nun im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben wird, liegen an den Steuerleitungen 46, 56 geeignete Signale. Die Leitungen 46, 56 können Innenleiter eines Koaxial-Kabels sein,dessen äußerer Belag im wesentlichen auf Erdpotentiai gehalten wird.

In Fig. 3 werdenDetails der Steuerung für die Leitung 56 beschrieben (Fig. 1 und 3), aber es möge festgehalten sein,daß die folgende Beschreibung der Fig. 3 ebenso für die Steuerung der anderen Steuerleitung 46 anwendbar ist.

Die Klemmen 60 und 61 in den Fig. 2 und 3 entsprechen den gegenüberliegenden Anschlüssen des Amperemeter-Shuntes 33JdUrCh welchen während eines ausgewählten Abschnittes der positiven-Stromhalbwelle Strom fließt. (Wenn die Leitung 46 in der anderen Halbwelle der Leitung 5β entspricht, entsprechen die Anschlüsse 60 i, 61 A des Amperemeter-Shuntes 36 den Anschlüssen 60, 6I)₉

Der Anschluß 61 ist geerdet und der Anschluß 60 liegt über eine FiIterdrossei 100 an der Basis des Transistors lG2,dessen Emitter über einen Widerstand 108 mit einer Leitung verbunden ist, welche minus 20 Veit führt. Zwischen der Basis und dem Erdpotential liegt ein Filterkondensator 106, an welchem sich eine gefilterte ^.negative Durchschnittsspannung aufbaut. Diese Spannung ist dem Durchschnittsstrom während der positiven Halbwelle proportional, der beispielsweise durch die Parallel schaltung aus dem Amperemeter 32 und dem 50Ö Ampere, 100 Millivolt Shunt 33 fließt.

Diese Spannung wird in einer Vergleichsschaltung mit einer

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Referenzspannung verglichen. Die Vergleichsschaltung umfaßt die Transistoren 102, 110, deren zusammengeschaltete Emitter .-über einen gemeinsamen Widerstand 108 mit der Leitung 104 verbunden sind und deren Kollektoren über zwei entsprechende Widerstände 112, 114 mit der positiven Leitung 116 verbunden sind. - ■ ._■

Die Leitung 116.liegt auf einer Hennspannung von plus 20 YoIt; sie ist über die Reihenschaltungder strombegrenzenden Widerstände 124 und 126 mit den zusammengeschalteten Kathoden der Gleichrichter 120 und 122verbunden. Die Leitung 104 liegt auf einer Nennspannung von minus 20 Volt; sie ist über die strombegrenzenden Widerstände I*^- und. 1J6 mit den zusammengeschalteten Anoden der Sieichrichter 1JO und "13.2 verbunden. .

Zwei Wechselspannungsquellen 14-0, 142 von im wesentlichen der gleichen Spannung sind je¹ mit einem Anschluß geerdet. Der-andere Anschluß der Quelle 142 ist mit der Anode des Gleichrichters 120 und auch mit der Kathode des Gleichrichters 132 _ verbunden. Ähnlich ist der andere Anschluß der Quelle 140 mit der Kathode des Gleichrichters. 130 und mit der Anode des Gleichrichters 122 verbunden,-

Vom Verbinaun.-jspunkt zwischen den Widerständen 124 und 126 ist ein Glättungskondensa-cor ISC und vom Verknüpfungspunkt zwischen den ⁿA'iderstänaen 1J4 und 1J6 ein Kondensator 152 gegen Erde geschaltet.

Zum Zwecke der Spannungsregulierung ist sowohl von der Leitung 116 eine Zenerdiode 1^4 und in ähnlicher Weise von der Leitung 104 eine Zener diode 156 gegen Erde geschaltet. .-.'.'.'

