DE2537256B2

DE2537256B2 - Vorrichtung zum galvanischen Abscheiden von Aluminium

Info

Publication number: DE2537256B2
Application number: DE2537256A
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl.-Chem. Dr. Doetzer; Josef 8520 Erlangen Stadter; Klaus Stoeger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-08-21
Filing date: 1975-08-21
Publication date: 1978-09-21
Also published as: ATA558376A; JPS5226324A; CH603831A5; JPS5854196B2; DE2537256A1; DE2537256C3; US4053383A; GB1521418A; AT343432B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum galvanischen Abscheiden von Aluminium aus aprotischen Sauerstoff- und wasserfreien aluminiumorganischen Elektrolyten, mit einer luftdicht verschließbaren und mit einem Inertgas beaufschlagbaren Galvanisierwanne, in welcher der Elektrolyt enthalten ist, einer innerhalb der Galvanisierwanne angeordneten Kontaktier- und Haltevorrichtung, einer über der Galvanisierwanne an- so geordneten und über eine verschließbare Klappe mit der Galvanisierwanne verbundenen Schleusenkammer, einer in der Schleusenkammer angeordneten Inertgas-Flutanlage und mit einer in der Schleusenkammer angeordneten und in die Galvanisierwanne absenkbaren Werkstückübergabevorrichtung.

Das aus aprotischen, sauerstoff- und wasserfreien aluminiumorganischen Elektrolyten galvanisch abgeschiedene Aluminium hat sich auf Grund seiner Duktilität, Porenarmut, Korrosionsfestigkeit und EIoxierfähigkeit für viele Zwecke der Technik als besonders geeignet erwiesen. Derartige Elektrolyten, die beispielsweise aus den deutschen Patentschriften 00 817,14 96 993 und 12 36 208 bekannt sind, werden unter sauerstoff- und wasserfreien Bedingungen hergestellt und gehalten. Da der Zutritt von Luft durch Reaktion des Elektrolyten mit dem Luftsauerstoff und der Luftfeuchtigkeit eine erhebliche Verringerung der Leitfähigkeit und der Lebensdauer dieser Elektrolyten bewirkt, muß das Elektrolytbad so gut als nur möglich vor Luftzutritt geschützt werden. Versuche die galvanische Aluminierung in bekannten Galvanisiereinrichtungen durchzuführen und den Luftausschluß durch eine Abdeckung des Elektrolytbades mit Schutzflüssigkeiten wie Paraffinöl oder Inertgasen wie Stickstoff zu bewerkstelligen, führten jedoch zu keinen befriedigenden Ergebnissen. Derartige Abdeckungen bieten keinen sicheren Schutz des Elektrolytbades, da sie beim Einbringen und bei der Entnahme des Galvanisiergutes sowie bei Bewegungen des Elektrolyten und/oder des Galvanisiergutes wiederholt aufgerissen werden und somit den Zutritt von Luft ermöglichen. Außerdem mischt sich das Inertgas sehr leicht mit der Umgebungsluft, so daß auch eine geschlossene Inertgasschicht keinen sicheren Luftausschluß bewirken würde.

In der DE-PS 24 13 361 ist eine Einrichtung zum Galvanisieren von Werkstücken in unter Schutzgas betriebenen Galvanikbädern beschrieben und dargestellt. Bei dieser bekannten Einrichtung werden Galvanikbäder, zugehörige Be- und Entladestationen, sowie eventuell vorhandene Vor- und Nachbehandlungsstationen mit ein fernbedienbares Hubgestell enthaltenden Schleusenkammern versorgt. Die Schleusenkammern und die Badbehälter und Bearbeitungsstationen sind bei abgehobener Schleusenkammer relativ zueinander translatorisch verfahrbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst einfachen Mitteln die eingangs definierte Vorrichtung zum galvanischen Abscheiden von Aluminium zu schaffen, in welcher der Elektrolyt unter sauerstoff- und wasserfreien Bedingungen gehalten werden kann und eine für die galvanotechnische Anwendung gängige Lebensdauer erreicht wird.

Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß die Galvanisierwanne kreisringförmig ausgebildet ist, daß die Kontaktier- und Haltevorrichtung drehbar gelagert ist und mindestens zwei Tragarme besitzt und daß die Schleusenkammer mit einer verschließbaren Schleusenöffnung zur Eingabe und Entnahme der zu galvanisierenden Werkstücke ausgerüstet ist.

