DE2460634C3

DE2460634C3 - Galvanisiereinrichtung zum partiellen Metallisieren kontinuierlich durchlaufender Waren

Info

Publication number: DE2460634C3
Application number: DE2460634A
Authority: DE
Inventors: Laurent Varsenare Danneels; Johan Helder; Jan Dipl.- Chem. Kuypers; James Ostende Piolon
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-12-20
Filing date: 1974-12-20
Publication date: 1980-02-21
Also published as: US4035245A; JPS5188438A; IT1051050B; GB1480558A; DE2460634B2; DE2460634A1; FR2295135B1; FR2295135A1; NL7514592A; BE836882A

Description

55

Die Erfindung betrifft eine Galvanisiereinrichtung zum partiellen Metallisieren kontinuierlich durchlaufender Waren, mit mindestens einer längs der Warendurchlaufbahn angeordneten Behandlungswanne, deren Stirnwände Warendurchlaufschlitze aufweisen, wobei zur Rückförderung einer durch die Warendurchlaufschlitze ausfließenden Beliandlungsflüssigkeit eine druckseitig an die Behandlungswanne angeschlossene &5 Umlaufpumpe vorgesehen ist.

Eine derartige kontinuierlich arbeitende Galvanisiereinrichtung ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift 17 96017 bekannt Die partiell zu galvanisierenden Waren, wie Relaisfedern u.dgl. werden mit Hilfe einer Transporteinrichtung durch mehrere längliche Behandlungswannen geführt, wobei lediglich die zu metallisierenden Bereiche in die entsprechenden Behandlungsflüssigkeiten eintauchen. Damit die durchlaufenden Waren bei gleichbleibendem Transportniveau, d. h. mit konstanter Eintauchtiefe durch die Behandlungsflüssigkeiten geführt werden können, sind die Siirnwände der Behandlungswannen mit Warendurchlaufschlitzen versehen. Die Konstanthaltung der Pegelhöhen erfolgt mit Hilfe von Umlaufpumpen, welche die aus den Warendurchlaufschlitzer. fließenden Behandlungsflüssigkeiten ständig in die entsprechenden Behandlungswannen zurückpumpen. Durch die konstanten Pegelhöhen und das gleichbleibende Tran^portniveau wird also eine Partiellgalvanisierung möglich, bei welcher sich die Metallabscheidung auf bestimmte Bereiche beschränkt. Der Metallverbrauch kann somit reduziert werden, was insbesondere bei Gold und anderen wertvollen Metallen zu erheblichen Kosteneinsparungen führt. Die in der bekannten Galvanisiereinrichtung behandelten Waren weisen jedoch unterschiedliche Schichtdicken des galvanischen Metallniederschlages auf. Die Unterschiede in der Schichtdikkenverteilung liegen in der Regel im Bereich von 100%. Da für die Funktionssicherheit der galvanisierten Waren bestimmte Mindestschichtdicken der Metallniederschläge eingehalten werden müssen, könnte durch eine gleichmäßige Schichtdickenverteilung eine weitere, erhebliche Reduzierung des Metallverbrauchs erzielt werden.

In der amerikanischen Patentschrift 35 07 767 is! eine Vorrichtung zur elektrolytischen Reinigung metallischer Stränge beschrieben und dargestellt. Die Behandlungszone dieser Einrichtung ist in einzelne Kammern aufgeteilt, welche durch die Einlaßwand, ein Überlaufwehr und Querwände bzw. Endwände definiert werden. Die Aufteilung durch die Querwände soll bewirken, daß der zu behandelnde Strang in den aufeinanderfolgenden Kammern entgegengesetzten Polaritäten ausgesetzt werden kann. Eine Umlenkung der Behandlungsflüssigkeit kann durch die parallel zur Strömungsrichtung ausgerichteten Querwände nicht bewirkt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Galvanisiereinrichtung zu schaffen, bei welcher der auf die durchlaufenden Waren partiell aufgebrachte Metallniederschlag keine oder nur geringfügige Schichtdickenunterschiede aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Behandlungswanne Strömungsleitplatten angeordnet sind, die die umlaufende Behandlungsflüssigkeit zu einem mäanderförmigen Stromverlauf bei Kreuzung der Warendurchlaufbahn auf jeder Mäanderschlinge zwingen. Durch die Anordnung der Strömungsleitplatten wird für die in der Behandlungswanne strömende Behandlungsflüssigkeit ein mäanderförmiger Kanal gebildet.

