DE4029125C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung in Form eines korrosionsbeständigen Gitters für eine als Gegenelektrode bei einer kontinuierlichen elektrolytischen Behandlung eines Metallstreifens verwendete unlösliche Elektrode.

Aus der DD 2 46 323 ist für das Galvanisieren von Hohlkörpern eine Kathoden-Schutzvorrichtung in Form einer aus einem nichtleitenden, chemisch beständigen Material bestehenden Geflechtrolle bekannt. Anstelle einer Geflechtrolle kann eine als Ringkäfig ausgebildete Kathoden-Schutzvorrichtung vorgesehen sein, wobei der Werkstoff dieser bekannten Kathoden-Schutzvorrichtung aus Glasfasergeweben oder ähnlichen silikatischen Materialien besteht.

Aus der DE 38 04 487 C1 ist ein Anodenkorb aus einem im Elektrolyten nicht lösbaren Metall zur Aufnahme von zerkleinertem Anodenmaterial bekannt. Dieser bekannte Anodenkorb ist an seinen nicht zur Stromzuführung benötigten Außenfläche mit einer nichtleitenden Beschichtung versehen.

Ferner ist aus der EP 03 10 401 A1 eine unlösliche Elektrode für eine Band-Galvanisierungsanlage bekannt, die in Form eines Streckmetalls mit definiertem Öffnungsgrad ausgebildet ist, wobei diese bekannte unlösliche Elektrode mit Platin- oder Iridiumoxid beschichtet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzeinrichtung in Form eines korrosionsbeständigen Gitters für eine als Gegenelektrode bei einer kontinuierlichen elektrolytischen Behandlung eines Metallstreifens verwendete unlösliche Elektrode zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ergibt sich in erster Linie daraus, daß eine Elektroden-Schutzeinrichtung für den angegebenen Zweck geschaffen wurde, welche lediglich einen begrenzten Bereich der Elektrodenoberfläche bedeckt und dennoch eine ausreichende Stärke aufweist, um wirksam einen Kurzschluß zu verhindern, der durch einen elektrischen Kontakt mit den elektrolytisch zu behandelnden Material hervorgerufen werden könnte.

Wie vorstehend beschrieben, sollte eine Elektroden-Schutzeinrichtung, die mit der Oberfläche einer nichtlöslichen Metallelektrode zur Verwendung als Gegenelektrode bei der kontinuierlichen elektrolytischen Behandlung von Metallbahnen oder Streifen oder ähnlichem und zur Verhinderung von Kurzschlüssen verbunden wird, ausreichende isolierende Eigenschaften und Festigkeit aufweisen und gleichzeitig nicht die gesamte Elektrodenoberfläche maskieren. Es wurde festgestellt, daß diese Erfordernisse erfüllt und die obige Aufgabe durch eine Elektroden-Schutzeinrichtung gelöst werden können, die ein maschenartiges Substrat (Streckmetall) aus einem korrosionsbeständigen Metall und die an den Oberflächen des maschenartigen Substrates eine korrosionsbeständige elektrisch isolierende Beschichtung aufweist.

Demgemäß wird ein Metallgitter mit einem ausreichenden Prozentsatz an Öffnungen als Substrat in der Elektroden- Schutzeinrichtung verwendet. Bevorzugt wird ein Streckmetallgitter verwendet, das üblicherweise durch Schneiden und Auseinanderziehen von Metallblechen (-folien) gebildet wird. Allerdings können auch andere Metallgitter mit einer anderen ähnlichen Struktur verwendet werden, wie beispielsweise solche, die durch gewebte oder gestrickte Metalldrähte hergestellt sind und die vor dem Weben oder Stricken mit einer isolierenden Beschichtung überzogen sind. Da ein solches Metallgitter eine große Fläche von Öffnungen aufweist und seine Oberfläche nicht glatt ist, werden Durchgänge für den Elektrolyten und das entstehende Gas nach der Befestigung des Metallgitters mit der Elektroden-Oberfläche sicherge­ stellt und der maskierte Bereich der aktiven Elektro­ den-Oberfläche kann in seinem Anteil, der mit der Fläche des Gitters oder Netzes in Kontakt steht, gering gehalten werden. Es kann ein leicht gewalztes Streckmetall (z. B. wird die Dicke des Gitters etwa 50% oder mehr der schein­ baren Dicke des Streckmetalls) verwendet werden, wobei ein Streckmetall (Streckgitter), das sehr stark gewalzt wurde (z. B. wird die Dicke des Gitters etwa 50% oder weniger der scheinbaren Dicke des Streckmetalls) und einen großen Bereich einer flachen Oberfläche besitzt, nicht als bevorzugt angesehen werden kann, da der mit der Elektroden-Oberfläche in Kontakt befindliche Bereich groß wird.

