DE202006012842U1 - Vorrichtung zum Anodisieren von Behandlungsgut - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur nasschemischen oder elektrolytischen Behandlung von insbesondere großem, dünnem und flächenförmigem Behandlungsgut (6) mit an Spann- oder Tragarmen (13) angeordneten Klemmbacken (1, 2) für das Behandlungsgut, wobei mindestens eine Klemmbacke (2) aus Titan oder einer Titanlegierung besteht und diese Titanklemmbacke gerichtet auf das Behandlungsgut eine Oberfläche (3) mit Erhebungen (4) aufweist, so dass der Stromfluss über Kontaktpunkte oder Kontaktkanten der Erhebungen (4) erfolgt.

Description

  • Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung zur elektrochemischen Behandlung von metallischen Werkstücken, auch von flächenförmigem, großem und dünnem Behandlungsgut aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, bei der die Werkstücke mit hohem elektrischen Strom beaufschlagt werden.
  • Derartige Vorrichtungen sind bekannt.
  • Im einfachsten Fall werden die zu behandelnden Teile auf eine Aluminiumschiene (Gestell) geklemmt, die mit Strom versorgbar ist und in das Anodisierungsbad abgesenkt ( DE 94 11 523 U1 ). Das hat den Nachteil, dass sich auf dem Gestell beim Anodisieren ebenfalls eine Oxidschicht ausbildet, die nicht mehr leitfähig ist. Deshalb muss das Gestell regelmäßig abgebeizt werden
  • Das ist nicht nur technologisch ungünstig, sondern zieht auch noch umwelttechnische Probleme bezüglich der Entsorgung der zum Abbeizen eingesetzten Chemikalien nach sich.
  • Als Alternative zu einem Aluminiumgestell hat sich ein solches aus Titan oder einer Titanlegierung angeboten, da dieses Material hochgradig chemisch beständig ist.
  • Von Nachteil ist hier einmal die schlechtere elektrische Leitfähigkeit (15-fach geringer als Aluminium), so dass bisher Titananoden nur bei kleineren Aluminiumteilen genutzt werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass sich unkontrolliert Kontaktbrücken aufbauen, die zu Einbrennungen im Aluminiumbehandlungsgut führen. Der Kontaktstrom unterliegt so Schwankungen mit der Folge, dass die Schichtdicke der durch das Anodisieren erzeugten Schicht nicht exakt zu definieren ist.
  • Mit der DE 2 525 245 wird eine Vorrichtung zur kontinuierlichen elektrolytischen Behandlung eines langgestreckten Gebildes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung beschrieben.
  • Die DE 34 47 733 offenbart eine kontaktlose anodische Oxidation von Aluminium.
  • Bei der Vorrichtung gemäß DE 101 45 554 C1 kommt sehr dünnes und flaches Behandlungsgut zur Anwendung, das an einem Stapelgehänge zum gleichzeitigen Transport einer Vielzahl von Behandlungsgut in elektrochemische Behandlungsanlagen aufgehängt und festgeklemmt wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur elektrochemischen Behandlung auch von flächenförmigem, großem und dünnem Behandlungsgut zu realisieren, bei dem auf eine regelmäßige Reinigung oder Abbeizung des Traggestells oder von dessen Teilen, wie Klemmen, verzichtet werden kann. Ferner soll eine geringst mögliche Oberflächenbeschädigung im Bereich der Befestigung und Kontaktierung des Behandlungsgutes erreicht werden.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine Anlage beschreibt Anspruch 15.
  • Auf weitere Einzelheiten wird in nachstehend genannten Veröffentlichungen eingegangen. So beschreibt die DE 2 340 963 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Oxidieren einer Folie aus Aluminium oder einer seiner Legierungen.
  • Mit der DE 2 525 245 wird eine Vorrichtung zur kontinuierlichen elektrolytischen Behandlung eines langgestreckten Gebildes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung beschrieben.
  • Die DE 34 47 733 offenbart eine kontaktlose anodische Oxidation von Aluminium.
