DE3943669C2

DE3943669C2 - Vibration device on electrolytic treatment appts.

Info

Publication number: DE3943669C2
Application number: DE19893943669
Authority: DE
Inventors: Hans 8500 Nuernberg De Henig
Original assignee: Individual
Current assignee: Atotech Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1993-08-19
Anticipated expiration: 2009-02-21

Abstract

Prodn. of regular periodic flow of electrolyte liquid over the surfaces of workpieces during their treatment consists of producing pulsed vibrations of at least 60 cycles, pref. multiples of 60 upto 1800 cycles/min. and amplitudes of below 15 mm, pref. a fraction of this down to 1.5 mm

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemischen oder elektrolytischen Ober flächenbehandlung schüttfähiger Massenteile in wäßrigen Lösungen, bei dem die Charge der schüttfähigen Massenteile einer Drehbewegung und einer gleichzeitig erfolgenden hochfrequenten Schwingungsbewegung in Form einer in rascher Folge heftig pulsierenden Vibrationsschwingung ausgesetzt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for chemical or electrolytic Ober surface treatment of bulk parts in aqueous solutions, in which the Batch of the pourable mass parts of a rotary movement and one at the same time high-frequency vibration movement in the form of a in rapid succession violently pulsating vibration vibration is exposed, as well as a device to carry out this procedure.

Ein solches Verfahren ist aus CH 3 20 335 bekannt. Bei diesem bekannten Verfah ren wird eine lotrecht angeordnete Elektrode (Kathode) von einem Motor pendelnd um ihre vertikale Längsachse gedreht und mittels eines Vibrators in Schwingungen versetzt, die in Richtung der Längsachse der Elektrode verlaufen. Am unteren Ende der Elektrode ist eine Aufnahme gehalten, auf der das Behandlungsgut auf ruht.Such a method is known from CH 3 20 335. In this known procedure Ren is a vertically arranged electrode (cathode) swinging from a motor rotated about its vertical longitudinal axis and vibrated by means of a vibrator offset, which run in the direction of the longitudinal axis of the electrode. At the bottom A holder is held at the end of the electrode, on which the material to be treated is placed rests.

Zur Oberflächenbehandlung von Massenteilen ist dieses bekannte Verfahren nicht geeignet, weil es die dafür erforderliche kontinuierliche Durchmischung der Mas senteile nicht bewirkt. Die Charge der Massenteile zirkuliert springend als ein heitliches Ganzes - ohne sich in sich zu durchmischen - kreisförmig um die Elek trode herum; ein Durchmischungsvorgang findet - wenn überhaupt - nur lokal in sehr begrenztem Umfang statt. Die einzelnen Massenteile verändern ihre gegen seitige Lage zueinander nur geringfügig; das einzelne Massenteil bewegt sich in nahezu gleichmäßigen Kreisbahnen um die Elektrode als Mittelpunkt. Die Massen teile im peripheren Bereich der Charge erfahren dabei eine erheblich höhere kathodische Stromdichte (infolge ihres geringeren Abstands zu den Anoden) als jene, die im mittel- oder unmittelbaren Bereich der Elektrode kreisen. Die elek trolytische Abscheidung läuft folglich in bezug auf die Charge als Ganzes un gleichmäßig ab. Um dennoch eine möglichst gleichmäßige Schichtdickenverteilung auf allen Massenteilen zu erreichen, sind nur sehr niedrige Galvanisierströme zu lässig, was zu ungewöhnlich langen, unwirtschaftlichen Behandlungszeiten führt.This known method is not for the surface treatment of mass parts suitable because it has the required continuous mixing of the mas parts did not effect. The batch of mass parts jumps as one uniform whole - without mixing - in a circle around the elec kick around; a mixing process only takes place locally, if at all very limited scope. The individual mass parts change their against lateral position to each other only slightly; the single mass part moves in almost uniform circular paths around the electrode as the center. The masses parts in the peripheral area of the batch experience a significantly higher rate cathodic current density (due to its shorter distance to the anodes) than those that circle in the central or immediate area of the electrode. The elec trolytic deposition consequently runs unrelated to the batch as a whole evenly. In order to achieve a layer thickness distribution that is as uniform as possible Only very low electroplating currents can be reached on all parts of the mass casual, which leads to unusually long, uneconomical treatment times.

