DE3822726A1 - Vorrichtung zum trommelgalvanisieren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Trommel­ galvanisierung durch Elektrogalvanisierung oder durch strom­ loses Galvanisieren bzw. Plattieren, zur Ausbildung einer Schicht an Oberflächen von Gegenständen, die aus Keramik­ materialien, wie etwa Zirkonoxid, zur Herstellung von Tran­ sistoren, Kondensatoren oder anderen elektrischen Elementen oder Bauteilen gebildet sind, welche beispielsweise auf gedruckten Schaltungen angeordnet sind.

Unter den bekannten obengenannten Galvanisierungs-Vorrich­ tungen ist eine horizontale Trommelgalvanisierungs-Vorrich­ tung bekannt, welche in Teil-Tauch-Bauart ausgebildet ist und welche ein Paar von vertikalen Platten umfaßt, welche einander gegenüberliegend mit einem Abstand zueinander ange­ ordnet sind, sowie eine hexagonale, hohle Trommel, welche sich zwischen den vertikalen Platten erstreckt und drehbar an diesen gelagert ist, wobei die Trommel über einen Wechselstrommotor antreibbar ist. Die hohle Trommel umfaßt eine rohrförmige Trommelwandung, welche sich zwischen unbe­ arbeiteten Platten erstreckt, welche an gegenüberliegenden Enden der Trommel angeordnet sind, und wobei diese Trommel­ wandung insgesamt aus einer porösen Platte gefertigt ist.

Bei der Elektrogalvanisierung von Oberflächen von kera­ mischen Gegenständen oder Elementen, beispielsweise aus Zirkondioxid (ZrO₂) unter Verwendung der oben beschriebe­ nen Trommelgalvanisierungs-Vorrichtung, werden die Gegen­ stände durch vorheriges stromloses Galvanisieren mit einer Nickelschicht überzogen, und anschließend werden diese mit der Nickelschicht versehenen Gegenstände zur Trommelgalva­ nisierung in der hohlen Trommel angeordnet. Bei der bekann­ ten Trommelgalvanisierungs-Vorrichtung werden die Gegen­ stände nur einer negativen oder passiven Bewegungswirkung der in Drehung befindlichen Trommel unterworfen. Folglich stellt sich eine nicht ausreichende Bewegung der Gegenstände ein, wodurch sich das Problem einer mangelnden Gleichförmig­ keit der Dicke der Beschichtung und von Haftungsfehlern er­ gibt.

Der Erfindung liegt hauptsächlich das Ziel zugrunde, eine Vorrichtung zur Trommelgalvanisierung zu schaffen, mittels derer die Gegenstände in ausreichender Weise bewegt werden, um die Gegenstände mit einer Beschichtung gleichförmiger Dicke und ohne Haftungsfehler zu beschichten. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß die Galvanisierungsvorrichtung mehrere Bewegungskugeln, die aber auch von der Kugelform leicht abweichende Formen, wie z. B. Zwiebelform, Birnenform oder dergleichen besitzen können, aufweist, die zur Bewegung der Gegenstände in der hohlen Trommel angeordnet sind. Die Gegenstände werden durch eine positive Bewegungswirkung der Bewegungskugeln in Kombination mit einer negativen oder pas­ siven Bewegungswirkung der in Drehung befindlichen Trommel vollständig bewegt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine Vor­ richtung zur Trommelgalvanisierung zu schaffen, bei welcher die Gegenstände mit einem verbesserten Wirkungs­ grad bewegbar sind. Zu diesem Zwecke sind die obenge­ nannten Bewegungskugeln längs einer imaginären Parabel so angeordnet, daß die Bewegungskugeln an Zwischenposi­ tionen weiter von dem Boden der hohlen Trommel entfernt sind, als die Bewegungskugeln, welche sich an den End­ positionen befinden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine Vor­ richtung zur Trommelgalvanisierung zu schaffen, mittels derer eine Bewegung von Gegenständen mit ungleich grö­ ßerem Wirkungsgrad möglich ist. Dieses Ziel wird durch eine Ausgestaltung erreicht, bei welcher die Bewegungs­ kugeln durch leitende Stangen mit einer Trommelelektrode verbunden sind, welche sich in axialer Richtung zur hohlen Trommel erstreckt, wobei die leitenden Stangen in einer Richtung der Trommeldrehung geneigt sind, so daß eine Achse jeder leitenden Stange und jeder Bewegungs­ kugel sich in einem Winkel zu einem Lot erstreckt, welches durch ein Zentrum der Trommelelektrode errichtet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs­ beispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung weitere Ziele der vor­ liegenden Erfindung ergeben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer horizontalen Trommelgalvanisierungs-Vorrichtung der teilweise eintauchenden Bauart;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Galvanisierungs­ vorrichtung;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III von Fig. 1;

