DE642373C - Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Verstaerkung von Metallblechen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur elektrolytischen Verstärkung von Metallblechen. Bei dem Verfahren wird ein Metallblatt von unbegrenzter Länge, welches vorzugsweise auf elektrolytischem Wege hergestellt ist, in horizontaler Bahn durch einen Elektrolysierbehälter geführt, und die Erfindung besteht darin, daß man dieses Metallblatt in vertikalen Windungen durch, den, Elektrolysierbottich führt und dabei nur auf einer Seite mit Metall beschlägt. Die zur Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtung enthält in einem Elektrolytbehälter eine Mehrzahl von Anoden, und sie besitzt eine FÖrdereinrichtung, die das Metallblatt auf einer gewundenen Bahn durch den Behälter fördert und dabei nur die eine Seite der Metallbahn an den Anoden vorbeiführt. Vorzugsweise wird die Bahn in Form einer Mehrzahl von Schleifen durch den Bottich geführt, von denen jede Schleife zwischen zwei benachbarten Anoden hängt. Die Erfindung gestattet, in wirtschaftlicher Weise Metallbleche von gleichförmiger Dicke herzustellen, die frei von Sauerstoff sind und in gleichmäßiger Beschaffenheit gewonnen werden. Das Verfahren und die Vorrichtung können bei der Raffination oder bei der elektrolytischen Metallabscheidung Anwendung finden, man kann rohes Metall verwenden, um die Zusammensetzung des Elektrolyten aufrechtzuerhalten, und unter diesem Gesichtspunkt kann man die Erfindung als ein kontinuierliches Raffinierverfahren betrachten, das unmittelbar eine Metallbahn von beliebiger Länge an Stelle der üblichen plattenförmig niedergeschlagenen Kathoden ergibt.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für die Herstellung von Kupferblech und sei deshalb mit Bezug auf dieses Anwendungsgebiet näher beschrieben.

Mit Rücksicht auf die hohen Kosten des Walzprozesses bei der Herstellung dünner Kupferbleche hat man bereits versucht, dünne Bleche. durch elektrolytische Abscheidung zu gewinnen, weil eine solche Arbeitsweise eine bedeutende Verminderung der Herstellungskosten erwarten ließ. Wenn man bisher nach keinem der vorgeschlagenen Verfahren und mit keiner der dazu bestimmten Vorrichtungen brauchbare dünne Kupferbleche hergestellt und deshalb solche Bleche weder im Handel noch als ein für das nachträgliche Auswalzen bestimmtes Zwischenprodukt angetroffen hat, so liegt das an verschiedenen Mängeln der bisher bekannten Verfahren.

Üblicherweise schlägt man auf einer Kathode mit endloser Oberfläche, z. B. auf einer Trommel oder einem Band, eine dünne Kupferschicht

nieder und zieht sie dann in Form eines Blattes ' ab. Die Ausbeute ist dabei sehr gering, und der Platzbedarf, bezogen auf eine bestimmte Tonnenleistung, ist außerordentlich groß. Es ist auch bekannt, ein dünnes Kupferblatt mit Hilfe einer Kathode mit endloser Oberfläche herzustellen und dann dieses Blatt selbst weiterzuführen und dabei auf elektrolytischem Wege bis zur gewünschten Dicke zu verstärken. ίο Hierbei wird das Metall während des Verstärkungsvorganges auf beiden Seiten des Blattes niedergeschlagen, und es ist praktisch unmöglich, die Metallabscheidung so zu regeln, daß das Enderzeugnis gleichförmige Dicke und gleichmäßige Beschaffenheit aufweist. Es dürfte auch schwierig sein, die Kontaktgebung für das in Bewegung gehaltene Blatt so zu gestalten, daß es die starken Ströme verträgt, die zur Erzielung niedriger Gestehungskosten erforderlieh sind; häufig wird dabei ein Verbrennen des Blattes sich nicht vermeiden lassen. Eine andere Schwierigkeit bei der Herstellung einwandfreier Bleche ergibt sich aus der Betrachtung der bereits bekannten Verfahren. Wenn man das Blatt in bekannter Weise in gestreckter Bahn unter den Anoden hinweg führt, so wird man kein brauchbares Erzeugnis erhalten. Denn wenn sich die Anoden auflösen, so bildet sich ein Schlamm, der nach unten sinkt, sich auf dem Metallband absetzt und eine porige, rauhe, ungleichmäßige Beschaffenheit der erzeugten Bänder zur Folge hat. So muß man derartige Bleche nachträglich walzen, um die Warzen einzuebnen, aber den Anodenschlamm kann man aus den Blechen dabei nicht entfernen, und die Bleche bleiben minderwertig.

Man hat schon versucht, den Anodenschlamm von den Blechen fernzuhalten, beispielsweise dadurch, daß man die Metallbahn in vertikaler Ebene durch den Verstärkungsbottich führt, so daß sich die Schlammteilchen nicht ansetzen können. Man hat dabei auch die Metallbahn in Windungen geführt und dadurch an Platz gespart. Trotzdem ist auch das Ergebnis eines solchen Verfahrens unbefriedigend. Der Elektrolyt im Verstärkungsbottich ist in den verschiedenen Schichten nicht gleich zusammengesetzt, vielmehr schwankt die Konzentration zwischen der am Boden - befindlichen und der an der Oberfläche vorhandenen Flüssigkeit. Führt man nach dem bekannten Verfahren das Band hochkant durch das Verstärkungsbad, so befindet sich immer der eine Rand in der Nähe des Bodens und der andere Rand in der Nähe der Flüssigkeitsoberfiäche. Es läßt sich deshalb nicht vermeiden, daß das Band an dem einen Rand erheblich stärker ausfällt als am anderen. Außerdem wird bei diesem Verfahren das Band auf beiden Seiten elektrolytisch verstärkt, und dadurch ergibt sich die Möglichkeit, daß bei einer Ungenauigkeit in der Anordnung der Anoden und der Bahnwindungen eine ungleichmäßige Abscheidung auf beiden Seiten stattfindet.

