DE2265041A1 - Galvanisiervorrichtung - Google Patents

Description

Patentanwalt Dipl.-lng. Werner Gramm

Galentan AG , _1C. ,. _1O_-

33 Braunschweig, ^{den 15}· ^{Juli 1975}

Zug / Schweiz Theodor-Heuss-Straße 1

Gartenstr. 2 Telefon: 0531-80079

'Galvanisiervorrichtung" Anwaltsakte 3327 Aussch.Pt.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Galvanisieren von Linien oder Einzelflächen, insbesondere aus Edelmetall, auf Metallstreifen, bestehend aus einem sich um eine Drehachse drehenden, die Elektrolytkammer mit Anode umschließenden Rad, wobei das Rad zwei symmetrisch angeordnete Ringe aufweist, die in einem bestimmten Abstand voneinander drehbar gelagert sind und zwischen sich die ringförmige Elektrolytkammer und an ihrem Umfang einen Schlitz bzw. eine mit Öffnungen versehene Ringmantelfläche bilden, der bzw. die über einen Teil des Umfanges von einem sich synchron mit dem Rad bewegenden Metallstreifen abgeschlossen ist.

Eine derartige Vorrichtung läßt sich der Beschreibungseinleitung der FR-PS 2 053 128 entnehmen. Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Ausführungsform ist darin zu sehen, daß mangels ausreichender Abdichtung zwischen Metallstreifen und Rad beim Galvanisieren keine exakte Liniendefinition erreicht werden kann. Außerdem läßt sich trotz der sehr niedrigen Streifengeschwindigkeiten (30 bis 90 cm/min) keine gleichmäßige Schichtdicke herstellen. Schließlich muß die bekannte

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Vorrichtung mit sehr hohen Goldkonzentrationen arbeiten (59 bis 74 g/l), während sich nur sehr geringe Stromdichten erreichen lassen.

Durch die US-PS 3 539 490 ist ebenfalls eine Galvanisiervorrichtung bekanntgeworden, mit der sich jedoch keine Einzelflächen galvanisieren lassen. Außerdem ist die Breite der zu galvanisierenden Streifen bzw. Linien nicht veränderbar. Die erzielbaren Streifengeschwindigkeiten sind gering, so daß der Durchmesser des Rades verhältnismäßig groß gewählt werden muß. Der wesentliche Nachteil dieser Vorrichtung ergibt sich jedoch aus der Anordnung der Anode: Diese besteht aus einem auf der einen Seite des Rades befestigten ringförmigen Streifen, an dem ein ortsfest angeordneter Schleifkontakt anliegt. Da die Anode mit dem Rad umläuft, besteht beim Galvanisieren zwischen Anode und Metallstreifen eine feste Zuordnung derart, daß eine bestimmte Stelle der Anode immer einer bestimmten Stelle des Metallstreifens gegenüberliegt. Dadurch markieren sich etwaige Unregelmäßigkeiten in der Ausbildung der Anode in der auf dem Metallstreifen gebildeten Schicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erläuterte Vorrichtung so zu verbessern, daß ein Einfluß der Anode auf die auf dem Metallstreifen gebildete Schicht verhindert wird und ein Galvanisieren von exakt definierten Linien oder Einzelflächen in wirtschaftlicher Weise bei Minimierung des GoldVerbrauchs möglich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst:

a) Die Ringe sind um eine ortsfeste Welle drehbar, durch die der Elektrolyt zugeführt wird und mit der die Anode in Verbindung • teht;

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b) in den Ringen sind Abflußlöcher vorgesehen zum Abfluß des Elektrolyten in einen unterhalb des Rades angeordneten Auffangbehälter, der über eine Umwälzeinrichtung zur Bildung eines geschlossenen Kreislaufes an die Elektrolytkammer angeschlossen ist;

c) Antrieb des Rades durch den mit gesteuerter Geschwindigkeit transportierten Metallstreifen.

Dabei kann die Anode eine große Anzahl von Öffnungen aufweisen, die als Elektrolyt-Düsen wirken.

