DE19716493A1

DE19716493A1 - Verfahren zum elektrolytischen Beschichten von metallischen oder nichtmetallischen Endlosprodukten und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19716493A1
Application number: DE19716493A
Authority: DE
Inventors: Hans De Vries; Joerg Dr Heller
Original assignee: Aluminal Oberflachentechnik GmbH
Current assignee: Alotec Holding & Co Kg 35708 Haiger De GmbH
Priority date: 1997-04-19
Filing date: 1997-04-19
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2017-04-20
Also published as: EP0975826A2; JP4411397B2; JP2001521581A; ATE220130T1; AU7525798A; US6340422B1; WO1998048081A2; ZA983275B; CA2287179C; DE19716493C2; CA2287179A1; DE59804675D1; WO1998048081A3; EP0975826B1

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum elektrolyti schen Beschichten von metallischen oder nichtmetallischen Endlosprodukten mit Metallen oder Legierungen im Durchlauf verfahren aus aprotischen wasser- und sauerstofffreien Elek trolyten. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vor richtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Gemäß dem Stand der Technik wurden Endlosprodukte wie Draht, Bänder, Langprofile oder Röhren bisher mittels wäßriger Elektrolyseverfahren oder mittels Schmelzbadauftrag im Durch lauf hergestellt.

Bei einem bekannten elektrolytischen Beschichtungsverfahren wird beispielsweise Draht mit verschiedenen Überzügen wie Zink, Nickel oder anderen Metallen beschichtet. Dabei durch läuft der Draht offene Reinigungs- und elektrolytische Be schichtungsbäder, die wäßrige Lösungen enthalten. In diesen Bädern erfolgt eine Abscheidung des jeweiligen Metalls auf dem Draht. Die Dicke der Beschichtungsauflage ist dabei ab hängig von Durchlaufgeschwindigkeit und elektrischer Feld stärke. Die Abscheidungsrate bei diesem Verfahren ist bezogen auf die Zeit jedoch ziemlich gering, und die abgeschiedene Schicht ist oft sehr porös und hart. Dies führt zu mangelnder Korrosionsbeständigkeit, insbesondere bei dünnen Schichten. Durch die fehlende Duktilität kann es bei anschließenden Ver formungsvorgängen zu Rissen in der abgeschiedenen Schicht kommen oder sogar zum Abplatzen der Beschichtung. Eine solche Schicht verliert ihren Schutzcharakter gegen Korrosion voll ständig und besitzt auch keine dekorative Oberfläche mehr.

Bei einer elektrolytischen Abscheidung eines Beschichtungsme talls aus einer wäßrigen Lösung wird weiterhin niemals eine vollständige kathodische bzw. anodische Ausbeute erreicht. Bei den für die Durchlaufbeschichtung notwendigen hohen Stromdichten entstehen im allgemeinen Nebenreaktionen, die zu Zersetzungsprodukten im Elektrolyten führen und Gasentwick lung hervorrufen. Dabei tritt insbesondere auch eine Wasser stoffentwicklung am Produkt auf, die zu einer Versprödung des Grundmaterials führen kann.

Ein weiterer Nachteil ist, daß bei den elektrolytischen wäß rigen Abscheideverfahren und Schmelztauchverfahren große Men gen toxischer Abluft und Abwässer anfallen, die über entspre chend aufwendige Verfahren einer Reinigung unterzogen werden müssen, wobei in jedem Fall toxische Sonderabfälle zurück bleiben. So entstehen, beispielsweise aufgrund der Anwesen heit von Fettresten auf den zu beschichtenden Metallen vor der alkalischen Reinigung in den entsprechenden Lösungen, auch Reste organischer Verbindungen, die aufgrund der hohen Temperaturen im Zinkkessel, die bei etwa 450°C liegen, zu äußerst giftigen organischen Verbindungen wie Dioxinen und Furanen reagieren können. Es fallen weiterhin Metallschlämme, Altsäuren und verbrauchte alkalische Reiniger an. Neben den vorstehend erwähnten Abgasen fallen weiterhin auch Säuredämp fe und alkalische Dämpfe an.

Weitere Verfahren zur Beschichtung von Endlosprodukten sind bekannt. Diese basieren auf der Aufbringung von dekorativen und korrosionsmindernden Schichten im geschmolzenen Zustand. Hier ist die sogenannte Feuerverzinkung und auch die Feuera luminierung bekannt. Im Falle der Feuerverzinkung wird ein vorher gereinigtes und aktiviertes Endlosprodukt, beispiels weise ein dünner Draht, im Durchlauf durch geschmolzenes hochreines Zink geführt. Diese Reaktionen laufen bei Tempera turen über 440°C ab, so daß in jedem Fall auch eine mechani sche Beeinflussung des zu beschichtenden Materials erfolgt. Bestimmte andere zu beschichtende Grundmaterialien können aufgrund der hohen Temperaturen gar nicht beschichtet werden. Weiterhin nachteilig ist die relative Ungleichmäßigkeit der aufgebrachten Beschichtung und deren sehr stark schichtabhän gige Korrosionsbeständigkeit. Infolge des Abstreifverfahrens kann der Oberfläche vollständig der dekorative Charakter feh len. Eine farbliche Gestaltung der Oberfläche ist nicht mög lich.