Dadurch, daß die zu galvanisierenden Waren auf ihrem Weg durch die Behandlungswanne abwechselnd von links und von rechts angeströmt werden, ergibt sich eine gleichmäßige Schichtdickenverteilung der Metallisierungen. Der galvanische Metallniederschlag kann somit auf die erforderliche Mindestschichtdicke und einen geringen Sicherheitszuschlag abgestimmt werden.

Vorzugsweise sind die Strömungsleitplatten parallel zu den Stirnwänden verlaufend und somit senkrecht zur Warendurchlaufbahn ausgerichtet und in zwei mittig

zueinander versetzten Reihen angeordnet Hierdurch wird die Strömungsführung und somit auch die Gleichmäßigkeit des galvanischen Metallniederschlages weiter verbessert. Bei einem Abstand zwischen zwei benachbarten Strömungsleiiplatten einer Reihe von mindestens 50 mm und höchstens 300 mm werden besonders günstige Strömungsverh&Unisse und Abscheidungsbedingungen erzielt

Bei einer bevorzugten Ausführungsform entspricht die Höhe der Strömungsleitplatten mindestens der Pegelhöhe ^ier Behandlungsflüssigkeit, wobei die Strömungsleitplatten im Bereich der Warendurchlaufbahn mit Aussparungen versehen sind. Die Führung der Strömung erstreckt sich somit auch auf den Oberflächenbereich der Behandlungsflüssigkeit, während die für den Warendurchlaß erforderlichen Aussparungen von der Strömung leicht überbrückt werden.

Vorteilhaft sind die Strömungsleitplatten von den Seitenwänden der Behandlungswanne abgesetzt. Die Anoden können dann als durchgehende Platten in die Behandlungsflüssigkeit eingetaucht werden. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung der Umlaufpumpe mittig in den Boden der Behandlungswanne einmündet und an ein Umlenkorgan angeschlossen ist, dessen Austrittsöffnung senkrecht auf eine der Seitenwände der Behandlungswanne gerichtet ist Die in die Behandlungswanne einströmende Behandlungsflüssigkeit wird hierbei in zwei Kreuzströme aufgeteilt, die jeweils an einem der Warendurchlaufschlitze enden. Durch die zur Waren-.durchlaufbahn senkrechte Ausrichtung des Umlenk* rgans wird die Kreuzstromführung unterstützt. Vorzugsweise ist als Umlenkorgan eine längliche mit dem Boden der Behandlungswanne verbundene Hohlrippe vorgesehen. Neben der Funktion als Umlenkorgan dient die Hohlrippe zur festen mechanischen Verankerung der Strömungsleitplatten.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Galvanisiereinrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie H-II der Fi g. 1,

Fig. 3 eine Behandlungswanne der in Fig. 1 dargestellten Galvanisiereinrichtung in der Draufsicht und

