DE2009118A1

DE2009118A1 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Elektroplattierung einer Seite eines Stahlbandes

Info

Publication number: DE2009118A1
Application number: DE19702009118
Authority: DE
Inventors: Kouji Shizuoka Seida (Japan). P C23c 9-02
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1969-02-27
Filing date: 1970-02-26
Publication date: 1970-09-03
Also published as: CA940083A; DE2009118B2; GB1262429A; FR2037132A1; FR2037132B1

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenlgsberger - DipJ.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumstein Jun.

PATENTANWÄLTE

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Case 226

Usui Kokusai Sangyo Kabushiki Kaisha, Sunto-gun, Shizuoka-ken,

Japan

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Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Elektroplattie-S5 SS SZ ^^b SS SS SS SS SS SkZ SpS SS SS Sh ZS!" SS SS SS SZ> »Si SZ» SS SS SS S» Sm SS SS ϊ*? Sw <Sb SS SS SS SZC SS SS SS SS SS SZ ^^^ SS SS SS SS SS SS SS SS SS* SS SS Zjbb ■■■■ SS ^^p» *.vi^r ^"^ ■■**- ^w «.ok

rung einer Seite eines Stahlbandes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Elektr^plattierung einer Seite oines Stahl- ä bandes.

Bei der galvanischen Plattierung eines Stahlbandes ist es bisher üblich, das kathodisch geschaltete Stahlband mit bestimmter Geschwindigkeit zwischen im Elektrolyten angeordneten Anoden

Seiten des Stahlbandes aufzubringen. Nach diesem bekannten Verfahren ist es unmöglich, nur eine der Seiten des Stahlbandes galvanisch zu plattieren.

Da auch dann beide Seiten des Bandes plattiert werden, wenn nur eine Seite mit einem entsprechenden Überzug versehen zu sein braucht oder versehen werden soll, so ergeben sich daraus in

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wirtschaftlicher Hinsicht Nachteile, da die auf der anderen Seite des Stahlbandes aufgebrachte Plattierung unerwünscht oder von keinem praktischen Nutzen ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, diesen dem Stand der einschlägigen Technik anhaftenden, insbesondere wirtschaftlichen Nachteil zu beseitigen.

Die Erfindung besteht bei einem Verloren zum kontinuierlichen Elektroplattieren eine Seite eines Stahlbandes darin, daß das zuvor entfettete und entrostete Stahlband ein galvanisches Plat-· W ^.ierungsbad auf einem Weg zwischen mindestens einer Anode und mindestens einer elastischen bzw. elastisch gelagerten nichtrostenden oder -korrodierenden, elektrisch isolierenden Deckschicht durchläuft und dabei in engem Berührungskontakt mit dieser Deckschicht gehalten wird, und daß das Stahlband durch Zusammenwirken zweier als Kathoden dienender Führungswalzen kleinen Durchmessers durch das Bad und aus diesem heraus gezogen wird, die über der Badoberfläche so gelagert sind, daß nur die eine Seite des Stahlbandes der Einwirkung des Elektrolyten ausgesetzt und beim Baddurchlauf kontinuierlich elektroplattiert wird.

P Von besonderem Vorteil ist es, die Deckschicht zylindrisch oder als bewegbares Endlosband aus elastischem Material auszubilden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtungen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen in vorzugsweisen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 bis 4 zeigen Schnittansichten in Richtung der gepfeilten Linien H-II, IH-III bzw. IV-IV in Fig. 1;

Fig. 5 veranschaulicht eine vergrößerte Teilansicht des mit A bezeichneten Abschnitts in Fig. 2;

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Fig.. 6 zeigt eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 7 zeigt die Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 8 veranschaulicht einen Schnitt, gesehen in Richtung der Pfeile der Linie VIII-VIII in Fig. 7; und

Fig. 9 verdeutlicht einen vergrößerte gezeichneten Teilschnitt des Abschnitts B in Fig. 8.