Zwischen den Leitungen 104, 116 ist ein Spannungsteiler-Kreis aufgebaut, der im wesentlichen folgende Elemente umfaßt: Die, Widerstände 158, 159, 160, 161 und 162 sowie einen Widerstand

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163, welcher die Außenanschlüsse des Widerstandes 159 überbrückt, wodurch, am Abgriff 159 A des Wider st arides 159 eine feine und am Abgriff 160 A des Widerstandes160 eine' verhältnismäßig grobe Regelbarkeit erzmelt wird. Vom Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 160 und 161 ist ein Widerstand 166, vom Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 161 und 162 eine Zenerdiode gegen Erde geschaltet.

Der Widerstandsabgriff 160 A ist mit der Basis des Transistors 110 verbunden, der, wie schon erläutert, zu der Vergleichsschaltung gehört. Der Vergleich erfolgt zwischen der einstellbaren Spannung, die von der Einstellung der Abgriffe 159 A und 160 A auf der einen Seite und der am Kondensator 106 entstandenen Durchschnittsspannung auf der anderen Seite herrührt. :

Der Kollektor des Transistors 102 ist mit der Basis des Transistors 170 und auch mit einem Anschluß einer Zener-Diode 172 und eines Widerstandes 173 verbunden, die beide mit in- · rem anderen Ende an der Leitung 116 liegen. Der Emitter des Transistors I70 liegt über einen Widerstand 174 an der positiven Leitung 116. Der Strom durch den Transistor 170 ; ist für später noch zu erläuternde Zwecke abgeändert·

Durch die Einstellung des Abgriffes 159 A des Widerstandes , 159 kann die Basis des Transistors 110 innerhalb eines Bereiches von Null bis plus oder minus 100 Millivolt eingestellt werden, was hier als Referenzspannung festgelegt sei. Für den Fall, daß die Referenzspannunggrößer istals die Durchschnittsspannung, welche am Kondensator 106 entwickelt wird, ist der Transistor 110 ein-und der Transistor 102 ausgeschaltet, beispielsweise in einen.nicht-lei- tenden Zustand. Wenn der Transistor 102 ausgeschaltet ist, steigt seine Kollektorspannung, sie wird positiver und . als Folge fließt ein geringerer Strom durch den Transistor : 170. Daraus resultiert die Verzögerung eines Trigger-Kreises derart, daß in der" nächsten positiven Halbwelle die

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gesteuerten Gleichrichter 20, 21 später zünden, wodurch sich, der Strom durch die: Gleichrichter 20, 21 reduziert, woraus sich wiederum ein Anwachsen der Durchschnittsspannung am Kondensator 106 ergibt, und zwar bis. zu einem Punkt, wo die. Referenzspannung nicht mehr länger größer ist als dieDurchschnitt s sp annung>

Hierzu wird die Steuerschaltung aus den Transistoren 176, und 178 verwendet. Allgemein gesehen bewirkt die Leitung von Transistor 178 die Entwicklung einer positiven Spannung am Kondensator 179, welche über den Emitter-Kollektorpfad des Transistors 178 bewirkt, daß die Leitung 56 positiv wird und die Gleichrichter 2o und 21 leitend werden. Die Leitung 56 wird normalerweise durch ihre Verbindung über den Widerstand 180 mit der negativen Leitung 104- auf negativem Potential . gehalten. Der Transistor 1 78 liegt mit seinem Kollektor an der Steuerleitung 56, sein Emitter ist mit dem positiven, nicht geerdeten Anschluß des Kondensators 179 verbunden und seine Basis liegt über einen Widerstand 181 auf Erde.

Der Kondensator 179 liegt mit einer Wechselspannungsquelle /182, einer Diode 18J und einem Widerstand 184 in Reihe, so daß er sich positiv auflädt.

Die einzelne Zeit, zu welcher die Spannung an dem vorgeladenen Kondensator 179 angelegt wird, ist allgemein durch den Zustand des Kondensators 186 bestimmt.

