DE69107350T2

DE69107350T2 - Gerät für die elektrolytische Behandlung und Verfahren für die kontinuierliche Elektrolyse von Aluminiumprodukten.

Info

Publication number: DE69107350T2
Application number: DE69107350T
Authority: DE
Inventors: Tsutomo Kakei; Nobuyoshi Kaneko
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1990-06-19
Filing date: 1991-04-10
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2011-04-11
Also published as: EP0462371A3; EP0462371B1; EP0462371A2; US5181997A; DE69107350D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur kontinuierlichen Elektrolyse eines länglichen Produkts, wie eines Bandes, eines Drahtes, einer Folie oder ähnliches aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, und eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Durchführung einer solchen elektrolytischen Behandlung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur elektrolytischen Behandlung und ein Verfahren für eine elektrolytische Behandlung, das verschiedene Schwierigkeiten überwindet, die bei einem mit hoher Geschwindigkeit laufenden Fließband oder bei der elektrolytischen Behandlung eines dick beschichteten Produkts auftreten.
Herkömmlicherweise wurde die kontinuierliche, elektrolytische Behandlung eines länglichen Produkts aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung (nachfolgend einfach als ein Aluminiumprodukt bezeichnet) weit verbreitet verwendet, nicht nur bei der Eloxierubgsbehandlung zur Verwendung bei der Herstellung von Trägern für den Flachdruck, aluminisierten Drähten, elektrolytische Kondensatoren, usw., sondern auch bei der elektrolytischen Farbbehandlung, der elektrolytischen Polierbehandlung, der elektrolytischen Ätzbehandlung und ähnlichem.
Insbesondere ist eine herkömmliche Vorrichtung zur elektrolytischen Behandlung, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, üblicherweise zur kontinuierlichen, elektrolytischen Behandlung eines Aluminiumprodukts verwendet worden. Ein elektrolytisches Behandlungsverfahren, das eine solche Vorrichtung verwendet, ist bekannt, wie es beispielsweise in den japanischen, ungeprüften Patentveröffentlichungen Nr. Sho-48- 26638 und Sho-47-18739, und in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. Sho-58-24517 geoffenbart ist.
Ein solches Verfahren schließt eine elektrolytische Behandlung ein, bei der elektrische Energie durch ein sogenanntes untergetauchtes Stromzuführsystem zugeführt wird. Beispielsweise läuft beim Anodisierungsverfahren mit Gleichstrom, das eine herkömmliche Vorrichtung verwendet, ein Aluminiumprodukt 1, das der zu behandelnde Gegenstand ist, von links nach rechts in Fig. 3. Eine elektrolytische Behandlungszelle wird von drei Zellen gebildet, das heißt von einem Stromzuführungsabschnitt 2 zum negativen Aufladen des Aluminiumprodukts 1, einem elektrolytischen Abschnitt 4 zur Elektrolyse des negativ aufgeladenen Aluminiumprodukts 1 und einem Zwischenabschnitt 3, der vorgesehen ist, um einen Stromfluß zwischen den jeweiligen Zellen des Stromzufuhrabschnittes 2 und des elektrolytischen Abschnittes 4 zu verhindern. In diesem Fall fließen Ströme von dem Gleichstromquellen 7a und 7b von einer Stromzufuhrelektrode 5 in das Aluminiumprodukt 1 durch den Elektrolyten in dem Stromzufuhrabschnitt 2. Ferner fließen die Ströme in das Aluminiumprodukt 1 in Richtung zu dem elektrolytischen Abschnitt 4 und fließen von dem Aluminiumprodukt 1 in die elektrolytischen Elektroden 6a und 6b durch den Elektrolyten in den elektrolytischen Abschnitt 4. In dem elektrolytischen Abschnitt 4 wird ein anodischer Oxidbeschichtungsfilm auf der Oberfläche des Aluminiumprodukts 1 erzeugt.