In den Fig. sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsseichen versehen. ' ■ %

Die Fig. 1 bis 5 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung. Ein Behälter a ist mit senkrechten Trennwänden 1,. und Ip versehen, durch die an gegenüberliegenden Enden der Vorrichtung (rechtes und linkes Ende des Behälters in Fig. 1 und 2) Überlaufbzw. Sammeltröge 2.. und 2p abgetrennt werden. Der Behälter a ist mit einem galvanischen Bad 3 gefüllt, in das eine entsprechende Charge eines Elektrolyten 4 eingebracht ist. Der in dem Bad 3 enthaltene Elektrolyt 4 kann durch Überlauföffnungen 5* und 5p im oberen Bereich der Trennwände 1* und Ip überströmen, so daß das elektrolytische Bad stets auf einem vorbestimmten Pegel gehalten wird. . M

Im oberen Bereich des Plattierungsbades 3 ist eine Anzahl gleichabständig angeordneter Führungsrollen 7 vorgesehen, deren Mantelfläche mit einer elastischen Überzugsschicht 6 aus nicht rostendem oder korrodierendem, elektrisch isolierendem, elastischem Material, wie feLwa Kautschuk bzw. Gummi, Ku π 5 Lh ar ζ oder ueifylei— ' chen, überzogen ist. Die elastische zylindrische Überzugs- oder Deckschicht 6 auf jeder der Führungsrollen 7 weist einen für den Jeweils gewünschten Zweck geeignete Dicke auf. Die überzogenen Führungsrollen 7 sind quer zur Durchlaufrichtung durch das Bad in einer bestimmten Höhe so angeordnet, daß wenigstens ein Teil jeder Rolle 7 in das elektrolytische Bad eintaucht. Die überzogenen Führungsrollen 7 sind mittels Zapfen oder-Wellen 8 in ge-

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genüberliegenden Seitenwänden des Badbehälters drehbar gelagert. In geeignetem Abstand über der Badoberfläche und jeweils zwischen den überzogenen Führungsrollen 7 ist eine Anzahl Führungsrollen 9 kleineren Durchmessers angeordnet, deren jede als Kathode dient und die jeweils in geeigneter Weise über Zapfen oder dergleichen bei 12. drehbar gelagert sind. In gleicher Höhe mit den kleineren Rollen 9 sind vor und hinter dem Behälter a eine oder gegebenenfalls mehrere Zuführrollen 10 und Abführrollen 11 über Zapfen oder dergleichen 12 und 12_? entsprechend drehbar gelagert. In geeignetem Abstand unter den überzogenen Führungsrollen 7 und dazu konzentrisch sind im Elektrolyten 4 untergetauchte Anoden 13 angebracht. Die Kathoden (RoI-A len 9) und Anoden weisen nicht gezeigte elektrische Anschlüsse auf.

Die soweit beschriebene Vorrichtung arbeitet in der folgenden Weise: Das Plattierungsbad 3 wird zusammen mit der entsprechenden Elektrolytcharge 4 bis zum Pegel 4¹ eingefüllt, der in etwa der Verbindungslinie der Mittelpunkte der überzogenen Führungsrollen 7 entspricht.

Ein zu plattierendes, zuvor entfettetes und entrostetes Stahlband b wird über die Oberseite der Zuführungsrolle 10 in Richtung des Pfeiles 14. in die Vorrichtung so eingeführt, daß es abwechselnd die jeweils nach oben zeigende Hälfte der kleineren m Führungsrollen 9 und einmal die Unterseite des Mantels der Führungsrollen 7 umläuft, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Auf diese Weise wird das Stahlband 7 über die größeren und kleineren Führungsrollen 7 und 9 durch den Elektrolyten gezogen, bis es schließlich über die Abführrolle 11 in Richtung des Pfeiles 14_? ausgetragen wird.

Der durch die Abführungsrolle 11 beim Durchzug durch das Bad auf Stahlband b ausgeübte Zug wird so stark eingestellt, daß das Band in innigem Berührungskontakt mit der äußeren elastischen Überzugsschicht 6 der führungsrolle 7 gehalten bleibt, wobei der Zug auf das Band so stark gewählt wird, daß kein Elektrolyt zwischen

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die Überzugsschicht und das Stahlband eindringen kann.

Auf diese Weise wird bewirkt, daß das Stahlband nur in den unter dem Pegel 4' liegenden Bereichen auf lediglich einer Seite galvanisch plattiert wird, während der Elektrolyt in keiner Weise auf die andere Seite des Bandes einwirken kann.

Durch die Erfindung läßt sich die einseitige Elektroplattierung eines Stahlbandes in vollkommen befriedigender Weise durchführen. Anhand eines Beispiels für eine Cu-Plattierung wird die Erfindung im folgenden naher verdeutlicht.

Beispiel 1

1) Stahlband

Qualität: SPH-I (JISG 3307) Abmessungen: Dicke 0,35 mm'

2) Elektrolyt Breite 170- am

Zusammensetzung: Kupfercyanid 50 g/l

Kaliumcyanid .75 g/l . Kalilauge .8 g/l

Temperatur: 60°C
Stromdichte: 2,5 A/dm² . ·

3) Elastische Überzugsschicht

Material (Härte): Weichkautschuk (A 60 Shore) Abmessungen: Dicke 6 mm

4) Durchlaufzeit des Bandes durch den Elektrolyten: 4 Min.

