DE3785278T2

DE3785278T2 - Zelle zur kontinuierlichen elektrolytischen Abscheidungsbehandlung von Stangen und ähnlichem.

Info

Publication number: DE3785278T2
Application number: DE87201645T
Authority: DE
Inventors: Sergio Angelini
Original assignee: GALTEC Srl
Current assignee: GALTEC Srl
Priority date: 1986-09-12
Filing date: 1987-08-31
Publication date: 1993-10-21
Anticipated expiration: 2007-09-01
Also published as: FI873964A0; IT8621686A0; IT1197479B; MX172919B; EP0259922B1; FI873964A; DE3785278D1; FI84187B; FI84187C; US4820395A; EP0259922A1; CA1329568C

Description

Die Erfindung betrifft eine Zelle zur kontinuierlichen elektrolytischen Überzugsbehandlung von Stangen oder dergleichen, insbesondere zum Verchromen, wobei das Behandlungsbad parallel zu den zu behandelnden Stangen strömt.
In vielen Fällen ist es nötig, Metallbauteile mit einer Metalloberflächenbeschichtung zu versehen, um spezielle Eigenschaften zu erreichen, wie z. B. Korrosionsbeständigkeit, Oberflächenhärte, Abriebfestigkeit oder dergleichen.
Ein Beispiel für eine solche Behandlung ist die Verchromung, die für gewisse bewegliche mechanische Bauteile vorgenommen wird, beispielsweise Betätigungswellen oder -stangen, Läufer oder Gleitstücke oder dergleichen, da solche Bauelemente eine hohe mechanische Oberflächenfestigkeit oder Korrosionsbeständigkeit in der Betriebsumgebung besitzen müssen.
Bei den hierzu verwendeten Galvanisierverfahren wird eine Schicht aus galvanisiertem Material auf die zu behandelnde Metalloberfläche aufgebracht, wobei die Schicht in Form positiver Ionen in einem elektrolytischen Bad zugeführt wird, in welchem das zu beschichtende Metall-Bauelement die Kathode bildet, wobei eine Spannung angelegt wird, damit der benötigte Strom fließt.
Um diesen Vorgang kontinuierlich auszuführen, insbesondere für geradlinige Stangen und dergleichen, gibt es einige bekannte Zellen, in die die jeweilige Stange über ein Mundstück eingeführt wird, welches mit Dichtungsmitteln ausgestattet ist, in das Galvanisierbad eintaucht, und im Inneren eine oder mehrere rohrförmige Anoden durchläuft, die perforierte Oberflächen aufweisen, oder in anderer Weise in das Bad eingetaucht werden.
Allerdings weisen diese Zellen einige Probleme auf, da sich die Stange in direktem Kontakt mit dem Bad befindet, sich während der Behandlung eine stationäre Badschicht ausbildet, in der die Konzentration der aufzubringenden Metallionen geringer als der optimale Wert ist und somit den Niederschlagungsvorgang verlangsamt. Außerdem kommt es in dem Galvanisierbad zu störenden Reaktionen und zur Gasbildung, insbesondere zur Bildung von Wasserstoff an der Kathodenoberfläche.
Zur Beseitigung des Gases besitzt die Anode eine perforierte Oberfläche, jedoch sammeln sich Wasserstoffblasen an der Kathodenoberfläche und trennen diese somit von dem Bad und verhindern einen chemischen Niederschlag in diesen Bereichen, was zu Unregelmäßigkeiten und Defekten in der aufgebrachten Schicht führt, beispielsweise zu Porosität oder verringerter Komptaktheit. Dies verringert die chemische und mechanische Beständigkeit, die durch die Behandlung verliehen werden soll.
Dieser Prozeß beschränkt außerdem die maximale Dichte des Stroms, der auf die Zelle aufgebracht werden kann, und beschränkt demzufolge die Geschwindigkeit des Galvanisierens, da oberhalb einer gewissen Grenze die Zunahme des Stroms zu einer beträchtlichen Zunahme von Nebeneffekten führt, ohne die Niederschlagung von Metall auf der Kathode heraufzusetzen, was auf den begrenzten Austausch von chemischen Zwischen-Spezies im Inneren der Kathodenschicht zurückzuführen ist.
Ein weiteres Erfordernis besteht darin, daß die Oberfläche der zu behandelnden Stange aktiviert werden muß, um die Effizienz des Galvanisiervorganges zu erhöhen. Das Aktivieren erfolgt in vorteilhafter Weise durch chemische Mittel durch einen gesteuerten Angriff im Galvanisierbad, jedoch ergibt sich dann das Problem, in der Galvanisierzelle eine Zone zu schaffen, in der die elektrochemischen Potentiale einen chemischen Vorgang ermöglichen, der bis zu einem gewissen Ausmaß stattfindet.
In bekannten Zellen gibt es außerdem das Problem, wie eine gute Abdichtung um die sich durch die Zellen hindurchbewegende Stange gewährleistet werden kann, um Verluste oder ein Ausfließen des Bades nach außen zu vermeiden, und wie die Dichtungen an unterschiedliche Abmessungen zwischen aufeinanderfolgend eingeführte Stangen erreicht werden kann, so daß z. B. Stangen unterschiedlicher Messungen aufeinanderfolgend ohne Unterbrechung wegen des Austausches der Dichtungsmittel zwischen Gruppen von Stangen unterschiedlicher Abmessungen behandelt werden können.