Fig.4 einen partiell galvanisierten Stift im Querschnitt

F i g. 1 und F i g. 2 zeigen eine Galvanisiereinrichtung zum partiellen Vergolden von zweireihigen Stiftleisten im Längsschnitt bzw. im Querschnitt. Die einzelnen Stiftleisten werden an einer Transport- und Kontaktiervorrichtung hängend mit konstanter Geschwindigkeit und bei gleichbleibendem Transportniveau durch mehrerer Vorbehandlungs- und Galvanisierbäder gezogen, wobei lediglich der partiell zu vergoldende Teil der Stiftreihen in die jeweiligen Behandlungsflüssigkeiten eintaucht. Die Transport- und Kontaktiereinrichtung besteht aus Transportwagen 2, die über Scharniere 3 zu einer endlosen Transportkette verbunden ^cind. Der in der Zeichnung nicht dargestellte Antrieb der Transportkette kann beispielsweise über ein Polygonrad erfolgen, dessen Kantenlänge der Länge der Transportwagen 2 angepaßt ist. Jeder der Transportwagen 2 ist mit Hilfe von zwei Rollen 4 und 5 in einer Schiene 6 geführt und mit einem Stiftleistenhaller 7 zur Aufnahme von zwei Stiftleisten 1 ausgestattet Da jeder einzelne Stift einer Stiftleiste konlaktiert werden muß, sind die Stiftleistenhalter 7 jeweils mit zwei Kontaktstäben 8 versehen, die aus korrosionsbeständigem Material bestehen und deren Durchmesser etwas größer gewählt ist als der lichte Abstand zwischen den zwei .Stiftreihen einer Stiftleiste 1. Die Kontaktierung der einzelnen Stifte und die Halterung der Stiftleisten 1 kommt dann beim Bestücken durch die Klemmwirkung zwischen den beiden Stiftreihen und dem dazwischenliegenden Kontaktstab 8 zustande. Zur weiteren Kontaktierung sind die Stiftleistenhalter 7 elektrisch leitend miteinander verbunden und über mehrere Kohlebürsten 9 und eine Stromschiene 10 an Masse gelegt Die vorstehend erwähnten Vorbehandlungs- und Galvanisierbäder, die von den Stiftleisten 1 durchlaufen werden müssen, sind in länglichen Behandlungswannen untergebracht, von denen nur die aufeinanderfolgenden Behandlungswannen 11, 12 und 13 dargestellt sind. Da diese ähnlich ausgebildet sind, beschränkt sich die Beschreibung auf die Behandlungswanne 12, in welcher eine Behandlungsflüssigkeit 14, beispielsweise ein Goldelektrolyt enthalten ist. Die Behandlungswanne 12 besteht aus einem Boden 121, zwei Seitenwänden 122 und zwei Stirnwänden 123, wobei der Boden 121 und die Seitenwände 122 beidseitig über die Stirnwände 123 überstehen, so daß durch zwei gegenüberliegende zusätzliche Endwände 124 zwei Überlaufkammern 125 und 126 gebildet werden. Damit die Stiftleisten 1 bei gleichbleibendem Transportniveau durch die Behandlungswanne 12 geführt werden können, sind die beiden Stirnwände 123 mit Warendurchlaufschlitzen 127 versehen, die einen ungehinderten Warendurchlauf ermöglichen. Ähnliche Aussparungen 128 sind in die beiden Endwände 124 der Übedaufkammern 125 und 126 eingebracht Da die Warendurchlaufschlitze 127 weit unter die Oberfläche der Behandlungsflüssigkeit 14 reichen, fließt diese ständig in die Überlaufkammern 125 und 126 und gelangt von dort über Abflußleitungen 15 bzw. 16 in einen Vorrats- und Pufferbehälter 17. Zur Konstanthaltung der Pegelhöhe in der Behandlungswanne 12 wird die Behandlungsflüssigkeit 14 kontinuierlich aus dem Vorrat- und Pufferbehälter 17 über eine Saugleitung 18, eine regelbare Umlaufpumpe 19 und eine Druckleitung 20 in die Behandlungswanne 12 zurückgepumpt Die Druckleitung 20 mündet von unten her mittig in den Boden 121 der Behandlungswanne 12 ein und endet in dem Hohlraum einer fest mit dem Boden 121 verbundenen Hohlrippe 21. Die zurückgepumpte Behandlungsflüssigkeit 14 strömt durch eine Austrittsöffnung 22 in die Behandlungswanne 12 ein und teilt sich in zwei Strömungen auf, die über die Warendurchlaufschlitze 127 in die Überlaufkammern 125 bzw. 126 führen, womit der Kreislauf der Behandlungsflüssigkeit 14 geschlossen wird. Der Verlauf dieser beiden Teilströmungen wird durch Strömungsleitplatten 23 und 24 derart beeinflußt, daß sich ein mäanderförmiger Kreuzstromverlauf ergibt. Diese Strömungsleitplatten 23 und 24 sind am Boden 121 der Behandlungswannc 12 und an der Hohlrippe 21 befestigt und mit Aussparungen 231 bzw. 241 versehen, welche für einen ungehinderten Warendurchlauf erforderlich sind. Der Abstand zwischen den Strömungsleitplatten 23 bzw. 24 und den Seitenwänden 122 ermöglicht die Unterbringung plattenförmiger Anoden 25, die an Anodenstangen 26 aufgehängt sind.