Unter diesen Betriebsbedingungen wurde ein Cu-FiIm von 4 /,t Dicke lediglich auf einer Seite des Stahlbandes erhalten.

Beim obigen Beispiel wird eina ganze Anzahl einzelner überzogener Führungsrolleneinheiten 7 und Führungsrollen 9 mit kleinerem Durchmesser verwendet. Es kann jedoch auch nur ein einziger Satz Führungsrollen 7 und 9 verwendet werden, wie in Fig. 6 bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist.

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Bei einem in den Fig. 7 bis 9 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Behälter a ebenfalls mit vertikalen Trennwänden 1.. und 1_? versehen, um Überlauftröge bzw. Überlaufbehälter 2. und 2p an gegenüberliegenden Endabschnitten der Vorrichtung (rechtes und linkes Ende der Vorrichtung in den Fig. 7 und 8) abzutrennen. Im Behälter a ist ein Plattierungsbad 3 enthalten, in das eine Charge Elektrolyt 4 eingebracht ist. Das elektrolytische Bad kann über Überlauföffnungen 5.. und 5~ im oberen Bereich der Trennwände 1. vne 1, "berströmen, so daß der Badpegel stets auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird.

Im oberen Bereich der B.ces 3 sind zwei Führungs.vollen 7^ und 7_ vorgesehen, deren Außenmantel mit einer elastischen zylindrischen Überzugsschicht 6^ und 6_? aus nicht rostendem oder korrodierendem, elektrisch isolierendem, elastischem Material, wie Kautschuk bzw. Gummi, Kunstharz oder dergleichen überzogen ist. Die elastischen Überzugsschichten 6^ und 6_? sind in einer bestimmten geeigneten Dicke gewählt. Die überzogenen Führungsrollen 7^ und 7p sind in einem bestimmten Abstand voneinander quer zur Durchlaufrich hung des Bandes durch das Bad in bestimm*- ter Höhe so gelagert, daß mindestens ein Teil des Mantels jeder Rolle oder Walze in das Bad eintaucht. Die überzogenen Führungsrollen 7. und 7p sind über entsprechend geeignete Lagervorrichtungen 8^ und 8« in gegenüberliegenden Seitenwänden des Badbehälters drehbar gelagert. In geeignetem Abstand über der Badoberfläche, und von den Führungsrollen Ί* und 7p nach außen zu sind als Kathoden dienende Führungsrollen 9* und 9p kleineren Durchmessers angeordnet, die bei 12.- bzw. 12_? drehbar gelagert sind. Auf gleicher Höhe mit den kleineren Führungsrollen 9. und 9₂,jedocn außerhalb der schmalccitigen wände des Behälters a, sind eine oder mehrere Zuführungsrollen 10 und auf der anderen Seite Abführungsrollen 11 vorgesehen, die bei 10 bzw. 11. drehbar gelagert sind. Eine gebogene Anode 13 erstreckt unter und zwischen den beiden überzogenen Führungsrollen 7^ und I^ in einem entsprechenden gleichmäßigen Abstand. Die Kathoden (Rollen oder Walzen 9,, und 9p) und die Anode sind mit nicht

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gezeigten elektrischen Anschlüssen versehen. Wiri Wechselstromenergie verwendet, so ist mindestens ein Gleichrichter zur Gleichrichtung des Wechselstroms vorgesehen.

Zwischen den beiden überzogenen Führungsrollen 7^ und ?₂, jedoch über der gebogenen Anode 13 liegend, ist eine gebogene Führungsträgerplatte 13. aus nicht-rostendem Stahl angeordnet, die zur gebogenen Anode 13 komplementär ausgebildet ist. Die gebogene Führungsträgerplatte 13. weist eine glatte Führungsschicht 13'^ aus Keramikmaterial, Teflon oder dergleichen auf, die auf die Unterseite der Führungsträgerplatte 13. aufgebracht ist. Die Führungsträgerplatte 13,, ist durch geeignete Mittel starr befestigt. Ein Endlosband 15 aus nicht-rostendem bzw. nicht-korrodierendem, elektrisch isolierendem, elastischem Material, wie Kunstharz oder dergleichen, dem elastischem Material der Überzugsschichten 6. und 6~ der Führungsrollen 7. und 7p ähnlichj . wird in engem Berührungskontakt über die überzogenen Führungswalzen 7. und 7p und die Führungsträgerplatte 13. umlaufen gelassen.