Speziell ist aus der JP-60 56092 SUMITOMO KINZOKU KOGYO K.K. eine Vorrichtung zum Galvanisieren eines Stahlblechs bekannt, welches zwischen zwei Anoden geführt wird, wobei das Galvanisierbad im Gegenstrom bewegt wird, wobei diese Vorrichtung jedoch keine Lösung des Problems schafft, eine elektrolytische Abscheidung von Material auf rohrförmigen Wellen unterschiedlicher Durchmesser zu erreichen.
Die US 4 514 266, F.J. CODE et al, zeigt eine Vorrichtung zum Galvanisieren eines flachen Werkstücks mit Öffnungen (86) für den Durchfluß der Lösung aufweisenden Anoden, wobei die Öffnungen die Galvanisiergeschwindigkeit reduzieren und dadurch ein zu lösendes Problem darstellen.
Aufgabe ist es daher, eine Galvanisierzelle zu schaffen, die eine angemessene Erneuerung der mit der Kathode in Kontakt befindlichen Lösung, die Beseitigung jeglichen erzeugten Gases, die Aufbringung dicker kompakter Schichten in reduzierten Zeitspannen, einen gesteuerten chemischen Angriff zum Aktivieren der Oberfläche der Stange vor dem Galvanisieren und das Verhindern des Entweichens von Gasen oder Flüssigkeiten nach außen während des Prozesses und damit der möglichen Ursache für Umweltverschmutzung gewährleistet.
Diese Ergebnisse werden durch die Erfindung erreicht, die eine Zelle zur kontinuierlichen elektrolytischen Überzugsbehandlung von Stangen oder dergleichen schafft, und aufweist: einen geschlossenen Behälter, der mindestens eine rohrförmige Anode enthält, durch die eine Stange zur elektrolytischen Behandlung in axialer Richtung transportiert werden kann, wobei die Stange über ein Einlaß- und ein Auslaß-Mundstück, die mit Dichtungsmitteln ausgestattet sind, in den Behälter eingeführt wird bzw. den Behälter verläßt, wobei Mittel vorhanden sind zum Zuführen eines Galvanisierbadstromes zu der Anode oder den Anoden, und zum Transferieren des Bades von der Anode zu dem Behälter, um auf diese Weise einen Badstrom im Inneren der Anode und parallel zu der zu verarbeitenden Stange zu erzeugen, wobei außerdem dielektrische Abstandmittel zwischen dem Stangen-Einlaßmundstück und dem Ende der benachbarten Anode vorhanden sind, um eine Zone für einen gesteuerten chemischen Angriff vor Beginn des Galvanisierens zu bilden.
Genauer gesagt, die Einlaß- und Auslaß-Mundstücke weisen jeweils einen zylindrischen Körper auf, der in abgedichteter Weise mit dem Außenbehälter verbunden ist und mit einer axialen Öffnung ausgestattet ist, um die zu verarbeitenden Stangen zu befördern, wobei hydraulische Dichtungsmittel an der Stange vorhanden sind, eine in den zylindrischen Körper mündende Leitung zum Zuführen eines Stromes aus dem Galvanisierbad von einer Pumpe gespeist wird, die es aus dem äußeren Behälter abzieht, wobei die Zuführleitung im Inneren des Mundstückkörpers in einer Einlaßkammer endet, die eine ringförmige Ausflußöffnung zwischen dem Ende des Kragens und dem Mundstückkörper aufweist, über die das Bad parallel zu der Stange im Inneren der rohrförmigen Anode geliefert wird, welche direkt mit dem Mundstückkörper verbunden ist, bei Bedarf unter Zwischenlegung eines Abstandselementes aus dielektrischem Material in dem Einlaßmundstück.
Das Einlaß- und das Auslaßmundstück sind mit hydraulischen Dichtungsmitteln ausgestattet, welche eine Anzahl flacher ringförmiger Dichtungen aus radial verformbarem Material aufweisen, welches die in der Zelle zu behandelnde Stange umgibt und die Stange bleibend abdichtend umfaßt, wobei die Dichtungen in Reihen angeordnet sind, zwischen denen sie eine Anzahl von die Stange umgebenden Kammern bilden, welche mit Austragöffnungen für die im Inneren des Behälters befindliche Flüssigkeit ausgestattet sind.
In vorteilhafter Weise besitzen das Einlaß- und das Auslaßmundstück Leitungen mit reduziertem Durchmesser, die das Innere der Anode oder der Anoden mit den von den Dichtungen begrenzten Kammern um die Stange herum verbinden und dazu ausgelegt sind, die Kammern mit einem ausreichenden Flüssigkeitsstrom zum Schmieren der Dichtungen und zum Verhindern eines direkten Kontakts zwischen ihnen und der Stangenoberfläche zu versorgen.