Bei der neuen Vorrichtung ist also die Anode mit der ortsfesten Welle verbunden und somit selbst stationär angeordnet. Der zu beschichtende Metallstreifen wird an dieser ortsfesten Anode vorbeigeführt, so daß nicht eine bestimmte Stelle des Metallstreifens durch die Anode anders beeinflußt werden kann als eine daneben liegende Stelle des Metallstreifens. Durch die ortsfeste Anordnung der Anode wird somit eine besonders regelmäßige Bildung von Linien o.dgl. auf dem Metallstreifen erreicht.

Mit der neuen Vorrichtung lassen sich außerdem Streifengeschwindigkeiten von 150 bis 300 m/h erreichen. Dennoch werden äußerst gleichmäßige Schichtdicken und eine erheblich bessere Liniendefinition erzielt. Da mit Konzentrationen von 20 g/l gearbeitet werden kann, ist der Goldverbrauch erheblich niedriger. Die erreichten Stromdichten liegen bei 120 A/dm .

In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung in Seitenansicht eine vollständige Galvanisierungsanlage;

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Fig. 2 einen Teil der Anlage gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab ein Detail aus Fig. 2

in Seitenansicht und zum Teil geschnitten gemäß der Linie III - III in Fig. 2 und

Fig. 4 die Darstellung gemäß Fig. 3 in Stirnansicht und zum Teil geschnitten gemäß der Linie IV - IV in Fig. 3.

Fig. 1 zeigt eine vollständige Galvanisierungsaniage. Auf einer Abspulvorrichtung 42 ist der zu galvanisierende Metallstreifen aufgewickelt. Dieser Streifen läuft über eine einstellbare Spannvorrichtung 43, durch einen Vorbehandlungsabschnitt 44, durch eine Vorrichtung gemäß dieser Erfindung, durch einen Nachbehandlungsabschnitt 45, über einen gesteuerten Antrieb 46, der eine S-Führung aufweist, die den Streifen ohne Schlupf zieht, und schließlich durch eine zweite einstellbare Spannvorrichtung 47, die die Spannung steuert, unter der der galvanisierte Metallstreifen 4 auf eine Aufspulvorrichtung 48 aufgewickelt wird.

Das Herz dieser Anlage ist in Fig. 2 dargestellt. Die hier gezeigte Vorrichtung umfaßt in erster Linie ein Rad 1, um dessen Umfang der vorbehandelte und nun teilweise zu galvanisierende Metallstreifen 4 mit Hilfe zweier Führungsrollen 37,38 geführt wird. Der Metallstreifen 4 läuft in Richtung des eingezeichneten Pfeiles und treibt das Rad 1 an. Letzteres ragt teilweise in einen Auffangbehälter 18, der den Elektrolyten 5 enthält. Dieser wird

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von einer Pumpe 19 über eine Rohrleitung 21, durch einen Filter und Wärmeaustauscher 20 und schließlich durch eine Rohrleitung 22 und ein Ventil 41 auf das Rad 1 geleitet, von wo er durch Abflußlöcher 17 zurück in den Auffangbehälter 18 fließt. Das Rad 1 muß oberhalb des Pegels 60 des in dem Behälter 18 stehenden Elektrolyten angeordnet sein. Der Behälter 18 ruht auf einem Unterbau 39. Rad 1, Behälter 18 und Unterbau 39 sind fest im Boden verankert.

