DE2944852C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen, elektrolytischen Abscheidung eines eine Schicht erzeugenden Metalls auf einem Blech unter Verwendung hoher Stromdichten, bei welchem man das Blech an eine bewegliche, als elektrisch leitfähige Wand ausgebildete Kathode anlegt und mit dieser gemeinsam in einer einen Elektrolyten zur Übertragung des abzuscheidenden Metalls enthaltenden Zone gegenüber einer Anode verschiebt und den Elektrolyten unter Druck in der gesamten Übertragungszone entlang dem Blech strömen läßt, das dabei gegen die leitfähige Wand gedrückt wird, so daß man an jedem Ort dieser Zone im wesentlichen die gleichen Bedingungen für die Übertragung des Metalls auf das Blech erhält.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur elektrolytischen Abscheidung eines Metalls auf einem Blech unter Verwendung hoher Stromdichten, insbesondere zur Durchführung des genannten Verfahrens, mit einer festen Anode und einer beweglichen Kathode und einer Übertragungszone zwischen dem Blech und der Anode, in welcher ein Elektrolyt für die Übertragung des abzuscheidenden Metalls auf das Blech unter Druck zirkulieren kann, der dabei das Blech gegen die Kathode drückt, wobei die Kathode mit einer Kathodenstromzuleitung zusammenwirkt und eine elektrisch leitfähige Wand bildet, die sich in einer im wesentlichen konstanten Entfernung von der Anode in der Übertragungszone bewegen kann, und mit einem Einlaß sowie einem Auslaß für den Elektrolyten.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art sind aus der US-PS 22 71 736 bekannt. Die Stromzuführung zu dem leitfähigen Endlosband, an dem das zu beschichtende Blech anliegt, erfolgt zwischen den Führungsrädern für das Endlosband, die sich an den Enden der Elektrolysezelle befinden. Der Elektrolyt fließt senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bleches, das beschichtet wird.

In dem DE-GM 70 27 615 ist eine Vorrichtung zum Galvanisieren eines bewegten Blechs beschrieben, bei der der Elektrolyt entgegengesetzt zur Blechbewegung bewegt wird. Die Kathode ist nicht beweglich.

Darüber hinaus sind eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen zum Überziehen eines Blechs mit einer Metallschicht bekannt.

Das US-Patent 18 19 130 beschreibt eine vollständige Oberflächenbereitungslinie. Zwei übereinandergelegte Bleche bilden die Kathode der Elektrolysezelle und drei Zylinder gewährleisten eine perfekte Führung des Blechs in der Zelle.

Das US-Patent 20 80 506 behandelt die Galvanisierung unter Verwendung hoher Stromdichten. Es betrifft die Beschichtung eines Drahtes in einer sauren Zinksulfatlösung. Eine verbesserte Materialübertragung wird durch eine erzwungene Zirkulation des Elektrolyten erreicht. Dies stellt die Hauptbesonderheit einer Elektrolysezelle dar, die im US-Patent 23 70 973 beschrieben und dargestellt ist.

Das US-Patent 23 99 964 betrifft eine Galvanisierungskette mit einer Anzahl von nebeneinander angeordneten, vertikalen Zellen. Das Blech wird dabei auf einer Fläche beschichtet. Die Ablagerungsdicke ist durch eine vor der Ablagerung erfolgende anodische Anlösung gleichförmig.

Im US-Patent 24 61 556 ist eine Elektrolysezelle erwähnt, in welcher Bleche auf beiden Flächen beschichtet werden, und zwar durch zwei Vorgänge in derselben Zelle.

Das US-Patent 25 09 304 bezieht sich auf eine Elektrolysezelle, die aus einer großen Anzahl von Behältern besteht, die sich ihrerseits auf verschiedenem Niveau befinden und ermöglichen, daß der Elektrolyt unter dem Einfluß der Schwerkraft von Behälter zu Behälter zirkuliert.

Das US-Patent 25 69 577 erwähnt die Verteilung des abgelagerten Metalls auf einem Substrat und schlägt vor, im Zentrum des elektrolytischen Gefäßes den Elektrolyten zuzuführen.

Das US-Patent 39 75 242 beschreibt eine horizontale und geradlinige Galvanisierungszelle, die an unterschiedlich breite Fläche angepaßt werden kann und in der eine Zwangszirkulation des Elektrolyten vorliegt.

Das japanische Patent 123 131 beschreibt die Elektrogalvanisierung mit hoher Stromdichte mittels einer löslichen Anode aus Zink.

