DE3920873A1 - Chargen-konforme anodensysteme fuer tauchtrommeln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrolytischen Oberflächenbehandlung schüttfähiger Massenteile in wässrigen Lösungen, bestehend im wesentlichen aus einer, die besagten Massenteile als Charge beinhaltenden, um ihre horizontale Längsachse rotierende Tauchtrommel vornehmlich prismatischer Raumform mit perforierter Wandung, und aus einem, der besagten Tauchtrommel zugeordnetem Anodensystem.

Die Abhängigkeit der kathodischen Stromausbeute von der Größe der kathodischen Stromdichte ist bekannt. Es ist desgleichen bekannt, daß mit steigender Stromdichte auch der Anteil der Wasserstoffreduktion im allgemeinen zu­ nimmt, und folglich zu einer Minderung der kathodischen Stromausbeute führt. Um die Ausbeute möglichst hoch zu halten und mehr Galvanisierstrom der, in der Tauch­ trommel befindlichen Charge zuzuführen, wird die sogenannte offene Durchtrittsfläche, d.h. die Querschnitts­ fläche aller Perforationen und ihre Dichte im Trommel­ mantel - sofern es die Abmessungen der, die Charge bildenden Massenteile es zulassen - maximal ausgelegt. Ein entsprechendes Beispiel sind Tauchtrommeln für die Behandlung von Elektronik-Bauteilen, deren perforierte Wandung aus einem Gittergewebe besteht.

Für schwerere Chargen ist es aber unumgänglich notwendig, daß der Trommelmantel aus einer massiven perforierten Platte aus einem elektrisch nicht leitenden synthetischen Mantel besteht. Die betriebliche Erfahrung zeigt, daß die mögliche offene Durchtrittsfläche perforierter Mäntel von Tauchtrommeln unterhalb des Betrages von 20% liegt.

Die Anoden hängen im allgemeinen senkrecht in zwei Reihen entlang dem länglichen prismatischen Trommelkörper im Elektrolyten. Beide Anodenreihen stehen im gleichen Abstand zum Mantel der Tauchtrommel. Die Anoden selbst können ebene Platten, löslich oder unlöslich sein oder auch als lösliche Anodenwürfel (-kugeln) in flachen Körben aus Titan oder einem andern Material gefüllt sein.

Eine weitere bekannte Maßnahme zur Steigerung der Strom­ aufnahme der Tauchtrommel besteht darin, die Anoden halb­ kreisförmig um die untere Hälfte der Trommel herum anzuordnen, um solcherart ein gleichmäßiges elektrisches Feld zwischen dem Anodensystem und dem Trommelkörper her­ zustellen. Das homogene Feld ermöglicht eine Ausdehnung des Bereiches maximal zulässiger kathodischer Stromdichten auch unterhalb der Tauchtrommeln. Steigerungen der Stromauf­ nahme der Tauchtrommel in der Größenordnung von annähernd 30% sind möglich, ohne das Limit zulässiger kathodischer Stromdichten zu überschreiten.

Zeichnet man den Querschnitt einer Tauchtrommel auf, so erscheint deren Mantel im allgemeinen als ein regel­ mäßiges Mehreck (vorzugsweise als ein Sechseck) oder als ein Kreis. Bildet man die Anoden um die untere Hälfte der Trommel halbkreisförmig aus, so sind - bezogen auf die Längs- oder Rotationsachse der Tauchtrommel - der Querschnitt des Trommelmantels und die halbkreisförmige Anodenanordnung zentrisch symmetrisch.

Nach dem Stand der Technik bilden die Tauchtrommeln und die ihnen zugeordneten Anodensysteme - gleichgültig, ob es sich um Reihen plattenförmiger Anoden oder um halbkreis­ förmige Anoden handelt - gemeinsam ein symmetrisches Gebilde.

Die kathodisch polarisierte Charge der Tauchtrommel stellt einen Farraday′schen Käfig dar. Die Trommel ist üblicher­ weise nur zu rund einem Drittel ihres Inhalts mit der Charge gefüllt; der elektrolytische Reduktionsvorgang (das soge­ nannte Galvanisieren) findet ausschließlich im peripheren Bereich der Charge, also an deren Hüllfläche statt.