Gemäß dem Verfahren mit der untergetauchten Stromzuführung ist es möglich, das Erzeugen von Funken bei der Stromzuführung und die Erzeugung von Kratzern und ähnlichem zu verhindern, weil der zu behandelnde Gegenstand nicht mit den Elektroden oder ähnlichem wie bei den herkömmlichen, direkten Stromzufuhrverfahren in Berührung gebracht wird. Es ist deshalb möglich, eine sehr stabile elektrolytische Behandlungsstraße herzustellen. Bei diesem Verfahren ist es jedoch notwendig, die Größe des zugeführten Stroms zu erhöhen, wenn die Geschwindigkeit der elektrolytischen Behandlungsstraße zu dem Zweck erhöht wird, die Produktivität zu verbessern, oder wenn die Menge an anodischem Oxidbeschichtungsfilm zum Zweck der Verbesserung der Produktqualität erhöht werden muß. Wenn die Größe des zugeführten Stroms angehoben wird, nimmt der Spannungsabfall wegen des ohmschen Verlustes in dem Aluminiumprodukt zu, und es ist deshalb notwendig, Stromversorgungen zu verwenden, die eine hohe, elektrolytische Spannung liefern können.
Als ein Ergebnis einer solchen Zunahme des Stroms und der Spannung der Stromversorgung, werden die Kosten der erforderlichen elektrischen Leistung erhöht, wodurch die Produktionskosten erhöht werden. Auch erhöht die größere Stromquelle die Ausrüstungskosten. Ferner erhöht das Erhöhen der elektrischen Spannung die Größe der Joulschen-Wärme, die in dem Aluminiumprodukt 1 in dem Bereich zwischen der Stromzuführelektrode 5 und jeder der elektrolytischen Elektroden erzeugt wird, was eine Zunahme der Kosten in Verbindung mit dem Kühlen des Aluminiumprodukts 1 und des Elektrolyten auf eine geregelte Temperatur ergibt.
In den Zwischenabschnitt 3 zwischen dem Stromzuführabschnitt 2 und dem elektrolytischen Abschnitt 4 fließen alle dem Aluminiumprodukt 1 zuzuführenden Ströme derart, daß in dem Fall eines Produkts, das eine kleine Querschnittsfläche hat, wie ein Draht, eine Folie, ein dünnes Band oder ähnliches, Wärme übermäßig erzeugt wird, wodurch sich ein Schmelzen des Aluminiumprodukts 1 ergibt. Infolgedessen gibt es eine Grenze, die Stromzufuhr zu erhöhen, und es war deshalb schwierig, die Behandlungsgeschwindigkeit bei Verwendung des herkömmlichen Verfahrens zu erhöhen.
Ferner ist es beispielsweise in dem Fall, bei dem ein Nachbehandlungsschritt nach der elektrolytischen Behandlung verwendet wird, der beispielsweise die Anwendung eines organischen Lösungsmittels einschließt, notwendig gewesen, das Aluminiumprodukt nach dem elektrolytischen Behandlungsschritt zu erden, wobei beispielsweise eine Erdungswalze 8 verwendet wird, die in Fig. 4 gezeigt ist. Der Grund hierfür ist eine Explosion, eine Entzündung oder ähnliches wegen einer Zunahme des elektrischen Potentials des Aluminiumprodukts in den Nachbehandlungsschritten zu verhindern.
Bei diesem Verfahren jedoch ist das elektrische Potential eines Bereiches des Aluminiumprodukts an der Vorderseite des elektrolytischen Behandlungsabschnittes höher als das Massepotential, obgleich das elektrische Potential eines Bereiches des Aluminiumprodukts an der rückwärtigen Seite des elektrolytischen Behandlungsabschnittes im wesentlichen gleich dem Massepotential ist. Es wird deshalb ein Strom erzeugt, der von dem elektrolytischen Behandlungsabschnitt zu dem vorderen Bereich entlang einer Bahn durch das Aluminiumprodukt fließt. Aufgrund dieses Stroms treten verschiedene Schwierigkeiten, wie die Korrosion von Metallteilen, die in Stützrohren oder einer Flüssigträgerpumpe verwendet werden, Funkenüberschlag, lecken von Elektrizität oder ähnlichem in verschiedenen Vorrichtungen auf, die bei Behandlungen vor der elektrolytischen Behandlung verwendet werden.