Bei dem neuen Verfahren sind diese Nachteile der bisherigen Verfahren und Einrichtungen beseitigt, und man kann die elektrolytische Abscheidung von Metall unter wesentlich vorteilhafteren Bedingungen durchführen, als sie bisher üblich waren. '

In der neuen Einrichtung wird eine blatt- oder blechartige Metallschicht auf einer endlosen Kathodenoberfläche niedergeschlagen, dann von ihr abgezogen und auf einem Zickzackweg durch einen Verstärkungsbehälter geleitet. Während dieser Bewegung wird das Blatt von geeigneten Führungselementen geführt, die vor der Beschlagung mit Metall geschützt sind, gleichzeitig als Kontaktmittel dienen und den Strom von breiten Feldern des Blattes abnehmen.

Eine Ausführungsform dieser Führungselemente bewirkt, daß der aus der Flüssigkeit in das Blatt übertretende Strom dieses ausschließlich etwa im rechten Winkel zur Blattfläche durchfließt. Eine andere Ausführungsform bewirkt, daß der Strom in der Ebene des Blattes nur geringfügige Strecken zu durchfließen braucht. In beiden Fällen fließt der Strom nur durch solche Teile des Blattes, die sich unterhalb des Flüssigkeitsspiegels befinden, was wegen der damit verbundenen Stromersparnis als Vorteil zu betrachten ist.

Die Führungselemente sind ferner so ausgebildet, daß die Bewegungsbahn des Blattes durch die Lösung,praktisch vollständig in senkrechter Richtung verläuft, indem das Blatt auf der einen Seite des Elements nach abwärts und auf der anderen Seite nach aufwärts wandert. Die Ablagerung vollzieht sich nur auf einer Seite des Blattes, das überdies niemals unter einer Anode vorbeigeht. Infolge dieser Maßnahme körmen Bleche von außerordentlich gleichmäßiger Dicke erhalten werden, denn die Ablagerung wird weder durch Schichtenbildung in der Lösung beeinträchtigt noch durch Temperaturunterschiede in verschiedenen Teilen der Lösung, noch durch Verschiedenheiten im Abstand zwischen dem Blatt und den Anoden. Alle Anoden und alle Führungselemente stehen parallel. Unterschiede in der Intensität der Metallniederschlagung infolge wechselnder Kontaktgüte zwischen Anoden oder Führungselementen einerseits und Stromschienen andererseits oder infolge wechselnder Abstände zwischen dem Blatt und den verschiedenen Anoden beeinflussen die schließlich erhaltene Dicke des Bleches nicht, weil eine auftretende Verminderung der Niederschlagsintensität, die sich aus dnem schlechten Kontakt einer Anode oder eines Führungselements oder aber aus einem größeren Abstand des Blattes von einer Anode als von iner anderen ergibt, durch die entsprechend ver-

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stärkte Niederschlagsintensität an einer anderen Stelle wettgemacht wird. Nötwendig aber ist es, die endständigen Anoden der gesamten Anodengruppe in genau paralleler Stellung zu halten, um irgendwelche Unterschiede in der Dicke des Bleches infolge wechselnder Anodenabstände auszugleichen.

Da die Verstärkung auf die eine Seite des Bleches beschränkt ist und dieses Blech in einer

ι ο Schleifenbahn zwischen Anodenpaaren hindurchgeführt wird, hat die Schichtenbildung des ■ Elektrolyten keinen Einfluß mehr, und da die Anoden und die Kathoden je parallel an die Stromschienen angeschlossen sind, so ist jede Stelle des Bleches während der Elektrolyse der gleichen durchschnittlichen Stromintensität ausgesetzt, was ein Endprodukt von gleichmäßiger Dicke und gleichmäßiger Beschaffenheit des Niederschlages ergibt.

Aus dem Obigen geht hervor, daß die Anoden und der in Verstärkung begriffene Streifen derart zueinander gelagert sind, daß zwischen den Anoden und dem Boden des Behälters eine freie, durch das Blatt nicht versperrte Bahn bestehen bleibt. Aus diesem Grunde können Anoden aus rohem Metall verwendet werden, denn der bei der Auflösung des rohen Metalls entstehende Schlamm kann unbehindert auf den Boden des Behälters sinken, von wo er in der bei der ge-ο wohnlichen elektrolytischen Raffination üblichen Weise abgezogen werden kann. Mit der Oberfläche, auf der der Metallniederschlag gebildet wird, kommt er nicht in Berührung. Aber auch im Falle der Verwendung von Anoden aus raffiniertem Metall ist das erzielte Ergebnis bei Anwendung der neuen Einrichtung ein günstigeres als in ähnlichen Einrichtungen, in denen das Blatt unter Anoden vorbeigeführt wird, denn eine gewisse Menge Schlamm ergibt sich auch bei Verwendung von Anoden aus raffiniertem Metall, und auch kleine, auf die Kathodenfläche fallende Schlammengen machen die Oberfläche des Niederschlages rauh.
Die Möglichkeit, bei dem neuen Verfahren Anoden aus rohem Metall zu verwenden, vermindert die Gestehungskosten des Endproduktes ganz erheblich. Auch die für die einzelne Tonne des Endproduktes erforderliche Bodenfläche ist verhältnismäßig gering, weil ja die Verstärkung des Blattes in einer gewundenen (Zickzack-)Bahn erfolgt. Die Möglichkeit, mit geringen Bodenflächen auszukommen, enthebt aber umgekehrt der Notwendigkeit, die hohen Stromdichten anzuwenden, die bei den früheren Trommelkäthodeneinrichtungen erforderlich waren, um eine erträgliche Tonnenleistung auf die Bodeneinheit zu erzielen. Schließlich vermindert die hohe Leistung der neuen Einrichtung, die größer ist als ähnliche bisherige Einrichtungen, die Gestehungskosten des Materials ebenfalls ganz erheblich.