Das französische Patent 15 10 512 und das amerikanische Patent 34 83 113 schlagen für die Galvanisierung, z. B. für das Abscheiden von Zink, verschiedene Typen von Elektrolysezellen vor, in denen man hohe elektrische Stromdichten mittels einer unlöslichen Anode verwenden kann.

All diese Verfahren und Elektrolysezellen weisen eine Reihe von Nachteilen auf, insbesondere, wenn es sich um die Elektrolyse mit hohen Stromdichten und im kontinuierlichen Betrieb handelt, bei welcher eine Fläche eines Bleches mit einem Beschichtungsmetall bedeckt werden soll, beispielsweise mit Zink.

Es stellt sich nämlich heraus, daß bei der Elektrolyse unter Verwendung hoher Stromdichten es nicht möglich ist, eine gleichförmige Massenübertragung auf die Kathode zu erreichen. Dadurch ergibt sich eine unregelmäßige Ausbildung der Deckschicht, sowie eine unbefriedigende Qualität.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß bei einer kontinuierlichen Elektrolyse unter Verwendung hoher Stromdichten die Qualität der Ablagerungsschicht verbessert wird.

Bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man den Kathodenstrom mittels mehrerer, parallel und im wesentlichen gleichförmig auf dem an die Übertragungszone grenzenden Kathodenbereich verteilter Kontakte zuführt, so daß man eine im wesentlichen gleiche Stromdichte an jeder Stelle des Blechbereichs erzeugt, der sich in der Übertragungszone bewegt, und daß man den Elektrolyten in der gesamten Übertragungszone entgegen der Bewegungsrichtung der beweglichen Kathode zirkulieren läßt.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur Durchführung von kontinuierlichen Elektrolysen unter Verwendung hoher Stromdichten zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere Kathodenstromzuleitungen vorhanden sind, die eine Anzahl von Kontakten umfassen, welche parallel und im wesentlichen gleichförmig an der Fläche der elektrisch leitfähigen Wand verteilt sind, welche der Fläche gegenüberliegt, an der das Blech anliegt, und daß der Einlaß an einem Ende der Übertragungszone und der Auslaß an dem entgegengesetzten Ende dieser Zone angeordnet sind.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, daß die Kontakte Stromzuführungsbürsten umfassen, die an der Fläche der elektrisch leitfähigen Wand anliegen, welche der Fläche gegenüberliegt, an welcher das Blech anliegt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die elektrisch leitfähige Wand von einem Endlosband gebildet ist, welches um zwei um ihre Drehachsen frei drehbare Zylinder herumgeführt ist.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht längs Linie I-I in Fig. 2 einer erfindungsgemäßen Elektrolyseanlage;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht längs Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 eines abgewandelten Ausführungsbeispiels einer Elektrolyseanlage;

Fig. 4 eine ähnliche Ansicht eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Elektrolyseanlage, und

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich Fig. 4, bei der zusätzlich die Kathodenelemente dargestellt sind.

In den verschiedenen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen identische oder einander entsprechende Elemente.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Anlagerung eines Beschichtungsmetalls, beispielsweise Zink oder Zinn, auf einem Blech bei hoher Stromdichte.

Bei diesem Verfahren verschiebt man das an einer beweglichen Kathode anliegende Blech gegenüber einer Anode, und zwar in einem Gebiet, in dem sich ein Elektrolyt für die Übertragung des Beschichtungsmetalls befindet.

Eine wesentliche Eigenschaft dieses Verfahrens ist darin zu sehen, daß man den Kathodenstrom in dem Bereich des Bleches, der sich in der Elektrolytzone befindet, derart gleichmäßig verteilt, daß man eine an jedem Ort dieses Blechbereiches im wesentlichen gleiche Stromdichte erhält.

Man hat festgestellt, daß man beim Erreichen einer bestimmten elektrischen Stromdichte eine gleichmäßige Verteilung des Stromes im gesamten Bereich des Bleches erreichen muß, in dem die elektrolytische Metallabscheidung erfolgt, um eine metallische Abscheidung auf dem Blech zu erhalten, deren Dicke im wesentlichen konstant ist und deren Endzustand den aktuellen industriellen Forderungen entspricht.

Um eine einwandfreie Homogenität der kathodischen Ablagerung auf dem Blech zu gewährleisten, läßt man zusätzlich den Elektrolyten zwischen der Anode und dem durch den Elektrolytbereich durchlaufenden Teil des Bleches turbulent und unter Druck zirkulieren, so daß man das Blech fest an die bewegliche Kathode anlegt und so die Differenzen im Spannungsabfall zwischen der Kathode und dem Blech an verschiedenen Orten auf ein Minimum herabsetzt.