Fig.3 zeigt die Anordnung und die Funktion der

b5 Strömungsleitplatten 23 und 24 in einer Draufsicht auf die Behandlungswanne 12. Zur übersichtlichen Darstellung wurde für die F i g. 3 ein doppelt so großer Maßstab gewählt wie für die F i g. 1 und 2. Die Strömungsleitplat-

ten 23 und 24, die aus einem badverträglichen Material, beispielsweise Polypropylen bestehen, sind senkrecht zu der durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Warendurchlaufbahn 27 ausgerichtet und in zwei mittig zueinander versetzten Reihen angeordnet. Die Strömungsleitplatten 23 der einen Reihe und die Strömungsleitplatten 24 der anderen Reihe überlappen sich im Bereich der Warendurchlaufbahn, so daß für die beiden Teilströmungen der Behandlungsflüssigkeit 14 mäanderförmige Strömungskanäle gebildet werden. Die Überlappung der beiden Reihen, die im dargestellten Fall der Breite der Hohlrippe 21 entspricht, sollte zur Begrenzung der Strömungsverluste 40% der lichten Wannenbreite nicht übersteigen. Desgleichen sollte der Abstand zwischen zwei benachbarten Strömungsleitplatten 23 bzw. 24 einer Reihe im Bereich zwischen 50 mm und 300 mm liegen. Hierdurch wird der Strömungswiderstand so gering gehalten, daß sich keine störenden Niveauunterschiede der Behandlungsflüssigkeit 14 zwischen Wannenmitte und Wannenende einstellen. Im vorliegenden Fall beträgt bei einer lichten Wannenlänge von 1000 mm und einer lichten Wannenbreite von 250 mm die Überlappung beider Reihen 100 mm, wobei in einer Reihe 9 Strömungsleitplatten 23 und in der anderen Reihe 8 Strömungsleitplatten 24 angeordnet sind. Der mäanderförmige Kreuzstromverlauf der beiden Teilströmungen der Behandlungsflüssigkeit 14 ist durch Pfeile 28 und 29 dargestellt. Ein Pfeil 30 zeigt die Transportrichtung an, mit der eine Stiftleiste 1 mit einer Transportgeschwindigkeit von beispielsweise 0,5 m/Minute durch die Behandlungswanne 12 geführt werden soll. Wie leicht zu erkennen ist, wird die Stiftleiste 1 auf ihrem Weg längs der Warendurchlaufbahn 27 abwechselnd von links und rechts angeströmt, ■wodurch sich eine gleichmäßige Schichtdickenverteilung des galvanisch niedergeschlagenen Goldes einstellt.

Fig.4 zeigt in stark vergrößerter Darstellung einen Querschnitt durch einen Stift 30 einer in der vorstehend beschriebenen Galvanisiereinrichtung partiell vergoldeten Stiftleiste. Dieser Stift 30 ist mit einer Goldschicht 31 versehen, deren Schichtdicke im Vergleich zum Durchmesser nicht maßstäblich gezeichnet ist. Die Positionen 32 bis 35 bezeichnen Meßstellen, an denen die Schichtdicke der Goldschicht 31 ermittelt wurde. Die nachfolgende Tabelle gibt die ermittelten Meßwerte an. Zum Vergleich sind in die Tabelle auch die entsprechenden Meßwerte eines Stiftes eingetragen, der in einer Galvanisiereinrichtung ohne Strömungsleitplatten vergoldet wurde.

