DE2525245C3

DE2525245C3 - Vorrichtung zur kontinuierlichen anodischen Oxydation eines langgestreckten Gebildes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung

Info

Publication number: DE2525245C3
Application number: DE2525245A
Authority: DE
Inventors: Masao Yokohama Kanagawa Abe; Isao Hiratsuka Shimamura; Masaaki Tokyo Takahashi
Original assignee: Pilot Man Nen Hitsu KK
Current assignee: Pilot Corp
Priority date: 1974-06-08
Filing date: 1975-06-06
Publication date: 1981-07-09
Also published as: JPS5432426B2; DE2559665A1; DE2525245B2; US3969211A; CA1072052A; DE2559665B2; FR2273885B1; FR2273885A1; JPS50155440A; DE2525245A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur kontinuierlichen anodischen Oxydation eines langgestreckten Gebildes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, mit einer an der Gutcinlaufscite des Badbehälters vor der Gegenelektrode angeordneten plattenförmigen Abschirmung für das elektrische Feld, wobei die Gegenelektrode eine innerhalb des Badbehälters angeordnete Kathode ist und die Anode außerhalb des Badbehälters mit dem Gut in Berührung steht.

Eine Vorrichtung dieser Art ist ihrem grundsätzlichen Aufbau nach au* der US-PS 30 79 308 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist zwischen der Gegenelektrode und der Guteinlaufseitc im Badbehälter eine Trennwand mit einem einstellbaren Schlitz vorgesehen, durch den das Gut läuft. Der einstellbare Schlitz dient zur Steuerung des zur Gutcinlaufscite gelangenden Stroms und damit zur Steuerung der anfänglichen Geschwindigkeit des anodischen Oxydationsvorganges. Beabsichtigt ist ein langsames F.insctzcn der anodischen Oxydation, die dann beim Vorschub des Guts in Richtung auf die Giitnuslaufscite des Badbehälter? immer stärker werden soll. Zu diesem Zweck ist die in GutvorschiibrichUing hinter der Trennwand liegende Gegenelektrode im Badbehälter in mehrere langgestreckte, aneinandergereihte Teilclcktrodcn unterteilt, die in Richtung auf die Giltauslaufseile mit einem zunehmend höheren Spunnung>«poleniial beaufschlagt werden. Unmittelbar hinter dem letzten Teil der Gegenelektrode wird das Gut nach oben aus dem Bad gezogen.

Aufgrund der oben erläuterten Arbeitsweise ist bei dieser bekannten Vorrichtung die für die anotlische Oxydation erforderliche Zeitdauer relativ lang, und der Badbehälter hat eine sehr große Längenabmessung. Die Konstruktion der mehrteiligen Gegenelektrode und die zugehörige elektrische Schaltungsanordnung ist relativ kompliziert und kosunaufu endig.

Zum weiteren Stand der Technik wird noch auf die GB-Patentschriften 6 28 W) und 6 24 000 verwiesen. Um die Ausbildung von Streifen auf der Oberfläche des anodisch oxydierten Guts zu vermeiden, sind bei den aus diesen Druckschriften bekannten Vorrichtungen zu beiden Seiten der Einlaufstelle des Guts in das Bad beispielsweise aus Glas bestehende Isolierplatten vorgesehen, die das elektrische Feld an der Einlaufstelle abschirmen sollen. Diese bekannte Art der Abschirmung arbeitet jedoch nur bei verhältnismäßig niedrigen Stromdichten zufriedenstellend. Darüber hinaus ist auch hier die für die anodische Oxydation erforderliche Zeitdauer groß, und man benötigt eine Behandlungsvorrichtung mit großen Abmessungen.