Fig. 4 eine Schnittansicht eines Bereichs der Galvanisierungsvorrichtung entlang der Linie IV-IV von Fig. 3;

Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Ver­ deutlichung der Bewegungszustände;

Fig. 6 eine Seitenansicht eines ersten Aus­ führungsbeispiels einer Bewegungskugel;

Fig. 7 eine Seitenansicht eines weiteren Aus­ führungsbeispiels einer Bewegungskugel; und

Fig. 8 eine Seitenansicht eines weiteren Aus­ führungsbeispiels einer Bewegungskugel.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen horizontalen Trommelgalvanisierungs- Vorrichtung der teilweise eintauchenden Bauart darge­ stellt, welche ein Paar von vertikalen Platten 1 und 2 aufweist, welche in geeigneter Weise voneinander beab­ standet sind, sowie mehrere Streben 3, welche die beiden vertikalen Platten 1 und 2 verbinden, und zwar an einer mittleren oberen Stelle und an deren bodenseitigen Ecken.

Die vertikalen Platten 1 und 2 lagern drehbar eine hexagonale, hohle Trommel 4, welche sich zwischen den unteren Bereichen der Platten erstreckt. Oberhalb der Trommel 4 ist ein Motorsockel 6 vorgesehen, welcher sich in horizontaler Richtung erstreckt und von den vertika­ len Platten 1 und 2 über Lagerbolzen 5 gehaltert wird.

Der Motorsockel 6 lagert einen Gleichstrom-Getriebemotor 7, welche eine nicht dargestellte Geschwindigkeitsrege­ lung aufweist. Dieser Motor 7 umfaßt eine drehbare Welle 8, welche ein Antriebszahnrad 9 trägt.

Das Antriebszahnrad 9 ist über zwei freilaufende Zahn­ räder 11 und 12, die an der einen vertikalen Platte 1 gelagert sind, mit einem Zahnkranz 10 in Eingriff, welcher fest am Umfang einer Endplatte 13 der Trommel 4 angeordnet ist. Somit kann der Gleichstrom-Getriebe­ motor 7 über die Zahnräder 9, 11, 12 und 10 die Trommel 4 antreiben, wodurch die Trommel 4 sich in einer Galvani­ sierlösung A in Richtung des Pfeiles f gemäß den Fig. 1 und 4 dreht.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, weist die Trommel 4 eine rohrförmige Trommelwandung 15 auf, welche sich zwischen gegenüberliegenden Endplatten 13 und 14 er­ streckt. Die Trommelwandung 15 umfaßt mehrere Querträger 16, welche sich entlang der Kanten der hexagonalen Trommel 4 erstrecken, sowie eine poröse Platte 17, welche eine geeignete Maschenweite aufweist, um ein Ein­ fließen und ein Ausfließen der Galvanisierlösung A in die Trommel und aus der Trommel 4 zu ermöglichen. Die Trommelwandung 15 umfaßt einen an einer Seite von dieser entfernbar gelagerten Deckel zur Einführung der zu gal­ vanisierenden Gegenstände. Dieser entfernbare Deckel ist aus dem Stand der Technik bekannt und wurde deshalb in den Zeichnungen nicht dargestellt.

Die Trommel 4 ist mittels Lagern 18 an dem Paar von vertikalen Platten 1 und 2 gelagert und wird an ihrem axialen Mittelbereich von einer Trommelelektrode 20 durchdrungen, welche aus Messing gefertigt ist und mit einer Beschichtung 19 abgedeckt ist, beispielsweise einer wärmebeständigen Vinylchlorid-Röhre. Die Trommel­ elektrode 20 ist an ihren gegenüberliegenden Enden mittels der vertikalen Platten 1 und 2 gelagert und mittels Muttern 21 gegen Drehung gesichert.

Eine negative Elektrode 22 ist an der Rückseite der anderen vertikalenPlatte 2 angebracht. Diese negative Elektrode 22 ist an ihrem unteren Ende mit der Trommel­ elektrode 20 elektrisch verbunden und durch eine Isolierabdeckung 23 abgedeckt.