Die ringförmige Ausflußöffnung aus der Einlaßkammer besitzt einen Querschnitt, aufgrund dessen der Strom des Behandlungsbades zur Erzeugung eines Unterdrucks aufgrund des "Venturi"-Effektes in der Einlaßkammer in Richtung auf die hydraulischen Dichtungsmittel an der Stange beschleunigt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Zelle einen geschlossenen Außenbehälter, der einen Innenbehälter enthält, welcher mindestens eine Anode aufnimmt, durch die hindurch eine Stange zur elektrolytischen Behandlung in axialer Richtung laufen kann, wobei die Stange über zugehörige Einlaß- und Auslaßmundstücke mit Dichtungsmitteln in die Behälter eingeführt und aus diesen ausgetragen wird, Mittel vorhanden sind zum Zuführen eines Stromes des Galvanisierbades zu dem Innenbehälter und zum Transferieren des Bades aus diesem in den Außenbehälter, um auf diese Weise einen Badstrom im Inneren der Anode oder der Anoden parallel zu der behandelnden Stange zu erzeugen.
In vorteilhafter Weise ist bei dieser Ausführungsform der Innenbehälter eines axial horizontaler Zylinder ausgebildet, koaxial zu der Anode oder den Anoden und nach oben offen, wobei das darin befindliche Bad durch Herabfallen in den Außenbehälter aus seiner Oberseite herausfließen kann.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Einlaß- und Auslaßmundstücke für die Stange in abgedichteter Weise direkt verbunden mit einer rohrförmigen Anode, die sich über die gesamte Länge der Zelle erstreckt und oberhalb der freien Fläche der Flüssigkeit aufgehängt ist, die dauernd in dem Behälter verbleibt, in welchem die Anode gelagert ist, wobei in der Mittelposition der Anode oben eine Öffnung ausgebildet ist, so daß das über die Mundstücke in die Anode eingeleitete Bad durch Herabfallen ausströmen kann, wobei das Bad in dem Behälter herabfällt.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung enthalten die Mittel zum Einleiten eines Galvanisierbadstromes in dem inneren Behälter und zum Transferieren des Bades aus diesem in den Außenbehälter, um so einen Badstrom in der Anode oder den Anoden parallel zu der zu behandelnden Stange zu erzeugen, eine einzelne Leitung, die das Verchromungsbad zwei sich gegenüberstehenden rohrförmigen Anoden zuführt, deren Enden sich frei zu dem inneren Behälter hin in der Nähe der Einlaß- und Auslaßmundstücke öffnet, wobei die Stangen zur Behandlung axial durch die Anoden laufen und das Elektrolytbad parallel zu den Stangen durch die Anoden läuft, wobei ein Abstand zwischen den Mundstücken und den gegenüberliegenden Enden der Anoden verbleibt, so daß das Bad frei in den Behälter einströmen kann und eine Zone für einen gesteuerten chemischen Angriff in der Nähe des Einlaßmundstückes verbleibt.
Bei einer anderen Ausführungsform enthalten die Mittel zum Zuführen eines Galvanisierbadstromes zu dem Innenbehälter und zum Transferieren des Bads aus diesem zu dem Außenbehälter, um auf diese Weise einen Badstrom zwischen der Anode oder den Anoden parallel zu der zu behandelnden Stange zu erzeugen, eine Leitung, die das Verchromungsbad zu dem Innenbehälter transportiert und dort einen Flüssigkeitskopf bildet, sowie Ausgangsleitungen, die sich von den Einlaß- bzw. Auslaßmundstücken in Richtung auf den Außenbehälter erstrecken, wobei die Leitungen an zwei miteinander ausgerichtete rohrförmige Anoden angeschlossen sind, durch die die Stange für die Behandlung läuft, wobei die Anoden um ein Stück getrennt sind, welches ausreichend ist, damit ein Strom elektrochemischen Behandlungsbads in sie eintreten kann, wozu Öffnungen vorhanden sind, um die im oberen Teil der Mundstücke vorhandenen Gase abzuleiten.
Bei sämtlichen vorstehend angegebenen Ausführungsbeispielen ist der äußere Behälter in abgedichteter Weise mit einer oben geschlossenen Kammer verbunden, die Dampfabsaugleitungen enthält, welche an eine Anlage zum Abziehen und zum erneuten Rückführen des Kondensats zu dem Behälter angeschlossen sind.
Außerdem sind der äußere Behälter und die obere Kammer mit einer metallischen Außenwand und einer Innenauskleidung aus Kunststoff, beispielsweise Polyvinylchlorid, welches gegenüber chemischen Mitteln in dem Verchromungsbad beständig ist, ausgestattet, wobei der Außenbehälter keinerlei Öffnungen, Auslässe oder dergleichen enthält, welche mögliche Diskontinuitäten in dem Kunststoffüberzug darstellen, während der Flüssigkeitsstand in dem Außenbehälter unterhalb des Verbindungsniveaus zwischen dem Behälter und der oberen Kammer gehalten wird.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Verchromungszelle gemäß der Erfindung, die als Beispiel unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine allgemeine Frontansicht der erfindungsgemäßen Zelle;