Auf diese Weise wird erreicht, daß die in Werkstückhaltern an den Tragarmen hängenden Werkstücke auf einer kreisförmigen Umlaufbahn durch den Elektrolyten bewegt und somit ebenfalls bei höheren Stromdichten mit Aluminium beschichtet werden. Außerdem können die verschiedenen Tragarme separat mit Strom versorgt werden, so daß für verschiedene Werkstücke verschiedene Abscheidungsbedingungen eingestellt werden können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht die Werkstückübergabevorrichtung aus einer absenkbaren Kuppelstange zur Aufnahme, Übergabe an die Kontaktier- und Haltevorrichtung und Wiederaufnahme eines Werkstückhalters.

Vorzugsweise ist in der Schleusenkammer eine Sprühanlage zum Versprühen einer Spülflüssigkeit vorgesehen. Falls es erforderlich ist, können die zu galvanisierenden Werkstücke in der Schleusenkammer einer Oberflächenvorbehandlung unterzogen werden. Vor allem ist die Sprühanlage jedoch dafür vorgesehen, daß die fertig galvanisierten Werkstücke vor der Entnahme aus der Schleusenkammer von anhaftenden Elektrolyten freigewaschen werden können.

Vorteilhaft ist im oberen Bereich der Galvanisierwan-

ne ein Rückflußkühler vorgesehen. In dem Rückflußkühler werden aus dem Elektrolyten aufsteigende Lösungsmitteldämpfe wieder verflüssigt und in die Galvanisierwanne zurückgeführt. Die Lösungsmittelverluste können hierdurch äußerst niedrig gehalten werden.

Im folgenden wird ein Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt eine Vorrichtung zum galvanischen Abscheiden von Aluminium mit einer drehbaren Kontaktier- und Haltevorrichtung im Schnitt, und zwar to eine kreisförmig ausgebildete Galvanisierwanne 50, die einen aprotischen sauerstoff- und wasserfreien aluminiumorganischen Elektrolyten 51 enthält und in eine ebenfalls kreisringförmig ausgebildete Heizwanne 52 eingehängt ist. Die Heizwanne 52 enthält ein Heizbad 53, das über Heizpatronen 54 beheizt werden kann. Eine um die Heizwanne 52 gelegte Verkleidung ist durch die Linie 55 angedeutet. Für den Verschluß der Behandlungswanne 50 ist ein auf der Außenwand aufliegender kreisförmiger äußerer Deckel 56 mit einsr eingebauten Klappe 57 und ein mit der Innenwand fest verbundener kreisförmiger innerer Deckel 58 vorgesehen. Die Außenwand der Galvanisierwanne 50 geht in der Höhe soweit über die Innenwand hinaus, daß zwischen dem äußeren Deckel 56 und dem inneren Deckel 58 e'ne insgesamt mit 59 bezeichnete Kontaktier- und HaIt;-vorrichtung untergebracht werden kann. Diese Kontaktier- und Haltevorrichtung 59 besteht aus einem Rotor 60, der acht in gleichmäßiger Teilung angebrachte Tragarme 61 mit Aufnehmern 62 aufweist und dessen Rotorwelle 63 über Kegelräder 64 und 65 von einem Motor 66 angetrieben werden kann. Jeder einzelne der acht Tragarme 61 besitzt einen separaten Kathodenanschluß 67, wobei die Verbindungen über strichpunktiert dargestellte Leitungen 68, an der Rotorwelle 63 angebrachte Schleifringe 69 und über Bürsten 70 hergestellt sind. In die einzelnen Aufnehmer 62 können die Konusse 71 von Zwischenträgern 72 eingehängt werden. An die unteren Enden dieser Zwischenträger 72 sind über Bajonettverbindungen 73 Werkstückhalter 74 angeschlossen. In gleichen Abständen zu der Umlaufbahn der Werkstückhalter 74 sind in einem äußeren Ring äußere Anodensegmente 75 und in einem inneren Ring innere Anodensegmente 76 angeordnet. Die äußeren Anodensegmente 75 sind über isolierende Zwischenstücke 77 an der Außenwand der Galvanisierwanne 50 befestigt, während die inneren Anodensegmente 76 an Winkelträgern 78 aufgehängt sind. Die Winkelträger 78 sind an einer kreisförmigen Platte 79 befestigt, welche über isolierende Distanzstücke 80 am inneren Deckel 58 angebracht ist.

Zum Schutz des Elektrolyten 51 wird die Galvanisierwanne 50 über eine in den Deckel 56 einmündende Zuleitung 81 mit trockenem Inertgas 82 beaufschlagt.

Für die Druckentlastung aer Galvanisierwanne 50 wird das überschüssige Inertgas 82 über eine öffnung 83 des äußeren Deckels 56 einen Rückflußkühler 84 und eine Entlastungsleitung 85 abgeführt. Mitgeführte aus dem Elektrolyten 51 aufsteigende Lösungsmitteldämpfe kondensieren an der von einem Kühlmittel 86 durchströmten Kühlschlange 87 des Rückflußkühlers 84 und fließen in die Behandlungswanne 50 zurück.