Das Metallgitter kann so hergestellt werden, daß es eine im Hinblick auf die Elektrode, auf der das Metallgitter aufgebracht wird, geeignete Form und Größe aufweist. Daher beträgt die Dicke des Gitters vorzugsweise 5 mm oder weniger aus der Sicht der Sicherstellung von Durch­ gängen für Elektrolyten usw. und des Abstandes von den zu behandelnden Materialien. Der Anteil von Öffnungen in dem Metallgitter ist wünschenswerterweise 70% oder mehr, vorzugsweise 85 bis 90%, um den Bereich des maskierten Teiles auf der Elektroden-Oberfläche zu verringern. Das Material für das Metallgitter wird in geeigneter Weise aus Metallen ausgewählt, die eine ausreichende Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Nickel und Stahl sind für die Verwendung in alkalischen Lösungen geeignet, während Titan und Titan-Legierungen sowie andere Ven­ til-Metalle entweder in sauren oder in alkalischen Lö­ sungen verwendet werden können.

Auf der Oberfläche des Substrates des Metallgitters wird eine korrosionsbeständige Isolations-Beschichtung gebil­ det, um die elektrischen Isolationseigenschaften der Elektroden-Schutzeinrichtung als ein Kurzschluß verhin­ dernder Schutz sicher zu stellen.

Als Material für eine solche korrosionsbeständige Isola­ tions-Beschichtung kann jede der verschiedenen Arten von Materialien, die isolierende Eigenschaften haben und physikalische und chemische Beständigkeit aufweisen, verwendet werden. Bevorzugte Beispiele davon sind die Oxide von Ventil-Metallen wie Titan, Tantal, Zirkon, Niob usw. und Oxide von Aluminium, Magnesium, Silizium usw. und oxidische Keramiken, die diese Elemente enthalten. Weiterhin können Materialien verwendet werden, die Kar­ bide, Nitride oder ähnliche aufweisen. Eine Beschichtung aus einem solchen Material kann über ein Metallgit­ ter-Substrat durch eine geeignete Technik, wie z. B. das Beschichtungs-Back-Verfahren oder das Flammenspritz- Verfahren gebildet werden.

Die so gebildete Elektroden-Schutzeinrichtung wird auf der Oberfläche einer unlöslichen Elektrode durch geeignete Mittel, wie beispielsweise Verschrauben, befestigt, wodurch eine Elektrodenstruktur gebildet wird. Die derart gebildete Elektrodenstruktur wird bei der kontinuierlich durchgeführten elektrolytischen Behandlung von Metallbän­ dern oder bei anderen ähnlichen elektrolytischen Behand­ lungen verwendet.

Die Elektroden-Schutzeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine Struktur mit einem korrosionsbestän­ digen Metallgitter-Substrat und einer korrosionsbestän­ digen elektrisch isolierenden Beschichtung, die über der Oberfläche des Substrates gebildet ist, aufweist, besitzt ausreichende isolierende Eigenschaften und Festigkeit und sie kann, falls sie bei der elektrolytischen Behandlung eingesetzt wird, nachdem sie auf die Oberfläche einer unlöslichen Elektrode aufgebracht wurde, wirkungsvoll Kurzschlüsse verhindern, die durch den Kontakt zwischen der Elektrode und dem zu behandelnden Material verursacht werden können. Demzufolge kann die elektrolytische Be­ handlung sicherer für eine verlängerte Zeitperiode durch­ geführt werden. Weiterhin kann, da die Elektro­ den-Schutzeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen ausreichenden Anteil an Öffnungen aufweist, der maskierte Bereich auf der Elektroden-Oberfläche, auf der die Schutzeinrichtung befestigt wird, gering (minimal) ausgebildet werden, Durchgänge für Gas und Flüssigkeit können vollständig sichergestellt werden und die Elektro­ de kann vor einer kurzen Lebensdauer bewahrt werden, die auf einer Ungleichmäßigkeit in der elektrischen Stromver­ teilung beruhen könnte.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in weiteren Einzelheiten unter Bezugnahme auf Beispiele, die nicht den allgemeinen Erfindungsgedanken einschränken sollen, beschrieben.

Beispiel 1

Eine Elektroden-Schutzeinrichtung wurde dicht mittels Titan-Bolzen an der Oberfläche von zwölf unlöslichen Metallelektroden befestigt, von denen jede eine Breite von 30 cm und eine Länge von 50 cm aufwies und die mit einer Stromzuführungsplatte in einer Hochgeschwindig­ keits-, kontinuierlichen Zink-Galvanisier-Anlage für Stahlplatten befestigt waren.