Fig. 2 eine Querschnittansicht der Zelle in der Ebene II-II in Fig. 1;
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Ebene III-III in Fig. 2;
Fig. 4 eine vergrößerte Detailansicht der Zone, in der die Stange in die Zelle eintritt;
Fig. 5 eine alternative Ausführungsform der Zelle;
Fig. 6 eine zweite alternative Ausführungsform der Zelle;
Fig. 7 eine alternative Ausführungsform der Einrichtung zum Zuführen des Verchromungsbads zu der Zelle, und
Fig. 8 eine weitere alternative Ausführungsform der Einrichtung zum Zuführen des Verchromungsbads zu der Zelle.
Fig. 1 und 2 zeigen eine Verchromungszelle mit einem unteren Behälter 1, auf dem eine obere Kammer 2 montiert ist, und die ein oder mehrere Mundstücke 3 zum Einführen von zu verchromenden Stangen und entsprechende Mundstücke 4 zum Austragen der Stangen aufweist.
Jedes Paar von Mundstücken 3, 4 ist in abgedichteter Weise mit einem Innenbehälter 5 verbunden, der die Form eines axialen horizontalen, oben offenen Zylinders aufweist, wie deutlicher aus der Schnittdarstellung in Fig. 3 ersichtlich ist, wobei der Innenbehälter von einem Lagerrahmen 5a gehalten wird und eine oder mehrere rohrförmige Anoden 6 aufweist, die durch stangenförmige Stromschienen 7 an elektrische Versorgungsleitungen 8 angeschlossen sind, die zu einem positiven Anschluß eines Stromrichters führen, dessen negativer Anschluß mit der Stange oder den Stangen für die Verchromung über geeignete, außerhalb der Zelle befindliche Kontaktelemente verbunden ist.
Der Innenbehälter 5 wird über eine oder mehrere Pumpen 9 und zugehörige, in die Einlaß- und Auslaßmundstücke 3 und 4 mündende und Bad aus dem unteren Behälter 1 anziehende Speiserohre 10 mit Verchromungsbad gespeist, wobei das Bad von der Kanten der Behälter 5 in den unteren Behälter 1 abtropft, so daß die Flüssigkeit im Behälter 1 auf dem in den Zeichnungen durch die Linie 12 dargestellten Niveau gehalten wird.
Eine Spule 13 zum Beheizen und zum Steuern der Temperatur des Bads befindet sich im Boden des Behälters 1.
Wie in Fig. 2 und in größerer Einzelheit in Fig. 4 zu ersehen ist, münden die Rohre zum Zuführen des Verchromungsbades in die Mundstücke 3, 4 und speisen zugehörige ringförmige Einlaßkammern 14, 15, welche Metallrohre 16, 17 umgeben, durch die eine Stange 18 zur Verchromung läuft, wie in den Zeichnungen durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist. Das Chrombad verläßt dann die Kammern 16, 17 und gelangt über Zuführbereiche 19, 20 in das Innere von rohrförmigen Anoden 6, um zwischen diesen und der in ihrem Inneren vorrückenden Stange zu strömen, ohne von den Anoden nach außen entweichen zu können, bis das Bad an den freien Enden der Anoden abläuft.
Der nach außen weisende Abschnitt der Rohre 16, 17 enthält flache ringförmige Dichtungen 21 aus verformbarem Elastomermaterial, welches im Stande ist, sich im Durchmesser zu verändern und eine Abdichtung an Stangen zu erreichen, die Durchmesser in einem gewissen Bereich von z. B. 30 bis 40 mm besitzen, so daß die Stangen unterschiedlicher Durchmesser innerhalb des Bereiches verarbeitet werden können, ohne daß die Metallrohre und die zugehörigen Dichtungen jedesmal ausgetauscht werden müssen.
Wenn das Bad über die Zuführzone 19, 20 gelangt, wird der Badstrom in diesen Bereichen beschleunigt und erzeugt einen auf den "Venturi"-Effekt zurückzuführenden Unterdruck hinter diesen Zonen in Stromrichtung und entlang der Stange 18, um auf diese Weise die Dichtheit der Dichtungen 21 zu verbessern.
In vorteilhafter Weise ist eine Anzahl von drei Dichtungen für jedes Metallrohr vorgesehen, wie im einzelnen in Fig. 4 zu sehen ist, und gemeinsam bilden sie zwei Ringkammern 22, 23, die die Stange 18 umgeben und an ihrem Boden mit zugehörigen Auslaßkanälen 24, 25 ausgestattet sind, so daß der Anteil des Bades, der in die Kammern 22, 23 eindringt, nach dem Durchlauf durch die inneren Dichtungen über die Kanäle 24, 25 ohne Verlust über die äußere Dichtung in den Behälter 1 herabfällt.
Außerdem sind die Kammern 22, 23 über Kanäle 26, 27, 28 mit den Kammern 14, 15 und mit dem Inneren der Rohre 16, 17 verbunden, so daß eine geringe Menge des Bads, welche sich durch den kleinen Durchmesser der Kanäle selbst bestimmt, den Kammern 22, 23 zum Zweck des Schmierens der Dichtungen 21 und zum Vermeiden eines direkten Kontaktes zwischen deren Material und der zu verchromenden Stange zugeführt wird, da ein solcher Kontakt zu einer Oberflächenverschmutzung der Stange und zu einem unregelmäßigen Niederschlag des Chroms auf der Stange führen könnte.