  • Bei der Vorrichtung gemäß DE 101 45 554 C1 kommt sehr dünnes und flaches Behandlungsgut zur Anwendung, das an einem Stapelgehänge zum gleichzeitigen Transport einer Vielzahl von Behandlungsgut in elektrochemische Behandlungsanlagen aufgehängt und festgeklemmt wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur elektrochemischen Behandlung auch von flächenförmigem, großem und dünnem Behandlungsgut zu realisieren, bei dem auf eine regelmäßige Reinigung oder Abbeizung des Traggestells oder von dessen Teilen, wie Klemmen, verzichtet werden kann. Ferner soll eine geringst mögliche Oberflächenbeschädigung im Bereich der Befestigung und Kontaktierung des Behandlungsgutes erreicht werden.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine Anlage beschreibt Anspruch 15.
  • Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur nasschemischen oder elektrolytischen Behandlung von insbesondere großem, dünnem und flächenförmigem Behandlungsgut mit an Spann- oder Tragarmen angeordneten Klemmbacken für das Behandlungsgut vorgesehen, wobei mindestens eine Klemmbacke aus Titan oder einer Titanlegierung besteht und diese Titanklemmbacke gerichtet auf das Behandlungsgut eine Oberfläche mit Erhebungen aufweist, so dass der Stromfluss über Kontaktpunkte oder Kontaktkanten der Erhebungen erfolgt.
  • Die Erhebungen sind bevorzugt pyramidenartig mit einer Spitze ausgebildet. Eine im wesentlichen punktförmige Kontaktierung ist auch durch halbkugelartig ausgebildete Erhebungen erreichbar oder durch eine Riffelung.
  • Eine kantenförmige Kontaktierung wird mit Erhebungen mit einer prismatische Form mit zum Behandlungsgut weisenden Kontaktkanten erreicht. Ebenso können die Erhebungen ein Gewindeprofil sein.
  • Diese Beispiele stellen eine auch fertigungstechnisch günstige Zusammenstellung dar, ohne die punktförmige oder kantenförmige Kontaktierung oder eine Kombination daraus darauf zu beschränken.
  • Während sich die bisher beschriebene Vorrichtung insbesondere eignet für flächenförmiges, großes und dünnes Behandlungsgut aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, da hier gewöhnlich die Klemmstellen nach dem Durchlauf des Anodisierverfahrens durch Abtrennen entfernt werden, hat es sich bei räumlichen Gebilden, wo kein Abtrennen der Klemmstellen vorgesehen ist, bewährt, zwischen der oder den Klemmbacken und dem Behandlungsgut ein Zwischenteil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung anzuordnen. Dies wird bevorzugt mit der jeweiligen Klemmbacke lösbar verbunden, so dass es zum Abbeizen entfernbar ist oder als „Wegwerfartikel" gehandhabt wird.
  • In einer bevorzugten Form weist das Zwischenteil auf der der Klemmbacke zugewandten Seite eine glatte Oberfläche auf und ist auf der dem Behandlungsgut zugewandten Seite mit Erhebungen versehen, vorzugsweise mit kleinen Zapfen, Kegeln, Kegelstümpfen und/oder Lamellen. Die nichtanodisierten Oberflächenstellen am Behandlungsgut sind dann sehr kleinflächig ausgebildet und nicht oder nur wenig sichtbar.
  • Um zu verhindern, dass beim Einsatz der Klemmbacken mit den Erhebungen auf der Oberfläche Anodisierbadreste an den Klemmbacken haften bleiben, sieht eine weitere Ausgestaltung eine Spülmöglichkeit t in Form von auf der Oberfläche der Klemmbacke von Außenkante zu Außenkante durchgehend angeordneten Nute vor.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist nicht nur vorgesehen die Klemmstellen mit dem Behandlungsgut wie beschrieben auszubilden, sondern die Stromübergänge am Gestell generell da, wo ein Übergang zwischen Aluminium und Titan oder Titan und Titan bzw. deren Legierungen vorgesehen ist, auch an Stellen, die keinen unmittelbaren Kontakt mit dem Anodisierbad haben.