Ferner wird dabei erreicht, daß man den Abstand zwischen dem Blech und der Anode im gesamten Übertragungsbereich im wesentlichen konstant hält. Es hat sich herausgestellt, daß dies eine sehr einfache, aber auch sehr wirksame Lösung für die gestellte Aufgabe ist.

Um die Absolutgeschwindigkeit der beweglichen Kathode und des Elektrolyten auf ein Minimum herabzusetzen, läßt man den Elektrolyten im gesamten Übertragungsbereich entgegen der Bewegungsrichtung der beweglichen Kathode zirkulieren. Dies trägt zusätzlich dazu bei, daß an jedem Ort des Übertragungsbereichs im wesentlichen die gleichen Übertragungsbedingungen herrschen, so daß auf diesem Blech eine konstante Dicke der Metallabscheidung gewährleistet ist.

Je nach Art des verwendeten Metalls und nach der Art des Aufbaus der verwendeten Elektrolysevorrichtung kann die Anode selbst aus dem abzuscheidenden Material bestehen und im Elektrolyten löslich sein. Es ist auch möglich, eine Anode aus inertem Material zu verwenden, wobei in diesem Fall das abzuscheidende Metall vorher im Elektrolyten gelöst wird.

Vorteilhafterweise legt man an die Kathode eine Stromdichte von mindestens 50 A/dm², vorzugsweise mindestens 100 A/dm².

Im übrigen läßt man den Elektrolyten in dem Übertragungsbereich des Metalls gegenüber dem Blech mit einer Geschwindigkeit von 4 m/sec zirkulieren.

Im folgenden sind einige Anwendungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.

Bei der Abscheidung von Zink bestand die lösliche Anode aus einem Zinnblock der Qualität S.H.G. (Special High Grade).

Die verwendete Kathode bestand aus kohlenstoffarmem Stahl und der Abstand zwischen der Anode und der Kathode betrug etwa 6 mm. Der Elektrolyt hatte eine relative Geschwindigkeit von 4 m/sec. Seine Temperatur betrug 50°C, die Konzentration von Zn⁺⁺ lag bei 80 g/l. Die Dicke der abgeschiedenen Zinkschicht lag bei 10 µ.

Mit den oben angegebenen Parametern wurde die Kathodenstromdichte zwischen 50 A/dm² und 300 A/dm² variiert. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

Bei Verwendung von Zinn bestand die lösliche Anode aus einem Block aus Reinzinn, die Kathode bestand aus kohlenstoffarmem Stahl und der Abstand zwischen Anode und Kathode lag in der Größenordnung von 6 mm. Der Elektrolyt hatte eine Relativgeschwindigkeit von 4 m/sec, seine Temperatur lag bei 50°C und die Konzentration an Sn⁺⁺ betrug 27 g/l.

Die Dicke der abgeschiedenen Metallschicht lag bei 10 µ. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Elektrolyseanlage noch weiter erörtert. Diese Elektrolyseanlage kann vorteilhafterweise zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens verwendet werden.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Anlage zur kontinuierlichen elektrolytischen Ablagerung eines Metalles auf einem Blech (1) mit hoher Stromdichte.

Diese Vorrichtung umfaßt eine feste Anode (2) und eine bewegliche Kathode (3). Diese bewegliche Kathode stellt eine elektrisch leitfähige Wand dar, die von einem Endlosband (4) gebildet wird, welche sich in im wesentlichen konstantem Abstand von der Anode (2) in einer Zone (5) bewegen kann, in welcher ein Elektrolyt in Richtung des Pfeiles (6) zirkulieren kann. Dieser Elektrolyt dient der Übertragung des Beschichtungsmetalls, beispielsweise Zink, auf das Blech. Das Endlosband (4) bewegt sich in Richtung des Pfeiles (7). Die Mitnahme des Endlosbandes kann beispielsweise direkt durch Reibung mit dem Bereich (8) des Bleches erfolgen, der in Richtung des Pfeiles (9) durch die Übertragungszone (5) geführt wird. Das Blech kann sich beispielsweise kontinuierlich von einer nicht dargestellten, in Fig. 1 links angeordneten Rolle abwickeln und sich anschließend nach dem Durchgang durch die Übertragungszone (5) auf eine ebenfalls nicht dargestellte, in Fig. 1 rechts angeordnete Rolle wieder aufwickeln. In diesem Falle ist das Endlosband (4) um zwei Zylinder (10) und (11) gespannt, die frei um ihre Achsen (12) drehbar sind.

Das Endlosband (4) steht mit einer Kathodenstromzuführung in Wirkverbindung, die eine Reihe von Kontakten umfaßt, beispielsweise Bürsten (13), die auf einem Bürstenhalter (14) parallel angeordnet sind und im wesentlichen gleichförmig auf der Fläche (15) des Endlosbandes (4) verteilt sind, die der Fläche gegenüberliegt, an welcher das Blech (1) anliegt.