Oben wird die Zelle von einer Deckelplatte 29 verschlossen, und ihre obere Kante ist von einer Sammelsaugleitung 30 umgeben, die mit dem Inneren der Zelle in Verbindung steht und an ein Rohr 31 angeschlossen ist, die zu der Anlage zum Abziehen von emittiertem Gas dient.
Diejenigen Anteile des Bades, die kondensieren und von dieser Anlage abgezogen werden, werden anschließend über eine Leitung 32 zu der Zelle zurückgeführt, so daß die Emission von verunreinigenden Reststoffen nach außen vermieden wird.
Das Verchromungsbad fließt parallel zur Bewegung der Stange entlang dem Kanal im Inneren der rohrförmigen Anode. Dies hat den Vorteil einer hohen Turbulenz an den Oberflächen der Stange und der Anode, so daß die elektrolytische Lösung in diesen Bereichen rasch erneuert wird, was die Geschwindigkeit der Verchromung heraufsetzt und eine Erhöhung der Stromdichte ermöglicht.
Der Badstrom entlang der Stange dient außerdem dem Zweck der Reinigung der Stangenoberfläche von Wasserstoffgasblasen, die möglicherweise durch die Nebenreaktion der Zersetzung von Wasser in der Badlösung gebildet werden. Die Gase werden über die Anode hinaus transportiert, ohne daß sie einen guten Kontakt zwischen dem Bad und der Stangenoberfläche verhindern, welcher ansonsten zu Unregelmäßigkeiten in der niedergeschlagenen Chromschicht und zur Verringerung von deren Kompaktheit führen würde.
Da die Blasen mechanisch beseitigt und über den Endabschnitt der Anode hinaus befördert werden, müssen die Anoden nicht als Rohr mit performierter Oberfläche ausgebildet sein, wie es bei einigen bekannten Zellen der Fall ist, und dementsprechend läßt sich das Gas bei seiner Entstehung beseitigen, so daß die Flächengröße der Anode heraufgesetzt werden kann, ohne deren Abmessungen zu vergrößern.
Bezüglich des Mundstücks 3 zum Einführen der Stange in die Zelle liegt zwischen dem Mundstück-Körper 33 und der rohrförmigen Anode 6 ein rohrförmiges Abstandsglied 34. Das Glied 34 besteht aus Isolierstoff ähnlich wie die äußeren Teile der Zelle, besitzt eine Länge "L", die ausreicht, um einen Abstand zwischen der Zone, in der die Stange einen anfänglichen Kontakt mit dem Verchromungsbad hat, und der Stelle, an der die Anode beginnt, beizubehalten.
In dieser Zone attackiert das Bad chemisch die Stangenoberfläche und beseitigt jegliche Oberflächenoxidschicht, so daß die Oberfläche für den Niederschlag aktiviert ist, wodurch das Haftvermögen zwischen der niedergeschlagenen Chromschicht und dem darunterliegenden Metall wesentlich verbessert wird.
Die Länge "L" des Gliedes 34 hängt ab von den Bemessungs- und Betriebskennwerten der Zelle.
In einer Verchromungszelle beispielsweise, in der die Geschwindigkeit des mit der zu verchromenden Stange in Berührung befindlichen Bads 1,5 m/s betrug und die Stromdichte 150 A/dm² bei einer Temperatur von 70ºC betrug, hatte die Länge "L" in vorteilhafter Weise einen Wert zwischen 80 und 150 mm, vorzugsweise war er gleich 100 mm.
Unter diesen Umständen betrug bei Verwendung eines Verchromungsbads mit 300 g/l CrO&sub3; und 3,5 g/l H&sub2;SO&sub4; ohne Katalysator der elektrochemische Niederschlagungsanteil 26 bis 27 %, was spürbar höher ist, als es mit herkömmlichen Zellen erreichbar ist.
Wie Fig. 5 zeigt, können der Innenbehälter 5 und der dazugehörige Lagerrahmen 5a dadurch fortgelassen werden, daß man eine lange Anode 6a zwischen dem Mundstück 3 und dem Mundstück 4 anordnet und damit abdichtend verbindet, wobei das Verchromungsbad in das Innere der Anode geleitet wird und über eine Öffnung 35 im Mittelbereich der Oberseite der Anode austritt, wobei das Bad direkt in den Außenbehälter 1 fällt.
Fig. 6 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform, bei der das Auslaßmundstück 4 eine Auslaufmündung 36 besitzt, während die Anode 6b keine weiteren Öffnungen enthält. Folglich wird das Mundstück 3 dazu benutzt, der Anode das Bad zuzuführen, während das Mundstück 4 dazu dient, das Bad dem Außenbehälter 1 zuzuführen.
Der Auslaßmund 36 kann oben in dem Mundstück 4 angeordnet sein, so daß das Bad durch Herabfallen austreten und den gebildeten Wasserstoff mit reißen kann. Alternativ kann gemäß Darstellung der Mund 26 am Boden des Mundstücks angeordnet sein, in welchem Fall eine zusätzliche Öffnung 37 oben an dem Mundstück benötigt wird, um den Wasserstoff zu beseitigen, wie es durch den Pfeil in der Zeichnung angedeutet ist.