Der prismatische Trommelkörper rotiert stetig und die, in der Tauchtrommel befindliche Charge folgt - zufolge ihres Eigengewichtes - dem sich drehenden Trommelmantel im Rotationssinn. Dabei ergibt sich (von der Art sowie Menge der Massenteile und der Drehgeschwindigkeit abhängig) eine Scheitelstelle von der aus die Chargenteile über eine geneigte Böschungsfläche wieder herunter kollern.

Die Charge wird dabei - im Drehsinn - zum größten Teil zu einer der beiden Anodenreihen hin versetzt, wobei sie gleichzeitig von der gegenüberliegenden Anodenreihe ent­ fernt wird.

Ist eine halbkreisförmige Anodenanordnung vorgesehen, so tritt ein analog vergleichbarer Zustand ein.

Mit der Verlagerung der Charge zu einer der beiden Anoden­ reihen tritt zwangsweise auch eine Verlagerung (Konzentration) des Galvanisierstromes zu jenem Bereich der Chargenhüll­ fläche ein, die dieser Anodenreihe am nächsten steht. Die kathodische Stromdichte dieses Bereichs soll allerdings nicht ihre obere zulässige Grenze überschreiten; d.h. daß die kathodische Stromdichte in allen anderen Bereichen der Chargen-Hüllfläche wesentlich unter dem erstrebten Wert liegt. Die ungleichmäßige Stromdichte-Verteilung über den gesamten Umfang der Charge hat zwangsweise eine ungleich­ mäßige qualitative und quantitative Galvanisierung der Massenteile und gleichzeitig eine erheblich verringerte Galvanisierleistung zur Folge. Diese Mängel nach dem Stand der Technik sind bekannt; sie können in ihren Aus­ wirkungen aber größenordnungsmäßig nicht vermieden werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bereich höchst zulässiger kathodischer (im Fall des sogenannten elektro­ lytischen Polierens der anodischen) Stromdichten überall an der Hüllfläche der Trommelcharge möglichst über deren gesamten Ausmaß hinweg gleichmäßig auszuweiten, um sowohl die Qualität als auch die Quantität der elektrolytisch reduzierten Metallschichten auf den Oberflächen der Massen­ teile wesentlich zu steigern, und somit die, in diesem Zusammenhang bekannten Mängel nach dem Stand der Technik weitgehendst auszuschließen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Anodensystem chargen-konform, d.h. im wesentlichen in äquidistanten Abständen zur Hüllfläche ABCDA der, in der Tauchtrommel beinhalteten Charge zugeordnet, und das Anoden­ system folglich asymmetrisch zur Tauchtrommel angeordnet ist.

Der grundlegende erfinderische Gedanke kann bildlich ver­ anschaulicht werden, indem man die konzentrische Umhüllung der Trommelcharge mit einem sie allseits äquidistant um­ gebenden Anodensystem mit einer Hand vergleicht, die in einem Handschuh steckt. Die eigentliche Zielsetzung der Erfindung besteht darin, den schwächsten Bereich des elektrischen Feldes, und zwar jenen entlang der Böschungs­ fläche der Charge, möglichst intensiv zu aktivieren und damit der Charge auch an dieser Stelle ein zulässiges Maximum an Galvanisierstrom zukommen zu lassen.

Die versuchsweise Realisierung des Erfindungsgegenstandes hat überraschender Weise zu einer sprunghaften Erhöhung des Galvanisierstromes bei Beibehaltung der zulässigen kathodischen Stromdichten und gleichzeitig zu einem Absinken der angelegten Gleichrichterspannung geführt. Die Qualität der Niederschläge wurde eindeutig besser, insbesondere beim Galvanisieren von Elektronik-Bauelementen in einem Pb-Sn-Elektrolyten. Die Metallschichten waren, auch bei relativ geringen Dicken von rund 8 µm so gut wie porenfrei; ein Zeichen dafür, daß die kathodische Stromausbeute gegen 100% konvergierte und demnach nur ein vernachlässigbar kleiner Anteil an Wasserstoff abgeschieden wurde.

