DE2304406A1

DE2304406A1 - Vorrichtung zum verchromen

Info

Publication number: DE2304406A1
Application number: DE2304406A
Authority: DE
Inventors: Kiyosumi Takayasu
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-01-31
Filing date: 1973-01-30
Publication date: 1973-08-23
Also published as: JPS4880436A; US3839180A

Description

PATENTANWÄLTE

MÜNCHEN 22 · WIDENMAYERSTRASSE 49 1 B ERLI N-DAHLEM 33 ■ PODBIELSKIALLEE 68

BERLIN: DIPL.-ING. R. MÜLLER-BÖRNER MÜNCHEN: DIPL.-ING. HANS-H, WEY

2k 722

Kiyosumi Takayasu Nagoya City / Japan

Vorrichtung zum Verchromen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verchromen, insbesondere eine solche, die einen separaten, neben einem Elektrolytbehälter angeordneten Seitenbehälter aufweist, wobei der Elektrolyt durch die beiden Behälter zirkuliert und Filtrierung und Temperatursteuerung des Elektrolyten in dem separaten Seitenbehälter stattfinden.

Bei den zur Zeit angewendeten Verchromungsverfahren bestehen die Anoden aus Blei. Die Bleianoden werden während der Verchromung leicht verbraucht, so dass das verbrauchte Blei sich am Boden eines Elektrolytbehälters als Schlamm absetzt, was die Wirksamkeit des Verchromungsverfahrens vermindert. Bis jetzt gab es keine Möglichkeit, den Schlamm während der Durchführung der Verchromung zu entfernen. Bei dem konventionellen

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BERLIN: TELEFON (O311) 76 29 O7 MÜNCHEN: TELEFON (0811) 22 55 85

KABEL: PROPINDUS -TELEX OI 84O57 KABEL: PROPlNDUS · TELEX 06 24244

Verfahren wird der Verchromungselektrolyt nach seiner Verwendung zusammen mit dem gebildeten Schlamm für eine gegebene Zeitspanne verworfen.

Das Verwerfen des bleihaltigen Elektrolyten als Abwasser kann zu einer Umweltverschmutzung führen.Infolge des . SchlammniederSchlags in dem Elektrolyten ist es erforderlich, einen grossen Elektrolytbehälter zu verwenden, was eine zusätzliche Heiz- und Kühlkapazität notwendig macht. Folglich ist die Gesamteffektivität des konventionellen Verchromungsverfahrens ziemlich gering.

In der Praxis geht man so vor, dass auf ein Werkstück eine' Nickel- oder Kupferschicht aufgebracht wird, bevor das Werkstück verchromt wird. Um auf einer solchen Schicht eine ausreichende Verchromung zu erzielen, muss die Dicke der Schicht sorgfältig kontrolliert werden. Ausserdem erfordert das Aufbringen einer solchen Nickel- oder Kupferschicht zusätzliche Einrichtungen und Arbeitszeit, so dass das Verchromungsverfahren in seiner Gesamtheit kostspielig wird.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, die erläuterten Schwierigkeiten des konventionellen Verchromungsverfahrens auszuschalten, indem die Verfahrensvorrichtung verbessert wird.

Erfindungsgemäss ist eine Verchromungsvorrichtung vorgesehen, zu der ein Elektrolytbehälter mit einer oder mehreren platinierten Anoden sowie ein separater, neben dem Elektrolytbehälter angeordneter Seitenbehälter gehört. Der Seitenbehälter enthält ein Filter und Mittel zum Steuern der Temperatur, wie einen Wärmeaustauscher oder eine Heizvorrich-

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tung, zusammen mit einer Pumpe zum Zirkulieren des Elektroleten durch den Elektrolytbehälter und den Seitenbehälter» Während des Verchromungsvorgangs zirkuliert der Elektrolyt kontinuierlich durch den Seitenbehälter, wo er filtriert
und seine Temperatur eingestellt wird.