Ferner hat es eine Schwierigkeit dahingehend gegeben, daß es, um die vorgenannten Schwierigkeiten zu verhindern, notwendig ist, ein nicht korrodierendes Material oder ein isolierendes Material bei der Konstruktion der Ausrüstung zu verwenden, was die Ausrüstung kompliziert macht, die Kosten der Ausrüstung sowie die Wartungskosten erhöht.
Wenn ferner die Geschwindigkeit der elektrolytischen Behandlungsstraße für den Zweck zum Verbesseren der Produktivität erhöht wird oder wenn die Dicke eines anodischen Oxidbeschichtungsfilms für den Zweck der verbesserten Produktqualität erhöht wird, ist es insbesondere notwendig, die Größe des Zuführstroms zu erhöhen, und deshalb wird das elektrische Potential des Aluminiumprodukts an einen Bereich von ihm an der vorderen Seite des elektrolytischen Behandlungsabschnittes höher, was die vorgenannten Schwierigkeiten verstärkt.
Eine elektrolytische Behandlungsvorrichtung, die die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist, ist aus einem Artikel von Fromson in "Plating and Surface Finishing", Band 68(5) Mai 1981, Winterpark, Fla.(USA) bekannt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine elektrolytische Behandlungsvorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, bei denen die vorgenannten Schwierigekeiten der herkömmlichen Vorrichtung und des Verfahrens ausgeschlossen sind und bei denen es möglich ist, die Betriebskosten, wie elektrische Energiekosten, die Kosten für einen Kühlschritt usw. merklich zu verringern, und es möglich ist, eine gleichförmige und ausgezeichnete elektrolytische Behandlung zu erhalten und es einfach ist, die Menge der Behandlung zu steuern.
Mit dem Verfahren und der Vorrichtung zur Durchführung einer elektrolytischen Behandlung, bei der die Ausrüstungskosten sowie die Wartungskosten gering sind, ist es möglich, eine elektrolytische Behandlung mit einer kompakten Ausrüstung und mit hoher Produktivität durchzuführen.
Ferner besteht bei dem Verfahren und der Vorrichtung zur Durchführung einer elektrotlytischen Behandlung, bei der sogar, wenn ein Aluminiumprodukt, das eine kleine Querschnittsfläche hat, wie Draht, Folie, dünnes Band oder ähnliches, behandelt wird, keine Möglichkeit des Schmelzens des Aluminiumprodukts und die Behandlung kann bei hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden.
Ferner ist mit dem Verfahren der Vorrichtung zur Durchführung einer elektrolytischen Behandlung die Produktion sogar stabil, wenn die Geschwindigkeit der elektrolytischen Behandlung hoch ist, oder wenn die Menge der Elektrolyse erhöht wird, und es besteht keine Möglich einer Korrosion, von Funken, von Lecken von Elektrizität und ähnlichem an Metallteilen in einer Vorbehandlungsvorrichtung.
Die obige Zielsetzung der vorliegenden Erfindung wird durch eine elektrolytische Behandlungsvorrichtung und ein Verfahren für die kontinuierliche Elektrolyse eines länglichen Produkts aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gelöst, die die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 6 aufweisen. Die elektrolytische Behandlungsvorrichtung wird gebildet von wenigstens einem elektrolytischem Abschnitt und einem Stromzuführabschnitt, wobei wenigstens zwei Stromzuführabschnitte vorgesehen sind, die einem elektrolytischen Abschnitt entsprechen und jeweils an der vorderen Seite und der rückwärtigen Seite des elektrolytischen Abschnittes in der Längsrichtung des länglichen Produkts in dem elektrolytischen Abschnitt angeordnet sind, wobei eine Elektrode des elektrolytischen Abschnittes an seiner vorderen Hälfte mit einer Elektrode des vorderseitigen Stromzuführabschnittes durch eine Stromquelle verbunden ist, und eine weitere Elektrode des elektrolytischen Abschnittes an seiner rückseitigen Hälfte mit einer Elektrode des rückwärtigen Stromzuführabschnittes durch eine andere Stromquelle verbunden ist.