Der Kondensator 186 ist .mit einem Anschluß geerdet und der andere ist (a) über eine Diode 187 mit der Basis- des Transistors 177 (b) mit dem Kollektor des oben erwähnten Transistors 170 aus demVergleichs-Netzwerk und (c) über einen Strombegrenzungswiderstand 190mit demKollektor des Transistors 176 verbunden, dessen-Emitter geerdet ist. .

Die Basis des Transistors 176 ist derart über die Reihenschal-

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tung der Widerstände 191 und 192 mit der positiven Leitung 116 verb linden, daß er ständig leitet, aber daß diese Leitung periodisch, unterbrochen wird als Folge des nicht-geerdeten Anschlusses der Wechselspannungsquelle 182, der über eine Diode 194 mit der Verknüpfungsstelle der Widerstände I9I und 192 verbunden ist. So dient der Transistor 176 als Mittel zur Ableitung eines Stromes vom Kondensator .196 zur Erde. Steigt der Strom im Transistor 17O an, so erreicht der Kondensator 186 in kürzerer Zeit eine Ladung, die den Zenerwert der Zenerdio- ' de 187 überwindet· (was einen Ansprechwert ergibt). Hierdurch, wird der Transistor 177 eingeschaltet, dessen Basis mit dem einen Anschluß der Diode 18? verbunden ist, dessen Emitter über einen Widerstand 196auf Erde liegt und dessen Kollektor über die Reihenschaltung der Widerstände 198 und 1995 deren Verknüpfungspunkt 198 A mit der Basis des Transistors 178 verbunden ist, an der Leitung 116 liegt. Wenn der -Transistor 177 leitet, leitet der Transistor 178 auch, wodurch eine aus dem vorgeladenen Kondensator 179 abgeleitete Triggerung ausgelöst wird und an die Gleichrichter 20, 21 gelangt, wodurch, diese leitend werden. Je größer der Strom des Transistor 171 ist, desto kürzer ist die Zeit, in welcher der Kondensator 186 die Spannung erreicht,welche zum Leiten der Zenerdiod^ 187 erforderlich ist und um so kurzer ist die Zeit«, bevor die Trigger-Spannung durch den Transistor 178 angelegt wird.

Diese Zusammenhänge sind in Fig. 4- graphisch, dargestellt, wo die Sinuswelle 200 die Spannung zwischen den Klemmen 29 C, 29 E in den Fig. 1 und 2 darstellt. In dieser Erläuterung möge vorausgesetzt sein, daß die Wechselspannungsquelle 182 eine ähnliche .Wellenform von gleicher Frequenz „hat. Die senkrechte Linie 201 kennzeichnet den Zeitpunkt in jedem Zyklus, in welchem die Gleichrichter 20, 21 leitend werden und der gestrichelte Bereich 202 zeigt die Dauer des Leitintervalls. Die Linie 201 kann in ihrer Lage eingestellt werdei, wie durch den Doppelpfeil 204 dargestellt , und zwar durch eine Einstellung des Widerstandsabgriffes 160 A (Fig. 3). Dementsprechend wächst oder fällt

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der gestrichelte Bereich:, welcher auch für den durchschnittlichen Stromfluß während der positiven Halbwelle der Wech-" selspannung ein Maß ist und welcher durch die Kombination des Amperemeters 32 und. seines Shuhtes 33 in Fig. 2 überwacht wird · Am Punkt 206 wird der Transistor 176 zu einem Zeitpunkt ausgeschaltet, wenn die Wirkung der über dem Widerstand 194 (Fig. 3) anliegenden Gleichspannung bezwungen wird, wenn die Diode 194 leitet. Im Punkt 208 ist der transistor 176 im wesentlichen wieder leitend, wenn die Diode in einem nicht-le it enden. Zustand i'st . In der Zwischenzeit wurden die Transistoren 177 und 178 leitend au einem Zeitpunkt, der in der Linie 201 dargestellt ist.