Dicke der Goldschicht [μίτι]

Meß- Meß- Meß- Meßstelle stelle stelle stelle 32 33 34 35

Galvanisiereinrich- 2,15 2,10 2,20 2,20
tung mit Strömungsleitplatten

Galvanisiereinrich- 1,40 2,40 2,80 2,20
tung ohne Strömungsleitplatten

Wie die Tabelle zeigt, sind die Schichtdickenunterschiede der in einer erfindungsgemäßen Galvanisiereinrichlung aufgebrachten Goldschicht 31 praktisch zu vernachlässigen, während die in einer herkömmlichen Galvanisiereinrichtung aufgebrachte Goldschicht Schichtdickenschwankungen von 100% aufweist. Bei dem geschilderten Beispiel besaß der unvergoidete Stift 31 einen Durchmesser von 1 mm. An den Meßstellen 33 und 35, die den Kontaktstellen in einer Steckverbindung entsprechen, wurden Schichtdicken von 2,2 μηι angestrebt. Diese Schichtdicke ergibt sich hierbei aus einer für die Funktionsfähigkeit erforderlichen Mindestschichtdicke von 2,0 μΐη und einem Sicherheitszuschlag von 0,2 μίτι. Die in der Figur durch einen nicht näher bezeichneten Pfeil angezeigte Transportrichtung des Stiftes 31 beim Galvanisieren wirkt sich bei einer erfindungsgemäßen Galvanisiereinrichtung nicht auf die Schichtdickenverteilung des Goldniederschlages aus. Bei einer Galvanisiereinrichtung ohne Strömungsleitplatten ist die Transportrichtung dagegen ausschlaggebend für die Schichtdickenverteilung, wobei die maximale Schichtdicke an einer der Meßstelle 34 entsprechenden Stelle auftritt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Ä^iKEi^^

Claims

Patentansprüche:

1. Galvanisiereinrichtung zum partiellen Metallisieren kontinuierlich durchlaufender Waren, mit mindestens einer längs der Warendurchlaufbahn angeordneten Behandlungswanne, deren Stirnwände Warendurchlaufschlitze aufweisen, wobei zur Rückförderung einer durch die Warendurchlaufschlitze ausfließenden Behandlungsflüssigkeit eine druckseitig an die Behandlungswanne angeschlossene Umlaufpumpe vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Behand'ungswanne (12) Strömungsleitplatten (23, 24) angeordnet sind, die die umlaufende Behandlungsflüssigkeit zu einem mäanderförmigen Stromverlauf bei Kreuzung der Warendurchlaufbahn auf jeder Mäanderschlinge zwingen.

2. Galvanisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitplatten (23,24) parallel zu den Stirnwänden (123) verlaufend und somit senkrecht zur Warendurchlaufbahn (27) ausgerichtet und in zwei mittig zueinander versetzten Reihen angeordnet sind.

3. Galvanisiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei benachbarten Strömungsleilplatten (23 bzw. 24) einer Reihe mindestens 50 mm und höchstens 300 mm beträgt.

4. Galvanisiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Strömungsleitplattcn (23, 24) mindestens der Pegelhöhe der Behandlungsflüssigkeit (14) entspricht und daß die Strörnungsleitplatlen (23, 24) im Bereich der Warendurchlaufbahn (27) mit Aussparungen (231 bzw. 241) versehen sind.

5. Galvanisicreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitplatten (23,24) von den Seitenwänden (122) der Beharidlungswanne (12) abgesetzt sind.

6. Galvanisiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (20) der Umlaufpumpe (19) mittig in den Boden (121) der Behandlungswanne (12) einmündet und an ein Umlenkorgan angeschlossen ist, dessen Austrittsöffnung (22) senkrecht auf eine der Seitenwände (122) der Behandlungswanne (12) gerichtet ist.

7. Galvanisiereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Umlenkorgan eine längliche, mit dem Boden (121) der Behandlungswanne (12) verbundene, Hohlrippe (21) vorgesehen ist.