Bei dem elektrolytischen Behandlungsverfahren, das die obengenannte elektrolytische Behandlungsvorrichtung verwendet, wobei der Potentialunterschied zwischen Bereichen des länglichen Produkts an der vorderen Seite bzw. der rückwärtigen Seite der elektrolytischen Behandlungsvorrichtung erfaßt wird und die Werte der Ströme, die dem Stromzuführabschnitt der vorderen Seite und der rückwärtigen Seite zugeführt werden, so gesteuert werden, daß der Potentialunterschied im wesentlichen gleich Null gemacht wird. Wenn es notwendig ist, kann die Summe der Werte der Ströme, die den Stromzuführabschnitten an der vorderen Seite und der rückwärtigen Seite zugeführt werden, festgelegt werden, die elektrolytische Behandlungsvorrichtung ist nämlich mit einer Steuereinrichtung versehen, um die Summe der Werte der Ströme zu steuern, die den Stromzuführabschnitten an der vorderen Seite und der rückwärtigen Seite zugeführt werden, so daß die Summe der Werte der Ströme zu einem festen Wert gemacht wird.
Als eine weitere, bevorzugte Ausführungsform kann eine Einrichtung, um an Masse zu legen, an der vorderen Seite oder rückwärtigen Seite der elektrolytischen Behandlungsvorrichtung vorgesehen sein.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Seitenansicht, die eine bevorzugte Ausführungsform einer elektrolytischen Behandlungsvorrichtung der Erfindung zeigt, bei der Stromzuführabschnitte an der vorderen Seite und rückwärtigen Seite eines elektrolytischen Abschnittes in der Längsrichtungsrichtung eines länglichen Produkts angeordnet sind;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht, die eine andere Ausführungsform einer elektrolytischen Behandlungsvorrichtung der Erfindung zeigt, die mit einer Steuereinrichtung zum Steuern der Werte der Zuführströme und einer Vorrichtung, um an Masse zu legen, versehen ist, die an der vorderen Seite oder rückwärtigen Seite der Behandlungsvorrichtung angeordnet ist;
Fig. 3 ist eine Seitenansicht, die eine elektrolytische Behandlungsvorrichtung zeigt, die gemäß einem herkömmlichen Verfahren konstruiert ist; und
Fig. 4 ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel einer herkömmlichen, elektrolytischen Behandlungsvorrichtung zeigt, die mit einer Einrichtung, um an Masse zu legen versehen ist, die an der rückwärtigen Seite eines elektrolytischen Abschnittes einer elektrolytischen Behandlungsvorrichtung angeordnet ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 1 ist eine Seitenansicht, die eine bevorzugte Ausführungsform einer elektrolytischen Behandlungsvorrichtung zeigt, die die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung erreicht, das heißt, eine Vorrichtung, bei der zwei Stromzuführabschnitte entsprechend einem elektrolytischen Abschnitt so vorgesehen sind, daß eine empfindliche, elektrolytische Behandlung, wie die Behandlung eines dünnen Produkts oder ähnlichem, wirtschaftlich durchgeführt werden kann.
In Fig. 1 läuft ein Aluminiumprodukt 1, das ein zu behandelnder Gegenstand ist, in der Zeichnung von links nach rechts. Die elektrolytische Behandlungsvorrichtung wird von fünf Zellen gebildet, das heißt einem ersten Stromzuführabschnitt 2a, einem ersten Zwischenabschnitt 3a, einem elektrolytischen Abschnitt 4, einem zweiten Zwischenabschnitt 2b und einem zweiten Stromzuführabschnitt 3b. Die Zwischenabschnitte 3a und 3b der fünf Zellen können weggelassen werden, wenn sie nicht notwendig sind.