Mit Hilfe der neuen Einrichtung können Bleche erzeugt werden, deren Dicke weit unter der Grenze liegt, die für die Herstellung gewalzter Bleche durch die wirtschaftlichen Mög- 65 · lichkeiten gezogen sind. Wendet man die Grundsätze des neuen Verfahrens in einer entsprechend abgeänderten Einrichtung an, so kann man jede praktisch in Betracht kommende Dicke erzielen. Ferner können diese Bleche unabhängig von dem Gewicht in jeder beliebigen Länge hergestellt werden, nur die Schwierigkeit in der Handhabung derart langer Streifen wird hier ebenfalls eine Grenze setzen.

Im Vergleich mit nach früheren Verfahren elektrolytisch hergestellten Blechen weisen die gemäß der Erfindung gewonnenen Bleche eine Reihe von Vorteilen auf. In bestimmten Fällen, in denen gerade die physikalischen Eigenschaften gewalzten Metalls erforderlich sind, kann man solche Bleche unter Benutzung der Erfindung billiger herstellen als durch gewöhnliches Walzen, indem man zuerst elektrolytisch Bleche von ' größerer Dicke, als letzten Endes gewünscht, herstellt und diese dann auf die gewünschte Dicke auswalzt. Durch den Walzvorgang werden die physikalischen Eigenschaften des Metalls geändert, seine Zugfestigkeit und Dehnung steigen, es wird für bestimmte Verwendungszwecke besser geeignet. Die außerordentliche. Gleichförmigkeit der Dicke und Beschaffenheit, die den erfindungsgemäß hergestellten Blechen eigentümlich ist, macht sie'für eine nachträgliche Walzung besonders geeignet im Gegensatz zu den nach bisherigen Verfahren elektrolytisch hergestellten Blechen, die ungleichmäßige Dicke aufweisen und beim Walzen unregelmäßige Bleche ergeben.

Weitere Merkmale der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen erörtert, 1.00 die beispielsweise Ausführungsformen der neuen Einrichtung und ihrer Bestandteile zeigen. Fig. ι ist ein Längsschnitt einer Einrichtung zur Ausführung des neuen Verfahrens, Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Einrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 ein senkrechter Schnitt in der Ebene 3-3 und Fig. 4 ein, ähnlicher Schnitt in der Ebene 4-4 der Fig. 1. Fig. 5 ist eine vergrößerte Stirnansicht eines Teils der Einrichtung nach Fig. i, Fig. 6 ist ein Aufriß und Fig. 7 ein Kreuzriß einer Befestigungseinrichtung eines Antriebsrades. Fig. 8 zeigt in vergrößertem Maßstab Einzelheiten der mechanischen Einrichtung, die in Fig. 9 teilweise in der Draufsicht veranschaulicht ist. Fig. 10 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch ein Führungselement, Fig. 11 zeigt ein Bruchstück einer anderen Ausführungsform eines solchen Führungselements, Fig. 12 zeigt einen Längsschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. 1 und 2. Fig. 13 und 14 sind Vorderansichten der normalen, erfindungsgemäß an-

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gewandten Anoden, Fig. 15 ist eine Seitenansicht einer dieser Anoden, Fig. 16 ist eine Ansicht eines Führungs- und Kontaktelements von vorn Fig. 17 und 19 sind senkrechte Schnitte von abgeänderten Einrichtungen gemäß der Erfindung. Fig. 18 ist eine perspektivische Ansicht einer besonderen Ausführungsform eines Führungselements.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Einrichtung besteht aus einem Elektrolysierbehälter 20, in den der Elektrolyt durch ein Rohr 21 eingeführt wird und der ein Überlaufrohr 22 für den Abfluß des Elektrolyten aufweist. Auf den Oberkanten der Seitenwände verlaufen Stromschienen, und zwar die positive Stromschiene 23 und die negative Schiene 24, die beide an einen Elektrogenerator von der für die Raffination oder Elektroplattierung üblichen Art angeschlossen sind.