Der Badpegel 4.¹ entspricht in etwa der horizontalen Verbindungslinie der Mittelpunkte der beiden überzogenen Führungsrollen und ⁷2» ■

Ein zu plattierendes, zuvor entfettetes und entrostetes Stahlband b wird über die Oberseite der Zuführungsrolle 10 in Richtung des Pfeiles 14. in die Vorrichtung eingeführt, so daß das Stahlband auf der Oberseite der kleinen Rolle 9. einläuft und dann auf der Unterseite des Endlosbandes 15. das in Richtung des Pfeiles 14₃ durch das Elektroplattierbad 3 hindurchgeführt wird, bis es über die Oberseite der Führungsrolle 9_? mit kleinerem Durchmesser austritt, um schließlich durch die Abführroile 11 in Richtung des Pfeiles 14₂ ausgetragen zu werden, wie in Fig. 8 gezeigt.

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Wird das Stahlband b auf der Unterseite des Endlosbandes 15
entlang bewegt, so stellt die dem Stahlband durch die Abführrolle 11 aufgedrückte Zugspannung sicher, daß das Stahlband
das elektrolytische Bad unter ausreichendem Zug passiert, so
daß dieses mit den zylindrischen elastischen Außenumhüllungen β., und 6p der überzogenen Führungrollen 7* und 7„ in eng anliegendem Kontakt gebalten wird. Damit ist ein Eindringen des
slektrolytischen Bades zwischen das durchgleitende Stahlband b und das Endlosband 15 sicher und vollständig verhindert.

Der Abstand zwischen den überzogenen Führungsrollen 7, und 7p und demzufolge die Länge des Endlosbandes 15 können
so gewählt sein, daß eine bestimmte Länge des Stahlbandes b auf sehr einfache Weise in einem bestimmten Zeitintervall elektroplattiert werden kann.

Mit der in den Fig. 7 bis 9 gezeigten Vorrichtung ist es möglich, nur eine Seite eines Stahlbandes gewünschter Länge durch Bewegung des ebenfalls in gewünschter Länge vorgegebenen Endlosbandes vollständig zu elektroplattieren.

Mit den beiden dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung läßt sich Band- oder Blechvormaterial, das nur auf einer Seite plattiert werden soll, sehr vorteilhaft behandeln. Solches Material wird beispielsweise zur Herstellung von Rohren, insbesondere schlauchartigen Rohren, benötigt, wie sie etwa
von der Bundy Tubing Company in den Vereinigten Staaten durch spiral- oder schneckenartiges Aufrollen einer Stahlblechbahn
oder eines Stahlbandes hergestellt werden, das mit einem Überzugsfilm versehen ist und zweimal gewendelt und wärmebehandelt wird, um die F.'.lmplattierung zu verschmelzen, so daß die einzelnen Wendel oder Windungen des Stahlbandrohmaterials miteinander verbunden sind und als Schutzrohre für elektrische Leiter dienen können.

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Weitere Durchführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand einer Cu-Plattierung gegeben.

Beispiel 2

1) Stahlband .

' Qualität: SPCC-I (JISG 3141) Abmessungen: Dicke 0,35 mm Breite 140 mm

2) Elektrolyt

Zusammensetzung: Kupfercyanid 60 g/l M

Kaliumcyanid 90 g/l ^

Kalilauge 10 g/l

2 Stromdichte: 2,5 A/dm Temperatur: 60°C

3) Elastische Überzugsschichten

Material: Weicher Kautschuk oder Gummi (Shore

,. * _n. .' . ■ Härte A 60)

Abmessungen: Dicke 6 mm

4) Endlosband

Material: Weicher Kautschuk oder Gummi (Shore Abmessungen: Dicke 5 mm Härte A 60)

Breite 150 mm

Durchlaufzeit des Stahlbandes durch das elektrolytische Bad: 2 Minuten

5) Führungsträgerplatte

Material:„Nicht-rostender Stahl mit Teflonüberzug Abmessungen: Dicke 5 mm

Unter diesen Betriebsbedingungen wurde ein mattglänzender Cu-FiIm von 5u Dicke nur auf einer Seite des Stahlbandes erhalten.