  • Durch die vorgeschlagene Strukturierung der Oberfläche mindestens einer Titanklemmbacke wird der Prozessstrom zur elektrolytischen Behandlung punktförmig oder über eine Kante in das Behandlungsgut geleitet. Dabei können beim Anodisieren Ströme von 4 und mehr Ampere/Kontaktpunkt übertragen werden. Über Klemmbacken mit einer Querschnittsfläche von 23 × 23 mm lassen sich so Ströme von 300 Ampere übertragen.
  • Geringe Oxidationserscheinungen der Titanklemmbacke oder der -backen werden überwunden, wenn der Druck der Kontaktpunkte auf das Behandlungsgut insbesondere mehr als 1,5 kp/mm2 beträgt.
  • Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Anodisierungsanlage,
  • 2 eine Klemmbacke,
  • 3 ein Zwischenteil und
  • 4 eine Verbindung Klemmbacke Zwischenteil.
  • In 1 ist der prinzipielle Aufbau einer Anodisierungsanlage dargestellt. Die Behandlungswanne 11 der Anodisierungsanlage kann innen eine Breite von rund 11 m und mehr und eine Höhe von 2,5 m und mehr aufweisen, um z.B. flächenförmiges, großes und dünnes Behandlungsgut 6, etwa Aluminiumfolie, in den Abmaßen von 10 × 1,5 m zu behandeln.
  • Das Behandlungsgut 6 wird zwischen den beiden rechts und links an einem Warenträger 12 angeordneten Trag- oder Spannarmen 13 mit den Klemmbacken 1, 2 befestigt. Der Warenträger 12 ist über der Behandlungswanne 11 verfahrbar angeordnet. Die Zuleitung des Anodenstroms erfolgt über den Warenträger 12, die Trag- oder Spannarme 13 in die Klemmbacken 1, 2 und von diesen in das Behandlungsgut 6 z.B. eine Aluminiumfolie.
  • Die Stromübertragung von den Klemmbacken 1, 2 oder der Klemmbacke 2 erfolgt über die Erhebungen 4 der Oberfläche 3 punktförmig in die Aluminiumfolie, wobei bevorzugt Ströme in der Größenordnung von 4 und mehr Ampere/Kontaktpunkt übertragen werden.
  • Neben den Klemmbacken 1, 2 sind bei dem dargestellten Gestell zum Einbringen von Behandlungsgut 6 in die Behandlungswanne 11 die stromführenden Übergänge von Aluminium-Warenträger 12 zu den aus Titan oder einer Titanlegierung bestehenden Trag- oder Spannarmen 13 und von diesen zu den Klemmbacken 1, 2 für das Behandlungsgut 6 unter Verwendung von Kontaktgebern 2' aus Titan mit einer Oberfläche 3 mit Erhebungen 4 ausgebildet. Bei dem Titan oder den Titanlegierungen der Klemmbacken 1, 2 bildet sich auch auf deren Oberfläche 3 eine Oxidschicht während des Anodisierungsprozesses aus. Die Schichtdicke bewegt sich im Nanometerbereich, so dass bei der beschriebenen Strukturierung der Oberfläche 3 und bei Kontaktdrücken zwischen den Klemmbacken 1, 2 von 1,5 kp/mm2 und mehr diese Oxidschicht überwunden und der Stromfluss kontrolliert gewährleistet wird.
  • In 2 ist eine Klemmbacke 2 im Detail dargestellt. Während die Oberfläche der Klemmbacke 1 plan ausgebildet ist, weist die Oberfläche 3 der dargestellten Klemmbacke 2 eine strukturierte Form durch Erhebungen 4 auf. Das kann auch bei beiden Klemmbacken 1, 2 der Fall sein. In der Fig. sind die Erhebungen 4 nur teilweise eingezeichnet. Vorgesehen ist vorzugsweise ein vollflächiger Besatz der Oberfläche 3 mit Erhebungen 4.