Bei allen mit Zink verbundenen Beschichtungsverfahren zeigt sich nach kurzer Zeit der Korrosion ein Aufblühen der Ober fläche durch Entstehung von Zinkoxiden und Zinkcarbonaten und damit von der Optik her ein sehr negatives Verändern der Oberfläche. Eine Gleichmäßigkeit der Beschichtung bei diesen thermischen Verfahren ist daher nicht gewährleistet.

Als weiteres Verfahren ist die sogenannte hochthermische Feu eraluminierung bekannt. Bei diesem Verfahren wird in gleicher Weise wie bei Beschichtung mit Zink ein Draht durch ein ge schmolzenes Aluminiumbad gezogen und anschließend einem Ab streifvorgang unterzogen. Man erhält so jedoch Schichten, die ähnliche Nachteile aufweisen, wie bei der zuvor beschriebenen Feuerverzinkung. Die mittels der Feueraluminierung aufge brachten Schichten haben sich aufgrund ihrer unzureichenden Reinheit, der hohen Porösität und unvermeidlichen Oxidein schlüsse und damit geringer Korrosionsbeständigkeit nicht be währt. Weitere Nachteile sind, daß die Beschichtung nicht de korativ aussieht und eine bei den für die Feueraluminierung notwendigen Temperaturen teilweise starke mechanische Beein flussung des zu beschichtenden Materials erfolgt.

Gemäß dem Stand der Technik kann die Feuerverzinkung auch mit der Feueraluminierung kombiniert werden. Dies führt zu einer etwas verbesserten Korrosionsschicht durch die aktive katho dische Schutzwirkung des Aluminiums. Nachteilig wirkt sich jedoch der fehlende dekorative Charakter aus. Hinzu kommen weitere Nachteile, die allein aufgrund der Beschichtung bei hohen Temperaturen auftreten.

Als weiterer Stand der Technik sind galvanische Abscheidever fahren von Aluminium bekannt, die in aprotischen wasser- und sauerstofffreien Elektrolyten erfolgen. Dabei erfolgt die Ab scheidung des Aluminiums aus Bädern, die Aluminiumalkylkom plexe aus Alkalimetallhalogeniden und Aluminiumalkylen ent halten. Als Lösungsmittel werden im allgemeinen aromatische oder aliphatische Kohlenwasserstoffe eingesetzt. Derartige Elektrolytlösungen werden beispielsweise in der EP 0 402 761 A und der EP 0 084 816 A beschrieben.

Derartige Elektrolytlösungen werden jedoch bisher ausschließ lich zur Beschichtung von Gestellwaren verwendet. Hierbei werden einzelne Teile in entsprechenden Gestellen angeordnet und diese Gestelle in die jeweiligen Elektrolytbäder einge taucht. Eine Aluminierung von Endlosprodukten mit aprotischen wasser- und sauerstofffreien Elektrolyten ist bisher aus dem stand der Technik nicht bekannt. Endlosprodukte wie Drähte, Bänder, Langprofile und Röhren werden bisher entweder mittels der elektrolytischen Verzinkung in wäßrigen Systemen oder der Feueraluminierung oder Feuerverzinkung korrosionsinhibie rend beschichtet.

Die technische Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das die oben erwähnten Nachteile der bisher bekannten Beschichtungsverfahren für Endlosproduk te vermeidet, kostengünstig ist und zu einer besseren Be schichtung führt. Das Verfahren soll weiterhin ohne Verände rung des Grundwerkstoffes durchgeführt werden können, insbe sondere bei niedrigen Temperaturen.

Diese technische Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum elektrolytischen Beschichten von metallischen oder nichtme tallischen Endlosprodukten mit Metallen oder Legierungen im Durchlaufverfahren aus aprotischen wasser- und sauerstoff freien Elektrolyten, wobei das Endlosprodukt über ein Schleu sensystem in eine unter Inertgasatmosphäre befindliche gekap selte Beschichtungsanlage geführt wird und dort die nachfol genden Schritte bei Temperaturen ≦ 120°C durchgeführt werden.

- Aktivierung des zu beschichtenden Endlosproduktes
- Spülen des zu beschichtenden Endlosproduktes
- Kontaktierung des zu beschichtenden Endlosproduktes
- elektrolytische Beschichtung des zu beschichtenden End losproduktes mit Metall oder einer Metallegierung
- Trocknung des beschichteten Endlosproduktes
- Austritt des beschichteten Endlosproduktes über ein Schleusensystem aus der Anlage.