Bei einem aus CH 5 94 072 bekannten Verfahren, das zur Oberflächenbehandlung von Massen teilen bestimmt ist, wird eine in der Behandlungslösung befindliche Schraubenbahn in eine horizontale Oszillationsbewegung um ihre vertikale Achse versetzt. Auf dieser Schraubenbahn werden die Massenteile aufwärts bewegt, wo bei sie über deren Seitenrand in die umgebende Behandlungslösung abgleiten. Auch hier tritt wieder der durch den langdauernden unterschiedlichen Abstand der Mas senteile in bezug auf die Anoden bedingte Nachteil auf (s. o.). Darüber hinaus ist die bei diesem bekannten Verfahren erzielbare Füllmenge sehr klein, weil bei zu starker Beschickung die am Boden des die Behandlungslösung aufnehmenden Be hälters befindlichen Massenteile nie aus diesem Bereich herauskommen können.In a method known from CH 5 94 072, that for surface treatment is divided by masses, one in the treatment solution Spiral path in a horizontal oscillation movement around its vertical axis transferred. The mass parts are moved upwards on this screw path, where slide over the side edge into the surrounding treatment solution. Also here again occurs due to the long varying distance of the mas parts with respect to the anodes (see above). Beyond that the filling quantity achievable in this known method is very small because at too heavy loading the Be at the bottom of the treatment solution mass parts located in the container can never come out of this area.

Schließlich ist aus JP 61-56 299 A ein Verfahren bekannt, bei dem das Behand lungsgut in einem oben offenen, in die Behandlungslösung eingetauchten Korb un tergebracht wird, der seinerseits Vibrationsschwingungen ausgesetzt wird. Dabei ist eine Durchmischung der Massenteile praktisch ausgeschlossen.Finally, from JP 61-56 299 A a method is known in which the treatment in a basket open at the top and immersed in the treatment solution is brought, which in turn is exposed to vibrational vibrations. Here mixing of the mass parts is practically impossible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs beschriebe nen Art dahingehend zu verbessern, daß eine optimale Durchmischung der Massen teile erfolgt, die zu gleichmäßigen elektrolytischen Überzügen sowie zu einer er höhten Durchsatzleistung führt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß die Drehbewegung um eine horizontale Achse und mit einer Dreh frequenz erfolgt, die kleiner als die Frequenz der Schwingungsbewegung gewählt wird.The invention is based on the object, the method of the introduction NEN way to improve that an optimal mixing of the masses parts takes place, the uniform electrolytic coatings as well as a he increased throughput. This object is thereby ge triggers that rotation about a horizontal axis and with a rotation frequency takes place that is chosen to be less than the frequency of the oscillatory movement becomes.

Aufgrund der Drehbewegung um eine horizontale Achse erfolgt eine ständige Um wälzung der Charge mit sich fortlaufend ändernden Abständen der Massenteile von den Anoden; die Massenteile rollen über eine ihre Oberflächenschicht ständig wechselnde Böschung der Charge ab. Durch die hochfrequente Schwingungsbewe gung findet ein äußerst intensiver Elektrolytaustausch an der Oberfläche der ein zelnen Massenteile statt, was die Anwendung hoher kathodischer Stromdichten er laubt und dadurch kurze Behandlungszeiten ermöglicht. Schließlich ist auch bei solchen Massenteilen, die enge Vertiefungen, Blind- bzw. Sacklöcher od. dgl. auf weisen, eine vollständige Erfassung der Oberfläche gewährleistet.Due to the rotation around a horizontal axis, there is a constant rotation Rolling the batch with continuously changing distances between the mass parts from the anodes; the mass parts roll continuously over their surface layer alternating embankment of the batch. Due to the high-frequency vibration extremely intense electrolyte exchange takes place on the surface of the individual mass parts instead of what the application of high cathodic current densities leaves and thus enables short treatment times. Finally, too such mass parts, the narrow depressions, blind or blind holes or the like point, a complete coverage of the surface is guaranteed.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Frequenz der Drehbewegung in der Größenordnung von 8 Umdrehungen/min und die Frequenz der Schwingungsbewe gung auf einen Wert von mehr als 1 Hz einzustellen, wobei es von Vorteil ist, wenn als Frequenz der Schwingungsbewegung ein ganzzahliges Vielfaches von 1 Hz gewählt wird. Weiter hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Amplitude der Schwingungsbewegung auf einen Wert <15 mm eingestellt wird. It has proven to be useful to set the frequency of the rotary movement in the The order of 8 revolutions / min and the frequency of the vibration setting to a value of more than 1 Hz, it being advantageous to if the frequency of the oscillation movement is an integer multiple of 1 Hz is selected. It has also proven to be advantageous if the amplitude the vibration movement is set to a value <15 mm.