Fig. 4 (b) stellt die zugehörige Veränderung der Spannung am Kondensator 186 dar. Sobald diese Spannung in ihrer Intensität zunimmt und einen'Wert erreicht, der durch.die horizontale Linie 210 dargestellt ist (welche der Ansprechspannung der Zenerdiode_v187 entspricht), wird der Transistor im Punkt geöffnet. Durch Einstellung d.es Widerstands-Abgriffes 160 A kann der Punkt 212 eingestellt werden, beispielsweise auf den Punkt 21J, in welchem.Falle die Linie 201 nun mit der Lage der Linie 214 zusammenfällt. ■,/.:'.-.

Entsprechend ist in der Fig. 4 (e) die Spannung am Kondensator 179 dargestellt und es ist zu seilen, daß dieser Kondensator zuvor geladen ist- und sich am Zühdpunkt 215 zu entladen beginnt, und daß er vor dem nächsten Zündpunkt wieder voll geladen wird.

Fig. 4 (d) zeigt die Spannung, die sich an der Steuerelektrode der Gleichrichter 20, 21 entwickelt, bezogen auf ihre Kathoden. Bs ist zu sehen, daß die Spannung -im Zühdpunkt 220 aus einem vorher ungedämpften negativen Wert in einen positiven Wert anwächst und daß .sie bis zum Punkt 222 positiv bleibt, wobei der Punkt 222 zeitlich dem.Punkt 208 entspricht, in

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welchem die Welle 200 der Versorgungsspannung aus einem positiven in einen negativen Bereich übertritt,

Bs ist klar, daß die Fig. 4 ebenso gut zur Erläuterung der Zusammenhänge dienen kann, die sich im Zusammenhang mit dem Gleichrichter 22 für den negativen Strom abspielen, der während des Intervalles einen Strom aufbaut, der durch die gestrichelte Zone 230 in der Jig. 4- dargestellt ist.· Die Linie 231 definiert eine Grenze mit der Zone 230 und entspricht dem Zündpunkt des negativen Gleichrichters, der ebenso durch Benutzung eines ähnlichen Steuerabgriffes 160 A in dem Stauerteil 99 gesteuert werden kann, der zu dem Gleichrichter für den negativen Strom gehört.

Es ist auch zu sehen, daß der Zündpunkt der Linie 231» wie durch den Doppelpfeil 234- angedeutet, verfrüht oder verzögert werden kann, was einem Anwachsen oder Nachlassen des Durchschnittswertes des negativen Stromes entspricht. Die Bezeichnung "Durchschnittsstrom" in dieser Beschreibung trägt der Tatsache Rechnung, daß während eines wesentlichen Abschnittes der negativen Halbwelle kein negativer Sfrom fließt.

Neue und verbesserte Ergebnisse werden erreicht, wenn das Verhältnis des negativen zum positiven Durchschnittsstrom 3 % oder größer ist und somit ist das oben beschriebene Gerät vor» zugsweise entsprechend eingestellt. Eine zufriedenstellende Wirkungsweise und die Herstellung dieser neuen Ergebnisse wurden beobachtet, wenn dieses Verhältnis so hoch wie 20 % ist. So kann beispielsweise, wenn dieses Verhältnis 3 % und größer ist, die Dicke des anodischen Überzuges 12 Mil (0,012 ) entsprechend etwa 0,3 mm oder mehr betragen und die Herstellung einer bestirnten Dicke ist voraussagbar durch die Pestlegung einzelner Stromflußwerte während einzelner Zeitintervalle. Ferner sind derart harte Überzüge verhältnismäßig leicht in der Färbung und haben eine große Fähigkeit, zum Zwecke dauernder Einfärbung Farben aufzunehmen, auch wenn

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. bei niedrigen Temperaturen , wie etwa minus 10°C ( 15⁰S¹) überzogen wurde; der Vorgang bringt auch bei ungefähr 43 mA/ ■

cm ( 40 A/sq.ft) erstklassig harte Überzüge hervor, auch bei üblichen Eloxier-Temperaturen von etwa 22⁰C ( etwa 70⁰F). Zufriedenstellend harte Überzüge wurden sogar mit fltromstär-

•ken von 170 mA/cm (160 A/sq.ft) erreicht, wenn das Teil bei einer'Badtemperatur von minus 7°C (20°F)behandelt wurde.