Unter Endlosprodukt im Sinne der Erfindung werden metallische oder nichtmetallische Werkstoffe verstanden, die in aufge rollter oder zusammengelegter Form hergestellt werden und bei der Beschichtung in einem kontinuierlichen Prozeß endlos durch die Anlage bewegt werden. Hierzu gehören beispielsweise Drähte jeglicher Dicken, Bänder und Langprofile, Röhren und ähnliche Produkte.

Als Elektrolyt im Sinne der Erfindung werden nichtwäßrige Systeme bezeichnet, die eine gesteuerte reine Abscheidung des Metalls oder der Metallegierung, insbesondere von Aluminium und Aluminiumlegierungen über das Elektrolyseverfahren ohne Zwischen- oder Trägerschicht, erlauben.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden als Endlosproduk te Draht, Bänder, Langprofile oder Röhren aus metallischen oder nichtmetallischen Werkstoffen eingesetzt. Es ist bevor zugt, daß diese Werkstoffe mit Aluminium oder Aluminiumlegie rungen beschichtet werden.

Fig. 1 zeigt ein Verfahrensschema des erfindungsgemäßen Ver fahrens.

Fig. 2 zeigt eine Abbildung des Schleusensystems, Fig. 3 zeigt eine Beschichtungszelle.

Fig. 4 zeigt die Kontaktierungszelle.

Fig. 5 zeigt ein Schaubild des Gesamtverfahrens.

Fig. 1 zeigt die einzelnen Verfahrensschritte des erfin dungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird das Endlosprodukt bei spielsweise von einer Haspel abgewickelt und zunächst über eine Schleuse in die Beschichtungsvorrichtung eingeschleust. Bereits beim Einleiten in das Schleusensystem kann ein Reini gungsprozeß durchgeführt werden, indem das Endlosprodukt über eine Gasabstreif- oder Sprühdüse geführt wird (s. auch Fig. 2, Ziffer 11). Als zweiter Verfahrensschritt erfolgt dann ei ne Aktivierung des zu beschichtenden Werkstoffes. Mit der Ziffer 3 ist eine Spüleinheit bezeichnet, in der der Werk stoff nach der Aktivierung gespült wird. Ziffer 4 beschreibt eine Umlenkeinheit mit einer oder mehrerer Rollen. Diese wird verwendet, um die Gesamtgröße der Anlage zu verkleinern und ist insbesondere bei Endlosprodukten von geringem Durchmesser sinnvoll. Die nachfolgenden Ziffern 5 beschreiben einzelne Kontaktierungszellen, die Ziffern 6 die Beschichtungszellen und die Ziffern 7 die Nachbehandlung. Das beschichtete Pro dukt wird dann am Ende des Prozesses auf eine entsprechende Haspel aufgerollt.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann nach der elektroly tischen Beschichtung in der Anlage eine chemische oder elek trochemische Nachbehandlung durchgeführt werden. Diese kann auch verbunden sein mit einer gleichzeitigen oder nachfolgen den farblichen Gestaltung innerhalb der Oberflächenstruktur. Bei der Nachbehandlung erfolgt eine mechanische Oberflächen verdichtung, die zu einer sehr glänzenden Oberfläche führt, wobei diese bei der Nachbehandlung nicht beeinflußt wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die gesamte Anlage über Regenerierungskreisläufe geschlossen gestaltet, und alle verwendeten Flüssigkeiten werden im Umlaufverfahren aufbereitet, gereinigt und rückgeführt. Dies erfolgt insbe sondere für die Spüllösungen, die Elektrolytlösungen und die Aktivierungslösung, die je nach Bedarf filtriert und/oder de stilliert werden können.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das End losprodukt durch das Schleusensystem und das Spülsystem aus jeweils mindestens drei Kammern geführt, wobei die mittlere Kammer B mit einer Sperrflüssigkeit gefüllt ist und die äuße re Kammer A Luft enthält und die innere Kammer C ein Inertgas enthält (s. auch Fig. 2). In einer weiteren bevorzugten Aus führungsform werden die Endlosprodukte über nicht gas- und flüssigkeitsdichte Führungen in die Kammern geführt, so daß die in den Kammern befindliche Flüssigkeit teilweise in die Nachbarkammern läuft.

Durch diese Maßnahmen wird beispielsweise bei der Schleusen kammer erreicht, daß keine Feuchtigkeit oder Sauerstoff bei der Einführung des Endlosproduktes in die Anlage gelangt. Die in der mittleren Kammer B befindliche Sperrflüssigkeit stellt eine Sperre für die in der äußeren Kammer A enthaltene Luft dar. Aufgrund der Auslegung der Führungen zwischen den Kam mern in nicht flüssigkeitsdichter Form läuft ein Teil der Sperrflüssigkeit aus der mittleren Kammer B in die Kammern A und C. Es kommt somit an diesen Stellen zu einer Spülung des eingeführten Endlosproduktes. Die in den Kammern A und C ge sammelte Flüssigkeit gelangt über ein Ablaufsystem in einen Vorratstank und wird über eine entsprechenden Pumpe und Fil triereinrichtung in die mittlere Kammer B zurückgeführt.

