DE4111174A1 - Verfahren zur erhoehung der stromdichte bei der elektrochemischen oberflaechenbehandlung von insbesondere strangfoermigen, endlosen, ferromagnetischen werkstuecken - Google Patents

Description

Durch Elektrolyt- und/oder Werkstückbewegung von in galva­ nischen Bädern zu behandelnden Werkstücken kann die Strom­ dichte erhöht werden, da der Elektrolytaustausch an der Werkstückkatode beschleunigt wird. Dieser beschleunigte Elektrolytaustausch resultiert daraus, daß die Diffusions­ geschwindigkeit sowie die Polarisation derart beeinflußt werden, daß die sich bei der galvanischen Oberflächenbe­ handlung bildenden Wasserstoffbläschen von der Katodenober­ fläche abgestoßen werden.

In der DD 2 36 761 wird eine Vorrichtung zum Verchromen ro­ tationssymmetrischer Werkstücke beschrieben, mit der der Elektrolyt unter Druck tangential zu einem rotierenden Werkstück zugeführt wird. Durch die starke Elektrolytbewe­ gung werden die sich an einer sich im geringen Abstand zum Werkstück befindlichen Katode bildenden Wasserstoffgläschen abgestoßen, wodurch mit hohen Stromstärken gearbeitet wer­ den kann.

Nachteilig wirkt sich bei dieser Methode aus, daß nur rota­ tionssymmetrische Werkstücke galvanisch behandelbar sind, da sich bei nichtrotationssymmetrischen Werkstücken der Abstand zwischen Katode und Werkstück während der Rotati­ onsbewegung ändert, was sich negativ auf die Qualität der galvanischen Schicht auswirkt.

Nach der DD 2 37 853 ist eine Methode zur Beschleunigung des Elektrolytaustausches bekannt, bei der dem Elektrolyten in Intervallen ein gasförmiges Medium zugesetzt wird, wodurch eine hohe Turbulenz an der Oberfläche des Behandlungsgutes erreicht wird.

Diese Methode ist für eine qualitativ hochwertige Oberflä­ chenbehandlung dünner, strangförmiger Werkstücke, wie bei­ spielsweise Drähten und Bändern, nicht anwendbar, da der beschriebene Effekt hier nur bedingt eintritt. In der DE 25 10 092 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem die Ionen des Elektrolyten mittels Ultraschall in Schwingungen versetzt werden, wodurch die Diffusions­ schicht sowie die Polarisation herabgesetzt und dadurch die Stromdichte erhöht werden kann. Nachteilig wirkt sich bei diesem Verfahren der hohe tech­ nische Aufwand aus.

Des weiteren ist eine Vielzahl von Varianten allgemein be­ kannt, bei denen die Werkstücke im Elektrolyten bewegt werden. So wird beispielsweise im Lehrbuch für Galvaniseure (VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1976, s. 389) ein Verfahren beschrieben, nach dem die in Gestel­ len arretierten Werkstücke parallel bzw. rechtwinkelig zu den Anoden sowie horizontal, vertikal oder rotierend im Elektrolyten bewegt werden.

Ein derartiges Verfahren ist nur auf in ihren Abmessungen begrenzte Werkstücke, nicht jedoch für endlose, strangför­ mige, galvanisch zu behandelnde Werkstücke anwendbar.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Erhöhung der Stromdichte durch Bewegung von insbesondere strangförmigen, endlosen, ferromagnetischen Werkstücken mit einfachen tech­ nischen Mitteln zu realisieren.

Erfindungsgemäß wird das Problem durch ein Verfahren ge­ löst, bei welchem ein insbesondere strangförmiges, endlo­ ses, ferromagnetisches Werkstück im Elektrolyten eines galvanischen Behälters schwingungsfähig gelagert ist und mittels einem stationären, ein elektromagnetisches Wechsel­ feld aufbauenden Elektromagneten, dessen Wechselfeld auf einen Teilbereich des Werkstückes einwirkt, in Schwingun­ gen versetzt wird. Um die Zerstörung des Elektromagneten durch den Elektrolyten zu verhindern, besitzt dieser eine Kunststoffummantelung.