An dem einen Ende des Behälters ist eine Kathodentrommel 25 angeordnet, auf der das zu verstärkende Blatt 43 gebildet wird. Dieses wird über eine Walze 42 zu der nunmehr zu beschreibenden Verstärkungseinrichtunggeleitet. Die Behälterwände tragen ferner in einiger Entfernung von der Trommel 25 ein aus geeignetem Metall gefertigtes Rahmenskelett 44, das als Einheit abgenommen werden kann. Auf den oberen Höhnen 45 des Rahmens ist eine Mehrzahl von Walzen 46 mit Wellen 46' angeordnet, wobei jede Welle an einem Ende ein Kettenzahnrad 47 trägt. Im übrigen laufen die Wellen in Lagern 48, die mit geschützten Fortsätzen 49 auf den senkrechten Schenkeln 50 von Winkeleisen reiten, die die Längsholme des Rahmens 45 bilden. Die Befestigung der Lager ist so ausgebildet, daß die Walzen in der Längsrichtung des Rahmens verschoben werden und in jeder gewünschten Stellung festgehalten werden können. Je eines der Lager 51 der einzelnen Wellen ist mit Stellschrauben 5^{2 3}^sgestattet, die auf der Oberseite des Flansches 50 des Rahmens anschlagen; mit Hilfe dieser Schrauben kann das Lager gehoben oder gesenkt werden, um die Neigung der Walze gegen die Waagerechte entsprechend einzustellen.

Die Kettenzahnräder 47 der einzelnen Walzen,

die hier sechsfach vorhanden sind, erhalten ihren Antrieb durch eine Kette 53, die auch über ein Kettenzahnrad 54 läuft. Dieses Kettenzahnrad ist auf der Welle 55 der Walze 56 befestigt, die am Ende der Walzenreihe angeordnet ist.

Außerdem trägt die Welle 55 ein Antriebsrad 57, das mit Hilfe einer Kette 58 durch eine geeignete Kraftquelle angetrieben wird. Der Umlauf der Welle 55 verursacht demnach einen Umlauf aller Walzen 46. Der Antrieb der Trommel kann dadurch erfolgen, daß die Walzen das'darauf niedergeschlagene Metallblatt abziehen, die Trommel kann aber auch mit einem positiven Antrieb versehen sein. Jedes der Kettenzahnräder 47 der Walzen 46 hat so viel Zähne, daß diese Walzen etwas rascher umlaufen als die Walze 56; dadurch wird bewirkt, daß das Blatt oder Blech straff bleibt und die Antriebsspannung nicht nur an einer einzigen Stelle erfährt. Im übrigen dienen die Walzen 46 zur Regelung der Spannung des Blattes auf seinem Wege um die Führungs- und Kontaktelemente herum. Mit der Walze 56 steht eine Walze 59 in Berührung und übt einen positiven Antrieb auf das Metallblatt aus. Durch die Wahl der Abmessungen der Kettenzahnräder der Walzen ■ 46 hat man es in der Hand, die Spannung des Blechs auf seinem Wege um die Kontaktelemente herum nach Belieben zu beeinflussen. Gemäß der Zeichnung befindet sich der eigentliche Antrieb für das Blech am Ende der Gruppe von Kontaktelementen. Falls erwünscht, kann er aber auch zwischen die Trommel und die Kontakelemente verlegt werden, wobei dann das diese Elemente verlassende Blatt von einer Aufwickelwalze mit Antrieb durch Rutschkupplung aufgenommen wird.

Auf dem Rahmen 45 sind ferner Führungs- und Kontaktelemente 60 angeordnet, von denen jedes aus einem aus Längsholmen 60a und Querstegen 60 b zusammengesetzten Rahmenskelett besteht. Im Falle einer Ausbildung nach Fig. 18 sind auf jeder Seite des Rahmens auf den Längsholmen drei Querstege befestigt, wobei die mittleren Querstege dicker sind als die äußeren, so daß die Gesamtdicke des Rahmens in der Richtung seiner Querachse am größten ist. Die Längsholme sind mit ihren oberen Enden an dem Quersteg &i befestigt, der auf dem unteren Längsholm des Rahmens 45 (Fig. 1) aufruht. Auf den beiden Außenseiten der beiden äußeren Holme 60 a sind Holzstäbe 63 befestigt, die mit ihren Kanten das vorübergezogene Blech berühren und seine Innenseite vor einer elektrolytischen Plattierung bewahren. Man kann die Kontaktelemente in der Skelettrahmenform gemäß Fig. 18 anwenden, wobei das in Bewegung befindliche und der Plattierung unterliegende Blatt mit den verichiedenen Querstegen in leitende Berührung tritt. Der elektrische Strom wird dann von dem Blatt mit Hilfe dieser Querstege abgenommen, und da eine Mehrzahl solcher Stäbe ziemlich nahe aneinander angeordnet ist und jeweils beträchtliche Länge und Breite aufweist, so wird der Strom dem Blatt auf ausgedehnten Flächen abgenommen und braucht in der Ebene des Bleches keinerlei erhebliche Strecken zu durchfließen. Auch liegen die Querstege unterhalb des Flüssigkeitsspiegels, so daß die Gefahr einer Verletzung des Blattes wegen des Durchganges allzu starker Ströme erheblich vermindert wird. Auch vermindern sich die Höhe der benötigten Stromspannung und damit die Kosten des Verfahrens.

In manchen Fällen ist es erwünscht, die Oberfläche der Skelettrahmen mit Kupferblechen 64 zu bekleiden (Fig. 10); ein Metallblech von richtiger Länge wird von unten herum um den Rahmen gelegt, worauf man die Enden oben verbindet. Um dieses Blech straff gespannt zu halten, wird der Quersteg 61 mit einer Stellplatte 61 a versehen, die an dem Quersteg mit Hilfe von Stellschrauben 61b befestigt ist. Diese

Schrauben dringen durch Öffnungen des Bekleidungsbleches, und wenn man sie anzieht, so wird die Stellplatte 61a, die innerhalb des Blechkranzes liegt, von dem Quersteg 61 entfernt und erteilt dem Blech die gewünschte Spannung.