Die Tauchtrommeln werden zu rund einem Drittel ihres Füll­ volumens mit der Charge beladen. Mißt man die Hüllfläche der Charge entlang der zuvor beschriebenen Böschungsfläche und mißt man auch den Anteil der restlichen Chargen- Hüllfläche, die an der perforierten Wandung der Tauch­ trommel anliegt, so wird man feststellen, daß sie sich im Verhältnis wie 2 : 3 verhalten. Gelingt es also, an dem Flächenbereich der Böschungsebene eine kathodische Strom­ dichte entstehen zu lassen, die jener an der übrigen Chargenoberfläche (die am perforierten Trommelmantel) gleich oder annähernd gleich ist, so erreicht man eine Steigerung der gesamten Galvanisierleistung, die um ungefähr ein Drittel höher ist als jene, die nach dem Stand der Technik möglich wäre.

Zwischen den beiden Gegenelektroden, d.h. zwischen dem umhüllenden erfindungsgemäßen Anodensystem und der Charge entsteht ein homogenes elektrisches Feld mit einem unge­ wöhnlich großen Leiterquerschnitt für den Durchfluß des Galvanisierstromes. Beobachtungen in der betrieblichen Praxis haben gezeigt, daß - bei erhöhtem Galvanisier­ strom - die dafür benötigte Gleichrichterspannung beträchtlich fällt. Eine drastisch reduzierte Spannung bedeutet aber einen drastisch reduzierten Verbrauch der gleichgerichteten elektrischen Energie, und insbesondere im Falle der galvanischen Verzinkung in Trommeln, einen ent­ sprechend niedrigen Bedarf an Energie für die Kühlung des Elektrolyten.

Die wesentlich gesteigerte Galvanisierleistung soll auch unter zwei unterschiedlichen Aspekten betrachtet werden:

• 1. Bei einem (vergleichbar) gleichen Durchsatz mit einer konventionellen Anlage kann eine Anlage mit dem erfindungsgemäßen chargenkonformen Anodensystem erheblich kleiner dimensioniert werden oder,
• 2. gegenüber einer konventionellen Anlage gleicher Dimension wird eine mit chargen-konformen Anoden einen beträchtlich höheren Durchsatz an oberflächen­ behandelten Chargen erzielen.

Die bekannten Zuordnungen von Anoden und Tauchtrommeln sind symmetrisch. Die erfindungsgemäße konzentrische Um­ hüllung der Charge mit einem äquidistanten Anodensystem hat zur Folge, daß die bekannte vorrichtungsgemäße symmetrische Anoden-Tauchtrommel-Anordnung nicht mehr möglich ist. Die erfindungsgemäße Anoden-Tauchtrommel- Anordnung zeichnet sich im scharfen Gegensatz zum Stand der Technik durch Asymmetrie aus.

Zieht man den Querschnitt einer Tauchtrommel in Betracht und dreht sich diese beispielsweise im Gegenuhrzeigersinn, dann rückt die Charge durch die Rotationsbewegung zum über­ wiegenden Teil in die rechte Seite der dargestellten Trommel.

Der Erfindung gemäß folgt auch das gesamte Anodensystem dieser örtlichen Verschiebung und rückt nach rechts, der geometrische Mittelpunkt der Tauchtrommel ist nicht mehr - im Gegensatz zum Stand der Technik - identisch mit dem Mittelpunkt des zugeordneten Anodensystems. Das erfindungsgemäße System chargen-konformer Anoden kann demnach im Zusammenhang mit der zugeordneten Tauchtrommel nicht mehr als ein geometrisch regelmäßiges Gebilde be­ trachtet werden.

Die Trommel befindet sich meistens in Anlagen zur Ober­ flächenbehandlung, die mit einem automatischen Transport­ mechanismus ausgerüstet sind. Einzelne Laufwagen heben und senken die Tauchtrommel an den einzelnen Behandlungs­ stationen und befördern diese nach vorgegebenen Zeit-Weg- Diagrammen von einer Station zur anderen.

Der Erfindung gemäß kann das, die Tauchtrommel zylinder­ förmig umhüllende Anodensystem an seiner obersten Stelle unterbrochen sein, um den Transportwagen die Möglichkeit zu geben, die betreffende Tauchtrommel aus dem Elektrolyten zu heben bzw. in diesen hinein zu senken. Die offene Stelle im Anodensystem liegt also direkt oberhalb der Tauchtrommel und hat annähernd deren Breite.