Fig. 7 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform der Erfindung mit einer einzelnen Mittelleitung 38 zum Zuführen des Verchromungsbads zum Inneren von Anoden 39, durch die das Bad in entgegengesetzte Richtungen zu deren Enden hin in den Innenbehälter 1 strömt, woraufhin es in den Behälter 1 herabfällt.
Bei dieser Ausführungsform besteht keine Notwendigkeit, ein Glied 34 zwischen dem Einlaß-Mundstück und der Anode 39 vorzusehen, wenngleich eine freie Wegstrecke "L&sub1;" noch zwischen dem Körper des Mundstücks und dem diesen zugewandten Ende der Anode vorhanden ist, so daß das Bad aus der Anode in den Behälter 5 strömen kann.
Fig. 8 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zelle mit einem Kanal 40 zum Zuführen eines Verchromungsbads direkt in dem Behälter 5 und aus den Anoden 41 heraus. Das Bad wird aus dem Behälter 5 über Kanäle 42 ausgeleitet, die sich von dem Einlaß- und Auslaß-Mundstück 42, 44 aus erstrecken und mit den Anoden 41 verbunden sind. Auf diese Weise bewirkt, wie durch Pfeile in der Zeichnung dargestellt ist, der Kopf der Flüssigkeit in dem Behälter, daß das Bad durch die Anoden hindurch und aus den Kanälen 42 herausfließt und damit einen Kontakt mit der zu verchromenden und sich in den Anoden bewegenden Stange 18 herstellt, wobei der Strom äquivalent ist zu dem Strom, der von zwei getrennten Quellen über die Mundstücke 3, 4 in Fig. 2 und Fig. 5 erzeugt wird.
Um Wasserstoff analog wie beim vorhergehenden Beispiel zu beseitigen, sind in den Mundstücken 43 und 44 nach oben weisende Öffnungen 45 ausgebildet.
Bei den mit Bezug auf Fig. 7 und 8 beschriebenen Ausführungsbeispielen hat die entlang der zu verchromenden Stange erhaltene Strömung ein ähnliches Verhalten wie die Strömung, die in der Zelle nach Fig. 2, 4 und 5 erzeugt wird. Wegen des Fehlens eines Unterdrucks aufgrund eines "Venturi"-Effektes an den Dichtungen 21 gibt es eine größere hydrostatische Belastung der Dichtungen, und in einem gewissen Ausmaß auch bei der Ausführungsform nach Fig. 6, dies wird jedoch bei solchen Anwendungen durch eine größere Vereinfachung der Konstruktion der Zelle und andere besondere konstruktive oder betriebliche Erfordernisse wettgemacht.
Der Außenbehälter 1 besitzt ähnlich wie die obere Kammer 2 eine nach außen weisende Wand 46 aus Metall, beispielsweise Stahl oder dergleichen, die eine Innenauskleidung 47 aus Kunststoff, wie z. B. Polyvinylchlorid besitzt. Der Behälter 1 ist einstückig ohne Öffnungen, Auslässe oder andere Oberflächenunregelmäßigkeiten ausgebildet, so daß er ohne Stöße, Schweißnähte oder dergleichen mit Kunststoff ausgekleidet werden kann. Derartige Unregelmäßigkeiten könnten zu einem Infiltrieren des Verchromungsbades kommen, dessen Pegel unterhalb der Oberkante des Behälter 1 in Richtung auf die Metallwand 46 zurückbleiben und deren Korrosion verursachen könnte.
Die Auslässe und Verbindungen für die erforderlichen Kanäle und Leitungen, beispielsweise die Öffnungen für die Mundstücke 3 und 4, sind in den Wänden der oberen Kammer 2 ausgebildet. In dieser Kammer können von dem Bad abgegebene Dämpfe mit dem Druck von gerade entstehendem Sauerstoff zu einer Infiltration kondensierter Flüssigkeit zwischen der Metallwand des Behälters und der Innenauskleidung aus Kunststoff führen, wobei die Flüssigkeit durch die vorerwähnten Diskontinuitäten in die Auskleidung eindringen und möglicherweise zu einer Anfangskorrosion führen. Diese Vorgänge sind aber auf die obere Kammer beschränkt, die sich einfacher überprüfen und warten läßt, so daß jegliche Infiltrationen von kondensierter Flüssigkeit keinen Effekt auf den Behälter 1 haben, da dieser einen Flüssigkeitskopf enthält und deshalb keine Verluste außerhalb des Bades oder ein Lösen der Verkleidung von dem Behälter verursachen kann.
Die erfindungsgemäße Verchromungszelle kann dazu benutzt werden, Stangen mit metallischem Chrom zu überziehen, wobei die Überzüge eine deutlich bessere Härte und chemische Beständigkeit gegenüber Korrosion aufweisen als Überzüge, die mit herkömmlichen Zellen gebildet sind. Die Produktionsgeschwindigkeit ist aufgrund der höheren zulässigen Stromdichte erhöht, und man kann eine Anzahl von Zellen in Reihe schalten, um besonderes dicke Überzüge zu erhalten.