Die Querhohne 61 der einzelnen Elemente weisen an einem Ende je eine Bohrung für eine Stellschraube 65 auf, die sich gegen den Rahmenholm abstützt, und der Rahmenholm selbst weist Löcher für die Aufnahme von Bolzen 66 auf,

. die je ein L-förmiges Winkelstück 67 festhalten. Der eine - Schenkel eines solchen Winkelstückes stützt sich gegen den Rahmenholm ab, der andere legt sich über den Quersteg 61 eines Elements und ist mit einem Schlitz 68 (Fig. 9) versehen, der eine Stellschraube 65 umfaßt. An dem Ende des Querstegs 61, durch das die Stellschraube 65 hindurchgreift, ist ein Winkelstück 69 befestigt, dessen freier Schenkel in der Richtung des Rahmenholmes verläuft und mit einer gegen diesen Holm abgestützten Stellschraube versehen ist.

•Die vorstehend beschriebenen Teile gestatten, die Lage eines Führungselements genau einzuregeln. Der Rahmenholm weist in dichter Folge eine Anzahl von Bohrungen für die Aufnahme der Bolzen 66 auf, so daß die Kontakt- und Führungselemente in der Längsrichtung des Rahmenhohnes innerhalb gewisser' Grenzen in beliebiger Lage festgestellt werden können. Ist ein Element auf diese Weise an seinen Platz gebracht worden, so kann es durch Drehung der Stellschraube 70, die von dem Winkelstück 69 getragen wird, um eine horizontale Achse verstellt werden, die durch die Mittellinie des Holmes 61 verläuft. Dreht man die Schraube 65, so wird das Element in einer zur Längsachse der Einrichtung (des Behälters) senkrechten Ebene verschwenkt. Schließlich gestattet der Winkel 67, das Element in jeder gewünschten Einstellung festzustellen und zu sichern. Einer der Längsteile 62 des Rahmens ist mit der negativen Stromschiene verklammert und steht mit ihr in leitender Verbindung. Der andere Längsteil des Rahmens ruht unter Vermittlung eines Isolierstreifens 71 auf der Oberseite der positiven Stromschiene 23 auf.

An den oberen Längsholmen des Rahmens sind Hängelagerkonsolen 72 befestigt, die Führungswalzen 73 tragen. Jedes Kontaktelement wird so zwischen eine Walze 46 und eine Walze 73 gebracht, daß die Walzen an zwei einander gegenüberliegenden Seiten zweier Elemente annähernd tangential stehen. Das untere Ende 74 (Fig. 10) der Kontaktelemente ist abgerundet, auch ist jedes Element etwa in der Mitte zwischen dem oberen und unteren Ende mit einer Verdickung 75 versehen. Das von der Trommel abgezogene Blatt 43 läuft erst über die Walze 46, wird dann entlang der einen Seite des ersten Kontaktelements nach unten, um das untere Ende herum und auf der anderen Seite wieder nach oben geführt, läuft dann über die Walze 73 und gelangt von da zur nächsten Walze 46.

Infolge der Gestalt und Ausbildung der Kontaktelemente treten sie mit dem Blatt mit großer Fläche in Berührung, auch wird der Strom dem Blatt unterhalb des. Flüssigkeitsspiegels abgenommen. Da ferner die Berührung des Blattes mit dem Element an dicht aneinanderstoßenden Flächen erfolgt, legt der Strom in der Fläche des Blattes keine erheblichen Strecken zurück, auch liegen die stromdurchflossenen Teile des Blattes in der Flüssigkeit, so daß die Gefahr' einer Verbrennung sehr vermindert ist und eine Kraftersparnis eintritt. Ist das Element mit einem Verkleidungsblech versehen, so tritt das Blatt beinahe mit der ganzen Oberfläche in leitende Verbindung, und zwar wieder unterhalb des Flüssigkeitsspiegels. Das Rahmenwerk des· Kontaktelements und auch das gegebenenfalls angewandte Verkleidungsblech stehen über die Stromschiene 61 des Elements mit der 'negativen Stromschiene in Verbindung.

Bei jeder der obengenannten Ausführungsformen wird der elektrische Strom von solchen Teilen des Blattes oder' Blechs abgenommen, die unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegen. Wird kein Verkleidungsblech verwendet, so legt der Strom in der Fläche des Blattes keine nennenswerten Strecken zurück, und wird ein solches Verkleidungsblech verwendet, so durchfließt der Strom das Blatt überhaupt nur rechtwinklig zu seiner Oberfläche; in jedem Falle können sehr starke Ströme mit geringer Gefahr der Beschädigung des Blechs angewandt und abgeleitet werden. Auch liegt stets nur die eine Seite des Blattes oder Blechs einer Anode gegenüber, so daß nur diese Seite einen Metallniederschlag erhält.