Eine andere Variante der Erfindung sieht vor, die zuvor beschriebene offene Stelle im Anodensystem verschließbar mit einem Segment passender Größe zu gestalten. Das abnehmbare Segment schließt die Lücke im Anodensystem sobald die Tauchtrommel in den Elektrolyten hinein gesenkt wurde. Nachdem die Behandlungszeit abgelaufen ist, wird das Segment entfernt, um die Tauchtrommel aus der Badlösung heraus heben zu können. Das Einsetzen bzw. Entfernen des Anodensegments kann im Einklang mit dem Rythmus des Transportmechanismus automatisch gesteuert werden.

Eine weitere vereinfachte Variante der Erfindung läßt die Verwendung der, in der betrieblichen Praxis am meisten üblichen ebenen Anoden-Platten oder -Kästen aus Titan, gefüllt mit löslichen Anodenwürfeln oder -kugeln zu. Die Tauchtrommel befindet sich zwischen zwei, zueinander parallelen geradlinigen Reihen solcher Anoden, die senk­ recht in den Elektrolyten hinein hängen. Die besagten beiden Anodenreihen weisen aber - im Gegensatz zum Stand der Technik und im Sinne der erfindungsgemäßen Asymmetrie - ungleiche Abstände zum Trommelkörper auf. Dem Drehsinn der Trommel gemäß ist die Anodenreihe, auf welche die Charge zuwandert, am weitesten von der Trommel entfernt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, Anoden auch an den beiden Trommel-Endseiten zuzu­ ordnen. Der Trommelmantel wird folglich allseitig vom chargenkonformen Anodensystem umhüllt; die zusätzlich an seinen beiden Enden vorgesehenen Anoden stehen vor­ zugsweise senkrecht zur horizontalen Rotationsachse der Tauchtrommel. Die Entfernung der endseitigen Anoden zur Tauchtrommel ist ebenfalls äquidistant im Bezug auf die Charge, d.h., die längs- und endseitigen Anoden stehen im äquidistanten Abstand zur Hüllfläche der Trommelcharge.

Bei einer Trommel von 900 mm Länge, einer Schlüsselweite von 360 mm und Perforationen von 3 mm Durchmesser ist versuchsweise festgestellt worden, daß sich bei einer Hinzufügung der zusätzlichen Anoden an den beiden End­ seiten der Trommel deren Stromaufnahme um weitere 18% steigern läßt.

Die Endseiten der prismatischen Tauchtrommel sind - von sehr wenigen Ausnahmen abgesehen - nie perforiert. Es ist selbstverständlich, daß in erfindungsgemäßen Zusammenhang eine Perforierung der beiden Endseiten einen weiteren Beitrag zur Leistungssteigerung liefert.

Um die Leistungssteigerung mittels des chargenkonformen Anodensystems möglichst vollständig ausschöpfen zu können, sollte die Tauchtrommel gänzlich in den Elektro­ lyten eintauchen.

Die Erfindung wird an einigen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die folgenden Figuren beabsichtigen eine, auf das Wesentliche der erfindungsgemäßen Vorrichtungen beschränkte Darstellung wiederzugeben; bekannte, dem Fachmann geläufige Konstruktionselemente werden daher zeichnerisch nicht berücksichtigt.

Fig. 1 veranschaulicht - im Prinzip - den Querschnitt einer, im Elektrolyten eingetauchten Trommel mit der darin befindlichen Charge, umgeben von dem chargen-konformen und zur Charge im äquidistanten Abstand angeordneten erfindungsgemäßen Anoden­ system.

Fig. 2 zeigt im Querschnitt ein Ausführungsbeispiel entsprechend der prinzipiellen Darstellung in der Fig. 1.

Fig. 3 und Fig. 4 stellen die chargen-konforme Anodenanordnung der Fig. 2 in einer Längsansicht bzw. im Grundriß (entsprechend dem Schnitt M-N der Fig. 2) dar.