Mit dem Bezugszeichen (16) gekennzeichnete, an sich bekannte magnetische, hydraulische oder pneumatische Mittel können jeder einzelnen Bürste (13) zugeordnet sein, die es gestatten, deren Anpreßdruck gegen die Fläche (15) in Abhängigkeit von der Stromstärke zu regeln, und zwar für jede Bürste unabhängig.

Diese Bürsten bestehen vorzugsweise aus Cu-C, obwohl selbstverständlich auch andere Materialien Verwendung finden können.

Das Endlosband kann aus einer Cu-Be-Ag-Legierung bestehen, andere Legierungen können jedoch ebenfalls Verwendung finden.

In den Figuren nicht dargestellte Kontakte können in ähnlicher Weise wie die Bürsten (13) im Inneren der Zylinder (10) und (11) neben dem Blechbereich angeordnet sein, so daß dadurch die Fläche des Bleches, auf welcher sich in der Übertragungszone (5) Metall abscheidet, so weit wie möglich vergrößert wird.

Die Übertragungszone (5) wird für den Elektrolyten im wesentlichen dicht durch den Blechbereich (8) abgeschlossen, der am Endlosband (4) anliegt, weiterhin durch die Anode (2), die sich gegenüber dieses Blechbereichs (8) erstreckt und schließlich durch Flansche (17) und (18), die an gegenüberliegenden Seiten des Endlosbandes (4) und der Anode (2) anliegen. Für die Zufuhr des Elektrolyten in die Übertragungszone (5) ist ein Einlaß (19) in der Nähe des Anodenendes vorgesehen, der sich etwa dort befindet, wo das Blech (1) das Endlosband (4) verläßt. Für die Entfernung des Elektrolyten aus der Übertragungszone ist ein Auslaß (20) vorgesehen, der sich am gegenüberliegenden Ende der Anode befindet. Einlaß (19) und Auslaß (20) sind über Leitungen (21) bzw. (22) mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Vorratsbehälter verbunden.

Wie man in Fig. 2 erkennt, sind die Seiten des Endlosbandes (4) mit Rändern (23) aus elektrisch isolierendem, im wesentlichen elastischem Material versehen, gegen welche sich im wesentlichen dicht die entsprechenden Ränder des Blechbereiches (8) anlegen, welcher mit dem Endlosband (4) in der Übertragungszone (5) in Wirkverbindung steht.

Endlose Riemen (24), die ebenfalls aus elektrisch isolierendem, im wesentlichen elastischen Material bestehen, liegen an den Flächen der Ränder (23) an, die denen gegenüberliegen, die mit dem Blechbereich (8) in Verbindung stehen. Die Riemen (24) laufen mit derselben Geschwindigkeit um wie die Ränder (23).

Dichtungsleisten (25) befinden sich zwischen den Riemen (24) und den entsprechenden Flanschen (17) und (18).

Um ein mögliches Eintreten des Elektrolyten zwischen das Endlosband (4) und die Ränder (23) auf die Fläche (15) des Endlosbandes (4) zu vermeiden, auf welcher die Bürsten (13) reiben, sind in dem Teil der Riemen, der mit den Rändern (23) in Berührung steht, Löcher (26) eingearbeitet. Auf der inneren Fläche der Riemen befinden sich Saugorgane (27), und zwar auf der Seite der Riemen, die den Rändern (23) gegenüberliegt. Diese Saugorgane (27) sind gestellfest montiert und reiben auf den Riemen. Sie sind beispielsweise mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Saugpumpe verbunden, welche es ermöglicht, eventuell ausgetretenen Elektrolyten in den oben erwähnten Vorratsbehälter zurückzuführen.

Auch die Flansche (17) und (18) weisen auf der den Riemen (24) zugewandten Seite entsprechende Saugorgane auf, welche die Flansche durchquerende kleine Kanäle (29) umfassen. Diese Kanäle (29) sind ebenfalls mit der genannten Saugpumpe derart verbunden, daß möglicherweise durch die Dichtleisten (25) zwischen den Flanschen (17) und (18) und die Riemen (24) dringender Elektrolyt in den Vorratsbehälter zurückgeleitet wird.

Die Riemen (24) laufen auf Riemenscheiben (30), die denselben Durchmesser haben wie die Zylinder (10) und (11) und auf den freien Enden der Achsen (12) dieser Zylinder zu beiden Seiten derselben angeordnet sind.