Zwischen den Schleifen des Blechs, die um die Führungs- und Kontaktelemente herumlaufen, sind Anoden 76 aus rohem Metall, wie sie in Raffinieranlagen verwendet werden, angeordnet und ruhen auf den Stromschienen auf, wobei sie sich mit ihren Nasen 77 abstützen. Die aus der negativen Stromschiene auf ruhende Nase jeder Anode ist von der Stromschiene durch einen Isolierstreifen 78 getrennt, während die andere Nase auf der positiven Stromschiene unmittelbar aufliegt. Die Breite der Anode kann etwas

größer sein als die des Bleches, das in Fig. 13 in strichpunktierten Linien angedeutet ist. Wären alle Anoden breiter als das Blech, so würde dieses an den Kanten mehr verstärkt werden als in der Mitte. Wären alle Anoden schmäler als das Blech, so würden seine Kanten schwächer bleiben als seine übrigen Teile. Praktisch verwendet man deshalb Anoden beider Art in entsprechender Zahl, um eine gleichförmige Dicke des Bleches sicherzustellen. Man kann die beiden in der gewöhnlichen Kupferraffinerie verwendeten Normalgrößen der Anoden verwenden. Die Zahl der Anoden ist um eins größer als die Zahl der Führungs- und Kontaktelemente der Gruppe, so daß jede Blechfläche einer Schleife je einer Anode gegenüberliegt. Das Blech erhält die Metallaufjage, solange es sich in der Form einer Schleife befindet, die zwischen je zwei Anoden liegt, und daraus ergibt sich, daß eine leichte Verstellung eines Führungs- und Kontaktelements in der Art, daß es mit einer Seite einer Anode näher liegt als mit der anderen, wohl auf der einen der Anode näheren Seite einen stärkeren Metallniederschlag verursacht, der aber durch eine entsprechend schwächere Metallauflage auf der anderen Seite gerade kompensiert wird. Daraus ergibt sich weiter, daß das Blech auf seinem Wege durch jede Schleife um ein bestimmtes und gleichförmiges Maß verstärkt wird; man erhält letzten Endes ein Blech von gleichförmiger Dicke, sofern nur die endständigen Anoden parallel stehen.

Die Gesamtanordnung von Schleifen und Anoden nimmt wenig Raum in der Längsrichtung des Elektrolysierbehälters ein. Die unter den Flüssigkeitsspiegel tauchende Fläche je einer Schleife ist etwa ebenso groß wie der eingetauchte Teil der Trommel, so daß bei dieser Anwendung hängender Schleifen eine rasche Metallabscheidung stattfinden kann, die für die Einheitsmenge der Metallabscheidung einen verhältnismäßig kleinen Behälter mit geringem Bodenraum benötigt.

Der Anteil des fertigen Bleches, der durch Verstärkung des zunächst erzeugten Blattes entstanden ist, stellt sich wesentlich billiger als das auf der Trommel erzeugte Blatt. Aus diesem Grunde soll die Trommel, um an Einrichtungskosten und Bodenraum möglichst zu sparen, mit möglichst hoher Stromdichte belastet und in möglichst schnelle Drehung versetzt werden. In der Verstärkungseinrichtung wird das Blatt mit wesentlich niedrigerer Stromdichte belastet, was eine Erniedrigung der Spannung und damit eine Verminderung der Stromkosten ermöglicht. Demgemäß ist der Kilogrammpreis des in dem Verstärkungsbehälter erzeugten Teils des schließlich erhaltenen Bleches wesentlich niedriger als der Küogrammpreis des auf der Trommel niedergeschlagenen Blattes, und da dieses Blatt gemäß dem Verfahren der Erfindung sehr dünn sein kann, so besteht das Blech letzten Endes hauptsächlich aus dem nach dem Verlassen der Trommel auf dem Ausgangsblatt niedergeschlagenen Metall. 6g

Sobald das Blech um das letzte Führungsund Kontaktelement herumgelaufen ist, wird es um die Walze 59 herum- und zwischen dieser Walze und der Walze 56 hindurchgeleitet, läuft dann um die Oberfläche der Walze 56 herum und wird schließlich von einer geeigneten Aufnahmevorrichtung aufgenommen.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung befinden sich die Kathodentrommel und die Schleifengruppe in demselbem Behälter, die Führungs- und Kontaktelemente sind mit der Kathodentrommel elektrisch parallel geschaltet. Eine solche Fabrikationseinheit kann mit Strömen von der Größenordnung von 6—8000 Amp. belastet werden, ohne verhältnismäßig geringe Stromdichten zu überschreiten. Bei der Einrichtung nach Fig. 12 befindet sich die Kathodentrommel in einem Behälter 80, die Schleifengruppe in einem zweiten Behälter 81, auch wird das auf der Trommel erzeugte Blatt nicht unmittelbar in den zweiten Behälter geführt, sondern zunächst zu einer Rolle aufgewickelt; erst von dieser wird das Blatt in den zweiten Behälter geführt.

Beide Anordnungen sind zweckentsprechend; die Erfindung kann auch so ausgeführt werden, daß man eine Anzahl von Behältern mit Trommel — oder sonstigen endlosen Kathoden —■ versieht, die dünne Blätter erzeugen, die dann aufgewickelt und in Rollenform dem Ver- 9S Stärkungsbehälter zugeführt werden. Bei einer solchen Anordnung ist die Niederschlagsgeschwindigkeit in dem Verstärkungsbehälter nicht mehr durch die Geschwindigkeit begrenzt, mit der das Metall auf der Trommel niedergeschlagen werden kann.

Zur Herstellung von Blechen mit einem verhältnismäßig großen Bereich von Dicken arbeiten die in Fig. 1 und 12 dargestellten Einrichtungen völlig befriedigend. Sollen aber verhältnismäßig grobe Bleche in derartigen Apparaten hergestellt werden, bei denen das Blech am Ende je eines Kontaktelements eine Umlenkung um 180 ° erfährt, so ergeben sich gewisse Schwierigkeiten, die zum Teil behoben werden können, wenn man am unteren Ende des Elements eine Führungsrolle 81' anbringt, die die Bewegung des Blattes erleichtert. Für noch gröbere und steifere Bleche wird besser eine Schleif engruppenform verwendet, wie sie in Fig. ig dargestellt ist.