Bei einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmten Vor richtung, die eine drehbare Aufnahme für die Charge der schüttfähigen Massen teile und einen diese Aufnahme beaufschlagenden Schwingungserzeuger aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß als Aufnahme für die Charge der schüttfähi gen Massenteile eine horizontal angeordnete, eine perforierte Wandung aufweisen de Tauchtrommel vorgesehen ist, mit welcher der Schwingungserzeuger getrieb lich gekuppelt ist. Tauchtrommeln mit horizontaler Drehachse gewährleisten eine hochgradige Durchmischung der Charge selbst bei großen Füllmengen. Aufgrund der getrieblichen Kupplung von Tauchtrommel und Schwingungserzeuger wird die Trommel und damit die gesamte Charge mit derselben Frequenz, d. h. also gleich mäßig, in Vibrationsschwingung versetzt.In the case of a predetermined for carrying out the method according to the invention direction, which is a rotatable receptacle for the batch of pourable masses parts and has a vibration generator acting on this receptacle, is provided according to the invention that as a receptacle for the batch of pourable mass parts have a horizontally arranged, perforated wall de submersible drum is provided with which the vibration generator gear is coupled. Submersible drums with a horizontal axis of rotation ensure a high-level mixing of the batch even with large quantities. Because of the gear coupling of the submersible drum and the vibration generator Drum and thus the entire batch at the same frequency, i.e. H. so right away moderate, vibrated.

Zweckmäßigerweise ist die Tauchtrommel als prismatischer oder zylindrischer Be hälter ausgebildet, dessen Mantelfläche eine mittels eines abnehmbaren Deckels verschließbare Öffnung aufweist; dabei kann es sich empfehlen, die Wandung der Tauchtrommel aus einem Gittergewebe enger Maschenweite, z. B. mit quadrati schen Öffnungen von 0.3 mm Seitenlänge, bestehen zu lassen, um einen möglichst freien Durchfluß des Elektrolyten und des elektrischen Stroms durch die mit hoher Frequenz vibrierende Trommelwandung zu ermöglichen.The immersion drum is expediently used as a prismatic or cylindrical loading container formed, the outer surface of which by means of a removable cover has a closable opening; it may be advisable to use the wall of the Immersion drum made of a narrow mesh, e.g. B. with quadrati openings of 0.3 mm side length, to make one possible free flow of the electrolyte and the electrical current through the to enable high frequency vibrating drum wall.

Gemäß einem besonders vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist der Schwingungs erzeuger auf dem Träger der Tauchtrommel befestigt. Diese Ausgestaltung läßt bei bereits bestehenden Anlagen mit Tauchtrommeln eine Nachrüstung ohne jede Schwierigkeit zu.According to a particularly advantageous feature of the invention, the vibration attached to the carrier of the submersible drum. This configuration leaves retrofitting to existing systems with submersible drums without any Difficulty too.

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn der Schwingungserzeuger ein Unwuchtvi brator ist, dessen kreisförmige Schwingungsbahnen in einer Ebene verlaufen, die rechtwinklig zur Drehachse der Tauchtrommel angeordnet ist. Es sind jedoch auch Anwendungsfälle denkbar, bei denen - bedingt durch die geometrische Raumform der Massenteile - die Richtung der Schwingungsbewegung mit der Längsrichtung der Drehachse der Tauchtrommel zusammenfällt.It has proven to be beneficial if the vibrator generates an unbalance vi brator, whose circular oscillation paths run in one plane, the is arranged at right angles to the axis of rotation of the submersible drum. However, there are also Possible applications where - due to the geometric spatial shape of the mass parts - the direction of the vibration movement with the longitudinal direction the axis of rotation of the submersible coincides.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielshalber erläutert.In the drawing, the invention is explained by way of example.

