DE2045787B2 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen anodischen oxidation von band- oder strangfoermigem aluminium - Google Patents

Description

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*- «tenfiacbe, vorgeschlagen, wobei diese Hohlkathode Einlaßöffnungen 1 und dann gegen die Austrags-

U& ^ndungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß sie öffnung 6, aus welcher er durch das flüssigkeitsdurch-

AR^f Mweise aus isolierendem Material besteht und eine lässige Material 5 aus der Kathoden vorrichtung aus-

;issfe-.'W- ^_er Vorderseite gewellte Kathode von gleicher getragen wird. Das zu behandelnde Aluminium wird

geringerer Breite als das zu oxidierende Alu- 5 kontinuierlich an der Vorderseite des flüssigkeits-

umband und einer geringeren Höhe als die Elek- durchlässigen Materials in Pfeilrichtung oder ent-

^niumband und einer gerig Eek rchlässigen Materials in Pfg

^-^InSvtaustrittsöfFnung sowie flüssigkätsdurrhlässiges gegen der Pfeilrichtung in bestimmtem Abstand vor-

SIP" Ciaterial zur Verbesserung der Stromverteilung an beibewegt. Dabei fließt der durch das flüssigkeits-

iV It rlnnes- oder Außenseite an der Elektrolytaustritts- durchlässige Material ausgetragene Elektrolyt 7 nach

Ä£ "ffnune aufweist. i° unten entlang der Oberfläche des Aluminiums. Der

Α-- Alternativ ist die Hohlkathode so ausgebildet, daß in dem Zwischenraum zwischen dem Aluminium und

W^':- ■ in Form eines doppelwandigen Hohlzylinders auf- der Hohlkathode befindliche Elektrolyt fließt dann

ÄGebaut ist, dessen innere oder äußere Mantelfläche in einen unterhalb des flüssigkeitsdurchlässigen Ma-

Äi- *%5 dem elektrolytdurchlässigen Material und ent- terials 5 angeordneten Tank 9, in welchem er gekühlt

|pl *rechend die äußere oder innere Mantelfläche aus 15 und dann erneut über die Pumpe 10 in die Hohl-

W whodisch polarisiertem Metall besteht und der an kathode eingeführt wird.

nStirnseiten durch ringförmige Platten aus katho- Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 eignet sich nur zur

oolarisiertem Metall oder einem anderen Me- einseitigen Oberflächenoxidation des Aluminiums,

verschlossen ist. Falls beide Oberflächen des Aluminiums anodisch

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Aus- 20 oxidiert werden sollen, so läßt sich dies in eintacner

«hrunesbeispielen in Verbindung mit den Zeichnun- Weise durch Anordnen einer weiteren Vorrichtung

ISer beschrieben. Es zeigt gleicher Konstruktion an der gegenüberliegenden

- Pin 1 einen Querschnitt durch eine Ausführungs- Seite des Aluminiums erreichen. t ™ der Erfindung Bei der beschriebenen Anordnung wird durch den

Fie 2 einen Querschnitt durch eine andere Aus- 25 aus der Kathodenvorrichtung ausgetragenen bleK- £^orm der Erfindung, trolyt beim Abwärtsfließen die an der Oberflache des

dnen QueSnitt durch eine weitere Aus- Aluminiums auftretende Wärme rasch entfernt so der Erfindung, bei welcher abwechselnd daß kein Vergilben der Oxidschicht auftreten kann. SeÄtrclytische Einleiten gemäß F i g. 1 und Obwohl viele Materialien für das fluss.gkei^durch-

Küh abschnitte angeordnet sind, 30 lässige Material, welches die Austragsoffnung des

F ig Te" ne perspektivische Darstellung, teilweise Elekrtolyts verschließt verwendet werden,können Ätt ein r Leren Kathodenvorrichtung ge- _Γ^|—^—ÄÄ ""pig¹? InS 6 perspektivische Darstellungen wei- len-Gewebe an. Die lichte M^schenwehe des fluss-

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sehe Oxidation führt. 4 bedeutet den im Inneren der Serten des ^