In der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform haben die Riemen einen U-förmigen Querschnitt, wobei die Schenkel an den Seitenflächen der Riemenscheiben (30) anliegen. Man kann jedoch die im Querschnitt U-förmigen Riemen auch durch im Querschnitt rechteckförmige Riemen mit einer gewissen Dicke ersetzen, die beispielsweise auf der mit der Riemenscheibe in Wirkverbindung stehenden Fläche eine oder mehrere Längsrippen aufweisen, die in entsprechende Nuten auf der Umfangsfläche der Riemenscheiben eingreifen. Ein im Querschnitt L-förmiger Riemen, dessen eine Seite an der Außenseite der Riemenscheiben anliegt, könnte ebenfalls Verwendung finden.

Um die Abdichtung zwischen den Flanschen (17) und (18) und der Unterlage (32) der festen Anode (2) sicherzustellen, kann man zwischen den Flanschen und der Unterlage Dichtungen (31) vorsehen. Da diese beiden Dichtungen zwischen zwei unbeweglichen Teilen angeordnet sind, ergibt sich an diesen Stellen keinerlei Dichtungsproblem.

Die Anode (2) besteht zum Beispiel aus einer Reihe von parallelen Stäben (33), die durch Dichtungen (34) aus Isoliermaterial voneinander getrennt sind. Für jeden Stab oder für jede Gruppe von Stäben sind parallel angeordnete, unabhängige Anodenstromzuführungen vorgesehen, die auch bei der Anode eine im wesentlichen gleichförmige Verteilung des Elektrolysestromes gewährleisten, der durch den in der Übertragungszone (5) zirkulierenden Elektrolyten hindurchtritt.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen abgewandelte Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Elektrolyseanlage, mit denen insbesondere Bleche mit unterschiedlicher Breite kontinuierlich behandelt werden können.

In Fig. 3 ist der Fall der elektrolytischen Abscheidung auf einem Blech (1) mit einer löslichen Anode (2) dargestellt, das heißt, die Anode besteht aus einem Metallblock, der auf dem Blech niedergeschlagen werden soll.

Diese Anode ist auf einer Unterlage (32) angeordnet, die in Richtung auf die Kathode verschieblich ist, wie dies durch den Pfeil (35) angedeutet ist. Die Verschiebung erfolgt abhängig vom Verbrauch derart, daß zwischen der oberen Grenzfläche der Anode und dem Blech ein im wesentlichen konstanter Abstand eingehalten wird.

Die Breite der Anode kann in Abhängigkeit von der Breite des zu beschichtenden Bleches (1) dadurch verändert werden, daß man zusätzliche Blöcke (36) hinzufügt, die voneinander durch Dichtungen (37) aus elektrisch isolierendem Material getrennt sind.

Um die Breite der beweglichen Kathode (3) in Abhängigkeit von der Breite des zu beschichtenden Bleches (1) zu verändern, verwendet man getrennte Elemente (38), die jeweils ein Endlosband (4a) umfassen, von denen zumindestens die Außenseite einen Rand (23a) aus elektrisch isolierendem, im wesentlichen elastischem Material aufweist. Ferner sind jedem Element (38) Zylinder (10a) und (11a) zugeordnet, deren Durchmesser gleich ist wie der Durchmesser der entsprechenden Zylinder (10) und (11) der Fig. 1 und 2, ferner ein Riemen (24a), der ebenfalls aus elektrisch isolierendem Material besteht und auf Riemenscheiben (30a) aufgezogen ist. Dieser Riemen wirkt mit dem Rand (23a) zusammen.

Mittels einer geeigneten Vorrichtung, beispielsweise mittels einer Gleitbahn, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, kann man die getrennten Kathodenelemente (38) leicht montieren und demontieren.

In jedem Kathodenelement (38) sind Kontakte, beispielsweise in der Form von Bürsten (13a) in der gleichen Weise angeordnet und verteilt, wie die Kontakte (13), die mit der Fläche (15) des Endlosbandes (4) in Reibkontakt stehen.

Die Dichtmittel und die übrigen Teile der Elektrolysevorrichtung der Fig. 3 entsprechen denen, die bereits unter Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschrieben worden sind.

Die Fig. 4 und 5 betreffen eine andere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrolyseanlage. Sie unterscheiden sich von der Ausführungsform der Fig. 3 im wesentlichen dadurch, daß eine unlösliche Anode derselben Art wie in den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 verwendet wird und daß die Abdichtung zwischen den Flanschen (17) und (18), den Riemen (24) und den Rändern (23) des Endlosbandes (4) in einer etwas verschiedenen Weise erreicht wird.