Das Ende der Trommelelektrode 20, welches an der linken Seite (gemäß Fig. 2 und 3) nach außen über die vertikale Platte 1 vorsteht, ist durch eine Isolierkappe 24, wel­ che aus einem wärmebeständigen Kunststoffmaterial ge­ fertigt ist, abgedeckt.

Die Trommelelektrode 20 trägt nichtdrehbare Bewegungsele­ mente 25 zur Bewegung der Gegenstände während der Gal­ vanisierbehandlung. Die Bewegungselemente 25 umfassen Bewegungskugeln 31, welche nachfolgend im einzelnen be­ schrieben werden und welche gegen wärmebeständige Kunst­ stoffkugeln zur Durchführung eines stromlosen Galvani­ sierungsvorganges austauschbar sind. Während der Elektrogalvanisierung haben die Bewegungselemente 25 sowohl eine elektrifizierende, als auch eine bewegende Funktion.

Wie im einzelnen in den Fig. 3 bis 6 dargestellt ist, umfassen die Bewegungselemente 25 leitende Messing­ stangen 26 bis 29 unterschiedlicher Länge, welche sich von der Trommelelektrode 20 aus in die Galvanisierlösung A erstrecken. Diese leitenden Stangen 26 bis 29 sind mit einem Überzug 30, beispielsweise einer wärmebeständigen Vinylchlorid-Röhre überzogen. Jede der leitenden Stangen 26 bis 29 bildet an ihrem unteren Ende eine Gewindeaus­ nehmung 32 aus, an welcher mittels einer Schraube 31 a die aus Messing gefertigte Bewegungskugel 31 fest befe­ stigt ist. Die Bewegungskugeln 31 bewirken eine nega­ tive Aufladung der Gegenstände zum Zeitpunkt der Elek­ trogalvanisierung.

Es werden, mit anderen Worten, Messingkugeln als Bewegungs­ kugeln 31 für einen Elektrogalvanisiervorgang und wärmebe­ ständige Kunststoffkugeln für einen stromlosen Galvanisier­ vorgang verwendet. Diese Anordnung ermöglicht es, daß mit einer einzigen Trommelgalvanisier-Vorrichtung sowohl ein Elektrogalvanisiervorgang, als auch ein stromloser Galvani­ siervorgang durchgeführt werden kann. Wenn hierin von "Ku­ geln" die Rede ist, so sollen auch von der strengen Kugel­ form abweichende geometische Formen, wie z. B. solche mit Zwiebelform, Birnenform, Eiform und dergleichen mit umfaßt sein.

Wie in Fig. 6 dargestellt, weist jede der Bewegungskugeln 31 ein Verhältnis von Durchmesser a zur Länge b auf, welches in einem Bereich von 1 : 1,5 bis 1 : 2 liegt, und ist mit einer länglichen, annähernd umgekehrten Zwiebelgestalt versehen.

Die Bewegungskugeln 31 haben, bezogen auf Fig. 5, untere Enden, welche jeweils vom Boden der Trommel einen Abstand L 1, L 2, L 3 und L 4 aufweisen. Die Bewegungskugeln 31 an ge­ genüberliegenden Endbereichen in axialer Richtung der Trom­ melelektrode 20 sind in einem Abstand von l 1 von den jewei­ ligen vertikalen Platten 1 und 2 angeordnet, wobei zueinan­ der benachbarte Bewegungskugeln 31 jeweils einen Abstand l 2 aufweisen. Das führt zu dem Ergebnis, daß die Bewegungsku­ geln 31 auf einer imaginären Parabel angeordnet sind.

Wie weiterhin in Fig. 4 dargestellt, sind die leitenden Stangen 26 bis 29 in der Richtung der Trommeldrehung ge­ neigt, so daß eine Achse d jeder leitenden Stange un jeder Bewegungskugel sich in einem Winkel R zu einem Lot c er­ strecken, welches sich von dem Zentrum der Trommelelektrode 20 aus erstreckt.

Im folgenden wird der Betrieb der beschriebenen Vorrichtung näher erläutert.

Beim Galvanisieren von keramischen Gegenständen, bei­ spielsweise aus Zirkonoxid, werden diese Gegenstände vorher einer stromlosen Galvanisierung unterworfen, um eine Nickelschicht von ungefähr 0,2 µ auf den Oberflä­ chen des Gegenstandes auszubilden. Anschließend werden mehrere, mit einer Nickelschicht versehene Gegenstände in der hohlen Trommel 4 angeordnet, und zwar in einer Menge, welche 50 bis 55% der Trommelkapazität ent­ spricht.