Es zeigenShow it

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine mit Tauchtrommel und Schwingungserzeuger versehene Wanne einer Anlage zur Oberflächenbehandlung von Massen teilen, Share Fig. 1 is a longitudinal section through a drum and provided with immersion vibrator tub of an installation for the surface treatment of masses,

Fig. 2 eine Stirnansicht der Wanne gemäß Fig. 1 und Fig. 2 is an end view of the tub of FIG. 1 and

Fig. 3 eine funktionelle Darstellung des Antriebs des Schwingungserzeugers. Fig. 3 is a functional representation of the drive of the vibration generator.

Gemäß Fig. 1 und 2 befindet sich in einer die Behandlungsflüssigkeit aufnehmen den Wanne 3 eine Tauchtrommel 24, die um ihre horizontale Achse A-A rotiert und mittels eines abnehmbaren Deckels 25 verschlossen ist; ihre Drehrichtung ist durch den Pfeil R veranschaulicht. Die Tauchtrommel 24 ist auf einem Träger 26 gelagert, an dem der Drehantrieb 27 gehalten ist. Der Träger 26 besteht aus ei nem horizontalen Balken, an dem die Tauchtrommel 24 hängend angeordnet und an dessen beiden Enden je ein kegelförmig ausgehöhlter Würfel 28 befestigt ist, in welche Aufnahmekegel 29 einführbar sind. Die Aufnahmekegel 29 sind mit der Wanne 3 verbunden.According to FIGS. 1 and 2, the treatment liquid accommodates the tub 3, an immersion drum 24 which rotates about its horizontal axis AA and is closed by means of a removable cover 25 ; their direction of rotation is illustrated by the arrow R. The immersion drum 24 is mounted on a carrier 26 on which the rotary drive 27 is held. The carrier 26 consists of a horizontal bar on which the immersion drum 24 is arranged in a hanging manner and at the two ends of which a conically hollowed cube 28 is fastened, into which receiving cones 29 can be inserted. The receiving cone 29 are connected to the tub 3 .

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schwingungs erzeuger außerhalb der Wanne 3 fest an dieser angeordnet. Er besteht aus einem Motor 30, einer unterhalb der Wanne 3 verlaufenden, in Lagern 31 geführten Wel le 32 und je einer an deren beiden Enden angeordneten Exzenterscheibe 33 mit umgebendem Ring 34, dessen Innendurchmesser groß genug ist, um die Exzen terscheibe 33 so darin rotieren zu lassen, daß der Ring 34 sich in vertikaler Rich tung auf- und abbewegen kann. Der Ring 34 ist mit dem unteren Ende einer lot rechten Stange 35 verbunden, an deren oberem Ende der Aufnahmekegel 29 ange ordnet ist. Die Stange 35 gleitet durch zwei an der Wanne 3 befestigte Lager 36 auf und ab.In the embodiment shown in the drawing, the vibration generator is arranged outside of the tub 3 on this. It consists of a motor 30 , a running below the tub 3 , guided in bearings 31 Wel le 32 and one arranged at both ends of the eccentric disk 33 with the surrounding ring 34 , the inside diameter of which is large enough to rotate the eccentric disk 33 therein to let the ring 34 move up and down in the vertical direction. The ring 34 is connected to the lower end of a plumb rod 35 , at the upper end of which the receiving cone 29 is arranged. The rod 35 slides up and down through two bearings 36 attached to the tub 3 .

Fig. 3 veranschaulicht die Erzeugung der Schwingungsbewegung. Der Motor 30 dreht die Welle 32, was die Exzenterscheiben 33 veranlaßt, die Ringe 34 anzutrei ben und damit die Stangen 35 in rascher Folge auf- und abzubewegen, wie das in Fig. 3 dargestellt ist. Die Stangen 35 vollführen dabei schnell pulsierende vertikal verlaufende Kolbenbewegungen, die über die Würfel 28 auf den Träger 26 und da mit auf die daran hängende Tauchtrommel 24 übertragen werden. Fig. 3 illustrates the generation of the oscillatory motion. The motor 30 rotates the shaft 32 , which causes the eccentric discs 33 to drive the rings 34 and thus move the rods 35 up and down in rapid succession, as shown in FIG. 3. The rods 35 perform rapidly pulsating, vertically extending piston movements, which are transmitted via the cubes 28 to the carrier 26 and there to the submersible drum 24 attached to them.