Fig. 3 zeigt das Rad 1 aus Fig. 2 in Seitenansicht und teilweise im Schnitt gemäß der Linie III - III in Fig. 2 . Auf einer ortsfesten Welle 10, deren Lagerung nicht weiter dargestellt ist, sind zwei Ringe 8,9 drehbar gelagert. Der Ring 8 bildet ein Achsenlager mit einem Ring 26, der im Querschnitt L-förmig ausgebildet ist, und mit einem Ring 28, der über eine Mutter 31 auf der Welle 10 festgelegt ist. Der Ring 9 bildet ein Achsenlager mit einem Ringflansch 27, der gleichfalls im Querschnitt L-förmig ausgebildet ist, und außerdem mit einer Ringscheibe 29, die über eine Mutter gehalten ist. Die beiden flachen Teile 28 und 29 halten zwischen sich ein Elektrolyt-Leitelement 23. Die gesamte Vorrichtung ist auf der Welle 10 durch deren Schulter 30 fixiert. Beim Zusammenbau der bisher beschriebenen Vorrichtung wird zuerst das Leitelement auf die Welle gegen deren Schulter 30 gedrückt. Anschließend werden die Ringscheibe 29 und der Ring 9 und schließlich der Ringflansch 27 montiert, worauf die gesamte Anordnung zusammengeschraubt wird über die Mutter 32. Anschließend werden von der anderen Seite die Ringe 28 und 8 und schließlich der Ring 26 aufgeschoben und über die Mutter 31 fixiert. In der Vorrichtung gemäß Fig. 3 sind alle Teile ortsfest mit Ausnahme der Ringe 8 und 9 zusammen mit den Justier- und Abdichtelementen 35,36,11,13,14 und 12, die durch den Metallstreifen 4 angetrieben werden.

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Mit dem Umfang der Ringe 8 und 9 sind Justierringe 11,12 verbunden, mit denen die axiale Stellung mit Hilfe von Schrauben 35 und Distanzhülsen 36 justiert werden kann. Der kleinste Abstand zwischen den beiden Justierringen 11 und 12 entspricht genau der Breite des Metallstreifens 4. Letzterer liegt wasserdicht an den Ringen 8,9 an und bildet somit eine Wandung einer Elektrolytkammer 2 über Dichtungen 13,14, die beispielsweise durch O-Ringe gebildet sein können, die zum Teil flachgedrückt sind. Die Breite eines auf den Metallstreifen 4 aufzugalvanisierenden Goldstreifens ist bestimmt durch den kleinsten Abstand zwischen den beiden Dichtungen 13 und 14. Da beide Justierringe 11, 12 unabhängig voneinander mit Hilfe von entsprechend ausgewählten Distanzhülsen 36 justiert werden können, kann die Anordnung der zu galvanisierenden Flächen auf dem Metallstreifen 4 nach Wunsch bestimmt werden. Die Breite des Metallstreifens hängt von der Dicke der Ringscheiben 28,29 ab, die die Breite des Schlitzes 3 bestimmen, und von denen eine Anzahl vorrätig sein sollte, um hinsichtlich der Breite eine große Variationsmöglichkeit zu erreichen.

Fig. 3 läßt erkennen, daß die Breite des Schlitzes 3 an dessen Außenseite, also direkt neben dem Metallstreifen 4, größer ist als an der Innenseite, also an der der Elektrolytkammer 2 zugewandten Seite. Die Randzonen der aufzugalvanisierenden Flächen werden dadurch von den Ringen 8 und 9 etwas abgeschirmt, so daß an diesen Randstreifen ein beschleunigter Metallniederschlag stattfindet und eine gleichförmige Schichtdicke erreicht wird.

Die Elektrolytkammer 2 wird gebildet durch die beiden Ringe 8,9, wobei in diese Kammer eine Anode ragt in Form eines Titan-Streifens 6, auf den unlöslich eine Platinschicht galvanisiert ist, und

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der eine große Anzahl kleiner Löcher aufweist, die als Elektrolyt-Verteiler fungieren. Die Anode 6 ist verbunden mit einem Titandraht 25, der im oberen Teil der Fig. 3 dargestellt ist und durch den zwischen dem Ringflansch 27 und dem Ring 28 gebildeten Spalt in das Freie führt.

Es ist jedoch auch möglich, als Anode beispielsweise zwei stückige Kompaktkörper zu wählen in zwei Anodenräumen, die an den Seiten des Leitelementes 23 angeordnet sind. In diesem Fall sollte die Außenseite des Leitelementes 23 aus Kunststoff bestehen.