Die Anode (2) bedeckt die maximale zulässige Breite der Elektrolysevorrichtung und es sind Mittel vorgesehen, durch welche nur diejenigen Stäbe (33) unter Spannung gesetzt werden, die sich gegenüber dem zu beschichtenden Blech befinden. Daher sind die Stäbe (33′) und (33′′) nicht unter Spannung, wenn das in Fig. 4 gezeigte Blech beschichtet wird.

Die Breite der Riemenscheiben auf den gegenüberliegenden Seiten der Zylinder (10) und (11) ist wesentlich größer als die Breite der Riemenscheiben der Ausführungsbeispiele in den Fig. 1 bis 3. Man erkennt, daß diese Riemenscheiben Riemen (24) tragen, die teilweise auf dem Rand (23) des Endlosbandes (4) aufliegen, teilweise auch auf der Oberseite der Flansche (17) und (18), die bei dieser Ausführungsform unabhängig von der Breite des zu beschichtenden Bleches (1) insgesamt fest sind.

Wenn sich die Breite des Bleches ändert, dann ändert sich auch der Teil des Riemens, der auf den Flanschen aufliegt. Man erkennt dies deutlich aus Fig. 5, in welcher eine ähnliche Elektrolyseanlage (3) dargestellt ist wie in Fig. 4, bei der jedoch ein Kathodenelement (38) auf jeder Seite der Zylinder (10) und (11) eingefügt ist. Diese Kathodenelemente (38) sind also zwischen die Zylinder (10) und (11) einerseits und die breiten Riemenscheiben (30) andererseits eingesetzt.

Daher weisen sie keinen zusätzlichen Riemen auf.

Wenn man ein Blech (1) minimaler Breite beschichtet, kann die Kontaktfläche der Riemen (24) mit den Flanschen (17) und (18) sehr reduziert sein, und zwar so weit, daß es notwendig werden kann, zusätzliche Dichtungsmittel zwischen einem Flansch und einem entsprechenden Riemen vorzusehen. Solche Dichtungsmittel können beispielsweise aus einem Halter (39) für feste Dichtungen (40) und (41) bestehen, die mit den Flanschen (17) und (18), bzw. den Riemen (24) in Wirkverbindung stehen.

Die Saugorgane (27) sind bei der Ausführungsform der Fig. 4 und 5 außerhalb der Riemen (24) neben den Zylindern (10) und (11) angeordnet und stehen in Reibkontakt mit den Rändern (23) des Endlosbandes (4), welche aus elektrisch isolierendem Material bestehen. Derartige Saugorgane könnten selbstverständlich auch in den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 3 vorgesehen sein.

Auch bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 3 kann man vorteilhaft einen insgesamt mit dem Bezugszeichen (42) gekennzeichneten Mechanismus vorsehen, der es ermöglicht, die Flansche unter Druck gegen die Anode (2) und die Kathode (4) zu pressen, um die notwendige Dichtigkeit der Dichtungen (25) und (31) zu erreichen. Dieser Mechanismus kann magnetisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbar sein und eine Verschiebung parallel zu einer Geraden ausführen, welche in der Ebene des Bleches liegt und senkrecht auf der Vorschubrichtung des Bleches steht.

Schließlich ist es wichtig, zwischen den Abschlußwänden (43), die die Übertragungszone (5) unterhalb der Zylinder (10) und (11) in Querrichtung abschließen, Dichtungen (44) vorzusehen, die sich an das in die Übertragungszone (5) eintretende bzw. aus dieser Zone austretende Blech anlegen.

Es wird darauf hingewiesen, daß aufgrund der einzigartigen Konzeption der erfindungsgemäßen Elektrolyseanlage die Fläche des Bleches, die der zu beschichtenden Fläche gegenüberliegt, vollständig intakt bleibt, so daß eine eventuell nachfolgende Behandlung dieser nicht beschichteten Fläche auf das absolute Minimum reduziert wird.

Dies ist insbesondere ein Ergebnis der wirksamen Abdichtung zwischen der Übergangszone (5) und der nicht beschichteten Fläche des Bleches, die sich insbesondere durch den Druck ergibt, der durch den Elektrolyten auf den Blechbereich (8) ausgeübt wird, welcher sich in der Übergangszone bewegt.

Ferner ist darauf hinzuweisen, daß mit Ausnahme der Dichtungen (44) keinerlei Reibung einer Dichtung an metallischen Teilen auftritt.

In der Zeichnung nicht dargestellte Spannvorrichtungen können vorgesehen sein, die die Spannung des Endlosbandes konstant halten, so daß sich der Teil des Endlosbandes, an dem das durch die Übertragungszone (5) laufende Blech anliegt, sich in einer im wesentlichen horizontalen Ebene mit konstantem Abstand von der Anode bewegt. Auch die Anwesenheit der Bürsten (13), die sich an der Innenfläche (15) des Endlosbandes abstützen, sowie die Riemen (24) tragen zu einer Führung bei, die diese Horizontalität unterstützt.