In ähnlicher Weise sind auch die in der Fig. 5 bezeichneten Spülkammern konstruiert, so daß auch hier aus den davor be findlichen Bädern keinerlei Flüssigkeit oder Gas in die nach folgenden Kammern gelangen kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die aus den Kammern durch den Überlauf oder die Führungen ablaufende Flüssigkeit über ein Umlaufsystem gereinigt und in die jewei lige Kammer zurückgeführt. Als Führungen zwischen den Kammern werden bevorzugt Buchsen oder Rollen verwendet. Die Kontak tierung erfolgt bevorzugt in einer mit flüssigen Elektrolyten gefüllten Kammer, die keine Anode enthält, wobei das End losprodukt über einen kathodisch geschalteten Metallkontakt geführt wird. Der Flüssigkeitspegel dieser Kontaktierungszel le liegt bevorzugt niedriger, als der der benachbarten Be schichtungszelle, so daß Elektrolytlösung durch die Führungen aus der Beschichtungskammer in die Kontaktierungskammer ge langen kann und so die Reinheit der Elektrolytlösung durch aus der Kontaktierungskammer eingeschleppte Verunreinigungen nicht verringert werden kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die elektrolytische Beschichtung in einer Beschichtungskammer, die mit Elektrolytlösung gefüllt ist, wobei das Endlosprodukt durch eine Buchse geführt wird, die isoliert ist.

Durch diese Maßnahmen in der Beschichtungszelle wird er reicht, daß die Stromzuführung für das Endlosprodukt in Kam mern erfolgt, in denen keine Anode vorhanden ist, so daß es in diesen Kontaktierungszellen nicht zum Anwachsen von abge schiedenem Metall, beispielsweise auf den Spannung führenden Kathodenführungen kommt. In den Beschichtungskammern selbst ist keine Stromführung vorhanden, so daß hier die Metallab scheidung nur auf dem Endlosprodukt selbst erfolgt. Die An ordnung der Kontaktierungs- und Beschichtungszellen kann in beliebiger Häufigkeit erfolgen, je nach Länge und Größe der Anlage.

Das Einleiten des Drahtes in die erfindungsgemäße Vorrichtung erfolgt über besonders zweckmäßig gestaltete Vakuum- oder Flüssigkeitsschleusensysteme, wobei letztere ähnlich gestal tet sind, wie die Kontaktierungszellen zwischen den Beschich tungszellen. Dies ist sowohl für Ein- als auch für Mehrdraht systeme möglich. Das dichtende Medium kann gleichzeitig der Reinigung der Drahtoberfläche dienen. Zwischen den Schleusen systemen laufen die Prozesse stets vollkommen unter inerter Atmosphäre ab. In den Spüleinheiten, Kontaktierungs- und Be schichtungszellen sind die Drahtführungen zielgerichtet so gestaltet, daß der Draht in gleichmäßigem Abstand zu den als Beschichtungsmaterial dienenden Anoden durch die Beschich tungszelle bewegt wird, ohne elektrischen Kontakt zu benach barten Drähten oder zur Anode zu bekommen.

Zwischen den Beschichtungszellen befindet sich ein Überflu tungssystem, in dem in Kontaktierungszellen die elektrische Kontaktierung des Drahtes erfolgt, um über die gesamte Anla genlänge gleichmäßige stabile Bedingungen zu schaffen.

Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß sich auch in diesem Bereich der Draht innerhalb der Elektrolytflüssig keit befinden muß, aber die Kontaktierung außerhalb der di rekten Beschichtungsbereiche liegt. Der Abschluß von der Um gebung erfolgt neben der inerten Atmosphäre über Überflu tungssysteme, ähnlich der erwähnten Schleusensysteme. Die Kontaktierung kann erfindungsgemäß über federnd gelagerte Kontaktelemente schleifend oder rollend erfolgen, wobei eine flexible Durchmesseranpassung möglich ist. Durch die gemäß der Erfindung gestaltete in Bezug auf das Beschichtungsfeld ausgelagerte Kontaktierung, kommt es nicht zu einem Aufwach sen der Kontaktrollen oder Kontaktelemente.

Erfindungsgemäß kann insbesondere bei dünnen Abmessungen der Draht über speziell ausgelegte Umlenksysteme mehrmals durch Beschichtungseinheiten geführt werden, so daß eine auf gerin ge Länge begrenzte hocheffektive Anlage möglich ist. In be sonders zweckmäßiger Ausgestaltung der Anlagentechnik und des Verfahrens ist vorgesehen durch Speicherbehälter bei einem Stillstand der Anlage, das Endlosprodukt in seiner ursprüng lichen Position zu belassen, um im Gegensatz zu klassischen Verfahren keine Anlaufverluste zu bekommen.