Die Klappe 57, die über ein Gestänge 88 und einen in der Zeichnung nicht dargestellten Hebel betätigt wird, bildet den unteren Abschluß einer Schleusenkammer 89. Den oberen Abschluß der Schleusenkammer 89 bildet ein Schleusendeckel 90, durch welchen eine Kuppelstange 91 hindurchgeführt ist. Für die Abdichtung der Durchführung ist eine Stopfbüchse 92 vorgesehen. Das obere Ende der in vertikaler Richtung verschiebbaren Kuppelstange 91 bildet ein Griff 93 und das untere Ende eine Kupplungshülse 94, welcher Kupplungsbolzen 95 der Zwischenträger 72 zugeordnet sind. Die Kupplungshülse 94 bildet hierbei zusammen mit einem KupplungsboJzen 95 Bajonettverbindung, die durch Verdrehen der Kuppelstange 91 leicht geöffnet oder geschlossen werden kann. Damit eine sichere Eingabe und Entnahme der Werkstückhalter 74 gewährleistet ist, muß der Motor 66 so beschaffen sein, daß jeder Tragarm 61 getrennt angewählt und in eine Position gefahren werden kann, in welcher die konische öffnung des zugehörigen Aufnehmers 62 genau mit der Kuppelstange 91 fluchtet. Die Übergabe an die Kontaktier- und Haltevorrichtung 59 und die Wiederaufnahme eines Werkstückhalters 74 kann gegebenenfalls durch ein nicht näher dargestelltes Fenster eines Deckels 96 beobachtet werden. Dieser Deckel 96 verschließt eine seitlich angebrachte Montage- und Wartungsöffnung 97 der Schleusenkammer 89. Das Einbringen und die Entnahme der Werkstückhalter 74 erfolgt über den Deckel 90, da hierbei das in der Schleusenkammer 89 enthaltene Inertgas nicht herausströmen kann. Die Vermischung des Inertgases mit Luft wird hierdurch erheblich verringert und somit die Lebensdauer des Elektrolyten 51 weiter gesteigert.

Zum Fluten der Schleusenkammer 89 mit einem Inertgas 98 ist eine Inertgas-Flutanlage vorgesehen. Diese Inertgas-Flutanlage besteht aus einem Düsenstock 99, der an eine durch die Wand der Schleusenkammer 89 hindurchgeführte Zuleitung 100 angeschlossen ist und einer Entlastungsleitung 101, die in den Schleusendeckel 90 einmündet. Weiterhin ist in der Schleusenkammer 89 eine Sprühanlage zum Versprühen einer Spülflüssigkeit 102 angeordnet. Die Sprühanlage besteht aus einer Zuleitung 103, die durch die Wand der Schleusenkammer 89 hindurchgeführt und an einen Düsenstück 104 angeschlossen ist und aus einer Abflußleitung 105.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum galvanischen Abscheiden von Aluminium aus aprotischen sauerstoff- und wasserfreien aluminiumorganischen Elektrolyten, mit einer luftdicht verschließbaren und mit einem Inertgas beaufschlagbaren Galvanisierwanne, in welcher der Elektrolyt enthalten ist, einer innerhalb der Galvanisierwanne angeordneten Kontaktier- und Haltevorrichtung, einer über der Galvanisierwanne angeordneten und über eine verschließbare Klappe mit der Galvanisierwanne verbundenen Schleusenkammer, einer in der Schleusenkammer angeordneten Inertgas-Flutanlage und mit einer in der Schleusenkammer angeordneten und in die Galvanisierwanne '5 absenkbaren Werkstückübergabevorrichtung, d a durch gekennzeichnet, daß die Galvanisierwanne (50) kreisringförmig ausgebildet ist. daß die Kontaktier- und Haltevorrichtung (59) drehbar gelagert ist und mindestens zwei Tragarme (61) besitzt und daß die Schleusenkammer (89) mit einer verschließbaren Schleusenöffnung (90) zur Eingabe und Entnahme der zu galvanisierenden Werkstücke ausgerüstet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückübergabevorrichtung aus einer absenkbaren Kuppelstange (91) zur Aufnahme, Übergabe an die Kontaktier- und Haltevorrichtung (59) und Wiederaufnahme eines Werkstückhalters (74) besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schleusenkammer (89) eine Sprühanlage (103, 104, 105) zum Versprühen einer Spülflüssigkeit (102) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich der Galvanisierwanne (50) ein Rückflußkühler (84) vorgesehen ist.