Fig. 5 gibt die gleiche Zuordnung des erfindungs­ gemäßen Anodensystems zur Trommelcharge wie in den Fig. 1 bis 4 mit dem Unterschied wieder, daß ein Anodenbereich direkt oberhalb der Tauchtrommel offen gelassen wird, um ein vertikales Einsenken in den bzw. Herausheben der Tauchtrommel aus dem Elektrolyten durch­ führen zu können.

Fig. 6 zeigt eine vereinfachte Ausführung des, in der Fig. 5 dargestellten Beispiels. Anstelle der, lösliche Anodenstückchen enthaltenden Anodenkörbe werden plattenförmige massive Anoden verwendet.

Fig. 7 und 8 stellen Variationen der Ausführungsbeispiele in den Fig. 5 und 6 dar, indem die Endseiten der Tauchtrommel nicht mit Perforationen versehen sind und das konforme Anodensystem nur entlang dem prismatischen Trommelzylinder zugeordnet ist.

Die hexagonale Tauchtrommel 1 hat einen perforierten Mantel, taucht vollständig in den Elektrolyten der Wanne 5 ein und rotiert um die horizontale Längsachse im Sinne des einge­ tragenen Pfeiles. Die Endseiten 11 der Tauchtrommel 1 sind mit austauschbaren zylindrischen Einsätzen 12 versehen, deren Böden siebartige Perforationen aufweisen.

Die Charge 2 aus schüttfähigen Massenteilen befindet sich in der Tauchtrommel 1.

Der abnehmbare Deckel 13 schließt eine Öffnung im Mantel der Tauchtrommel 1, die für das Beladen bzw. Entladen der Trommel 1 mit der Charge 2 bestimmt ist.

Die Charge 2 folgt zufolge ihres Eigengewichtes dem Trommelmantel 1 im Drehsinn, indem sie sich in dieser Richtung verschiebt und eine Böschungsfläche A-D bildet, über welche die Massenteile in einer regelmäßigen periodischen Wiederholung herunterkollern. Die Charge 2 bildet einen Faraday′schen Käfig; d.h., der elektrolytische Reduktionsvorgang geht - im wesentlichen - ausschließlich an ihrer Hüllfläche A B C D A vor sich.

Erfindungsgemäß ist das Anodensystem 3 im äquidistanten Abstand der Charge 2 zugeordnet. Die Chargenverschiebung im Drehsinn der Tauchtrommel 1 bedingt folglich - im Gegensatz zum Stand der Technik - eine asymmetrische An­ ordnung des erfindungsgemäßen Anodensystems 3 gegenüber der Tauchtrommel 1. Die Asymmetrie ist offensichtlich und in der Fig. 1 leicht erkennbar. Legt man eine horizontale Ebene durch die Rotationsachse der Tauchtrommel 1 hindurch, und bringt diese zum Schnitt mit dem dargestellten Anoden­ system 3, so heben die größenordnungsmäßig ungleichen Anstände a und b zwischen den beiden Teilen des Anoden­ systems 3 und dem Trommelmantel 1 die offensichtliche Asymmetrie der erfindungsgemäßen Anordnung deutlich hervor.

Die gleiche Aussage bezüglich der Asymmetrie gilt sinnge­ mäß auch in vertikaler Richtung; die ungleichen Abstände c und d beweisen es.

Die Fig. 1 veranschaulicht prinzipiell - als Modell - den Grundgedanken der Erfindung. Der Fig. 1 kann eine strichpunktierte Linie 3 entnommen werden, welche das erfindungsgemäße und zur Hüllfläche A B C D A der Trommel­ charge 2 äquidistant zugeordnete chargenkonforme Anoden­ system 3 versinnbildlicht.

Der Trommelzylinder 1 hängt an seinen beiden Tragarmen 15 , welche in einem, sie verbindenden horizontalen Balken 16 münden. Die Mitnahmen 17 sind für die Laufwagen des Trans­ portmechanismus bestimmt, welcher die Tauchtrommel 1 nach einem vorgegebenen Zeit-Weg-Diagramm von einer Wanne 5 der Anlage für die Oberflächenbehandlung zur nächsten befördert. Bedingt durch den funktionellen Ablauf des Galvanisier­ prozesses (Eintauchen in den und Herausgeben der Tauchtrommel aus dem Elektrolyten) setzt sich das Anodensystem 3 zweck­ mäßigerweise aus einer Anzahl von Gliedern 31, 32, 33 und 34 zusammen, die einen kettenförmigen, im allgemeinen einen in sich geschlossenen unregelmäßigen Ring 3 bilden.