Durch die Erfindung wird gewährleistet, daß mechanische oder physikalisch-chemische Abstreifvorgänge nicht die Gleichmä ßigkeit oder Homogenität der aufgebrachten Oberflächenschicht beeinflussen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es mög lich, die Aluminiumelektroden in den Beschichtungszellen pro blemlos auszutauschen und den Betrieb sofort wieder aufzuneh men.

Die Nebenaggregate, wie Filter und Speichersysteme für Schleusenflüssigkeit, Reinigungsmedien und Elektrolyte, sind entsprechend der Erfindung so gestaltet, daß ein geschlosse ner umweltunabhängiger Betrieb möglich ist. Abfallprodukte werden in konzentrierter Form recyclingfähig ausgeschieden. Das geschilderte Verfahren bietet über die erfindungsgemäß beschriebenen Komponenten die Möglichkeit einer chemischen Passivierung der Beschichtung, die eine wesentliche Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit darstellt. Eine gemäß der Erfin dung mögliche farbliche Nuancierung der Beschichtung selbst, nicht als Auftrag, erhöht die mechanische Beständigkeit die ser Farbgebung im Vergleich zu Lacken erheblich. Die dem Ver fahren erfindungsgemäß zugrundeliegende Auswahl der Beschich tungsmaterialien und Elektrolyten erhöht gegenüber den darge stellten klassischen Verfahren die Korrosionsbeständigkeit sowohl im sauren als auch im alkalischen Bereich erheblich. Durch eine entsprechend der Erfindung erfolgte Ausgestaltung der Austrittsbereiche des Drahtes aus dem Beschichtungs- und Spültrakt wird es möglich, den Draht in trockner bzw. sogar in oberflächenverdickter Form in den gewünschten Farben und entsprechenden Beschichtungsauflagen zu erhalten.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum elektrolytischen Beschichten von metallischen oder nicht metallischen Endlosprodukten mit Metallen oder Metallegie rungen im Durchlaufverfahren aus aprotischen wasser- und sau erstofffreien Elektrolyten bestehend aus mindestens einem Schleusensystem 1, mindestens einer Kontaktierungszelle 5, mindestens einer Beschichtungszelle 6, wobei diese Baugruppen in beliebiger Anzahl hintereinander geschaltet sind und die gesamte Vorrichtung luftdicht verkapselt ist. Eine solche Vorrichtung dient beispielsweise auch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht des Schleusensystems 1. Es besteht bevorzugt aus mindestens drei Kammern A, B und C, 17, 18, 19, wobei die mittlere Kammer B einen Flüssigkeitsüberlauf 16 be sitzt und die Kammern A und C als Überlaufkammern ausgebildet sind. Besonders bevorzugt besitzen die Kammern A, B und C ei nen Ablauf 20, 22 und 23, wobei die mittlere Kammer zusätz lich einen Zulauf 21 besitzt, durch die die in den Kammern A und C gesammelte Sperrflüssigkeit in die mittlere Kammer B zurückgeführt werden kann. Die Ziffer 14 bezeichnet einen Vorratstank, die Ziffer 15 eine entsprechende Pumpe. Mit der Ziffer 9 ist die Drahtführung bezeichnet, Ziffer 17 bezeich net die Kammer A, Ziffer 18 die Kammer B und Ziffer 19 die Kammer C. Mit der Ziffer 12 ist das Endlosprodukt bezeichnet, das durch die Kammer geführt wird und Ziffer 11 ist eine be vorzugt eingesetzte Gasabstreif- oder Sprühdüse zur zusätzli chen Reinigung der Oberfläche des durch die Anlage geführten Endlosproduktes 12. Mit den Ziffern 24 und 25 sind die inneren Kammerwände bezeichnet, die Ziffer 13 bezeichnet eine Wechselplatte für Buchsen. Hierdurch ist es möglich, Endlosprodukte verschiedenen Durchmessers einzusetzen, wobei dann jeweils auch die entsprechende Buchse eingesetzt werden muß. Ziffer 10 bezeichnet den Flüssigkeitsspiegel.

Fig. 3 zeigt eine Beschichtungszelle. Die Fig. 3a, 3b und 3d zeigen verschiedene Ansichten des in der Zelle befindli chen Trägers 28 für das Endlosprodukt 12. Fig. 3a zeigt eine Vorderansicht, Fig. 3b eine Seitenansicht und Fig. 3d eine Aufsicht. Die Fig. 3c ist eine perspektivische Ansicht der gesamten Beschichtungszelle 6. In den Fig. 3a, 3b und 3d ist mit der Ziffer 28 der Träger aus Isoliermaterial bezeich net. Ziffer 27 zeigt die in zwei Teile geteilte Keramikbuch se. Diese ist entgegen der Laufrichtung des eingeführten End losproduktes aus dem isoliermaterial entfernbar angeordnet und kann beispielsweise gegen Buchsen mit einem veränderten Durchmesser ausgetauscht werden.

Fig. 3c zeigt die gesamte Beschichtungszelle 6 mit den An odenplatten 26 und dem in der Mitte angeordneten Träger 28 und der Buchse 27.