^£^^ι^ά^ SS^wird

für den Elektrolyt. 7 bedeutet den aus der Kathoden- den Anordnung der ^^roJ _{inheiten zu ve}r

vorrichtung durch das flüssigke.tsdurchlass.ge Mate- um d,_e Kuh Iw rkungo er^ ^ _{Oxidfilmen z},

rial 5 ausgetragenen Elektrolyt, welcher konstant den 60 J^^^u^™SdiSig ist in Fig. 3 im Quer

Zwischenraum zwischen dem zu behandelnden Alu- ^»jen. Dwse ^Anoro g ^ _{die HoW}

minium 8 und der Kathodenvornchtung füllt. Wie schmtt dargeste » ^8 _{aus welchen Kühl}

bereits beschrieben, besteht die Hohlkathode aus den kathoden 14 d,e ._{nium g aueflieBt> und} ,

Einlaßvorrichtungen 1 fur ^en Elektrolyt der Ka- »W^eit &f? _d Hohlkathoden. Die Kühlflüssig

thodeZunddemflüssigkeitsdurchhiss.genMaenalS, 6₅ den EJgtto^n den ^ ^ _A,_uminiums

welches die Austragsöffnung fur den Elektrolyt dar- ^J_d^_u™^c™ _{m Erzeu}gen von Brüchen in den ge ^SteDer Elektrolyt fließt in Pfei.richtung durch die bildeten Oxidschichten. Durch rasches Abküh!en de

durch die Anodisierungsreaktion erhitzten Aluminium- eines einheitlichen elektrischen Felds um den Alumioberfläche treten auf Grund thermischer Spannungen niumdraht und bewirkt eine starke Verbesserung bei Brüche in den gebildeten Oxidschichten auf. Die der Erzielung einer einheitlichen Oxidschicht. In Anzahl der auftretenden Brüche ist um so größer, je F i g. 6 ist eine Kathodenvorrichtung desselben Typs größer die Anzahl der Elektrolyse- und Kühleinheiten 5 wie in F i g. 5 dargestellt, wobei jedoch die Innenist. Auf diese Weise können Oxidschichten mit her- wand aus einer Metallplatte oder einem anderen vorragender Biegsamkeit erhalten werden. Material und die Außenwand aus einem flüssigkeits-

Bei dem dritten Verfahren wird eine unterschied- durchlässigen Material besteht, an dem die Alumi-

liche Elektrolyttemperatur zwischen zwei oder meh- niumdrähte 8 vorbeigeführt werden,
reren benachbarten, entlang der Bewegungsrichtung io

des Aluminiums angeordneten Elektrolyseeinheiten Beispiel 1
angewandt, um Brüche in den an der Oberfläche des

Aluminiums gebildeten Oxidschichten zu erzielen. Beide Oberflächen eines Aluminiumstreifens mit

Die Konstruktion und Form der Hohlkathode kann einer Stärke von 0,3 mm und einer Breite von 85 mm weitgehend geändert werden. Fig. 4 bedeutet eine 15 wurden kontinuierlich gemäß dem in Fig. 1 dargeperspektivische Darstellung, teilweise geschnitten, stellten Verfahren anodisch oxidiert. An jeder Seite einer Hohlkathode, welche sich besonders vorteilhaft des Aluminiumstreifens war eine Hohlkathode angezum Erzielen einer einheitlichen Stromverteilung ordnet. Die Elektrolytauslaßöffnung sowie die Kabeim Behandeln von bandförmigem Aluminium thode wiesen jeweils eine Höhe von 50 mm und eine eignet. In Fig. 4 bedeuten 22 eine Kathode, 1 Ein- ao Breite von 120 mm auf. Die Kathode bestand aus laßöffnungen für die Beschickung des Elektrolyts in rostfreiem Stahl. Das die Elektrolytauslaßöffnung die Hohlkathode, 5 ein flüssigkeitsdurchlässiges Ma- bedeckende flüssigkeitsdurchlässige Material bestand terial, welches die Austragsöffnung der Hohlkathode aus einem Polypropylengewebe mit einer lichten bedeckt, 8 das zu behandelnde bandförmige Alumi- Maschenweite von 0,3 mm. Der Abstand zwischen nium, 21 ein isolierendes Material, welches einen Teil »5 dem Aluminiumstreifen und der Kathode betrug der Hohlkathode darstellt, und 25 ein flüssigkeits- 5 mm. Als Elektrolyt wurde eine 30gewichtsprozendurchlässiges Material zum weiteren Verbessern der tige Schwefelsäurelösung verwendet, deren Tempe-Stromverteilung in vertikaler und horizontaler Rieh- ratur durch Kühlen auf 30° C gehalten wurde. Der tung. Die Breite der Kathode ist gleich oder geringer Elektrolyt wurde in die Hohlkathode in einer Menge als die Breite des zu behandelnden Aluminiums, und 30 von 40 l/Min, eingeführt. Die anodische Oxidation die vertikale Länge der Kathode ist kurzer als die wurde bei einer Stromdichte von 200 A/dm^s durch vertikale Länge der Elektrolytauslaßöffnung. Die kontinuierliches Aufrechterhalten einer Strommenge vordere Oberfläche der Kathode 22 ist gewellt, um von 0,5 Ah/dm² ausgeführt Dabei wurde eine eindie wirksame Oberfläche zu vergrößern. An der heitliche Oxidschicht mit einer Stärke von 6,3 μ beid-Innenseite oder der Außenseite des flüssigkeitsdurch- 35 seitig auf der gesamten Oberfläche des Aluminiumlässigen Materials an der Elektrolytauslaßöffnung der Streifens erzielt.
Hohlkathode sind andere flüssigkeitsdurchlässige Materialien angebracht, welche jeweils die Randzonen Beispiel 2
des Aluminiums berühren und so eine Konzentration