Andererseits isi es bekannt, daß man die Zeitdauer für eine anodische Oxydation verkürzen und Behälter mit kleineren Abmessungen verwenden kann, wenn die Behandlung mit einer hohen Stromdichte ausgeführt wird. Bei der Verwendung von hohen Stromdichten treten allerdings an der Oberfläche des behandelten Guts Verbrennungen auf, die zu erheblichen Mangeln fuhren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei einer anodischen Oxydation mit höheren Stromdichten Verbrennungen auf der Oberfläche des behandelten Guts zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ;s< die eingangs beschriebene Vorrichtung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß außer der Abschirmung in der Zone vor der Gegenelektrode eine Abschirmung in der Zone hinter der Gegenelektrode angeordnet ist und jede Abschirmung mindestens eine, mit einer Durchtrittsöffnung für das Gut versehene selbststchende, in Berührung mit den Behälterscitenwändcn und dem Behälterboden stehende, über den Badspiegel hinausragende Platte aufweist.

Die nach der Erfindung ausgebildete Vorrichtung bietet die folgenden Vorteile:

1. Da die anodischc Oxydation innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Zeitperiode mit einer hohen Stromdichte vorgenommen werden kann, sind mit dem Erfindungsgegenstand wirtschaftliche Vorteile erzielbar, die insbesondere auf einer Herabsetzung der Behandlungs- und damit der Produktionskosten beruhen.

2. Es wird eine gleichförmige und homogene Qualität und Güte des Produkts erzielt, womit eine größere Widerstandsfähigkeit und Haltbarkeit sowie ein gutes äußeres Erscheinungsbild verbunden sind.

3. Die Behandlungsvorrichtung zur anodischcn Oxydation kann mit verhältnismäßig kleinen Abmessungen ausgebildet werden und weist eine einfache Konstruktion Huf, was zu einer Herabsetzung der Erstcllungskostcn für die Vorrichtung führt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird somit in Jer Schaffung einer kontinuierlich arbeitenden Vor richtung zur anodischen Oxydation eines langgestreckten Gebildes, beispielsweise eines Bandes, eines Streifens, eines Drahtes oder einer Folie aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gesehen, die sowohl vor als auch hinter dsr Gegenelektrode eine Abschirmung für das elektrische Feld aufweist. Dazu sei noch folgendes bemerkt: Wenn vor der Gegenelektrode keine Abschirmung vorhanden ist, treten in der anodischen Oxydationsschicht leicht erkennbare Verbrennungen auf. Wenn vor der Elektrode eine Abschirmplatte, aber hinter der Elektrode keine Abschirmplatte vorhanden ist, kann das unbewaffnete Auge im allgemeinen keine Verbrennungserscheinungen in der Oxydationsschicht wahrnehmen. Die Erfinder haben überraschenderweise erkannt, daß auch beim Austritt des Aluminiums aus dem Bad Verbrennungen auftreten, die man nicht ohne weiteres wahrnehmen kann und erst später zutage treten, beispielsweise durch Unregelmäßigkeiten in der Farbe beim anschließenden elektrolytischen Farben des anodisch oxydierten Aluminiums. Die erfindungsgemäße Vorrichtung trägt diesem Umstand Rechnung. Die als Abschirmung verwendeten Platten bestehen vorzugsweise aus einem Kunstharz oder einem ähnlichen Werkstoff mit elektrischen Isoliereigenschaften. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch Unteransprüche gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen an Hand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer nach der Erfindung ausgebildeten anodischen Oxydationsvorrichtung im Längsschnitt,

Fig. 2 eine schematische Stirnansicht der dargestellten anodischen Oxydationsvorrichtung im Querschnitt und

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche, nur teilweise dargestellte, scnematischc Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbcispiels der Erfindung.

Der Aufbau und die Arbeitsweise einer mch der Erfindung ausgebildeten Behandlungsvorrichtung zur anodischen Oxydation werden im einzelnen an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Die Erfindung soll allerdings auf die beschriebenen Ausführungsbcispiele nicht beschränkt sein.