Im konkreten Fall des Ausführungsbeispiels wird vorausgesetzt, daß die Anoden 3 löslich sind und als Würfel oder Kugeln in den Anodenkästen 31, 32, 33 und 34 (beispielsweise aus Titan) eingefüllt werden.

Um die vertikale Bewegung des Einsenkens und Heraushebens der Tauchtrommel 1 in den bzw. aus dem Elektrolyten gemäß den lotrechten Pfeilen in den Fig. 2 und 3 zu ermöglichen, sind die entsprechenden oberen zwei Anoden-Segemente 33 und 34 um ihre Drehachsen P bzw. Q schwenkbar gelagert. Die Segmente 33 und 34 sind strichliert in ihren ausge­ schwenkten oberen Positionen 33′ bzw. 34′ in der Fig. 2 eingezeichnet. Ihre Bewegungsrichtungen sind durch die zugehörigen Doppelpfeile angedeutet.

Die Anodenkästen 31, 32, 33 und 34 bieten die günstige konstruktive Möglichkeit, dem Anodensystem 3 die erfindungs­ gemäß zweckdienlichste Raumform zu verleihen. Die Anordnung 3 schmiegt sich äquidistant an die Charge 2 an und bildet ein, wohl zylindrisch unregelmäßiges und konzentrisches so­ wie paralleles, aber nicht zentrisch-symmetrisches Gehäuse 3 um den Trommelmantel 1 herum.

Von der gleichen Aufgabenstellung ausgehend, d.h. das elektrische Feld so weit wie möglich über die gesamte Hüll­ fläche A B C D A der Charge 2 hinweg homogen zu gestalten und somit zu verstärken, schlägt die Erfindung vor, zusätzliche Anoden 35 auch im Bereich der beiden Endseiten 11 der Trommel 1 vorzusehen. Es kann insbesondere der Fig. 4 entnommen werden, daß die Tauchtrommel 1 auch horizontal von einem, aus den Anoden 31, 32 und 35 gebildeten ringförmigen System umgeben wird. Die Entfernung der Anoden 35 zu den Endseiten 11 ist jener der längsseitigen Anoden 31 oder 32 zur Charge 2 im wesentlichen gleich; sie sind demnach chargen-konform und äquidistant der Charge 2 zugeordnet.

Die Wirkung der, an den Endseiten der Trommel 1 angeordneten Anoden 35 beschränkt sich nicht nur darauf, durch die perforierten Einsätze 12 der Endseiten 11 hindurch zusätzlich Galvanisierstrom an die Charge 2 zu liefern, sondern sie wirken auch feldverstärkend durch die verfügbare offene Durchtrittsfläche des Trommelmantels 1 (d.h. durch alle Perforationen der Tauchtrommel 1) auf die gesamte Hüll­ fläche A B C D A der Charge 2 ein.

Die zusätzliche Anordnung der Anoden 35 entspricht folgerichtig dem Grundgedanken der Erfindung, die Charge 2 vollständig in einem Anodensystem 3 einzukapseln, dessen Elemente 31, 32, 33, 34 und 35 chargen-konform, also äquidistant die Charge 2 in der Tauchtrommel 1 räumlich allseitig umgeben.

Eine, besonders bei automatischen Anlagen mit häufigen Folgen des Senkens und Hebens der Tauchtrommel 1 in relativ kurzen Zeitintervallen bevorzugte Variante des Erfindungsgegenstandes sieht vor, den, ansonsten vorzugsweise geschlossenen Ring des Anodensystems 3 zu unterbrechen und dessen Bereich direkt oberhalb der Tauchtrommel 1 offen zu lassen. Die Anoden-Segmente 33 und 34 entfallen. Die Fig. 5 stellt ein solches Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzipiell dar. Das kennzeichnende erfindungs­ gemäße Merkmal der Asymmetrie zwischen dem chargen-konformen Anodensystem 3 und der Tauchtrommel 1 verbleibt dabei in offensichtlicher Weise ungeschmälert erhalten. Die Breite des offen gelassenen Bereichs des Anodensystems 3 entspricht größenordnungsmäßig dem Durchmesser der Tauchtrommel 1.