Derart harte und auch übliche Überzüge können in einer einfachen wäßrigen Lösung von schwefeliger Säure erzielt werden,

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welche Lösung höhere Stromstärken als etwa 43 mA/cm (40 A/ sq.ft) benutzt, wobei das Bad auf so hohen Temperaturen gehalten vird, daß Kühlanforderungen minimiert sind, auch bei der Herstellung von dicken Überzügen in verhältnismäßig kurzer Zeit. Derartige Bezüge können in wäßrigen Lösungen hergestellt werden, deren Volumenanteile an schwefeliger Säure sowohl nur 5 %» als auch gar 25% betragen kann; etwa 10 Volumen-Prozent sind vorzugsweise anzuwenden. Übliche überzüge können in einem Bruchteil der gewöhnlichen Zeit erreicht werden, ohne daß die Qualität des Überzuges beeinträchtigt wäre.

Die Legierung 2024 und andere Legierungen der 2XXX-Reihen, deren Kupferanteil 4,5 % übeoschfeiten kann, sowohl als auch die 6061 Aluminium-Legierung, welche eine Magnesium-Gitter- , ν ι ,VSrmmi "benutzt werdet» „ „ „ .

(braced; Legierung isvlr. "Legierungen mit großen Silizium-Beträgen (7% oder größer) einsaLießlich der Guß-Legierungen, wie 13X und 380, deren Silizium-Anteil bis zu 13 % beträgt, können ebenso verarbeitet werden.

Bei Verwendung von Prozentsätzen über 3 % ist die Beziehung zwischen der Dicke des anodischen Überzuges und der Zeit im wesentlichen eine lineare, so daß die 'erzeugte Dicke genau vorherbestimmbar ist. Die für eine einzelne Dicke erforderliche Zeit ist relativ gering -und der erzagte Überzug hat außerordentlich gute dielektrische Eigenschaften.

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In solchen Fällen, wo es erwünscht ist , die"Veredelungs"-Kraft zu steigern, beispielsweise zur Erzielung anodischer Überzüge in Schattenpartien und in Hohlräumen, kann die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung veranlaßt werden, die Wellenform hervorzubringen, welche die positiven Halbwellen 304, die in Fig. 5 dargestellt sind, umfaßt, wobei zu sehen ist, daß die negativen Impulse eliminiert sind und daß die positiven Impulse verlängert sind. Die Verlängerung wird erreicht durch die Benutzung eines Kondensators 302 (Fig. 2), so daß der positive Strom niemals Null wird oder,bezogen auf die Periodendauer der Wechselspannungsquelle,für einen merklichen Zeitraum Null bleibt.

Dies erreicht man durch Außerbetriebsetzung des Gleichrichters 20 für den negativen Strom derart, daß er niemals leitet,was man beispielsweise durch die Einstellung des Abgriffes 160 A (Fig. 3) in dem Steuergerät 99 erreicht, welches dem negativen Strom zugeordnet ist, so daß der Gleiohrichter 20 am Zünden gehindert ist. Auch wird der Schalter 300 in Fig. 2 geschlossen, wodurch der große Kondensator 302 zwischen die positive ÄnschluSleiste 15 imd den geerdeten Anschluß 10 der Zelle geschaltet wird. Der Kondensator 302 ist von geeigneter Dimension aur entsprechenden Verlängerung der positiven Halbwellen 304, damit die oben beschriebene und in Fig. 5 dargestellte Wirkung erzielt wird, worin die gestrichelte Linie 305 cLas gewünschte Ergebnis des Kondensators 302 darstellt.