  • Der Abstand zwischen benachbarten Erhebungen sollte bevorzugt zwischen 0,1 – 4 mm betragen und/oder die Erhebungen die Höhe von 0,3 – 4 mm aufweisen. Dabei haben sich Erhebungen mit einer pyramidenartigen Spitze bewährt.
  • Weiter wird gezeigt, dass in der Oberfläche 3 der Klemmbacke 2 von Außenkante zu Außenkante durchgehende Nute 5 angeordnet sind, die in Abtropfrichtung verlaufen. Sie dienen in erster Linie zur Spülung der Klemmbacke 2 nach dem Anodisieren von Chemikalien.
  • 3 zeigt ein Zwischenteil 7 vorzugsweise verwendet bei raumförmig ausgebildeten Behandlungsgut 6 zwischen der Klemmbacke 2, deren Oberfläche Erhebungen 4 aufweist und dem Behandlungsgut 6. Das Zwischenteil 7 besteht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und ist mit der Klemmbacke 2 lösbar verbunden. Das Zwischenteil 7 besitzt auf der der Klemmbacke 2 zugewandten Seite eine glatte Oberfläche und stellt somit einen analogen Kontaktübergang dar wie er oben bei einem flächigen Behandlungsgut 6 beschrieben worden ist. Der Anodisierstrom wird punktuell von der Titanklemmbacke 2 in das Aluminiumzwischenteil 7 übertragen.
  • Im Hinblick darauf, dass die Klemmstelle auf dem vorzugsweise räumlichen Behandlungsgut nicht entfernt werden soll oder kann und die Klemmstelle möglichst nicht sichtbar sein soll, weist das Zwischenteil 7 auf der dem Behandlungsgut 6 zugewandten Seite eine ebenfalls mit Erhebungen 9, vorzugsweise eine mit kleinen Zapfen, Kegeln, Kegelstümpfen oder Lamellen versehene Oberfläche 8 auf. Der Anodisierstrom wird so punktuell oder kleinflächig vom Zwischenteil 7 in das Behandlungsgut 6 geleitet. Der Zapfenquerschnitt beträgt 1,4 × 1,4 mm bei dem dargestellten Zwischenteil 7 mit dem Querschnitt 23 × 23 mm.
  • Das Zwischenteil 7 wird beim Anodisieren mit einer Oxidschicht überzogen, so dass es in bekannter Weise eines Abbeizens bedarf oder das Zwischenteil 7 wird ausgetauscht und das oxidierte entsorgt.
  • Durch die Verwendung eines Aluminiumzwischenteils 7 mit einer Aluminiumlegierung mit erhöhtem Kupfer- und Siliziumanteil bildet sich keine geschlossene Anodisierungsschicht, so dass mehrere Durchläufe ohne Austausch bzw. Beizen des Zwischenteils 7 möglich sind.
  • Um den Austausch realisierbar zu machen, sind das Zwischenteil 7 und die Klemmbacke 2 lösbar miteinander verbunden. Eine solche Ausführung zeigt 4. Die Klemmbacke 2 weist mindestens einen Winkelbügel 10 auf, der zur Herstellung einer lösbaren Verbindung das Zwischenteil 7 einseitig umfasst, wobei der freie Schenkel des Bügels 9 zwischen die Erhebungen 9 der Oberfläche 8 des Zwischenteils 7 greift, ohne diese in Richtung Behandlungsgut 6 zu überragen. Die Erhebungen 9 sind in der Fig. nur teilweise eingezeichnet.
  • Mit der vorgeschlagenen Klemmung des Behandlungsgutes 6 ist es möglich, großflächiges Behandlungsgut 6 sicher mit der vorgesehenen Beschichtungsdicke und -qualität zu versehen. Ferner lässt sich das Behandlungsgut 6 so anodisieren, dass die Klemmstellen, über die der Anodenstrom fließt, kleinflächig auf dem Behandlungsgut 6 ausgebildet werden und so am Behandlungsgut 6 nach der Anodisierung nicht oder nur wenig sichtbar sind. Ferner wird mit der mehrfach nutzbaren Art der Stromübertragung an unterschiedlichen Gestellbereichen durch die sichere Stromübertragbarkeit auch zwischen Titankontaktierungen untereinander die Möglichkeit eröffnet, auch für großflächiges Behandlungsgut Universalgestellsysteme aus Titan und Titanlegierungen zu realisieren.