Obgleich der Stromzuführabschnitt und der elektrolytische Abschnitt von Zellen gebildet werden, die bei dieser Ausführungsform voneinander getrennt sind, kann ein Verfahren ausgeführt werden, bei dem geeignete Unterteilungsplatten oder ähnliches in einer Zelle vorgesehen sind, so daß die Stromzuführung und die elektrolytischen Bereich voneinander getrennt werden. Ferner kann eine Mehrzahl von Einheiten, von denen jede durch in dieser Ausführungsform gezeigte Abschnitte gebildet ist, in Längsrichtung hintereinander gekoppelt werden.
Jeder der Stromzuführabschnitte 2a und 2b und der elektrolytische Abschnitt 4 ist mit einem Elektrolyten gefüllt. Als Elektrolyt ist es beispielsweise möglich, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Oxalsäure, eine wäßrige Lösung von jeder der obigen, eine Lösungsmischung dieser Säuren und ähnliches zu verwenden. Es genügt, eine optimale der obenerwähnten auszuwählen, um eine erwünschte Qualität zu erhalten. Auch können die Konzentration und die Temperatur des Elektrolyten frei ausgewählt werden. Die Bedingungen des Elektrolyten in den zwei Stromzuführabschnitten und dem elektrolytischen Abschnitt können die gleichen oder voneinander verschieden sein.
Die Elektroden 5a und 5b des Stromzuführabschnittes sind in dem Stromzuführabschnitt 2a bzw. 2b vorgesehen, und elektrolytische Elektroden 6a, 6b, 6c und 6d sind in dem elektrolytischen Abschnitt 4 vorgesehen. In dieser Ausführungsform sind vier Gleichstromquellen 7a, 7b, 7c und 7d vorgesehen, wobei die Elektroden 6a und 6b, die in dem vorderen Halbbereich des elektrolytischen Abschnittes 4 vorgesehen sind, mit der Stromzuführelektrode 5a des ersten Stromzuführabschnittes 2a durch die Gleichstromquelle 7a bzw. 7b verbunden sind, und die Elektroden 6c und 6d, die in dem rückseitigen Halbbereich des elektrolytischen Abschnittes 4 vorgesehen sind, sind mit der Stromzuführelektrode 5a des zweiten Stromzuführabschnittes 2b durch die Gleichstromquelle 7c bzw. 7d verbunden. Als ein Ergebnis fließt der Strom in dem Aluminiumprodukt 1 von links nach rechts in der Zeichnung in dem vorderen Halbbereich, und der Strom fließt von rechts nach links in der Zeichnung in dem rückwärtigen Halbbereich.
In jeder Stromquelle 7a und 7b wird der Strom, der von der Stromzuführelektrode fließt, gegenüber dem in der herkömmlichen Vorrichtung erforderlichen halbiert, und deshalb wird die Spannung des Elektrolysevorgangs verringert. Bei jeder der Stromquellen 7c und 7d wird zusätzlich zu dem vorgenannten Grund der Abstand zwischen der Stromzuführelektrode und den elektrolytischen Elektroden verringert, wie es durch Vergleich mit Fig. 3 offensichtlich ist, und deshalb wird die elektrolytische Spannung weiter verringert.
Obgleich eine Beschreibung gegeben worden ist, die sich auf den Fall der Verwendung einer Gleichstromwellenform als die Stromquellenwellenform bezieht, ist es möglich, die geeignetste Wellenform auszuwählen, wie eine Wechselstromwellenform, eine überlagerte Wechselstrom-Gleichstromwellenform oder ähnliches, wie die Verhältnisse verlangen, und so, daß eine erwünschte Qualität erhalten wird.
Obgleich ferner eine Beschreibung gegeben worden ist, die sich auf den Fall der Verwendung von vier Stromquellen bezieht, kann die Anzahl der Stromquellen wie erwünscht so lange ausgewählt werden, als die Anzahl nicht kleiner als zwei ist. Ferner können die Werte aller durch die Stromquellen zugeführten Ströme einander gleich sein, oder die Ausgestaltung kann beispielsweise derart sein, daß die Stromdichte nach und nach erhöht wird.