Erfindungsgemäss wurde festgestellt, dass durch koninuier-Iiehes Reinigen des Elektrolyten und Steuern seiner Temperatur die Qualität der Verchromung erheblich verbessert
werden kann· Einer der Gründe dafür ist die Tatsache, dass der separate Seitenbehälter mit dem darin eingebauten
Filter die Entfernung des in dem Elektrolytbehälter gebildeten Schlammes erleichtert» Der erfindungsgemässe Seitenbehälter vermindert auch das Behältergesamtvolumen, d.h.
das Volumen des Elektrolytbehälters plus Volumen des
Seitenbehälters, im Vergleich zu den konventionellen Verfahren. Mit der platinierten Anode ist ein besserer Verchromungseffekt erzielbar als mit der gebräuchlichen Blei·· anode»

Der näheren Erläuterung der Erfindung dient die beigefügte Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Verchromungsvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise Seitenansicht der Vorrichtung nach
Fig. 1,

Fig. 3» ^ und 5 schematische Ansichten einer Pumpe, eines
Filters und einer Anode, wie sie in der Vorrichtung der Fig. 1 vorgesehen sind,

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Fig. 6 eine Draufsicht auf eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, und

Fig. 7 eine Seitenansicht der Au*führungsform nach Fig. 6.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen und Symbolen bezeichnet.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 enthält der Behälter 1 den Verchromungselektrolyten, der eine beliebige gebräuchliche Zusammensetzung haben kann. Ein typischer Elektrolyt enthält 250 g/l Chromsäureanhydrid (Cr(O, 2 bis 3 g/l Schwefelsäure (H₀SO₂) und 1 bis 5 g/l dreiwertiges

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Chrom (Cr ). Ein Seitenbehälter 2 ist neben dem Elektrolytbehälter 1 angeordnet, und eine Pumpe 2a taucht in den Seitenbehälter 2 ein, um den Elektrolyten durch ein Filter k und eine Verbindungsleitung 6 zu saugen.Bei der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 ist die Pumpe 2a von dem Elektrolyten durch eine zylindrische Wand getrennt, wie es in Fig. 3 i^m Detail dargestellt ist. Der Seitenbehälter 2 enthält auch Temperatursteuerungsmittel 31 in der dargestellten Ausführungsform einen dampfbetr!ebenen Wärmeaustauscher. Ein Dampfrohr 8 führt Dampf in den Wärmeaustauscher 3t während der Abzug aus diesem durch ein Abzugsrohr 9 vorgenommen wird. Neben dem Wärmeaustauscher 3 kann, wie in Fig. 1 dargestellt, eine zusätzliche eintauchende elektrische Heizvorrichtung 3a vorgesehen sein. Die Elektrolytniveaus in den beiden Behältern 1 und 2 werden durch ein Saugheberrohr 6 mit einem Entlüftungsventil 12 gleich gehalten. Das von der Pumpe 2a Abgepumpte wird durch eine Leitung 7 zum Boden des Elektrolytbehälters 1 befördert.

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Gemäss den Figuren 1 und 2 ist eine Vielzahl von Anodenplatten 13 an Anodenträgern 16 aufgehängt, während zu verchromende Werkstücke 14 an einem Kathodenträger 15 hängen und so als Gegenelektroden wirken« Zwei Anodenträger und ein Kathodenträger sind in der Figur dargestellt, welche mit einer Gleichstromquelle 19 verbunden sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Anzahl von Trägern beschränkt. Ein Bedienungspult 17 ist auf den Seitenbehälter 2 montiert, und ein Stromkabel ist mit einer Wechselstrom- oder Gleichstromquelle 20 verbunden, um der Heizvorrichtung Ja. elektrische Energie zuzuführen. In dem Elektrolyten des Behälters 1 ist ein Thermometer 11 vorgesehen, welches über ein Kontrollkabel 10 mit dem Bedienungspult 17 verbunden ist» Die elektrische Heizvorrichtung kann auf der Basis von Temperatursignalen von dem Thermometer 11 automatisch gesteuert werden. Eine Vorrichtung für eine solche auf die Temperatur ansprechende automatische Steuerung ist bekannt, so dass ihre detaillierte Erläuterung hier nicht erforderlich ist,

Gemäss Fig. 5 enthält die in der Vorrichtung nach der Erfindung zu verwendende Anodenplatte 13 ©ine gewellte Metallplatte, beispielsweise aus Niob oder Titan, wobei eine oder beide Oberflächen der Metallplatte platiniert sind. Wichtig ist die erfindungsgemässe Feststellung, dass mit einer solchen platinierten Anode die Schlammbildung effektiv ausgeschaltet werden kann, wie durch Vergleichsversuche mit gebräuchlichen Bleianoden sichergestellt wurde.