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Beispiel 3

1) Stahlband

Qualität: SPC-I (JISG 3310) Abmessungen: Dicke 0,58 mm Breite 100 mm

2) Elektrolyt

Zusammensetzung: Kupfercyanid 64 g/l

Kaliumcyanid 100 g/l Kalilauge 17 g/l

Stromdichte: 2,7 A/dm² fe Temperatur* 6 7°C

3) Elastische Überzugsschichten

Material: Weicher Kautschuk oder Gummi (Shore

., _n. . - Härte A 60)

Abmessungen: Dicke 6 mm

4) Endlosband

Material: Weicher Kautschuk oder Gummi (Shore

., _n. . ■ Härte A 60)

Abmessungen: Dicr.e 5 mm

Breite 150 mm

Durchlaufzeit des Stahlbandes durch den Elektrolyten: 3 Minuten

5) Führungsträgerplatte

^ Material: Keramik

Abmessungen: Dicke 35 mm

• Unter diesen Betriebsbedingungen wurde auf nur einer Seite des Stahlbandes ein mattglänzender Cu-FiIm von 8ja Dicke erhalten.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum kontinuierlichen Elektroplattieren einer Seite eines Stahlbandes, dadurch gekennzeichnet, daß das zuvor entfettete und entrostete Stahlband ein galvanisches Plattierungsbad auf einem Weg zwischen mindestens einer Anode und mindestens einer elastischen, nicht rostenden oder korrodierenden, elektrisch isolierenden Deckschicht durchläuft und dabei in engem Berührungskontakt mit dieser Deckschicht gehalten wird, und daß das Stahlband durch. Zusammenwirken zweier als Kathode dienender Führungswalzen kleinen Durchmessers durch das Bad und aus diesem heraus gezogen wird, die über der Badoberfläche so gelagert sind, r daß nur die eine Seite des Stahlbandes der Einwirkung des Elektrolyten ausgesetzt und beim Bad-Durchlauf kontinuierlich elektroplattiert wird.
2.) Verfahren nach Anspruch I₁' dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht zylindrisch ausgebildet ist.
3.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht als bewegbares Endlosband aus elastischem'Material ausgebildet ist und daß vorgegebene Längen des Stahlbandes als Einzelstücke behandelbar sind.
4.) Vorrichtung zum kontinuierlichen Elektroplattieren einer Seite eines Stahlbandes, gekennzeichnet durch ein auf vorbestimmtem Pegel gehaltenes galvanisches Plattierungsbad v*jj*±/j TTiXridcS*- £Π S eine filöS ul 5Cti FlS GFiG GjD £ Vi uc *· Viii jTU i"iCj GjTGj. j-c (7), die mit einer nicht rostenden oder korrodierenden, elektrisch isolierenden, elastischen Deckschicht (6) überzogen und im oberen Teil des Bades guer zur Durchlaufrichtung des Stahlbandes 'drehbar so gelagert ist, daß ein unterer Abschnitt der überzogenen Führungsrolle dem elektrolytischen Bad ausgesetzt ist, durch mindestens eine im

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elektrolytischen Bad untergetauchte gebogene Anode (13), die in geeignetem Abstand unter und konzentrisch zur Führungsrolle (7) angeordnet ist, und ein Paar als Kathoden dienende Führungsrollen (9) kleineren Durchmessers, die über dem Badpegel und in Bezug auf die überzogene Führungsrolle '7) höher als diese in geeignet zugeordnetem Abstand drehbar gelagert sind.
5.) Vorrichtung zum kontinuierlichen Elektroplattieren einer Seite eines Stahlbandes, gekennzeichnet durch ein auf vorbestimmtem Pegel gehaltenes galvanisches Bad (3), in das eine bestimmte Charge eines Elektrolyten (4) eingebracht ist, ein Endlosband aus weichem Kautschuk bzw. Gummi oder einem anderen nicht rostenden oder korrodierenden, elektrisch isolierenden und elastischen Material, wobei das Endlosband so bewegbar angeordnet ist, daß ein Teilabschnitt desselben in das elektrolytische Bad eintaucht, eine in dem Elektrolyten im Bereich der untergetauchten Länge und unter der Unterbahn des Endlosbandes angeordnete Anode, die einen dem Anwendungszweck entsprechenden Abstand von der Unterbahn des Endlosbandes aufweist,und durch ein Paar als Kathoden dienende Walzen oder Rollen kleineren Durchmessers, die über dem Badpegel angeordnet sind und als Zuführungsvorrichtung des zu plattierenden Stahlbandes auf die Unterseite des bewegbaren Endlosbandes und zum Austragen des Bandes aus dem Bad dienen.

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