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die verschiedenen, vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Auch andere Ausführungsformen sind möglich, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

So genügt es beispielsweise zur Beschichtung beider Flächen eines Bleches zwei Elektrolyseanlagen der beschriebenen Art hintereinanderzuschalten, wobei nacheinander die beiden Flächen des Bleches beschichtet werden.

Die Bürsten können durch andere Mittel ersetzt werden, die eine gleichmäßige Verteilung des Stromes in dem Bereich des Bleches erlauben, der sich der Anode gegenüber befindet.

Claims (24)

1. Verfahren zur kontinuierlichen, elektrolytischen Abscheidung eines eine Schicht erzeugenden Metalls auf einem Blech unter Verwendung hoher Stromdichten, bei welchem das Blech an eine bewegliche, als elektrisch leitfähige Wand ausgebildete Kathode angelegt und mit dieser zusammen in einer einen Elektrolyten zur Übertragung des abzuscheidenden Metalls enthaltenden Zone gegenüber einer Anode verschoben und der Elektrolyt unter Druck in der gesamten Übertragungszone entlang dem Blech geleitet wird, das dabei gegen die leitfähige Wand gedrückt wird, so daß man an jedem Ort dieser Zone im wesentlichen die gleichen Bedingungen für die Übertragung des Metalls auf das Blech erhält, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenstrom mittels mehrerer, parallel und im wesentlichen gleichförmig auf dem an die Übertragungszone grenzenden Kathodenbereich verteilter Kontakte zugeführt wird, so daß eine im wesentlichen gleiche Stromdichte an jeder Stelle des Blechbereichs erzeugt wird, der sich in der Übertragungszone bewegt, und daß der Elektrolyt in der gesamten Übertragungszone entgegen der Bewegungsrichtung der beweglichen Kathode zirkuliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anode aus dem Beschichtungsmaterial verwendet wird, welches im Elektrolyten löslich ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine unlösliche Anode verwendet und das aufzubringende Material vorher im Elektrolyten gelöst wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als aufzubringendes Metall Zink verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als aufzubringendes Metall Zinn verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode mit einer Stromdichte von mindestens 50 A/dm² beaufschlagt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode mit einer Stromdichte von mindestens 100 A/dm² beaufschlagt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Elektrolyten in der Übertragungszone gegenüber dem Blech mit einer Relativgeschwindigkeit in der Größenordnung von 4 m/sec zirkulieren läßt.

9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt turbulent zwischen der Anode und dem durch die Zone bewegten Bereich des Bleches zirkuliert wird.