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Wenn beim Betrieb das Saugheberrohr 6 durch das Entlüftungsventil 12 evakuiert und dadurch abgedichtet wird, werden die Elektrolyten in den beiden Behältern 1 und 2 miteinander verbunden. Da die Pumpe 2a den Elektrolyten von dem Seitenbehälter 2 zu dem Elektrolytbehälter 1 befördert, bringt das Saugheberrohr 5 die entsprechende Elektrolytmenge von dem Hauptelektrolytbehälter 1 zu dem Seitenbehälter 2 zurück. Die Temperatursteuerungsmittel, wie der Wärmeaustauscher 3 und die eingetauchte Heizvorrichtung 3a» halten den Elektrolyten auf einer zum Verchromen optimalen Temperatur, beispielsweise auf etwa 50 bis 55 C. Während der Elektrolyt durch die beiden Behälter zirkuliert, entfernt das Filter k alle darin unerwünschten Bestandteile, beispielsweise wird der Schlamm durch das Filter k eliminiert. Dadurch wird der Elektrolyt in dem Verchromungselektrolytbehälter 1 bei optimaler Temperatur sauber und klar gehalten.

Ein durch konventionelle Verchromungsverfahren erzielter Chromfilm enthält unvermeidlich nadelfeine Löcher. Erfindungsgemäss wurde festgestellt, dass durch Sauberhalten des Elektrolyten und Kontrollieren der Elektrolyttemperatur auf ein optimales Mass die Bildung von nadelfeinen Löchern unterdrückt werden kann.

In der dargestellten Ausführungsform ist der Wärmeaustauscher 3 dampf betrieben. Der Wärmeaustauscher kann ein Kühler sein, den ein geeignetes Kühlmittel durchläuft, wenn die Umgebungstemperatur und andere Betriebsbedingungen ein Kühlen des Elektrolyten erfordern.

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Die Figuren 6 und 7 zeigen eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird ein Seitenbehälter 2 mit einer Trennwand 1a verwendet, um so ein Filter 4 in einer der beiden abgetrennten Kammern zu beherbergen, während ein Wärmeaustauscher 3 und eine Eintauchpumpe 2a in der anderen Kammer vorgesehen sind. Grössere Unterschiede zwischen dieser zweiten Ausführungsform und der zuvor 'erläuterten ersten Ausführungsform der Fig. 1 bis 5 ergeben sich aus folgendem!

a) Bei der ersten Ausführungsform der Fig. 1 bis 5 befindet sich das Filter 4 auf der Eintrittsseite der Pumpe 2a. Bei der zweiten Ausführungsform der Fig. 6 und 7 befindet sich das Filter 4 dagegen auf der Entnahmeseite der Pumpe 2a.

b) Die erste Ausführungsform der Fig. 1 bis 5 ist vorwiegend auf die automatische Temperatursteuerung mit der eintauchenden Heizvorrichtung 3a gerichtet, während dies bei der zweiten Ausführungsform nicht der Fall ist.

Bei beiden Ausführungsformen wird der filtrierte Elektrolyt zu dem Boden des Elektrolytbehälters 1 befördert, so dass in dem Elektrolytbehälter 1 ein aufwärts gerichteter kräftiger Elektrolytstrom erzeugt wird. Dieser aufwärts gerichtete Elektrolytstrom führt zu einer Durchmischung, insbesondere in der Nähe der Werkstücke 14, so dass sich auf diesen ein einheitlicher Chromfilm abscheiden kann. Dadurch kann die Qualität der Verchromung beträchtlich verbessert werden. Erforderlichenfalls können zu einer noch besseren Durchmischung zusammen mit dem filtrierten Elektrolyten Luftblasen hindurchgeführt werden.

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Die hervortretenden Merkmale der Erfindung können wie folgt zusammengefasst werden:

1) Die Steuerung der Temperatur, d.h.' Erhitzen und Kühlen, und das Filtrieren des Elektrolyten können in einem separaten Seitenbehälter durchgeführt werden, so dass der Elektrolythauptbehälter kleiner als bei den gebräuchlichen Vorrichtungen gehalten werden kann, und das Gesamtvolumen an Elektrolyt kann vermindert werden. Das in den Seitenbehälter eingebaute Filter kann für die Regenerierung leicht gereinigt werden, was nicht möglich ist, wenn sich das Filter in dem Elektrolythauptbehälter befindet,

2) Die Hilfsausrüstung und das Leitungssystem rund um den Elektrolyten sind in hohem Masse vereinfacht, so dass der Flächenbedarf für die VerChromungsvorrichtung vermindert werden kann« Ausserdem können Temperatur- und Reinheits-> kontrolle des Elektrolyten leicht vorgenommen werden.

3) Die Menge an von der Verehromungsanlage abzuführendem Elektrolyten kann auf ein Minimum gehalten werden. Dies macht den Elektrolyten wirtschaftlich, indem die Verehr omungskosten gesenkt werden. Ausserdem wird Umweltverschmutzung verhindei't.