Es ist bekannt, daß die löslichen Anoden sowohl als Würfeln und Kugeln, gefüllt in Anodenkästen aus Titan, Stahl und sogar aus Kunststoffen oder auch als ebene Platten in der betrieblichen Praxis verwendet werden.

Die Plattenanoden, beispielsweise jene aus Nickel, haben Dicken von rund 12 mm und Breiten von annähernd 120 mm. Solche Platten sind verständlicherweise unter den Ver­ hältnissen der Betriebsstätten, in denen sich die Anlagen für die Oberflächenbehandlung befinden nicht mechanisch zu biegen um Raumformen anzunehmen, die mit jenen der Anodenkästen vergleichbar sind. Um den Bedingungen der betrieblichen Praxis bei der Verwendung von solchen Plattenanoden dennoch Rechnung zu tragen, schlägt die Erfindung vor, die chargen-konformen Anodensysteme 3 ensprechend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 anzuordnen.

Die flachen und ebenen Anodenplatten 36, 37 und 38 hängen vertikal in dem Elektrolyten der Wanne 5. Die Anodenreihen 36 und 37 verlaufen parallel zum Trommelzylinder 1 in äquidistanten Abständen zur Trommelcharge 2. Die, in einem halbkreis-ähnlichen Bogen gestellten Platten­ anoden 38 umgeben die beiden Endseiten 11 der Tauch­ trommel 1 in radialen Entfernungen die, auf die Charge 2 bezogen, ebenfalls als äquidistant zu bezeichnen sind.

Die Platten-Anoden 36, 37 und 38 bilden in ihrer zusammen­ hängenden Gesamteinheit das erfindungsgemäße System 3 chargen-konformer und zur Charge 2 äquidistant angeordneter Anoden 36, 37 und 38, wobei die Entfernungen a und b der Anodenreihen 36 und 37 zum Trommelzylinder 1 ungleich groß sind.

Die Fig. 7 und 8 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung bezogen auf Tauchtrommeln 1, deren Endseiten 11 nicht mit den perforierten Einsätzen 12 ausgerüstet sind. Trotz des unbestreitbar günstigen Einflusses auf den Aufbau eines homogenen elektrischen Feldes um die Charge 2 herum, ist man gelegentlich in der betrieblichen Praxis gezwungen, auf die erfindungsgemäße zirkuläre Anordnung von Anoden 35 im Bereich der Trommel-Endseiten 11 zu verzichten. Dieser Zwang hat aber keine wesentliche nachteilige Aus­ wirkung auf die Effektivität des erfindungsgemäßen Anodensysstems 3.

Die Fig. 7 veranschaulicht einen solchen konkreten Fall bei der Anwendung von chargen-konformen Anodenkästen gefüllt mit löslichen Anodenstücken.

Es ist bekanntlich konstruktiv einfach, dem unteren Teil der Anodenkästen 31 und 32 die Raumform eines regelmäßigen Viertelkreises UV bzw. VW zu geben. Fügt man die beiden Anodenkästen 31 und 32 im Elektrolyten zusammen, so bilden sie gemeinsam den Halbkreis UVW mit dem Mittelpunkt 0 und dem Radius r.

Die äquidistanten Abstände zwischen dem erfindungsgemäßen Anodensystem 3, bestehend aus den Anodenkästen 31 und 32 als Komponenten, und der Trommelcharge haben zur Folge, daß die Abstände a und b des chargen-konformen Anoden­ systems 3 zum Trommelzylinder 1 ungleich groß sind. Als weiteres kennzeichnendes Merkmal der Erfindung ist der geometrische Ort des Mittelpunktes 0 des Halb­ kreises UVW in Betracht zu ziehen; er ist verschieden vom Ort der Längs- (Dreh-)Achse der Trommel 1.

Die Anodenkästen 31 und 32 haben oft eine ebene, gerade Raumform ähnlich jener der zuvor erwähnten Plattenanoden 36, 37 und 38.