10. Vorrichtung zur kontinuierlichen, elektrolytischen Abscheidung eines Metalls auf einem Blech unter Verwendung hoher Stromdichten, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens der Ansprüche 1 bis 9, mit einer festen Anode, einer beweglichen Kathode und einer Übertragungszone zwischen dem Blech und der Anode, in welcher ein Elektrolyt für die Übertragung des abzuscheidenden Metalls auf das Blech unter Druck zirkulieren kann, der dabei das Blech gegen die Kathode drückt, wobei die Kathode mit einer Kathodenstromzuleitung zusammenwirkt und eine elektrisch leitfähige Wand bildet, die sich in einer im wesentlichen konstanten Entfernung von der Anode in der Übertragungszone bewegen kann, und mit einem Einlaß sowie einem Auslaß für den Elektrolyten, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kathodenstromzuleitungen vorhanden sind, die eine Anzahl von Kontakten (13, 13a) umfassen, welche parallel und im wesentlichen gleichförmig an der Fläche (15, 15a) der elektrisch leitfähigen Wand (4, 4a) verteilt sind, welche der Fläche gegenüberliegt, an der das Blech (1) anliegt, und daß der Einlaß (19) an einem Ende der Übertragungszone (5) und der Auslaß (20) an dem entgegengesetzten Ende dieser Zone (5) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte Stromzuführungsbürsten (13, 13a) umfassen, die an der Fläche (15, 15a) der elektrisch leitfähigen Wand (4, 4a) anliegen, welche der Fläche gegenüberliegt, an welcher das Blech (1) anliegt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürsten (13, 13a) in Abhängigkeit von der Stromstärke regelbar gegen die Fläche (15, 15a) andrückbar sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Wand von einem Endlosband (4, 4a) gebildet ist, welches um zwei um ihre Drehachse frei drehbare Zylinder (10, 11; 10a, 11a) herumgeführt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungszone (5) für den Elektrolyten im wesentlichen dicht abgeschlossen ist, und zwar durch den Bereich (8) des Bleches (1), der an dem Endlosband (4, 4a) anliegt, durch die diesem Bereich (8) gegenüberliegende Anode (2) sowie durch Flansche (17, 18), die sich längs der seitlichen Ränder (23, 23a) des Endlosbandes (4, 4a) und der Anode (2) auf beiden Seiten erstrecken, wobei in der Nähe des Endes der Anode (2) ein Einlaß (19) und in der Nähe des gegenüberliegenden Endes der Anode (2) ein Auslaß (20) für den Elektrolyten vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenkanten des Endlosbandes (4, 4a) mit Rändern (23, 23a) aus elektrisch isolierendem, im wesentlichen elastischem Material bestehen, an welchen im wesentlichen abdichtend die entsprechenden Ränder des Blechbereiches (8) anliegen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ebenfalls aus einem elektrisch isolierenden, im wesentlichen elastischen Material bestehende Riemen (24, 24a) vorgesehen sind, die an den Flächen der aus isolierendem und im wesentlichen elastischem Material bestehenden Ränder (23, 23a) anliegen, die den Flächen gegenüberliegen, die mit dem Blech (1) zusammenwirken, daß sich die Riemen (24, 24a) mit derselben Geschwindigkeit bewegen wie diese Ränder (23, 23a) und daß zwischen den Riemen (24, 24a) und den entsprechenden Flanschen (17, 18) Dichtleisten (25) angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Saugorgane (27, 29) vorgesehen sind, die die aus der Übertragungszone austretenden Elektrolyten sammeln und zurückführen und daß diese Saugorgane (27, 29) innerhalb der Riemen (24) und zwischen den Riemen (24) und den Flanschen (17, 18) oder seitlich von den Riemen (24) und in Reibkontakt mit den Rändern (23) des Endlosbandes (4) angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Riemen (24, 24a) auf Riemenscheiben (30, 30a) laufen, die koaxial zu den Zylindern (10, 10a; 11, 11a) und zu beiden Seiten derselben angeordnet sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß unabhängige Kathodenelemente (38) vorgesehen sind, die nebeneinander angeordnet werden können, um unterschiedlich breite Bleche (1) abdecken zu können, daß diese Elemente (38) auch eine elektrisch leitfähige, bewegliche Wand (4a) sowie Kontakte (13a) aufweisen, die parallel zueinander und über die Fläche (15a) der Wand (4a) gleichmäßig verteilt sind, die der gegenüberliegt, welche mit den Blechen (1) zusammenwirkt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenelemente (38) jeweils ein Endlosband (4a) aufweisen, daß wenigstens die äußere Seitenkante des Bandes (4a) mit einem Rand (23a) aus einem elektrisch isolierenden, im wesentlichen elastischen Material versehen ist, und daß ein ebenfalls aus elektrisch isolierendem Material bestehender Riemen (24a) auf Riemenscheiben (30a) umläuft und an diesem Rand (23a) anliegt.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (2) aus unlöslichen, im wesentlichen parallelen und voneinander durch Dichtungen (34) aus elektrisch isolierendem Material getrennten Stäben (33, 33′, 33′′) besteht, und daß für jeden Stab oder für Gruppen von Stäben unabhängige Anodenstromzuführungen vorgesehen sind, die nur aktiviert werden, wenn dem Stab (den Stäben) zu beschichtendes Blech gegenüberliegt.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (2) löslich ist und in Form eines Blockes (36) des auf das Blech (1) aufzubringenden Metalls vorliegt, daß die Blöcke (36) auf einer Unterlage (32) angeordnet sind, welche es ermöglicht, sie in Abhängigkeit des Verbrauchs auf die Kathode (3) zu zu verschieben, und daß durch zusätzliche Blöcke (36) die Breite der Anode (2) in Abhängigkeit von der Breite des zu beschichtenden Blechs (1) veränderbar ist, wobei die Blöcke (36) voneinander durch Dichtungen (37) aus elektrisch isolierendem Material voneinander getrennt sind.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mechanismus (42) vorgesehen ist, mit dem die Flansche (17, 18) sich im wesentlichen parallel zu einer Geraden verschieben lassen, die in der Ebene des Blechs (1) und senkrecht zu dessen Vorschubrichtung liegt, wobei die Flansche (17, 18) unter Druck gegen die Anode (2) und die Kathode (3) anpreßbar sind.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Wand (4, 4a) der Kathode (3) derart angeordnet ist, daß sie sich im wesentlichen in einer horizontalen Ebene bewegt.