des Stroms an den in Längsrichtung und Querrich- 40 Bei diesem Beispiel wurde eine kontinuierliche

rung vorhandenen Randzonen des Aluminiums auf anodische Oxidation gemäß dem in F i g. 2 darge-

Grund der Kantenwirkung des elektrischen Stroms stellten Verfahren ausgeführt. Der Aluminiumstrei-

verhindern. fen, die Kathode und der verwendete Elektrolyt

Fig. 5 und 6 sind perspektivische Darstellungen waren dieselben wie im Beispiel 1. Die als Elektrolyt der Kathodenvorrichtungen, welche sich am besten 45 verwendete Schwefelsäurelösung wurde gleichzeitig für die anodische Oxidation von Aluminiumdrähten als Kühlflüssigkeit bei derselben Temperatur verweneignen. Die in F i g. 5 dargestellte Hohlkathode be- det. Die Austragsöffnung für die Kühlflüssigkeit war steht aus einem doppelwandigen Zylinder mit einer rechteckig geformt, so daß die Kühlflüssigkeit einInnenwand aus flüssigkeitsdurchlässigem Material 5 heitlich gegen jede Seite des Aluminiumstreifens aus- und einer Außenwand aus einer Metallplatte 2, welche 50 fließen konnte.

die Kathode darstellt. Die Innen- und Außenwände Während der anodischen Oxidation wurde eir sind am oberen und unteren Ende durch ringförmige, Gleichstrom entsprechend einer Sitrommenge vor als Kathode dienende Metallplatten oder durch ein 0,5 Ah/dm² angelegt, wobei die Stromdichte zwischer anderes Material 20 verbunden, um einen ringförmi- 200 und 600 A/dm² schwankte. Dabei wurde eine gen Zwischenraum zwischen den Innen- und Außen- 55 hervorragende Oxidschicht mit einer Stärke von 6,3 ^ wänden zu erzielen. Die Elektrolyteinlaßöffnungen 1 und einer dielektrischen Durchschlagsspannung vor befinden sich an der oberen Ringplatte 20. Ein in die 220 V Wechselstrom durch anodische Oxidation be Kathodenvorrichtung durch die Einlaßöffnung 1 ein- einer Stromdichte bis zu 560 A/dm² erhalten,
geführter Elektrolyt fließt durch das flüssigkeitsdurchlässige Material 5 gegen den zu behandelnden Alu- 60 B e i s ρ i e 1 3
miniumdraht8. Auf diese Weise wird der Aluminiumdraht 8 beim kontinuierlichen Fortbewegen in Pfeil- Bei diesem Beispiel wurde die in F i g. 5 darge richtung anodisch oxidiert. Der Elektrolyt 7 fließt siellte Hohlkathode angewendet und ein Aluminium kontinuierlich durch das flüssigkeitsdurchlässige Ma- draht mit einem Durchmesser von 0,6 mm anodiscl terial 5 aus und tropft unter dem Einfluß der Schwer- 65 oxidiert. Bei diesem Verfahren wurde eine Blei kraft nach unten, so daß die Wärme aus der Elektro- kathode und ein Polypropylengewebe als flüssigkeits lyseeinheit mit hohem Wirkungsgrad abgeleitet wird. durchlässiges Material an derElektrolytauslaßöffnunj Eine ringförmige Kathode eignet sich zum Erzeugen verwendet. Hohlkathode wies einen Innendurch