In der Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer nach der Erfindung ausgebildeten kontinuierlichen Behandlungsvorrichtung zur anodischen Oxydation dargestellt, bei der auf der Oberfläche eines Bandes eine anodische Oxidschicht ausgebildet wird. Das Band dient als Anode in einem zur anodischen Oxydation dienenden Behälter. Bei diesem Beispiel enthält die Vorrichtung den Behälter 1, eine Elektrode 2 aus Kohle, Blei, Aluminium oder einem ähnlichen mit einem Gleichstrom (Wechselstrom, oder wechselstromüberlagerten Gleichstrom) gespeisten Werkstoff, ein Band 3, das von einer nicht dargestellten Abwickeleinrichtung aus zugeführt wird und sich längs einer vorbestimmten Hahn zur anodischcn Oxydiitionsbehundlung durch eine in dem Behälter 1 befindliche anodische Oxydationslösung 4 erstreckt, und mehrere, d;».s elektrische Feld abschirmende Platten 11 und 12 mit elektrischen Isoliereigenschaften (beispielsweise Polyvinylchlorid, Polyäthylen usw.). Die Abschirmnlatten 11 und 12 sind in einer solchen Weise angeordnet, dall sich die Abschirmplatten

11 als getrennte Gruppe in einer Zone f> zwischen einer Stelle 5, wo das Hand 3 in die Losung 4 eintritt, und der dieser Stelle gegenüberliegenden Vorderkante I₁ der Elektrode 2 befinden. Die Abschirmplatten 12 bilden eine andeie getrennte Plattengruppe und befinden sich in einer Zone 8 zwischen der Hinterkante 2, der Elektrode 2 und einer Stelle 7. wo das Band 3 aus der Lösung 4 austritt. Die Abschirmplatten Il und 12 dienen zur wirksamer. Abschirmung des Durchtritts des elektrischen Stroms durch die Lösung in dem Behälter 1 und sind aus diesem Grunde derart angeordnet, daß ihre Seiten- und Bodenkanten in enger Berührung mit den Seitenwänden und der Bodenwand des Behälters 1 stehen und daß ihre oberen Abschnitte über den Spiegel der Lösung 4 hinausragen. Ferner sind die Platten in geeigneten gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet. Wie es aus der Fig. 2 hervorgeht, weisen die Abschirmplatten 11 und 12 in ihrer Oberfläche Sch¹·. i:e oder längliche Durchtrittsöifnungen 9 bzw. Ki auf, rf ie den Durchtritt des Bandes 3 durch die Platten gestatten. Die länglichen Öffnungen 9 und 10 werden von Aussparungen an den oberen Kanten der unteren Halbteile 11, und 12, der Abschirmplatien 11 und 12 gebildet. Die nicht weggeschnittenen Abschnitte der Oberkan ten der unteren Halbteile 11, und 12, liegen an den geradlinig verlaufenden unteren Kanten der oberen Halbteile 11, und 12, der Abschirraplatten 11 und

12 an.

Das von der nicht dargestellten Abwickeleinrichtung abgewickelte Band 3 wird aufeinanderfolgenden Vorbehandlungsvorgängen unterzogen, beispielsweise Entfetten, Waschen mit Wasser, Ätzen, Waschen mit Wasser. Neutralisieren und Waschen mit Wasser. Danach wird das Band durch eine nicht dargestellte Energieversorgungszelle mit einem Elektrolyten gezogen und dann in das Bad bzw. die Lf-sung 4 für den anodischcn Oxydationsvorgang gebracht.

An der Stelle 5, wo das Band 3 in die anodische O-.ydationslösung 4 eintritt, kommt es zu einer Konzentration der gesamten Menge von elektrischem Strom an der Grenzfläche zwischen dem Band 3 und der anodischen Oxydationslösung 4< wenn das Band 3 in die Lösung 4 eintritt. Wenn das Band 3 in der Lösung 4 mit einer hohen Stromdichte behandelt wird, kommt es an der Stelle 5 zu einer Verbrennung der Oberfläche des Bandes. Diese Verbrennungen führen zwangsläufig zu einer Verschlechterung der Bandoberfläche. Um die Verbrennungen zu vermeiden, ist in dem Behälter I eine das elektrische Feld abschirmende Einrichtung vorgesehen, beispielsweise in Form der Platten 11. Gleichermaßen tritt an der Stelle 7, wo das Band 3 mit der darauf gebildeten anodischen Oxidschicht aus der Lösung 4 auftritt, eine Konzentration der Gesamtmenge des elektrischen Stroms an der Grenzfläche zwischen dem Band 3 und der Lösung 4 auf. Falls die Abschirmung in Form de·· Platten 12 nicht ,orgesehen ist, kommt es in der anodischen Oxidschicht auf dem Band 3 zu Verbrennungen. Diese Verbrennungen führen zu einem unschönen Aussehen des Bandes, insbesondere wenn das Hand anschließend einem elektronischen Färbevorgang unterzogen wird.