Die Beschichtungszelle 6 besitzt bevorzugt Führungen zur Füh rung des Endlosproduktes 12, die so gestaltet sind, daß ein gleichmäßiger Abstand zwischen den in der Beschichtungszelle angeordneten Anoden 26 und dem zu beschichtenden Endlospro dukt 12 gewährleistet ist. In einer weiteren bevorzugten Aus führungsform besitzt die Beschichtungszelle einen Überlauf und einen Zulauf für Elektrolyt.

Die Führungen in den Beschichtungszellen bestehen aus einem Träger 28 aus Isoliermaterial, der in der Mitte durchbohrt ist, wobei in der Durchbohrung Buchsen 27 angeordnet sind, die nur einseitig einsteckbar sind und in bevorzugter Weise aus keramischem Material bestehen und zur leichteren Auswech selbarkeit für Endlosprodukte von verschiedenem Durchmesser geteilt sind.

Fig. 4 zeigt eine Abbildung der Kontaktierungszelle 5. Fig. 4a stellt eine Vergrößerung des Kontaktierungsbereiches als Seitenansicht dar. Fig. 4b zeigt eine perspektivische An sicht der Kontaktierungszelle 5. In der Fig. 4b ist mit der Ziffer 12 das Endlosprodukt bezeichnet. Dieses wird zwischen einer unter kathodischer Spannung befindlichen Metallrolle 29 und einer nicht leitenden Keramikspannrolle 30 hindurchge führt, wobei mit der Ziffer 32 die Kerben in den Metallrollen bezeichnet sind zur besseren Führung des Endlosproduktes 12. Mit der Ziffer 33 sind die Halteelemente für die Metallrollen und die Keramikspannrollen bezeichnet. Fig. 4a zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Kontaktierungsbereiches. Die Zif fer 29 zeigt die Metallrolle, Ziffer 31 eine Bronzebuchse zur Stromzuführung, Ziffer 12 das Endlosprodukt und Ziffer 30 sind die Keramikspannrollen. Mit diesen wird die Vorspannung über Federn oder Stellschrauben für das Endlosprodukt einge stellt.

Die Kontaktierungszelle 5 ist in bevorzugter Weise so ausge bildet, daß in ihr eine Metallrolle oder ein Schleifkontakt angeordnet ist, über den das Endlosprodukt kathodisch ge schaltet wird. Zusätzlich können eine oder mehrere Kera mikspannrollen zur Einstellung der Vorspannung in der Kontak tierungszelle angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausfüh rungsform weist die Metallrolle eine Kerbung auf, über die das Endlosprodukt geführt wird. In der Kontaktierungszelle ist weiterhin bevorzugt ein Überlauf angeordnet, so daß aus der Elektrolysezelle dringende Elektrolyte in ein Sammelsy stem abgeführt werden können.

Die Fig. 5 zeigt eine Ansicht der Beschichtungszelle 6, der Kontaktierungszelle 5 und der Spüleinheiten 3. Fig. 5a zeigt die Aufsicht auf diese Zellen und Fig. 5b eine Seitenan sicht. Es ist zu erkennen, daß die Spüleinheiten 3 in ähnli cher Weise gestaltet sind, wie die zuvor beschriebenen Schleusensysteme in Fig. 2. Sie besitzen ebenfalls einen Überlauf, sowie benachbarte Überlaufkammern, wobei die mitt lere Kammer jeweils mit Flüssigkeit gefüllt ist. Diese kann durch die nicht dichten Führungen in die Nachbarkammern lau fen und wird durch entsprechenden Abläufe gesammelt und in die Spülkammern zurückgeführt. Mit der Ziffer 5 sind die Kon taktierungszellen beschrieben. Diese sind bevorzugt den Be schichtungszellen 6 benachbart und mit Elektrolyt gefüllt. Die Ziffer 6 zeigt die Beschichtungszellen mit den Anoden 26 und den Trägern 28 aus Isoliermaterial mit den darin befind lichen Keramikbuchsen 29 zur Führung der Endlosprodukte 12 in den Beschichtungszellen. Auch die Beschichtungszellen sind mit Elektrolyt gefüllt und verfügen über einen Überlauf, ei nen Ablauf und einen Zulauf, durch den die jeweiligen Elek trolytflüssigkeiten umgewälzt, gereinigt und rückgeführt wer den können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist erhebliche Vorteile auf gegenüber bisher bekannten Vorrichtungen zur Metallisie rung von Endlosprodukten. So ist der Draht über nicht leiten de Rohre und Rollenführungen innerhalb der Vorrichtung, spe ziell aber im elektrischen Feld der Beschichtungszelle 6, stabil positionierbar. Durch diese stabile Führung ist es möglich, mehrere parallele Stränge von Endlosprodukten, bei spielsweise mehrere Drähte, auch in senkrechter Anordnung durch die Vorrichtung zu führen, ohne daß es zu unerwünschten elektrischen Kontakten kommt und ein gleichmäßiger Abstand zur Anode gewährleistet ist. Durch die als Überflutungskam mern konstruierten Schleusensysteme 1, Spüleinheiten 3 und Kontaktierungszellen 5 ist eine elektrische Zwischenkontak tierung außerhalb des Wirkungsbereiches des Anodenmaterials möglich, wobei das Endlosprodukt stetig im Elektrolyten ver bleibt. Die Übertragung der elektrischen Energie in den Kon taktierungszellen 5 kann sowohl über Schleifkontakte in Form von flexiblen Kontaktstiften, die federnd gelagert sind, er folgen, als auch über federnde Kontaktrollen.