messer von 15 mm und einen Außendurchmesser von 80 mm auf. Als Elektrolyt wurde eine 30gewichtsprozentige Schwefelsäurelösung in die Hohlkathode mit Hilfe einer Pumpe eingeführt. Die Temperatur des Elektrolyts wurde auf 30° C gehalten. Die anodische Oxidation wurde bei einer Strommenge von 0,5 Ah/dm² und einer Stromdichte von 600 A/dm² ausgeführt. Dabei wurde eine einheitliche hervorragende Oxidschicht mit einer Stärke von 8 μ erhalten.

Erfindungsgemäß kann man also bei der kontinuierlichen Oxidation eines länglichen Aluminiumgegenstandes die bei der anodischen Oxidation an

der Oberfläche auftretende Elektrowärme in wirksamer Weise ableiten und gleichzeitig die anodische Oxidation mit hoher Geschwindigkeit ausführen. Au! diese Weise läßt sich das sogenannte Vergilben dei Schicht bei hoher Stromdichte vollkommen vermeiden. Man kann also eine hohe Elektrolysegeschwindigkeit erzielen und gleichzeitig die Abmessungen dei anodischen Oxidationsvorrichtung verringern, da be dem erfindungsgemäßen Verfahren keine große Elektrolysezelle erforderlich ist. \

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sid ferner eine mit Brüchen versehene Oxidschicht mi verbesserter Biegsamkeit erzielen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

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Claims (7)

einer mit einer elektrolytdurchströmten Außenfläche Patentansprüche: versehenen Hohlkathode. Im Rahmen dieser Beschreibung steht »Alumi-

1. Verfahren zur kontinuierlichen anodischen nium« abkürzend sowohl für reines Aluminium als Oxidation von band- oder strangförmigem Alu- 5 auch für Aluminiumlegierungen. Das Bandmaterial minium durch Vorbeiführen an einer mit einer umfaßt beispielsweise auch Aluminiumfolien und elektrolytdurchströmten Außenfläche versehenen Aluminiumstreifen, ganz allgemein langgestrecktes Hohlkathode, dadurch gekennzeichnet, aus Aluminium im vorstehend genannten Sinn bedaß das band- oder strangförmige Aluminium in stehendes Material. Das Strangmaterial umfaßt vor der Atmosphäre oberhalb eines Elektrolyttanks 10 allem auch Drähte.

an der elektrolytdurchströmten Hohlkathoden- Das eingangs beschriebene Verfahren ist aus der

fläche vorbeigeführt wird. US-PS 30 38 850 bekannt. Beim bekannten Verfah-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- ren ist die Hohlkathode in ein Elektrolytbad eingekennzeichnet, daß eine Elektrolytdurchflußlei- taucht. Der erwünschten Ausführung der anodischen stung von 10 l/min je dm² durchströsnter Hohl- 15 Oxidation bei möglichst hohen Stromdichten steht kathodenfläche eingestellt wird. die erforderliche Ableitung der höheren Joule-Wärme

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 entgegen, da nicht abgeführte Wärme die Qualität oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der der hergestellten Oxidüberzüge vermindert. Der Oxidation von Bandmaterial gegenüber der elek- Wärmeabfuhr aus dem Elektrolytbad, in dem nach trolytdurchströmten Hohlkathodenfläche Kühl- 20 dem Stand der Technik die Oxidation durchgeführt flüssigkeit auf die Rückseite des Bandes geleitet wird, sind Grenzen gesetzt, so daß nach dem bekannwird, ten Verfahren der Kompromiß zwischen Stromdichte