In Analogie zum Ausführungsbeispiel der Fig. 7 veran­ schaulicht die Darstellung in der Fig. 8 sinngemäß die Erfindung beim Gebrauch der massiven ebenen Platten­ anoden 36 und 37. Der äquidistante Abstand der beiden chargen-konformen geradlinigen Anoden 36 und 37 zur Trommelcharge 2 und ihre ungleich großen Abstände a und b zum Trommelzylinder 1 kennzeichnen im vorliegenden Anwendungs­ falle die Nutzung des erfindungsgemäßen Anodensystems 3.

Die gleiche Aussage gilt offensichtlich auch im Falle ebener flacher Anodenkörbe, welche im wesentlichen die gleichen Positionen wie die chargen-konformen Platten­ anoden 36 und 37 des Ausführungsbeispiels nach der Erfindung in der Fig. 8 einnehmen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur elektrolytischen Oberflächenbehandlung schüttfähiger Massenteile in wässrigen Lösungen, be­ stehend im wesentlichen aus einer, die besagten Massen­ teile als Charge beinhaltenden, um ihre horizontale Längsachse rotierendenTauchtrommel vornehmlich prismatischer Raumform mit perforierter Wandung, und aus einem, der besagten Tauchtrommel zugeordneten Anoden­ system, dadurch gekennzeichnet, daß das Anodensystem (3) chargen-konform, d.h. im wesentlichen in äquidistanten Abständen zur Hüllfläche ABCDA der, in der Tauchtrommel (1) beinhalteten Charge (2) zugeordnet und das Anoden­ system (3) folglich asymmetrisch zur Tauchtrommel (1) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sich die Tauchtrommel (1) zwischen zwei, im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Anodenreihen (31, 32 oder 36, 37) befindet, die beiderseits der Tauch­ trommel (1) parallel zu dieser angeordnet und deren mittlere Abstände a und b zur Tauchtrommel (1) ungleich groß sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die Tauchtrommel (1) innerhalb eines, sie im wesentlichen konzentrisch, jedoch nicht zentrisch symmetrisch rund herum umgebenden Anoden­ systems (3) befindet, dessen mittlere Abstände zur Hüllfläche ABCDA der Charge (2) im wesentlichen gleich untereinander, d.h. äquidistant sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zylinderförmige Anodenanordnung (3) um die Trommel (1) herum durch ein fehlendes Segment, näherungsweise gleicher Breite wie der Trommel­ durchmesser unterbrochen wird, welches Segment sich direkt oberhalb der Tauchtrommel (1) befindet, um ein vertikales Einsenken in den bzw. Herausheben der Tauch­ trommel (1) aus der Wanne (5) zu ermöglichen.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Segmente (33, 34) der zylinderförmigen Anodenanordnung (3) nach Bedarf aus der Anodenanordnung (3), beispielsweise durch Schwenken, entfernt bzw. wieder in diese eingesetzt werden können.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die Tauchtrommel (1) zwischen zwei Anodenreihen (36, 37) von, vertikal in den Elektro­ lyten hängenden Anoden (36, 37) vornehmlich ebener plattenartiger Raumform befindet, die zu ungleichen Abständen a und b gegenüber der Tauchtrommel (1) ange­ ordnet sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5 und insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Enden der, vertikal in den Elektrolyten hängenden Anoden (31, 32) der beiden gegenüberliegenden Anoden­ reihen (31, 32) durch vorzugsweise halbkreisförmige Verlängerungen (31, 32) ihrer unteren Enden verbunden oder gegebenenfalls konzentrisch zur Tauchtrommel (1) hin abgebogen sind.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zusätzlich zu den Anoden (31, 32, 36, 37) entlang der Tauchtrommel (1) weitere Anoden (35, 38) an den Endseiten (11) der Tauchtrommel (1) angeordnet sind, deren Ebenen vorzugsweise senkrecht zur Längsachse der Tauchtrommel (1) stehen.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Tauchtrommel (1) vollständig in den Elektrolyten eintaucht.

10. Vorrichtung nach den Anspüchen 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden Endseiten (11) der Tauch­ trommel (1) perforiert oder mit austauschbaren per­ forierten Einsätzen (12) ausgerüstet sind.