Durch die besondere Lagerung des Endlosproduktes in der Kon taktierungszelle 5, wie auch durch die Führungen in der Be schichtungszelle 6, ist es möglich, unterschiedliche Durch messer von Endlosprodukten zu fahren. Durch die bevorzugten Umlenkeinheiten 4 ist es möglich, die Endlosprodukte durch mehrere parallele Beschichtungszellen zu führen und damit bei relativ kurzen Anlagen hohe Durchlaufgeschwindigkeiten zu er möglichen.

Selbst bei einem Stillstand der Anlage kann das Endlosprodukt in den Kammern verbleiben, ohne daß eine Überreaktion an der Oberfläche, wie Überbeizen oder einseitige Überbeschichtung, erfolgen kann, da unter Beibehaltung der inerten Atmosphäre in der Anlage die Reaktionsmedien in den Zwischenbehältnissen außerhalb der Reaktionsräume gespeichert werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß ein Austausch des Anodenmaterials im Stillstand erfolgen kann, ohne das zu beschichtende Material aus der Anlage zu entfernen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es erstmals möglich, Endlosprodukte in einem industriell durchzuführenden Verfahren und einer entsprechen den Vorrichtung mit Metallen, insbesondere Aluminium, zu be schichten. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungs gemäße Vorrichtung ersetzen somit die bisher ausschließlich angewendeten Verfahren der Feueraluminierung, Feuerverzinkung und elektrolytischen Beschichtung in wäßrigen Medien.

Bezugszeichenliste

1

Schleusensystem

2

Aktivierung

3

Spüleinheit

4

Umlenkeinheit mit einer oder mehreren Rollen

5

Kontaktierungszelle (Anzahl beliebig)

6

Beschichtungszelle (Anzahl beliebig)

7

Nachbehandlung

8

Trocknung/Austritt

9

Führung

10

Flüssigkeitspegel

11

Gasabstreifdüse oder Sprühdüse

12

Endlosprodukt

13

Wechselplatte für Führung

14

Vorratstank für Flüssigkeit

15

Pumpe

16

Überlauf

17

äußere Kammer A

18

mittlere Kammer B

19

innenliegende Kammer C

20

Abfluß äußere Kammer A

21

Zufluß mittlere Kammer B

22

Abfluß mittlere Kammer B

23

Abfluß innenliegende Kammer C

24

,

25

Kammerwände innenliegend

26

Anodenplatten

27

Keramik-Buchsen

28

Träger aus Isoliermaterial

29

Metallrollen-Kontakte

30

Keramik-Spannrollen

31

Bronze-Buchsen

32

Kerbe in Metallrollen

33

Halteelemente

Claims

1. Verfahren zum elektrolytischen Beschichten von metalli schen oder nicht metallischen Endlosprodukten mit Metal len oder Legierungen im Durchlaufverfahren aus aproti schen wasser- und sauerstofffreien Elektrolyten, wobei das Endlosprodukt über ein Schleusensystem (1) in eine unter Inertgasatmosphäre befindliche gekapselte Be schichtungsanlage geführt wird und dort die nachfolgen den Schritte bei Temperaturen ≦ 120°C durchgeführt wer den.