4) Im Gegensatz zu dem gebräuchlichen Elektrolytbehälter, in dem Schlammbildung möglich ist, ist es bei der Vorrichtung der Erfindung möglich, die Behältertiefe um etwa 20 % zu vermindern, weil der Schlamm ausgeschaltet ist, soweit der Elektrolytbehälter 1 betroffen ist. Deshalb kann der Behälter kleiner gehalten werden, und die Elektrolytmenge ist geringer, was ebenfalls die Verehromungskosten senkt. Ausserdem wird durch die verminderte Elektrolytmenge deren Kontrolle erleichtert.

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5) Es wird automatisches Verchromen bei automatischer Temperatursteuerung ermöglicht. In diesem Fall kann durch genaues Koordinieren der Grosse des Seitenbehälters 2 mit der des Elektrolythauptbehälters 1 die Gesamtgrösse und <iie Gesamtelektrolytmenge auf einem Minimum gehalten werden.

6) Durch Herabsetzung der Gesamtgrösse kann das Risiko einer Leckbildung an Temperatursteuerung, Filter und anderen Stellen des Leitungssystems auf einem Minimum gehalten werden»

7) Es kann wirkungsvoll ausgeschaltet werden, dass der Elektrolyt vollständig erneuert werden muss. Im Gegensatz dazu erfordert bei den konventionellen Vorrichtungen der Schlamm eine vollständige Erneuerung des Elektrolyten, zumindest einmal in wenigen Jahren. Der bei dieser Erneuerung anfallende Schlamm kann eine Umweltverschmutzung verursachen.

8) Die Reinheit des Elektrolyten, verbunden mit der optimalen Temperatur und der Durchmischung, führt zu einer ausgezeichneten Verchromung,

9) Die Ausschaltung des Schlamms in dem Elektrolythauptbehälter verbessert die Durchmischung und sogar die Temperaturverteilung in dem Elektrolytbehälter, so dass die Wirksamkeit der Temperatursteuerung ausserordentlich verbessert werden kann.

10) Es können dünne und von nadelfeinen Löchern freie Chromfilme erzeugt werden. Es kann nämlich ein Chromfilm mit einer mittleren Dicke zwischen einem üblichen harten Chromfilm (d.h. einem dicken reinen Chromfilm) und einem üblichen doppelschichtigen Chromfilm (d.h. einem Chromfilm auf Kupferoder Nickelschicht) bei niedrigen Kosten erzeugt werden.

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Claims

Ansprüche

· Vorrichtung zum Verchromen, bestehend aus einem Hauptbehälter (i) zur Aufnahme des Elektrolyten, aus mindestens einer in dem Elektrolyten des Hauptbehälters (l) angeordneten Anodenplatte (13)» die aus mindestens einer gewellten, platinierten Metallplatte besteht, aus in dem Elektrolyten angeordneten und Gegenelektroden bildenden Werkstücken (i4), aus einem neben dem Hauptbehälter angeordneten Seitenbehälter (-2-), aus einem Leitungssystem (5»6) zum Überführen des Elektrolyten zwischen dem Haupt- und dem Seitenbehälter (1,2), aus einer in dem Seitenbehälter (2) vorgesehenen Wärmeaustauschvorrichtung (3i3a) zum Erhitzen und Kühlen des darin vorhandenen Elektrolyten, aus einem in dem Seitenbehälter (2) angeordneten Filter (4) und aus einer in dem Seitenbehälter angeordneten Pumpvorrichtung (2a) zum kräftigen Zirkulieren des Elektrolyten durch die Behälter (1,2) und das Filter (4)·
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauschvorrichtung eine eintauchende elektrische Heizvorrichtung (3a) enthält.
3· Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichne-^iurch ein in dem Elektrolyten des Hauptbehälters (i) angeordnetes Thermometer (11), durch ein auf den Seitenbehälter (2) montiertes und elektrische Schaltmittel aufweisendes Bedienungspult (17)» und durch ein die Schaltmittel mit dem Thermometer (11) und der elektrischen Heizvorrichtung (3a) verbindendes Kontrollkabel (18) zum Kontrollieren der elektrischen Heizvorrichtung zwecks Einhaltung einer vorbestimmten Elektrolyttemperatur.

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4. Vorrichtung nach. Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, dass der Sextenbehälter (2) eine zwei Kammern bildende Trennwand (la) aufweist, wobei in einer dieser beiden Kammern das Filter (k) untergebracht ist.
5· Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (k) an der Eintrittsseite der Pumpvorrichtung (2a) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (k) an der Entnahmeseite der Pumpvorrichtung (2a) angeordnet ist«

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