Die Trommel, welche die Gegenstände enthält, wird auf eine ausreichende Tiefe in die Galvanisierlösung A eingetaucht, so wie dies in den Fig. 1 und 4 darge­ stellt ist. In diesem Zustand wird die Trommel 4 durch den Gleichstrom-Getriebemotor 7 angetrieben, um sich mit einer Drehgeschwindigkeit von 16 bis 18 UpM, bevorzug­ terweise 17 UpM zu drehen. Zu diesem Zeitpunkt wird die negative Elektrode 22 negativ geladen, gleichzeitig wird eine nicht dargestellte positive Elektrode oder Anode, welche außerhalb der Trommel 4 angeordnet ist, positiv geladen. Daraufhin kristallisiert ein metallischer Be­ standteil der Galvanisierlösung A, welche eine Lösung von Metallsalzen enthält, aus der Lösung über eine elektrolytische Reaktion, wobei die negativ geladenen Gegenstandsoberflächen über eine Kathodenreaktion gal­ vanisiert werden.

Während des oben beschriebenen Galvanisiervorganges werden die Gegenstände in der hohlen Trommel 4 positiv durch die mehreren Bewegungskugeln 31 der nichtdreh­ baren Bewegungselemente 25 bewegt. Die Gegenstände werden durch diese positive Bewegung in Verbindung mit einer durch die Drehung der Trommel 4 hervorgerufenen negativen Bewegung in wirkungsvoller Weise bewegt.

Die vorgenannten Werte L 1, L 2, L 3, L 4, l 1, l 2, a, b und R und die Größe der Trommelbewegungen können beispielsweise wie folgt festgelegt werden:

L 1 = 15, L 2 = 35 bis 40, L 3 = 65, L 4 = 85,
l 1 = 25, l 2 = 35 bis 40, a = 15 bis 20,
b = 1,5a bis 2a (jeweils in mm)
R = 5 bis 20°, wobei R bei kleineren Gegenständen
kleiner gewählt wird; und
Drehgeschwindigkeit der Trommel 16 bis 18 UpM.

Bei Verwendung der obengenannten Werte wurde ein ausreichen­ der Bewegungseffekt erzielt, so wie dies in Fig. 5 darge­ stellt ist, wobei die Gegenstände sich entlang einer parabo­ lischen Bewegungsbahn α und in Richtungen, welche durch die Pfeife e angedeutet sind, bewegen.

Wenn ein Bewegungsvorgang mit einer Trommel-Drehgeschwindig­ keit ausgeführt wird, welche außerhalb des Bereiches von 16 bis 18 UpM liegt, der Winkel R auf einen Wert größer 20° festgelegt wird und das Verhältnis zwischen Durchmesser a und Länge b der Bewegungskugeln 31 außerhalb des Bereiches von 1 : 1,5 bis 1 : 2 liegt, bewegen sich die Gegenstände längs einer unregelmäßigen Bewegungskurve β, so wie dies in Fig. 5 durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist.

Es gibt keine theoretische Erklärung für das Erreichen der vorgenannten Bewegungsbahn α, es wird jedoch vermutet, daß der hervorragende Bewegungseffekt sich aus der Zusammenwir­ kung der verschiedenen Werte ergibt, wenn diese wie oben beschrieben eingestellt werden.

Da die Gegenstände durch die Bewegungselemente 25 voll­ ständig bewegt werden, werden die Gegenstände mit einem Überzug gleichmäßiger Dicke und zuverlässiger Haftung beschichtet oder überzogen.

Weiterhin ist es möglich, bei Gegenständen aus Keramik­ materialien, beispielsweise Zirkonoxid, eine nicht­ magnetische Galvanisierung oder Beschichtung vorzuneh­ men.

Der oben beschriebene Bewegungseffekt ist nicht auf die Elektrogalvanisierung beschränkt, sondern kann auch bei einer stromlosen Galvanisierung erzielt werden.

Die Fig. 7 und 8 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Bewegungskugeln 31. Die Bewegungskugel 31′ gemäß Fig. 7 weist einen elliptischen Querschnitt auf. Derselbe vor­ teilhafte Effekt kann mit einer Bewegungskugel 31′′ gemäß Fig. 8 erzeugt werden, welche einen elliptischen Quer­ schnitt mit einem etwas angespitzten Endbereich auf­ weist.