Es ist einleuchtend, daß auch andere Mittel als der Kondensator 302 in Fig. 2 angewendet* werden können, um die positiven Impulse derart zu verlängern, daß der ppsitive Strom niemals auf Null abfällt oder für einen merklichen Zeitraum auf der Nullinie verbleibt. Es kann z.B. eine Spule zur Anwendung gelangen, welche mit dem Eloxiertank 10 in Reihe geschaltet ist. Eine derartige Abwandlung 'ist in Fig. 6 dargestellt, worin der Eloxiertank 10 mit einer Induktivität 220 in Reihe liegt,

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über weiche* ein .^Schalter 222 gelegt ist, der, «nn er geschlossen ist, die Wirkung des Induktors unterbindet. Der Schalter 222 hat in seiner geschlossenen Stellung im wesentlichen die gleiche Wirkung, wie die des Schalters 300 in der Pig. 2 in seiner geöffneten Stellung.

Ebenso ist es einzusehen, daß der Gedanke der Erfindung sich nicht nur mit einphasigen Strömen, sondern ebenso gut mit mehrphasigen Strömen durchführen läßt. Bei der Benutzung mehrphasiger Ströme kann die "Veredelungskraft", falls erforderlich, gesteigert werden, indem man eine Induktivität in Reihe mit dem Eloxiertank schaltet, wie in Fig. 6 dargelegt, oder durch Einfügen einer Kapazität parallel zum Tank 10, wie in Fig. 2 dargelegt. Ähnliche Überlegungen gelten für die Frage, ob man Volloder Halbwellen-Gleichrichter-Betrieb -ausführt.

Ferner ist einzusehen, daß der erfindungsgemäße Gedanke unabhängig von der genauen Formgebung der Stromwellen ist, da ebenso gut Sinuswellen , Rechteckwellen oder auch einzelne Impulse benutzt werden können.

Gedanken der Erfindung lassen sich auch auf sogenannte konventionelle Eloxiervorrichtungen anwenden, beispielsweise, wenn man den Vorgang bei Temperaturen oberhalb von 18° G '( 65°F) durchführt zur Gewinnung sowohl sogenannter klarer aber farbfähiger dünner Überzüge von 0,2 Mil bis 0,4 Mil (0,0002 bis 0*0004 entsprechend 0,00058 cm bis 0,00116 cm), als auch von harten anodischen U-berzügen von merklich größerer Dicke.

Weitere Einzelheiten des Erflndungsgedankens mögen durch die folgenden Ansprüche herausgestellt sein.

Patentansprüche : 009812/1480

6AO ORIGINAL

Claims

Patentanspruches ι

M))lloxieranlage mit einem Tank und einem Eloxierbad,g e kennzeichnet durch eine Energieversorgung, die zur Lieferung eines Stromes durch dieses Bad mit dem Tank verbunden ist und alternativ positive und negative Ströme in einem Verhältnis vom durchschnittlichen negativen Strom zum durchschnittlichen positiven Strom von mehr als 3% an das Bad liefert.
2)Anlage nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ eich-& net, daß die Höhe des durchschnittlichen negativen Stro-y

mes in der Energieversorgung einstellbar ist.
3) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des durchschnittlichen positiven Stromes in der Energieversorgung einstellbar ist.
4) Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeich.-n e t , daß zusätzlich die Höhe des durchschnittlic2aen positiven Stromes einstellbar ist*
5) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichn e t , daß die Energieversorgung Mittel zur Überwachung

) des negativen Durchschnittsstromes und zur Ableitung eines Signales enthält, wenn dieser durchschnittliche negative Strom von einer gewünschten Größe abweicht, sowie Mittel, die zur Aufrechterhaltung des durchschnittlichen negativen Stromes in der gewünschten Größe auf dieses Signal ansprechen. ^
6) Anlage nach Anspruch 1, dadurch, gekenn zeichnet, daß die Energieversorgung Mittel zur überwachung des positiven Durchschnittsstromes und zur Ableitung eines Signales enthält, wenn dieser durchschnittliche positive Strom von einer gewünschten Große abweicht, sowie