- Aktivierung des zu beschichtenden Endlosproduktes
- Spülen des zu beschichtenden Endlosproduktes
- Kontaktierung des zu beschichtenden Endlosproduktes
- elektrolytische Beschichtung des zu beschichtenden Endlosproduktes mit Metall oder einer Metallegierung
- Trocknung des beschichteten Endlosproduktes
- Austritt des beschichteten Endlosproduktes über ein Schleusensystem aus der Anlage.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Endlosprodukt Draht, Bänder, Langprofile oder Röhren aus metallischen oder nicht metallischen Werkstoffen eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß mit Aluminium oder Aluminiumlegierungen be schichtet wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß beim Einleiten in das Schleusensystem (1) ein Reinigungsprozeß durchgeführt wird, indem das End losprodukt (12) über eine Gasabstreif- oder Sprühdüse (11) geführt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß nach der elektrolytischen Beschichtung in der Anlage eine chemische oder elektrochemische Nachbe handlung durchgeführt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die gesamte Anlage über Regenerierungs kreisläufe geschlossen gestaltet ist, und alle verwende ten Flüssigkeiten im Umlaufverfahren aufbereitet, gerei nigt und rückgeführt werden.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Flüssigkeiten Spüllösungen, Elektro lytlösung und Aktivierungslösung sind.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß das Endlosprodukt (12) durch Umlenkeinhei ten (4) geführt wird, um bei kurzen Anlagen hohe Durch laufgeschwindigkeiten zu ermöglichen.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß das Endlosprodukt (12) durch das Schleu sensystem (1) und die Spüleinheit (3) aus jeweils minde stens 3 Kammern (17, 18 und 19) geführt wird, wobei die mittlere Kammer B (18) mit einer Sperrflüssigkeit ge füllt ist und die äußere Kammer A (17) Luft enthält und die innere Kammer C (19) ein Inertgas enthält.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Endlosprodukte über nicht luft- und flüssigkeitsdichte Führungen (9) in die Kammern geführt werden, so daß die in den Kammern befindliche Flüssig keit teilweise in die Nachbarkammern läuft.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die aus den Kammern durch den Überlauf (16) oder die Führungen (9) ablaufenden Flüssigkeiten über ein Umlaufsystem gereinigt und in die Kammern zu rückgeführt werden.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die Führungen (9) Buchsen oder Rollen sind.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kontaktierung in einer mit flüssigem Elektrolyten geführten Kontaktierungszelle (5) erfolgt, die keine Anode enthält, wobei das Endlosprodukt (12) über einen kathodisch geschalteten Metallkontakt (29) geführt wird.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, daß die elektrolytische Beschichtung in einer Beschichtungszelle (6) erfolgt, die mit Elektrolytlösung gefüllt ist, wobei das Endlosprodukt (12) durch eine Buchse (27) geführt wird, die isoliert ist.

15. Vorrichtung zum elektrolytischen Beschichten von metal lischen oder nicht metallischen Endlosprodukten (12) mit Metallen oder Metallegierungen im Durchlaufverfahren aus aprotischen wasser- und sauerstofffreien Elektroly ten, bestehend aus mindestens einem Schleusensystem (1), mindestens einer Kontaktierungszelle (5), mindestens ei ner Beschichtungszelle (6), wobei diese Baugruppen hin tereinander geschaltet sind und die gesamte Vorrichtung luftdicht verkapselt ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleusensystem (1) aus mindestens drei Kammern A, B und C (17, 18, 19) besteht, wobei die mittlere Kam mer B (18) einen Flüssigkeitsüberlauf besitzt und die Kammern A und C (17, 19) als Überlaufkammern ausgebildet sind.

17. Vorrichtung nach Ansprüchen 15 oder 16, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kammern A, B und C (17, 18, 19) über einen Abfluß (20, 22, 23) verfügen und die mittlere Kam mer B (18) zusätzlich einen Zufluß (21) besitzt, durch den die in den Kammern A, C (17, 19) gesammelte Sperr flüssigkeit in die mittlere Kammer B (18) rückgeführt werden kann.

18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 17, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Kammer C (19) eine Gasabstreif düse oder Sprühdüse (11) angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 18, dadurch ge kennzeichnet, daß die mittlere Kammer B (18) des Schleu sensystems (1) einen Überlauf (16) besitzt.

20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 19, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Kontaktierungszelle (5) eine Metallrolle (29) oder ein Schleifkontakt angeordnet ist, über den das Endlosprodukt (12) kathodisch geschaltet wird.

21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 14 bis 20, dadurch ge kennzeichnet, daß eine oder mehrere Keramikspannrollen (30) zur Einstellung der Vorspannung in der Kontaktie rungszelle (5) angeordnet sind.

22. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 21, dadurch ge kennzeichnet, daß die Metallrolle (29) eine Kerbung (32) aufweist, über die das Endlosprodukt (12) geführt wird.

23. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 22, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Kontaktierungszelle (5) ein Überlauf (16) angeordnet ist, so daß aus der Beschich tungszelle (6) dringender Elektrolyt in ein Sammelsystem abgeführt werden kann.

24. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 23, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Beschichtungszelle (6) Führun gen (27) zur Führung des Endlosproduktes (12) angeordnet sind.

25. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 24, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Beschichtungszelle (6) Anoden (26) angeordnet sind.

26. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 25, dadurch ge kennzeichnet, daß die Beschichtungszelle (6) einen Über lauf (16) und einen Zulauf (21) aufweist.

27. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 26, dadurch ge kennzeichnet, daß die Führungen (9) in der Beschich tungszelle (6) aus einem Träger aus Isoliermaterial (28) bestehen, der in der Mitte durchbohrt ist, wobei in der Durchbohrung Buchsen (27) angeordnet sind, die nur ein seitig einsteckbar sind.

28. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 27, dadurch ge kennzeichnet, daß die Buchsen (27) aus keramischem Mate rial bestehen und zur leichteren Auswechselbarkeit ge teilt sind.