Das Führungs- und Kontaktelement 82 (Fig. 17) weist eine enge mittlere Öffnung auf, die sich vom oberen bis zum unteren Rande erstreckt und genügend groß ist, um zwei Blechbahnen 83, die von Vorratsrollen 84 abgezogen werden, den Durchtritt zu gestatten. Beim Durchgang durch die Öffnung erhalten

die Bleche 83 eine Metallauflage entweder gar nicht oder doch nur' in geringem Maße. Am unteren Ende des Kontaktelements trennen sich die beiden Bleche voneinander und werden nun umgelenkt und an je einer der beiden Seiten des Elements emporgeführt. Das Kontaktelement ist auf beiden Seiten mit einer elektrisch leitenden Verkleidung 85 versehen, die mit der negativen Stromschiene der Zelle in Verbindung steht.

Unmittelbar gegenüber den beiden Seiten des Elements befinden sich Anoden 86.

Bei einer solchen Anordnung laufen zunächst zwei dünne Bleche oder Blätter, wie sie von Vorratsrollen 84 abgezogen werden, durch das Führungs- und Kontaktelement hindurch, wobei sie keine Metallauflage erhalten. Sie bleiben deshalb dünn und biegsam, und es bereitet keine Schwierigkeiten, sie am unteren Ende des Elements um 180° umzulenken. Die gesamte Metallauflage erhält das Blech auf seiner Wanderung nach oben, auf der es in dem gewünschten Maße und bis zur gewünschten Dicke verstärkt wird. Auf diese Weise kann man viel gröbere Bleche herstellen als in der in Fig. ι dargestellten Einrichtung.

Für noch gröbere Bleche kann eine Einrichtung nach Fig. 17 mit einer leichten Abänderung verwendet werden. Werden die Blätter auf ihrer Wanderung nach oben bis zu eirier verhältnismäßig großen Dicke verstärkt, so kann es untunlich werden, die erhaltenen Bleche zu biegen; man leitet sie dann von dem Behälter aus direkt nach oben zu einer Arbeitsstelle, wo sie in die gewünschten Längen zerschnitten werden.

Bei der in Fig. 19 dargestellten abgeänderten Einrichtung wird eine Mehrzahl von Blättern, die in Form von Rollen 92 herangeschafft wurden, gleichzeitig verstärkt. Die Rollen werden von geeigneten Tragkonstruktionen gehalten, die von ihnen abgezogenen Blätter werden nach abwärts geführt und laufen um Führungs- und Kontaktelemente 93 herum, die ähnlich wie die in Fig. 1 gebaut sind. Die verstärkten Blätter 94 werden dann um Führungswalzen 95 herumgeführt, so daß man dem Behälter eine Mehrzahl von Blechen entnehmen und mit Hilfe (nicht dargestellter) Förderwalzen abführen kann.

Es sei wiederholt bemerkt, daß bei allen beschriebenen Einrichtungen das Blech, auf dem sich die Metallauflage niederschlägt, niemals zwischen dem Unterteil einer Anode und dem Boden des Behälters hindurchgeführt wird. Aus diesem Grunde ist es möglich, Anoden aus rohem Metall zu verwenden und die Kosten des Endprodukts in bedeutendem Maße zu senken. Auch kann man mit solchen Einrichtungen Bleche von sehr verschiedener Dicke herstellen, und zwar in unbegrenzten Längen. Die Bleche zeichnen sich auch durch eine besonders hohe Gleichförmigkeit der Dicke aus. Die Leistung der Einrichtung ist, auf die Einheit des benötigten Bodenraums berechnet, sehr hoch, die Kraftkosten sind verhältnismäßig niedrig. Auch wenn ungewöhnlich starke Ströme verwendet werden, so besteht doch keine Gefahr einer Beschädigung der Bleche, weil der Strom diesen Blechen in breiten Flächen abgenommen wird und weil der Kontakt zwischen dem Blech und den mit der negativen Stromschiene verbundenen Leitern unterhalb des Flü'ssigkeitsspiegels erfolgt. Die Tatsache, daß die Metallauflage nur auf einer Seite des Blechs erfolgt, wirkt sich dahin aus, daß das schließlich erhaltene Blech auf einer Seite ganz besonders glatt ist.

Da die Kosten der gemäß der Erfindung hergestellten Bleche dem Metallgewicht annähernd proportional sind, so hängt der Preis des Bleches ausschließlich von seiner Dicke ab im Gegensatz zu gewalzten Blechen, bei denen die Kosten mit abnehmender Dicke weit überproportional anwachsen. Bei zunehmender Blechdicke erreicht man schließlich einen Punkt, bei dem die Kosten annähernd dieselben sind, mögen die Bleche gemäß der vorliegenden Erfindung oder in üblicher Weise durch Walzen hergestellt sein, allein bei der Herstellung von Kupferblech in der Art von Blattmetall erweist sich die Erfindung hinsichtlich der Gestehungskosten den Walz- 90 , verfahren als weit überlegen. Bei blattartigen Metallblechen stellen sich die Walzkosten so hoch, daß die Verwendung praktisch sehr begrenzt ist. In der Tat haben sich solche Blätter keineswegs den umfangreichen Markt erobern ö5 können, wie —■ unter Vernachlässigung des Kostenpunkts — aus ihrer vorzüglichen Eignung für viele Zwecke zu erwarten war. Die vorliegende Erfindung ermöglicht demnach die wirtschaftliche Herstellung von Kupferfeinblechen, wie sie bisher in nennenswertem Umfang nicht auf dem Markt waren.