Die vibrierende Tauchtrommel 24 überträgt ihrerseits die Schwingungsbewegung auf die Charge der Massenteile. Die Charge übernimmt als Ganzes (als ein in sich geschlossener Punkthaufen) die übertragene, senkrecht verlaufende Schwingungs bewegung mit gleicher, ggf. auch mit einer phasenverschobenen Frequenz (infolge von Resonanz) und annähernd gleichen Amplituden. Durch Änderung der Drehzahl des Motors 30 und Verstellung der Exzentrizität der Scheiben 33 lassen sich so wohl die Frequenzen als auch die entsprechenden Amplituden stufenlos den auf tretenden Betriebsbedingungen anpassen.The vibrating immersion drum 24 in turn transmits the oscillatory movement to the batch of the mass parts. The batch as a whole (as a self-contained cluster of points) takes over the transmitted, vertically running vibration movement with the same, possibly also with a phase-shifted frequency (due to resonance) and approximately the same amplitudes. By changing the speed of the motor 30 and adjusting the eccentricity of the disks 33 , the frequencies and the corresponding amplitudes can be infinitely adjusted to the operating conditions that occur.

Die Drehbewegung der Tauchtrommel 24 ist mit dem Pfeil R, die Schwingungsbe wegungen sind durch die Doppelpfeile V angegeben. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren führen die einzelnen Massenteile der Charge resultierende Bewegungen aus, deren beide Komponenten die bekannte Drehbewegung und die erfindungsge mäße Schwingungsbewegung sind.The rotational movement of the submersible drum 24 is indicated by the arrow R, the movements are indicated by the double arrows V. According to the inventive method, the individual mass parts of the batch perform resulting movements, the two components of which are the known rotary movement and the vibration movement according to the invention.

BezugszeichenlisteReference list

3 Wanne
24 Tauchtrommel
25 Deckel
26 Träger
27 Drehantrieb
28 Würfel
29 Aufnahmekegel
30 Motor
31 Lager
32 Welle
33 Exzenterscheiben
34 Ringe
35 Stangen
36 Lager
A-A horizontale Drehachse
R Richtung der Drehbewegung
V Richtung der Schwingungsbewegung 3 tub
24 diving drum
25 lids
26 carriers
27 rotary drive
28 dice
29 receiving cone
30 engine
31 bearings
32 wave
33 eccentric discs
34 rings
35 sticks
36 bearings
AA horizontal axis of rotation
R direction of rotation
V Direction of the vibration movement

Claims

1. A method for chemical or electrolytic surface treatment of bulk materials in aqueous solutions, in which the batch of bulk materials is subjected to a rotary movement and a simultaneous high-frequency oscillatory movement in the form of a rapidly pulsating vibrating vibration, characterized in that the rotary movement around a horizontal axis and with a rotational frequency that is chosen to be less than the frequency of the oscillatory movement.

2. The method according to claim 1, characterized in that the frequency of the Rotational movement in the order of 8 revolutions / minute and the frequency the vibration movement is set to a value of more than 1 Hz.

3. The method according to claim 2, characterized in that the frequency of Vibration movement an integer multiple of 1 Hz is selected.

4. Process according to claims 1-3, characterized in that the ampli The vibration movement is set to a value <15 mm.

5. Apparatus for carrying out the method according to claims 1-4, which has a rotatable receptacle for the batch of pourable mass parts and egg NEN this recording acting vibration generator, characterized in that as a receptacle for the batch of pourable mass parts a horizontally arranged, a perforated wall having a submersible drum ( 24 ) is provided with which the vibration generator is operatively coupled.

6. The device according to claim 5, characterized in that the submersible drum ( 24 ) is designed as a prismatic or cylindrical container, the outer surface of which has a closable opening by means of a removable cover ( 25 ).

7. Device according to claims 5 and 6, characterized in that the wall of the immersion drum ( 24 ) consists of a mesh fabric with a narrow mesh size with square openings of 0.3 mm side length.

8. The device according to claim 5, characterized in that the vibration generator is attached to the support ( 26 ) of the submersible drum ( 24 ).

9. The device according to claim 8, characterized in that the vibration generator is an unbalance vibrator, the circular vibration paths extend in egg ner plane, which is arranged at right angles to the axis of rotation (AA) of the plunger drum ( 24 ).