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, ■ Mittel, die zur Aufreckterhaltung des durchschnittlichen positiven Stromes in der gewünschten Größe auf jenes Signal ansprechen.
7) Anlage nach Anspruch 5»<ladurch geke nnzeichnet, daß die Energieversorgung ferner Mittel zur Überwachung des positiven Durchschnittst stromes und zur Ableitung eines Signales enthält,wenn dieser durchschnittliche positive Strom von einer gewünschten Größe abweicht, sowie Mittel, die zur Aufrechterhaltung des durchschnittlichen positiven Stromes in der gewünschten Größe auf dieses Signal ansprechen.
8) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Stromversorgung Mittel zur Verhinderung eines negativen Stromflusses und Mittel zur Verlängerung des positiven Stromflusses enthält derart, daß der Strom durch das Bad zwar abnimmt, aber oberhalb des Nullwertes auf einem positiven Wert bleibt.
9) Eloxieranlage mit einem Tank und einem Eloxierbad , gekennzeichnet durch eine Energieversorgung, die zur Lieferung eines Stromes durch dieses Bad mit dem Tank verbunden ist und eine Folge voa. positiven Impulsen mit einem Zeitintervall

zwischen den Impulsen erzeugt, welches langer ist als die Pulsbreite, sowie Mittel zur Verlängerung der Dauer eines jeden Impulses derart, daß. der· Strom niemals auf Null abfällt.
10) Anlage nach Anspruch 9»cLadu-rch gekennzeichnet, daß ein Kondensator vorgesehen und zum Tank parallel geschaltet ist.

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11) Anlage nach Anspruch 9j d a d u r c h g e kennzeichnet _t daß eine Induktivität vorgesehen und mit dem Tank in Reihe geschaltet ist.
12) Eloxieranlage mit einem Tank und einem Eloxierband gekennze.i chnet d, ur cn eine Energieversorgung, die zur Lieferung eines Stromes durch dieses Bad mit dem Tank verbunden ist und daß durch das Bad abwechselnd positive und negative Ströme geleitet werden und zwar in einem Verhältnis des durchschnittlichen negativen Stromes zum durchschnittlichen positiven Strom, welches größer als etwa 3 % ist.
13) Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des durchschnittlichen negativen Stromes zum durchschnittlichen positiven Strom in einem Bereich von 3 - 20% liegt. ·'.'...
14) Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet j daß das Bad eine schwefelige Säure mit einer Yolumenkonzentration im Bereich von 5 . 25 % ist.
1"5)^s Eloxierverfahren, in welchem Teile in einem Eloxierbad eloxiert werden, dadurch gekennz ei ohne t , daß die Stufen des Eingebens negativer und positiver Ströme durch das Bad in einem Verhältnis des negativen Durchschnittsstromes zum positiven Durchschnittsstrom von mehr als ungefähr 3 % stehen.
16) Verfahren nach Anspruch 15, da durch gek ennze i c h η e t , daß der negative Strom unbeachtlich von Spannungsvariationen im Bad im wesentlichen konstant aufrechterhalten wird.

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17) Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet , daß der positive Strom unbeachtlich von Spannungsvariationen im Bad im we- ■ sentlichen konstant aufrechterhalten wird.
18) Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gek ennzeichnet, daß zunächst der positive Strom unbeachtlich von Spannungsveränderungen im Bad im wesentlichen konstant aufrechterhalten vird.
19) Verfahren nach Anspruch 15»dadurc h gekennzeichnet , daß der Strom vom Beginn und für die Ikiuer des Eloxier vor ganges im wesentlichen in der gleichen Höhe gehalten wird.
20)Anlage nach Anspruch 1,dadurch gekennze i chne t , daß zusätzlich Mittel zur Einbringung eines G^ se ε in das Bad zum Aufrühren desselben vorgesehen sind.

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