Die Erfindung ermöglicht ferner die Herstellung von Metallblättern in großen Breiten, ohne daß die Kosten über die damit verbundene Steigerung des Metergewichts hinaus nennenswert ansteigen. Bei der Herstellung von Blättern durch Walzen konnten Breiten über etwa 380 mm nicht gut hergestellt werden, weil die Konstruktion- und Betriebsschwierigkeiten entsprechender Walzwerke zu groß wären. Auch wird bei der Herstellung breiterer Bleche durch Walzen eine vergrößerte Menge Abfall erzeugt, was die Kosten ebenfalls steigert. ₍ Das vorliegende Verfahren gestattet die Herstellung von Blättern in beliebiger Breite, obwohl man praktisch nicht über die Breite 79 hinausgehen wird, die in den normalen Raffinierbehältern eben noch möglich ist.

Der Kilogrammpreis der erfindungsgemäß hergestellten Metallblätter ist von der Blattdicke und von der Blattbreite praktisch unabhängig.

Die erfindungsgemäß hergestellten Metallbleche können auch nachträglich ausgewalzt werden. Man stellt sie zu diesem Zweck in der gewünschten Dicke her, trennt sie von der Bahn ab und walzt sie dann mit Hilfe der üblichen Einrichtungen aus. Da die erfindungsgemäß hergestellten Bleche sich durch eine besonders hohe Gleichförmigkeit auszeichnen, sind sie für Walzzwecke besonders geeignet und ergeben ίο gerade Bleche. Durch den Walzvorgang erhalten die Bleche oder Blätter Eigenschaften, die von denen elektrolytisch hergestellter Bleche oder Blätter völlig verschieden sind. Die durch elektrische Niederschlagung und nachträgliches Walzen gewonnenen Bleche oder Blätter sind bei gleichem Metallgewicht weit billiger als die nur durch Walzen erzeugten, weil das Gießen und Vorwalzen völlig wegfällt. Von einem anderen Standpunkt aus betrachtet, ermöglicht die vorliegende Erfindung eine kontinuierliche Raffination, die als Endprodukt eine kontinuierlich, raffinierte Blechrolle von beliebiger Länge ergibt, die unmittelbar aus rohem Metall gewonnen wurde. Es entstehen also nicht mehr gesonderte Kathodenbleche, die einzeln gehandhabt werden müssen. Das erfindungsgemäß hergestellte Produkt kann bei etwa gleicher Raffinationsleistung unter denselben Bedingungen und in denselben Behältern gewonnen werden, unter denen man sonst raffinierte Kathoden gewinnt. Bei der üblichen elektrolytischen Raffination werden Kathoden von begrenzten Abmessungen gewonnen, die kein ' Endprodukt, sondern nur ein Zwischenprodukt sind und durch Gießen oder Walzen weiterverarbeitet werden müssen. Die vorliegende Erfindung gestattet, rohes Metall unmittelbar in einem einzigen Arbeitsgang in ein handelsfähiges Endprodukt umzuwandeln, das einen bedeutenden Anwendungsbereich hat. Im übrigen kann die kontinuierliche Raffination gemäß der Erfindung unter Verwendung von Rohmetall in Form von Anoden durchgeführt werden; man kann aber auch unslösliche Anoden veiwendeii, wobei dann die Zusammensetzung des Elektrolyten durch Zusatz einer Rohmetallauflösung aufrechterhalten wird, wie man sie beispielsweise durch Auslaugung löslicher Kupfererze gewinnt. Das erhaltene Produkt ist überdies gleichförmig genug, um unmittelbar in Walzblätter verwandelt zu werden, wobei die Einschaltung eines Gußvorganges und zahlreicher Walzvorgänge überflüssig wird. Die sich daraus ergebenden Vorteile liegen auf der Hand.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   I. Verfahren zur elektrolytischen Verstärkung von Metallblech, bei dem ein vorzugsweise ebenfalls elektrolytisch hergestelltes Metallblatt von unbegrenzter Länge in gewundener horizontaler Bahn in Form einer Mehrzahl aufeinanderfolgender Hängeschleifen durch einen eine Mehrzahl von Anoden enthaltenden Elektrolysierbehälter geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hängeschleifen zwischen je zwei benachbarten Anoden derart verlaufen, daß das Blatt im Verlaufe seiner Bewegung niemals unter einer Anode vorbeigeführt wird, so daß nur die Außenseite jeder Schleife mit Metall beschlagen wird und der von den Anoden abfallende Schlamm nicht auf das Metallblatt gelangen kann.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von parallel geschalteten Anoden, wobei das Blatt an beiden Seiten jeder Anode — mit Ausnahme der ersten und der letzten — vorbeigeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom von dem Metallblatt auf ausgedehnten Flächen des unter dem Elektrolytspiegel liegenden Teils abgenommen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Metallblätter in Berührung miteinander in der Richtung nach unten in den Behälter geführt, dann voneinander getrennt und nach oben bewegt werden, so daß sie einen Metallbeschlag nur auf einer Seite und nur während der Bewegung nach oben erhalten.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Blechbahn über die gewünschte Dicke hinaus verstärkt und nachträglich durch Walzen auf die gewünschte Dicke bringt.
6. 6. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (75) für das zu verstärkende Blatt zugleich als Kontaktelemente ausgebildet sind und die inneren Seitenflächen der Blattschleifen abdecken.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (75) um mehr als eine Achse verschwenkt werden können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   RERUN. GEDRUCKT IN DER R