  • 1
    Klemmbacke
    2
    Klemmbacke mit Oberfläche zur punkt- oder kantenförmigen Prozessstromübertragung
    3
    Oberfläche gerichtet auf das Behandlungsgut
    4
    Erhebungen
    5
    Nut
    6
    Behandlungsgut
    7
    Zwischenteil
    8
    Oberfläche des Zwischenteils gerichtet auf das
    Behandlungsgut
    9
    Erhebungen der Oberfläche des Zwischenteils
    10
    Winkelbügel
    11
    Behandlungswanne
    12
    Warenträger
    13
    Trag- oder Spannarme

Claims (15)

  1. Vorrichtung zur nasschemischen oder elektrolytischen Behandlung von insbesondere großem, dünnem und flächenförmigem Behandlungsgut (6) mit an Spann- oder Tragarmen (13) angeordneten Klemmbacken (1, 2) für das Behandlungsgut, wobei mindestens eine Klemmbacke (2) aus Titan oder einer Titanlegierung besteht und diese Titanklemmbacke gerichtet auf das Behandlungsgut eine Oberfläche (3) mit Erhebungen (4) aufweist, so dass der Stromfluss über Kontaktpunkte oder Kontaktkanten der Erhebungen (4) erfolgt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen benachbarten Erhebungen (4) zwischen 0,3 – 4 mm beträgt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (4) die Höhe von 0,1 – 4 mm aufweisen.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (4) pyramidenartig mit einer Spitze ausgebildet sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (4) halbkugelartig ausgebildet sind oder als Riffelung.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (4) eine prismatische Form aufweisen mit zum Behandlungsgut weisenden Kontaktkanten.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (4) als Gewindeprofil ausgebildet sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche (3) der Klemmbacke (2) von Außenkante zu Außenkante durchgehende Nute (5) angeordnet sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nute (5) in Abtropfrichtung verlaufend in der Oberfläche (3) der Klemmbacke (2) angeordnet sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise bei raumförmig ausgebildeten Behandlungsgut (6) zwischen der Klemmbacke (2), deren Oberfläche Erhebungen (4) aufweist und dem Behandlungsgut (6) ein Zwischenteil (7) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenteil (7) mit der Klemmbacke (2) lösbar verbunden ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenteil (7) mindestens auf der der Klemmbacke (2) zugewandten Seite eine glatte Oberfläche aufweist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenteil (7) auf der dem Behandlungsgut (6) zugewandten Seite eine mit Erhebungen (9), vorzugsweise eine mit Zapfen, Kegeln, Kegelstümpfen und/oder Lamellen versehene Oberfläche (8) aufweist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacke (2) mindestens einen Winkelbügel (10) aufweist, der zur Herstellung einer lösbaren Verbindung das Zwischenteil (7) einseitig umfasst, wobei der freie Schenkel des Bügels (9) zwischen die Erhebungen (9) der Oberfläche (8) des Zwischenteils (7) greift, ohne diese in Richtung Behandlungsgut (6) zu überragen.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Gestell zum Einbringen von Behandlungsgut (6) in eine Behandlungswanne (11) die stromführenden Übergänge vom Aluminium-Warenträger (12) zu den aus Titan oder einer Titanlegierung bestehenden Trag- oder Spannarmen (13) und zu den Klemmbacken (2) für das Behandlungsgut (6) unter Verwendung von Kontaktgebern aus Titan mit der mit Erhebungen (4) versehenen Oberfläche (3) der Klemmbacken (2) ausgebildet sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011026696A1 (en) * 2009-09-01 2011-03-10 Imec Method for electrochemical processing of non-flat samples

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WO2011026696A1 (en) * 2009-09-01 2011-03-10 Imec Method for electrochemical processing of non-flat samples

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