Selbstverständlich wird bei der Nickelbeschichtung oder Nickelgalvanisierung eine Nickelelektrode als positive Elektrode verwendet, ebenso wie eine Kupferelektrode bei der Kupferbeschichtung und eine Platin-Titan-Elektrode bei der Goldbeschichtung. Die Galvanisierlösung sollte ebenfalls eine Lösung eines Metallsalzes umfassen, welches gemäß der Art der Beschichtung ausgewählt ist.

Der Begriff "Bewegungseinrichtung", welcher in den An­ sprüchen gewählt wurde, entspricht den in den vorigen Ausführungsbeispielen beschriebenen Bewegungselementen 25. Der Ausdruck "galvanisierend zu behandelnde Gegen­ stände"bezieht sich auf elektronische Bauteile zur Be­ festigung auf gedruckten Schaltkreisen oder ähnliche kleine Elemente.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise ist, obwohl die Galvanisiervorrichtung im Hinblick auf die Behandlung von Keramikgegenständen beschrieben wurde, die Vorrichtung selbstverständlich auch verwendbar zur Galvanisierung verschiedenartigster kleiner Gegenstände oder Teile aus Metall, Kunststoff und anderen Materia­ lien, um an deren Oberflächen entsprechende Beschichtun­ gen auszubilden.

Wegen der mehrseitigen Ausgestaltung gewährleistet die hexagonale hohle Trommel 4 die negative Bewegung bei jeder ihrer Drehung, um einen kombinierten Effekt mit der positiven Bewegung durch die Bewegungselemente 25 hervorzurufen. Die Trommel 4 ist jedoch nicht auf die hexagonale Ausgestaltung beschränkt, sondern kann auch andere polygonale Ausgestaltungen umfassen. Die Maschen­ form der porösen Platte 17 kann quadratisch, rund oder in anderer Gestalt ausgebildet sein. Die Endplatten 13 und 14 können natürlich ebenfalls poröse Bereiche um­ fassen, um eine Strömung der Galvanisierlösung in die Trommel 4 und aus dieser heraus zu ermöglichen.

Der Gleichstrom-Getriebemotor 7, welcher als Antriebs­ einheit zur Drehung der Trommel 4 verwendet wird, weist den Vorteil auf, daß er relativ klein ist und trotzdem ein ausreichendes Drehmoment abgibt.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Trommelgalvanisieren mit einem Paar von vertikalen Platten, welche zueinander beabstandet sind, und einer hohlen Trommel, welche drehbar von den vertikalen Platten gelagert ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die hohle Trommel (4) eine nichtdreh­ bare Bewegungseinrichtung (25) einschließt, welche mehrere Bewegungskugeln (31) zur Bewegung galvanisie­ rend zu behandelnder Gegenstände umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungskugeln (31) längs einer imaginären Parabel angeordnet sind, so daß die Bewegungskugeln (31) an mittleren Stellungen weiter vom Boden der hohlen Trommel (4) entfernt sind, als die Bewegungs­ kugeln (31) an den Endbereichen der Trommel.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bewegungskugeln (31) mittels leitender Stangen (26 bis 29) an einer Trommelelek­ trode (20) befestigt sind, welche sich axial in der hohlen Trommel (4) erstreckt, wobei die leitenden Stangen (26 bis 29) in einer Richtung zur Trommel­ drehung geneigt sind, so daß eine Achse einer jeder leitenden Stange (26 bis 29) und jeder Bewegungs­ kugel (31) sich in einem Winkel zu einem Lot er­ streckt, welches sich durch ein Zentrum der Trommel­ elektrode (20) erstreckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel in einem Bereich von 5 bis 20° ausge­ wählt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Bewegungskugeln (31) in Form einer umgekehrten Zwiebelform ausgebildet und mit einem länglichen Bereich versehen ist, wobei das Verhältnis von Durchmesser zu Länge in einem Bereich von 1 : 1,5 bis 1 : 2 liegt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungskugeln (31) metalli­ sche Kugeln und wärmebeständige Kunststoffkugeln um­ fassen, welche untereinander austauschbar sind, wobei die metallischen Kugeln beim Elektrogalvanisieren und die Kunststoffkugeln beim stromlosen Galvanisieren verwendbar sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Trommel (4) polygonal ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Trommel (4) mittels eines Gleichstrom-Getriebemotors (7) antreibbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Trommel (4) mit einer Geschwindigkeit von 16 bis 18 UpM drehbar ist.