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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.
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Derartige
Vorrichtungen sind bekannt.
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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
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Das
ist nicht nur technologisch ungünstig, sondern
zieht auch noch umwelttechnische Probleme bezüglich der Entsorgung der zum
Abbeizen eingesetzten Chemikalien nach sich.
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Als
Alternative zu einem Aluminiumgestell hat sich ein solches aus Titan
oder einer Titanlegierung angeboten, da dieses Material hochgradig
chemisch beständig
ist.
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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.
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Mit
der
DE 2 525 245 wird
eine Vorrichtung zur kontinuierlichen elektrolytischen Behandlung
eines langgestreckten Gebildes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
beschrieben.
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Die
DE 34 47 733 offenbart eine
kontaktlose anodische Oxidation von Aluminium.
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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.
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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.
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Gelöst wird
diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, vorteilhafte Ausgestaltungen sind
Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Anlage beschreibt Anspruch 15.
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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.
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Mit
der
DE 2 525 245 wird
eine Vorrichtung zur kontinuierlichen elektrolytischen Behandlung
eines langgestreckten Gebildes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
beschrieben.
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Die
DE 34 47 733 offenbart eine
kontaktlose anodische Oxidation von Aluminium.
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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.
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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.
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Gelöst wird
diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, vorteilhafte Ausgestaltungen sind
Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Anlage beschreibt Anspruch 15.
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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.
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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.
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Eine
kantenförmige
Kontaktierung wird mit Erhebungen mit einer prismatische Form mit
zum Behandlungsgut weisenden Kontaktkanten erreicht. Ebenso können die
Erhebungen ein Gewindeprofil sein.
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Diese
Beispiele stellen eine auch fertigungstechnisch günstige Zusammenstellung
dar, ohne die punktförmige
oder kantenförmige
Kontaktierung oder eine Kombination daraus darauf zu beschränken.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ausführungsbeispiele
sind in den Zeichnungen dargestellt.
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Es
zeigen:
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1 eine
Anodisierungsanlage,
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2 eine
Klemmbacke,
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3 ein
Zwischenteil und
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4 eine
Verbindung Klemmbacke Zwischenteil.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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- 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