DE4001960A1 - Verfahren zum elektrochemischen beschichten von stahlbaendern mit zink-nickellegierungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrochemischen Beschichten von Stahlbändern mit Zink-Nickellegierungen, bei dem in einem im Umlauf geführten Sulfatelektrolyten Nickel­ carbonat und eine Zinkverbindung, vorzugsweise Zinkoxid, gelöst werden, der aus einer oder mehreren Elektrolysezellen abgezogene Sulfatelektrolyt zur Entwässerung und Entgasung durch einen Vakuumverdampfer geführt wird und bei dem in einem nachgeschalteten Kondensator der Wasserdampf kondensiert und aus diesem Kondensator das aus dem Sulfatelektrolyt entgaste Kohlendioxid abgezogen werden. In der Regel werden Beschich­ tungen angestrebt mit einem Nickelgehalt zwischen 9 und 13%.

Bekannt ist ein solches Verfahren, bei dem in einer gemein­ samen Lösestation die notwendigen Einsatzmengen an Nickel­ carbonat und Zinkoxid in einer ausreichenden Sulfatelektro­ lytmenge gelöst werden. Bei der Lösung des Nickelcarbonats wird Kohlendioxid frei, welches jedoch nur zu einem Teil gasförmig aus der Lösestation abgezogen werden kann. Ein Teil des Kohlendioxides wird vom Sulfatelektrolyten in gelöster Form aufgenommen. Die Menge des gelösten Kohlen­ dioxides ist abhängig von der Menge des in der Lösestation eingesetzten Sulfatelektrolyten. Da für die Lösung des Zink­ oxides große Mengen von Sulfatelektrolyt notwendig sind, geht auch eine relativ große Menge von Kohlendioxid in Lösung über. Dieses Kohlendioxid wird vom Sulfatelektrolyten mitgeschleppt durch die Elektrolysezellen mit unlöslichen Anoden. Aus den Elektrolysezellen wird der abgezogene Sulfat­ elektrolyt, der dann mit Wasser aus dem Löseprozeß und teil­ weise aus einer Zufuhr an den Bandrollen beladen ist, zu einem Vakuumverdampfer geführt, um die zugeführten Wassermengen wieder abzuscheiden. In der Unterdruckumgebung im Verdampfer entgast jedoch auch das im Sulfatelektrolyten gelöste Kohlen­ dioxid. Das Kohlendioxid muß daher aus dem nachgeschalteten Kondensator, in welchem der Wasserdampf kondensiert, in relativ großen Mengen abgezogen werden, so daß zur Aufrechterhaltung des notwendigen Unterdruckes im System hohe Leistungen und entsprechend leistungsstarke Vakuumpumpen notwendig sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem solchen Verfahren die mitgeschleppte Menge an Kohlendioxid zu verringern.

Gelöst wird die Erfindungsaufgabe bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches dadurch, daß das Nickelcarbonat und die Zinkverbindung jeweils in einer getrennten Lösestation mit einer entsprechenden Sulfat­ elektrolytmenge gelöst werden. In Anbetracht der relativ geringen für die Lösung des Nickelcarbonates notwendigen Sulfatelektrolytmenge gegenüber der um ein Mehrfaches größeren Sulfatelektrolytmenge für die Lösung der Zinkver­ bindung, insbesondere von Zinkoxid, wird in der Lösestation für das Nickelcarbonat von dem entstehenden Kohlendioxid nur eine der Sulfatelektrolytmenge und den vorge­ gebenen Druck- und Temperaturbedingungen entsprechende Kohlendioxidmenge gelöst. Die aus den beiden Lösestationen abgezogenen mit Nickel und Zink angereicherten Sulfatelektro­ lytmengen werden gemeinsam zur Elektrolysezelle geführt. Die aus der Elektrolysezelle abgezogene Sulfatelektrolytmenge enthält bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur eine um das Mehr­ fache geringere Menge an Kohlendioxid als bei dem bekannten Verfahren. Entsprechend geringer ist daher auch der Austritt des Kohlendioxides im Vakuumverdampfer, so daß wesentlich geringere Leistungen bei entsprechenden Vakuumpumpen notwendig sind. Bei anzustrebenden Nickelgehalten in der Beschichtung nach dem er­ findungsgemäßen Verfahren läßt sich die notwendige Energie bei gleichzeitiger Einsparung von Kosten für die Vakuumpumpenanlage nahezu um den Faktor 10 reduzieren.

Anhand eines abgebildeten Verfahrensschema wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.