Hei der beschriebenen, nach der Erfindung ausgebildeten Behandlungsvorrichtung sind, wie bereits erwähnt, zwei getrennte Gruppen von Abschirmplatten 11 und 12 für das elektrische Feld voreesehen. Da-

durch wird verhindert, daß sich ;in der Stelle 5 der elektrische Strom an der Grenzfläche zwischen dem Hand 3 und der Lösung 4 konzentriert. Dies wird durch den Abschirmeffekt der Platten 11 bewirkt. Infolgedessen ist es möglieh, dem anodischen Oxydationssystem eine geeignete Menge an elektrischem Strom zuzuführen und auf dei Oberfläche des Hundes 3 eine von Verbrennungen freie anodische Oxidschicht wirksam auszubilden. Wenn das Hand 3 aus der Lösung 4 an der Stelle 7 austritt, verhindert die ■< amlere Gruppe von Abschirmplatten 12 für das elektrische l-'eld. daß es an dieser Stelle zu einer Konzentration der Gesamtmenge des elektrischen Stroms kommt. Somit kann eine geeignete Menge an clektri schein Strom dem System zugeführt werden, und ilen noch wird ein Verbrennen der auf der Oberfläche des Handes 3 ausgebildeten Oxidschicht vermieden.

Mit einer nach der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung zur anodischen Oxydation bzw. zum l-.loxicrcii und einer herkömmlichen Vorrichtung wurden vergleichende Versuche ausgeführt. Dazu wurden ein Hand aus Aluminium (5OO5-H4I mit einer Stärke von 0.5 mm und eine Folie aus Aluminium (1 100 II) mit einer Stärke von 0,1 mm mit einer anodischen Oxydationslösung von Schwefelsäure mit 3(M) g I bei einer Temperatur von 25 C behandelt.

Wenn der anodische Oxydationsvorgang in einer Vorrichtung der üblichen Hauart vorgenommen wurde, d. h. ohne Abschirmung fiir das elektrische IeIiI. traten an der Oberfläche des Aluminuimbaiides und der Aluminiumfolie bei einer Stromdichte von 7.5 A dm mnndförmigc Verbrennungen auf. Im Gegensatz dazu wurden bei einer nach der F.rfindung ausgebildeten Vorrichtung zvir anodischen Oxydation mit jeweils vier, in getrennten Gruppen angeordneten ι.ί Abschirmplatten Il und 12 aus Polyvinylchlorid mil einer Stärke von 5 mm und mit einem Abstand /wi sehen den Platten von Kl mm und bei Verwendung derselben Losung sowie desselben Bandes und derselben lohe selbst bei einer Stromdichte von 30 /\ dm c keine Verbrennungen beobachtet. Dabei wurde eine Λ r't.-ili.ii.'wl-llL'if'wIitiL-.'it ν ι w» Λ m min .'rvi.'lt Mi......

Geschwindigkeit war viermal hoher als bei der ubli chen Vorrichtung.