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- und Wärmeableitung stark zu Lasten der einsetzbaren kennzeichnet, daß in Laufrichtung des Bandes an Stromdichte geschlossen werden muß. Die gebräuchaufeinanderfolgenden Stellen Kühlflüssigkeit und »5 liehen anodischen Stromdichten liegen im Bereich Elektrolyt seitenalternierend auf das Band geleitet von einigem A/dm².

werden. Angesichts dieses Standes der Technik liegt der

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und gekennzeichnet, daß das band- oder strangförmige eine Vorrichtung zur Durchführung der kontinuier-Aluminium an mehreren aufeinanderfolgend an- 30 liehen anodischen Oxidation von Aluminium zu geordneten Kathoden vorbeigeführt wird, aus schaffen, bei denen hohe und sehr hohe Stromdichten denen von Kathode zu Kathode abwechselnd ohne unproportionalen Kostenaufwand für die Anheißer und kalter Elektrolyt ausströmt. lage und ohne eine Qualitätsminderung, beispielsweise

6. Elektrolytdurchsirömte Hohlkathode zur ein Gilben, der erhaltenen Oxidschicht angewendet Durchführung des Bandoxidationsverfahrens nach 35 werden können.

Anspruch 1 bis 5, bestehend aus einem mit einer Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der ein-

elektrolytdurchlässigen Seitenfläche versehenen gangs beschriebenen Art gelöst, das erfindungsgemäß Hohlraum und einer dieser Seitenfläche rückwär- dadurch gekennzeichnet ist, daß das band- oder tig gegenüberliegenden Kathodenfläche, dadurch strangförmige Aluminium in der Atmosphäre obergekennzeichnet, daß sie teilweise aus isolierendem 40 halb eines Elektrolyttanks an der elektrolytdurch-Material (21) besteht und eine an ihrer Vorder- strömten Hohlkathodenfläche vorbeigeführt wird,
seite gewellte Kathode (22) von gleicher oder Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeringerer Breite als das zu oxidierende Alumi- zugsweise eine Elektrolytdurchfiußleistung von 101/ niumband (8) und einer geringeren Höhe als die min je dm² durchströmter Hohlkathodenfläche ein-Elektrolytaustrittsöffnung (6) sowie flüssigkeits- 45 gestellt. Das Aluminium kann in direkter Berührung durchlässiges Material (25) zur Verbesserung der mit dem Material der durchlässigen Kathodenwand Stromverteilung an der Innen- oder Außenseite oder in einigem Abstand von diesem geführt werden. an der Elektrolytaustrittsöffnung (6) aufweist. Bei Führung mit Abstand ist der Zwischenraum zwi-

7. Elektrolytdurchströmte Hohlkathode zur sehen der Aluminiumoberfläche und der Kathoden-Durchführung des Drahtoxidationsverfahrens 50 wand mit Elektrolyt ausgefüllt. Der Elektrolyt triti nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die gesamte Austrittsfläche der Hohlkathode sie in Form eines doppelwandigen Hohlzylinders gleichem hydrostatischem Druck aus.
ausgebildet ist, dessen innere oder äußere Mantel- Bei nur einseitiger Oxidation von Bandmaterial fläche aus dem dektrolytdurchlässigen Material wird auf die Bandrückseite vorzugsweise Kühlflüssig-(5) und entsprechend die äußere oder innere 55 keit geleitet. Die Kühlwirkung kann verstärkt werden Mantelfläche aus kathodisch polarisiertem Metall indem man in Laufrichtung des Bandes an aufeinbesteht und der an den Stirnseiten durch ringför- anderfolgenden Stellen Kühlflüssigkeit und Elektrolyt mige Platten aus kathodisch polarisiertem Metall seitenalternierend auf das Band leitet.

oder einem anderen Material (20) verschlossen Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird da!

ist. . 60 band- oder strangförmige Aluminium an mehrerer

aufeinanderfolgend angeordneten Kathoden vorbei geführt, aus denen von Kathode zu Kathode alter

nierend heißer und kalter Elektrolyt ausströmt.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfin 65 dung wird eine elektrolytdurchströmte Hohlkathode

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur konti- bestehend aus einem mit einer elektrolytdurchlässiger ierlichen anodischen Oxidation von band- oder Seitenfläche versehenen Hohlraum und einer diese angtörmigem Aluminium durch Vorbeiführen an Seitenfläche rückwärtig gegenüberliegenden Katho