Claims

1. Zelle zur kontinuierlichen elektrolytischen Überzugsbehandlung von Stangen oder dergleichen, umfassend einen ersten Behälter (1), der das elektrolytische Bad enthält, und einen zweiten geschlossenen Behälter (5), der mindestens eine rohrförmige Anode (6) enthält, durch die eine elektrolytisch zu bearbeitende Stange (18) in axialer Richtung hindurchführbar ist, während das elektrolytische Bad parallel zu der Stange selbst strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (18) über ein Einlaß- bzw. ein Auslaß-Mündungsstück (3, 4, 43, 44), das mit Dichtungsmitteln (21) versehen ist, in den Behälter (5) eingeführt wird und den Behälter (5) verläßt, wobei Mittel (9, 10, 26, 27, 28, 40, 42) vorhanden sind für die Zuführung des Stroms des elektrolytischen Bades zu der Anode oder den Anoden (6, 6a, 6b, 39, 41) und zurück zu dem Behälter (1), um dadurch im Inneren der Anode (6) und parallel zu der zu bearbeitenden Stange einen Badstrom zu erzeugen, daß außerdem dielektrische Abstandsmittel (34) zwischen dem Stangen-Einlaßmündungsstück (3, 4) und dem Ende der benachbarten Anode (6) vorhanden sind, die so ausgelegt sind, daß sie eine elektrisch im wesentlichen neutrale Zone definieren, in der ein gesteuerter chemischer Angriff auf die Stangenoberfläche stattfindet.

2. Zelle zur kontinuierlichen elektrolytischen Überzugsbehandlung von Stangen oder dergleichen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßmündungsstücke (3, 4) jeweils aufweisen: einen zylindrischen Körper (16, 17), der in abgedichteter Weise mit dem Behälter (5) verbunden ist und mit einer Axialöffnung ausgestattet ist, um die zu verarbeitenden Stangen durchzulassen, wobei hydraulische Dichtungsmittel (21) an der Stange (18) liegen, eine in den zylindrischen Körper (16, 17) mündende Leitung (14, 15) zum Zuführen eines Stroms aus elektrolytischem Behandlungsbad, welches von einer Pumpe (9) geliefert wird, welche es aus dem Behälter (1) abzieht, wobei die Zuführleitung (15, 14) im Inneren des Mündungsstück-Körpers innerhalb einer Einlaßkammer mündet, die von einem Kragen begrenzt wird, welcher die durch das Mündungsstück laufende Stange umgibt, wobei die Einlaßkammer eine ringförmige Ausflußöffnung zwischen dem Ende des Kragens und dem Mündungsstück-Körper aufweist, durch die hindurch das Bad parallel zu der Stange im Inneren der rohrförmigen Anode (6) geliefert wird.

3. Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Ausflußöffnung (26, 27, 28) von der Einlaßkammer einen solchen Querschnitt aufweist, daß der Strom des Behandlungsbads beschleunigt wird, indem ein Unterdruck durch einen "Venturi"-Effekt in der Einlaßkammer (14) in Richtung auf die hydraulischen Dichtungsmittel (21) auf die Stange (18) erzeugt wird.

4. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßmündungsstücke (3, 4) mit hydraulischen Dichtungsmitteln ausgestattet sind, welche umfassen: eine Anzahl flacher ringförmiger Dichtungen (21) aus radial verformbarem Material, welches die Stange (18) in der Zelle umgibt und um sie herum eine Dichtigkeit aufrecht erhält, wobei die Dichtungen in Reihen angeordnet sind, zwischen denen sie eine Anzahl von Kammern (22, 23) um die Stange herum bilden, wobei die Kammern mit Austragöffnungen (24, 25) für die Flüssigkeit zu dem Behälter hin (1) ausgebildet sind.

5. Zelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßmündungsstücke (4) Kanäle mit verringertem Durchmesser aufweisen, welche das Innere der Anode oder der Anoden (6) mit den von den Dichtungen (21) um die Stangen herum (18) begrenzten Kammern (22, 23) verbinden, und welche derart ausgebildet sind, daß sie die Kammern mit einem Flüssigkeitsstrom versorgen, der ausreicht, um die Dichtungen zu schmieren und einen direkten Kontakt zwischen ihnen und der Stangenoberfläche zu vermeiden.

6. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen geschlossenen Behälter (1) aufweist, der einen mindestens eine rohrförmige Anode (6a, 6b), durch die eine elektrolytisch zu behandelnde Stange in axialer Richtung laufen kann, beinhaltenden Behälter (5) enthält, wobei die Stange in die Behälter eingeführt und aus den Behältern ausgetragen werden über Einlaß- bzw. Auslaßmündungsstücke (3, 4), die Dichtungsmittel (21) aufweisen, wobei Mittel vorhanden sind, um einen Strom eines elektrolytischen Bades zu dem Behälter (5) zu leiten und das Bad daraus zu dem Behälter (1) zu übertragen, um auf diese Weise einen Badstrom im Inneren der Anode oder der Anoden (6) parallel zu der zu behandelnden Stange zu erzeugen.

7. Zelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (5) als axial horizontaler Zylinder geformt ist, der koaxial zu der Anode oder den Anoden (6) verläuft und oben offen ist, wobei das darin enthaltene Bad auf seiner Oberseite ausströmen kann, um in den Behälter (1) zu fallen.

8. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßmündungsstücke (3, 4) für die Stange direkt und abgedichtet mit einer rohrförmigen Anode (6) verbunden sind, die sich über die gesamte Länge der Zelle erstreckt und oberhalb der freien Oberfläche der permanent in dem Behälter (5), in welchem die Anode (6) gelagert ist, verbleibenden Flüssigkeit aufgehängt ist, wobei an der mittleren Stelle der Anode (6) auf deren Oberseite eine Öffnung ausgebildet ist, so daß das in die Anode über die Mündungsstücke (3, 4) eingeleitete Bad durch Herabfallen ausströmen und in den Behälter (1) fallen kann.

9. Zelle für die kontinuierliche elektrolytische Überzugsbehandlung von Stangen oder dergleichen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Einleiten eines Stroms eines elektrolytischen Bads in den Behälter (5) und zum übertragen des Bads aus letzterem in den Behälter (1), um auf diese Weise einen Badstrom in der Anode oder den Anoden (6) parallel zu der zu behandelnden Stange zu erzeugen, einen einzelnen Kanal (98) aufweisen, welcher das Verchromungsbad zwei sich gegenüberliegenden rohrförmigen Anoden zuführt, die mit ihren jeweiligen Enden in der Nähe der Einlaß- und Auslaßmündungsstücke (3, 4) frei in den Behälter (5) münden, wobei die zu behandelnden Stangen axial durch die Anoden (6) laufen und das elektrolytische Bad diese parallel zu den Stangen durchläuft, während zwischen den Mündungsstücken (3, 4) und den diesen gegenüberstehenden Enden der Anoden (6) ein Abstand belassen ist, so daß das Bad frei in den Behälter (5) laufen kann, um eine Zone für einen gesteuerten chemischen Angriff in der Nähe des Einlaß-Mündungsstücks zu belassen.

10. Zelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zuführen eines Stroms eines elektrolytischen Bads zu dem Behälter (5) und zum Übertragen des Bads aus diesem zu dem Behälter (1) zum Zwecke der Erzeugung eines Badstroms zwischen der Anode oder den Anoden (6) parallel zu der zu behandelnden Stange, einen Kanal (40) enthalten, der das Verchromungsbad zu dem Behälter (5) leitet und in diesem einen Flüssigkeitskopf bildet, während sich Auslaßkanäle (42) von den Einlaß- und Auslaß-Mündungsstücken (43, 44) zu dem Behälter (1) hin erstrecken, wobei die Kanäle an zwei miteinander ausgerichtete rohrförmige Anoden (41) angeschlossen sind, durch die die zu behandelnde Stange läuft, wobei die Anoden voneinander um eine Strecke beabstandet sind, die ausreicht, damit ein Strom eines elektrochemischen Behandlungsbads in sie eintreten kann, während Öffnungen (45) zum Abgeben von im oberen Teil der Mündungsstücke entstehenden Gasen vorhanden sind.

11. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) abgedichtet mit einer geschlossenen oberen Kammer verbunden ist, die Dampf absaugende Kanäle enthält, welche mit einer Anlage zum Extrahieren und Rückführen des Kondensats zu dem Behälter verbunden sind.

12. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) und die obere Kammer mittels einer metallischen Außenwand (46) und einer Innenauskleidung (47) aus Kunststoff, wie beispielsweise Polyvinylchlorid, welches gegenüber chemischen Mitteln in dem Verchromungsbad beständig ist, aufgebaut sind, wobei der Behälter (1) ohne Öffnungen, Auslässe oder dergleichen ausgebildet ist, welche Verbindungen oder Schweißnähte in dem Kunststoffüberzug bilden, während der Flüssigkeitsspiegel in dem äußeren Behälter unter dem Niveau der Verbindung zwischen dem Behälter und der oberen Kammer gehalten wird.