Hei der praktischen Anwendung der Abschirmplat ■»? ten fiir das elektrische leid gemäß der lirfindimg in einem anodischen O xydationsbehaiullungsbc halter weiden die Konstruktionsmerkmale der das elektrische IeIiI abschirmenden Platten, beispielsweise die Anordnungszone.das Material, die Dicke, die Anzahl ν und der Abstain! zwischen den einzelnen Platten, entsprechend dem zu behandelnden Material und den Behandlungsbedingungcn ausgewählt. Wenn das Hand derart geführt wird, daß es beim Durchtritt durch die längliche Öffnung in den Abschirmplatten mit ihnen nicht in Berührung kommt, kann man die Abschirmplatten auch aus einem Werkstoff herstellen, der keine elektrischen Isoliereigenschaften aufweist.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Abschirmung für das elektrische Feld mit elektrischen Isoliereigensehaften ist es möglich, mehrere FuIi Hilfseinrichtungen in Form von Rollen aus einem Werkstoff mit elektrischen Isoliereigensehaften vor zusehen, und zwar in einer solchen Weise, dall die Fiihrungscinrichtungcn zwischen ilen Ahschirrnplat ten beide Oberflächen oder eine Oberfläche des durch die Platten tretenden Bandes berühren. Durch die Verwendung einer Finrielitung dieser Art kann man die Abschiim wirkung der Abschirmplatten auf das elektrische FeIiI weiter verbessern. Um einen glatten oiler reibungsfreien Durchtritt lies Bandes durch die Abschirmplatten zu gewährleisten, sollten die darin vorgesehenen länglichen Öffnungen hinreichend groß sein. Die Größe dieser Öffnungen nimmt jedoch unmittelbar Finfluß auf die Wirkung der Ahschirmplat ten. und /war in einer solchen Weise, daß bei einet größeren Öffnungsfläche die erwünschte Abschirmung u_t^ elektrischen leides kleiner wird. Aus diesem Grund wird es bevorzugt, die genannten Füll ι Hilfseinrichtungen zu verwenden, die die Schlitze oder länglichen Öffnungen zu beiden Seiten des Handes absehließen, so dall die Wirkung der il.is elektrische Feld abschirmenden Platten erhöht wird.

In der Fig. 3 ist ein solches Ausfiihrungsbeispiel der F.rfindung dargestellt, bei dem mehrere Abschirmplattcn 1 I für das elektrische Feld vorgesehen sind, tieren Anzahl jedoch kleiner ist als bei den vor ausgegangenen beschriebenen Beispielen. Zwischen den Abschirmplatten Il sind mehrere Führungsein richtungen 2(1 in Form von Rollen angeordnet, die .,... .ι..;« ii_:.._vj ι ;.» [i...,.i>r,,,>,. vi..κ....

Solche Führungseinriclitungen kann man auch zwischen den Abschirmplatten 12 vorsehen. Die Wirkung dieser Hinrichtungen auf die Abschirmung des elektrischen I ekles ist grundsätzlich die gleiche wie die der Führungseinrichtungen 20. Falls das Hand glatt durch die Abschirmung geführt werden kann, ist es nicht erforderlich, daß die Fülmingscinriehtungen drehbar ausgebildet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

21 21 24!) Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen anodischen Oxydation eines langgestreckten Gebildes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, mit einer an der Guteinlaufseile des Badbehälters vor der Gegenelektrode angeordneten plattenförmigen Abschirmung für das elektrische Feld, wobei die Gegenelektrode eine innerhalb des Badbehälters angeordnete Kathode ist und die Anode außerhalb des Badbehälters mit dem Gut in Berührung steht, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Abschirmung (11) in der Zone (6) vor der Gegenelektrode (2) eine Abschirmung (12) in der Zone (8) hinter der Gegenelektrode angeordnet ist und jede Abschirmung mindestens eine, mit einer Durchtrittsöffnung (9, 10) für das Gut (3) versehene selbststchende, in Berührung mit den Behälterseitenwänden und dem Behälterboden (1) stehende, über den Badspiegel hinausragende Platte aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung aus elektrisch isolierendem oder leitendem Material besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmungen (11, 12) Führungseinrichlungen (20) aufweisen, die in der Nähe der Durchtrittsöffnungen (9, 10) parallel zu den Abschirmungen und in gleitender Berührung mit dem fint (3) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtungen als Rollen ausgebildet sind.