Kern einer Anlage zur Durchführung eines Verfahrens zum elektrochemischen Beschichten von Stahlbändern mit Zink-Nickel­ legierungen ist die sogenannte Elektrolysezelle. Sie besteht nach abgebildeten Verfahrensschema aus dem Galvanikbehälter 1.1, den beiden darin paarweise untergebrachten unlöslichen Anoden 1.3 und der unteren Umlenkrolle 1.4. Über dem Galva­ nikbehälter 1.1 sind zwei als Umlenkrollen ausgebildete Stromrollen 1.2 angeordnet, über die das zu beschichtende bzw. das beschichtete Stahlband 1.5 geführt ist, welches jeweils zwischen den Anodenpaaren 1.3 den Galvanikbehälter mit dem Sulfatelektrolyten durchläuft.

Der Sulfatelektrolyt wird im Umlauf geführt. Jeweils in getrennten Lösebehältern werden die für die Zink- und Nickel­ beschichtung notwendigen Metalle in Form von Verbindungen gelöst. Für die Lösung des eingesetzten Nickelcarbonates (NiCO₃) ist der Behälter 3.1 vorgesehen, dem eine Teilmenge des im Umlauf geführten Sulfatelektrolyten zugeführt wird. Die Lösung erfolgt in üblicher Weise mit einer Überschußmenge unter Einsatz von Rührwerken. Die übrige Teilmenge des Sulfatelektro­ lyten wird ebenfalls gesteuert dem Lösebehälter 3.2 zugeführt, in dem eine entsprechende Lösung von Zinkoxid in der Regel ebenfalls in Pulverform erfolgt. Diese zur Lösung des Zinkoxides (ZnO) notwendige Sulfatelektrolytmenge ist um ein Mehrfaches größer als die Sulfatelektrolytmenge zur Lösung des Nickel­ carbonates. Die mit den Metallen nach der Lösung angereicherten Sulfatelektrolytmengen werden zum Mischbehälter 3.3 geführt und von dort über eine Elektrolytpumpe 4.1 zum Galvanikbehälter 1.1 geführt. In diesem Behälter werden die Metalle in der vor­ gesehenen Stärke auf den endlos durchgeführten Stahlbändern 1.5 in kristalliner Form niedergeschlagen.

Aus dem Galvanikbehälter 1.1 wird der Sulfatelektrolyt im unteren Bereich gesteuert abgezogen, zum Teil zu den beiden Lösebehältern 3.1 und 3.2 und zum Teil ebenfalls über Elektro­ lytpumpen 4.1 zu dem mit der Ziffer 2.1 bezeichneten Vakuumver­ dampfer geführt.

In diesem Vakuumverdampfer, der mit Prozeßwärme betrieben werden kann, verdampft das im Sulfatelektrolyt enthaltene Wasser. Gleichzeitig entgast sich unter den Unterdruckbedingungen auch das im Sulfatelektrolyten in gelöster Form aufgenommene Kohlendioxid. Die im Vakuumverdampfer 2.1 entwässerte und entgaste Elektrolytmenge wird wiederum im unteren Bereich über eine Elektrolytpumpe 4.1 abgezogen und zum Galvanikbehälter 1.1 geführt.

Um das Vakuum im Verdampfer 2.1 aufrechtzuerhalten und zur Abführung des Wasserdampfes ist dem Vakuumverdampfer 2.1 im Unterdrucksystem ein Brüdenkondensator 2.2 nachgeschaltet. über die Vakuumpumpe 2.3 wird das entgaste Kohlendioxid ab­ gezogen und der Unterdruck im System aufrecht erhalten. Mit den Ziffern 4.4. und 4.5. sind der Kühlwassereintritt und der Kühlwasseraustritt des Brüdenkondensators 2.2 angedeutet. Das im Brüdenkondensator anfallende Wasser wird im unteren Bereich über die Kondensatpumpe 4.2 abgezogen und zumindest teilweise im Bereich der Stromrollen 1.2 zur Kühlung zugeführt und gelangt damit wieder in den Sulfatelektrolyten im Galva­ nikbehälter 1.1.

Claims (1)

1. Verfahren zum elektrochemischen Beschichten von Stahl­ bändern mit Zink-Nickellegierungen, bei dem in einem im Umlauf geführten Sulfatelektrolyten Nickelcarbonat und eine Zinkverbindung, vorzugsweise Zinkoxid, gelöst werden, der aus einer oder mehheren Elektrolysezellen abgezogene Sulfatelektrolyt zur Entwässerung und Entgasung durch einen Vakuumverdampfer geführt wird und bei dem in einem nach­ geschalteten Kondensator der Wasserdampf kondensiert und aus diesem Kondensator das aus dem Sulfatelektrolyt entgaste Kohlendioxid abgezogen werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Nickelcarbonat und die Zinkverbindung jeweils in einer getrennten Lösestation mit einer ent­ sprechenden Sulfatelektrolytmenge gelöst werden.