Als Elektromagnet ist sowohl ein Gleichstrommagnet als auch ein Wechselstrommagnet verwendbar. Ein Gleichstrommag­ net wird im Betriebszustand mit einweggleichgerichtetem Wechselstrom erregt. Bei Verwendung eines Wechselstrommag­ neten wird dieser im Betriebszustand mittels veränderlicher Schaltfrequenz ein- und ausgeschaltet.

Wird der Elektromagnet erregt, baut sich ein elektromagne­ tisches Wechselfeld in und um den Elektromagneten auf, wodurch das galvanisch zu behandelnde Werkstück, entspre­ chend der Frequenz des elektromagnetischen Wechselfeldes, in Schwingungen versetzt wird.

Optimale Schwingungsamplituden des Werkstückes sind erreichbar, indem das Werkstück-Schwingungssystem mit seiner Eigenfrequenz erregt wird, wodurch Resonanz auf­ tritt.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit des Verfahrens bietet sich für nichtstrangförmige Werkstücke, die entweder selbst schwingungsfähig gelagert oder an einem schwingungsfähig gelagerten, ferromagnetischen Tragegestell befestigt sind. Bei diesem Anwendungsfall wird das Werkstück bzw. das gesamte Tragegestell mit einem Elektromagneten in Schwin­ gungen versetzt.

Das Verfahren ist außerdem in Spülprozessen der galvani­ schen Oberflächenbehandlung einsetzbar. Hierbei wird der Spüleffekt durch das in Schwingungen versetzte Werkstück wesentlich erhöht.

Durch die mit einfachen technischen Mitteln erreichte Bewe­ gung des Werkstückes wird die Diffusionsschicht sowie die Polarisation des als Katode geschalteten Werkstückes derart beeinflußt, daß sich die während der galvanischen Oberflä­ chenbehandlung bildenden Wasserstoffbläschen von dem Werk­ stück abgestoßen werden, wodurch die für die Geschwindig­ keit der Metallabscheidung maßgebliche Stromdichte erhöht werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Figur zeigt die Draufsicht der verfahrensgemäßen Anord­ nung.

Im Ausführungsbeispiel wird das Verfahren in einer galvani­ schen Drahtdurchzugsanlage angewendet.

Gemäß Figur ist im Elektrolyten 1 eines galvanischen Behäl­ ters 2 ein in dessen Längsausdehnung stationär befestigter, kunststoffummantelter Elektromagnet 3, im Ausführungsbei­ spiel ein Gleichstrommagnet, angeordnet. Zwischen den rotierbaren Führungselementen 4, 5 ist der galvanisch zu behandelnde, endlose, ferromagnetische Draht ohne Stützele­ mente und damit optimal schwingungsfähig gelagert.

Der Elektromagnet 3, hier ein Gleichstrommagnet, wird im Betriebszustand mit einweggleichgerichtetem Wechselstrom erregt, wodurch der Draht 6 quer zur Transportrichtung in Schwingungen versetzt wird. Die daraus resultierende Beeinflussung der katodischen Diffusionsschicht sowie die Polarisation lassen gegenüber bekannten Verfahren, bei denen der Draht nicht in Schwingungen versetzt wird, Strom­ dichteerhöhungen bis zu 30% zu.

Claims (3)

1. Verfahren zur Erhöhung der Stromdichte bei der elektro­ chemischen Oberflächenbehandlung von insbesondere strangförmigen, endlosen, ferromagnetischen Werkstücken, bei dem das Werkstück im Elektrolyten des galvanischen Behälters bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das strangförmige, endlose, ferromagnetische Werkstück (6) schwingungsfähig gelagert ist und mittels einem statio­ nären, ein elektromagnetisches Wechselfeld aufbauenden, kunststoffummantelten Elektromagneten (3), dessen Wechselfeld auf einen Teilbereich des Werkstückes (6) einwirkt, in Schwingungen versetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (3) ein Gleichstrommagnet ist, welcher mit einweggleichgerichtetem Wechselstrom erregt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (3) ein Wechselstrommagnet ist, der mittels veränderlicher Schaltfrequenz ein- und aus­ geschaltet wird.