Die Elektroden-Schutzeinrichtung, die vorstehend verwen­ det wurde, war ein Streckmetall-Substrat, das aus einer Titan-Platte von 1 mm Dicke gebildet wurde, die eine Größe der Maschen-Öffnungen von LW=50 mm und SW=35 mm und einen Anteil von Öffnungen von 72% aufwies. Da das Gitter ungewalzt verwendet wurde, war nur 10% oder wen­ iger der Elektroden-Oberfläche durch die Elektro­ den-Schutzeinrichtung im wesentlichen maskiert. Die Oberfläche des Titan-Gitters wurde dann mit einer Be­ schichtung aus α-Aluminiumoxid einer Dicke von ungefähr 100 µm durch die Flammspritztechnik bedeckt, wodurch eine korrosionsbeständige, elektrisch isolierende Be­ schichtung gebildet wurde.

Die vorstehend beschriebene Hochgeschwindigkeits-Zink- Galvanisier-Anlage wurde fortlaufend für 6 Monate unter Verwendung der Elektroden-Anordnung, die aus den unlös­ lichen Metall-Elektroden und der vorstehend beschriebenen darauf aufgebrachten Elektroden-Schutzeinrichtung be­ stand, betrieben. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß, obwohl Teile des Schutzgitters durch den Kontakt mit der Stahlplatte während des kontinuierlichen Betriebes durchtrennt waren, die Elektroden-Oberfläche vollständig frei von Beschädigungen war, die durch Kurzschlüsse hätten verursacht werden können, und sicher geschützt worden ist.

Beispiel 2

Eine Elektroden-Schutzeinrichtung mit einer Dicke von etwa 3,5 mm und einem Anteil an Öffnungen von etwa 90% wurde durch Aufbringen einer Paste, die Titanoxid und Siliziumoxid enthielt, in einer Dicke von etwa 0,2 mm auf einem Substrat, das ein Gitter war, das durch Verwirken von Titan-Drähten mit einem Durchmesser von 1 mm, und Einbrennen und Kalzinieren der Paste bei 700°C, um eine isolierende Beschichtung zu bilden, hergestellt war. Die so erhaltene Elektroden-Schutzeinrichtung wurde mit einer Elektroden-Oberfläche in der gleichen Weise wie nach Beispiel 1 verbunden, und die erhaltene Elektroden- Struktur wurde als Stromzuführung der positiven Elektrode in einer elektrolytischen, kontinuierlich betriebenen Ätzreinigungs-Anlage für Edelstahl eingesetzt. Während einem fortlaufenden Betrieb von 2 Jahren traten Be­ rührungen zwischen dem Schutzgitter und dem behandelten Material auf. Sobald Teile des Gitters infolge von Be­ rührungen beschädigt wurden, wurden sie durch neue Gitter ersetzt. Wenn sich die Beschichtung an anderen Stellen des Gitters infolge von Berührungen ablöste und das Titan-Substrat freigelegt wurde, wurde die elektro­ lytische Ätzreinigung mit den freigelegten Stellen, wie sie waren, fortgeführt. Als Ergebnis hiervon konnte die elektrolytische Ätzreinigung ohne Probleme fortgeführt werden, die Elektroden-Oberfläche erlitt keine Beschä­ digungen und es konnte keine Unregelmäßigkeit in der elektrischen Stromverteilung beobachtet werden.

Während die Erfindung detailliert und unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde ist er­ sichtlich, daß verschiedene Abwandlungen im Rahmen des fachmännischen Könnens vorgenommen werden können, ohne hierbei den allgemeinen Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims (4)

1. Schutzeinrichtung in Form eines korrosionsbeständigen Gitters für eine als Gegenelektrode bei einer kontinuierlichen elektrolytischen Behandlung eines Metallstreifens verwendete unlösliche Elektrode, dadurch gekennzeichnet,
daß die gitterförmige Elektroden-Schutzeinrichtung aus einem korrosionsbeständigen Streckmetall-Gitter besteht, welches durch Schneiden und Auseinanderziehen von Metallblechen(-folien) gebildet ist, wobei der Anteil an Öffnungen in dem Streckmetall-Gitter 70% oder mehr der Oberfläche beträgt und
daß das Streckmetall-Gitter mit einer korrosionsbeständigen, elektrisch isolierenden Beschichtung versehen ist.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das korrosionsbeständige Metall Titan oder eine Titanlegierung ist.

3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die korrosionsbeständige, elektrisch isolierende Beschichtung ein keramischer Überzug ist.

4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Form, welche im wesentlichen wenigstens einem Teil der Oberfläche der unlöslichen Elektrode entspricht, welche auf diesem Teil der Oberfläche der unlöslichen Elektrode derart angeordnet ist, daß sie die unlösliche Elektrode vor einer Berührung mit der Gegenelektrode schützt.