Um eine gute Verteilung des Elektrolyten zu erreichen, wird ein Leitelement 23 mit einer Anzahl Radialkanälen 24 verwendet. Der Elektrolyt 5 wird über die Rohrleitung 22 (s. auch Fig. 2) dem Rad zugeführt, von wo er in den Innenraum 33 der ortsfesten Welle 10 fließt. Dort wo das Leitelement 23 mit der Welle 10 in Berührung steht, sind Radialkanäle 34 vorgesehen, um die Zufuhr des Elektrolyten in eine Ringkammer 40 zwischen Welle 10 und Innenseite des Leitelementes zu ermöglichen. Aus dieser Ringkammer 40 strömt der Elektrolyt durch die Radialkanäle 24 in das Leitelement 23 und durch deren Löcher bzw. durch die Löcher der Anode 6 unter Druck in die ringförmige Elektrolytkammer 2 gegen den Metallstreifen 4, von wo es durch die Abflußlöcher 17 in den Ringen 8 und 9 abfließt. Dieser Strömungsweg des Elektrolyten ist in Fig. 3 mit Pfeilen dargestellt.

Der Pegel 60 des Elektrolyten in der Elektrolytkammer 2 wird gesteuert durch das Ventil 41 (s.Fig. 2). Die Dicke der aufgalvanisierten Flächen 7 kann verändert werden durch die jeweilige Geschwindigkeit des Metallstreifens 4, durch die Konzentration des Elektrolyten 5 oder aber durch den angelegten Strom der Stromquelle (in der Zeichnung nicht dargestellt), an die die Anode 6 und der Metallstreifen 4, der als Kathode wirkt, angeschlossen sind.

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Durch die Anordnung der Anode sowie das Injektionssystem gegen den Metallstreifen wird ein außerordentlich schneller Metallniederschlag erreicht.

Die Justierringe 11 und 12 umschließen den Metallstreifen derart, daß es für den Elektrolyten unmöglich ist, über die Abflußlöcher in der Außenseite der Ringe 8 und 9 abzufließen und auf die Rückseite des Metallstreifens 4 zu gelangen. Letzterer bleibt daher auf dieser Seite trocken, so daß hier kein Metallniederschlag staffindet.

Mit Ausnahme der Anode 6 und des Titandrahtes 25 bestehen alle Teile des Rades 1 vorzugsweise aus durchsichtigem Material, das eine Einregelung des Elektrolyt-Pegels (s. Fig. 2) innerhalb der Elektrolytkammer mit Hilfe des Ventils 41 mit sehr großer Genauigkeit zuläßt. Geeignet ist vor allem ein Material mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten, das für Maschinenteile mit hohen Toleranzen verwendet werden kann.

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Galvanisieren von Linien oder Einzelflächen, insbesondere aus Edelmetall, auf Metallstreifen, bestehend aus einem sich um eine Drehachse drehenden, die Elektrolytkammer mit Anode umschließenden Rad, wobei das Rad zwei symmetrisch angeordnete Ringe aufweist, die in einem bestimmten Abstand voneinander drehbar gelagert sind und zwischen sich die ringförmige Elektrolytkammer und an ihrem Umfang einen Schlitz bzw. eine mit öffnungen versehene Ringmantelfläche bilden, der bzw. die über einen Teil des Umfanges von einem sich synchron mit dem Rad bewegenden Metallstreifen abgeschlossen ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Die Ringe (8,9; {6-9-Τ-7-Θ0 sind um eine ortsfeste Welle (10) drehbar, durch die der Elektrolyt zugeführt wird und mit der die Anode in Verbindung steht;

b) in den Ringen (8,9;

sind Abflußlöcher (17) vorgesehen

zum Abfluß des Elektrolyten (5) in einen unterhalb des Rades (1) angeordneten Auffangbehälter (18), der über eine Umwälzeinrichtung (19 bis 22) zur Bildung eines geschlossenen Kreislaufes an die Elektrolytkammer (2) angeschlossen ist;

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c) Antrieb des Rades (1) durch den mit gesteuerter Geschwindigkeit transportierten Metallstreifen (4).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (6) eine große Anzahl von Öffnungen aufweist, die als Elektrolyt-Düsen wirken.

Dipl.-Ing. Werner Gramm

Patentanwalt

Gr/Gru.

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