Die Struktur kann auch so ausgebildet werden, daß der Wert des zugeführten Stroms in dem Fall gesteuert werden kann, wo es notwendig ist, den Wert des Zuführstroms von jeder Stromquelle zu ändern, insbesondere beispielsweise in dem Fall, wo es notwendig ist, der Menge der elektrolytischen Behandlung an der Oberfläche des Aluminiumprodukts 1 einen vorbestimmten Wert zu geben, oder in dem Fall, wo es notwendig ist, die Größen der Elektrolyse in dem vorderen und dem rückwärtigen Halbbereich des elektrolytischen Abschnittes mit dem größtmöglichen Maß einander gleich zu machen, so daß die Zusammensetzung des Elektrolyten in der elektrolytischen Zelle gleichförmig ist.
In den meisten Fällen ist, wenn die Summe der Werte der Elektrolyseströme in den elektrolytischen Zellen die gleiche ist, die Größe der elektrischen Behandlung die gleiche. Deshalb ist es bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen, elektrolytischen Behandlungsverfahren erwünscht, daß die Steuerung so durchgeführt wird, daß die Summe der Strommengen, die dem vorderseitigen und dem rückseitigen Stromzuführabschnitt zugeführt werden, festgelegt ist.
Ferner kann im Hinblick auf die Kombination der Stromquellen, die mit dem ersten und dem zweiten Stromzuführabschnitt verbunden werden sollen, die Anzahl der Stromquellen einander gleich gemacht werden, wie es in dem dargestellten Fall gezeigt ist, oder sie kann voneinander unterschiedlich sein. Die Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden am besten erreicht, wenn die Summe der Werte der dem ersten Stromzuführabschnitt zugeführten Ströme gleich derjenigen der Werte der dem zweiten Stromzuführabschnitt zugeführten Ströme ist, obgleich die vorliegende Erfindung nicht auf diese genaue Gegebenheit begrenzt ist.
Obgleich eine Beschreibung unter Bezugnahme auf den Fall gegeben worden ist, wo die Elektroden so angeordnet sind, daß sie zu der gleichen Oberfläche des Aluminiumprodukts sowohl auf der Stromzuführseite als auch auf der elektrolytischen Seite in Fig. 1 weisen, können die Elektroden so angeordnet werden, daß sie zu der anderen Oberfläche oder zu beiden Oberflächen des Aluminiumprodukts bei der Stromzuführung oder/und Elektrolyse weisen.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht, die eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen, elektrolytischen Behandlungsvorrichtung zeigt, bei der sogar, wenn die Produktionsgeschwindigkeit groß gemacht und die Menge der Elektrolyse erhöht wird, die Produktion stabil ist, wobei der elektrolytische Behandlungsstrom so gesteuert werden kann, daß die elektrolytische Behandlung einer vorbestimmten Menge mit guter Qualität durchgeführt werden kann und wobei es möglich ist, die elektrolytische Behandlung ohne die Möglichkeit des Auftretens einer Korrosion, von Funken, von lecken von Elektrizität oder ähnlichem an Metallteilen in einer Vorbehandlungsvorrichtung durchzuführen.
In Fig. 2 läuft ein Aluminiumprodukt 1, das ein zu behandelnder Gegenstand ist, in der Zeichnung von links nach rechts. Die elektrolytische Behandlungsvorrichtung wird von fünf Zellen gebildet, das heißt einem ersten Stromzuführabschnitt 2a, einem ersten Zwischenabschnitt 3a, einem elektrolytischen Abschnitt 4, einem zweiten Zwischenabschnitt 2b und einem zweiten Stromzuführabschnitt 3b. Die Zwischenabschnitt 3a und 3b der fünf Zellen können weggelassen werden, wenn sie nicht notwendig sind. Ferner kann eine Mehrzahl von Einheiten, von denen jede durch in dieser Ausführungsform gezeigte Abschnitte gebildet ist, in Längsrichtung hintereinander gekoppelt werden.
Jeder der Stromzuführabschnitte 2a und 2b und der elektrolytische Abschnitt 4 ist mit einem Elektrolyten gefüllt. Als Elektrolyt ist es beispielsweise möglich, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Oxalsäure, eine wäßrige Lösung von jeder der obigen, eine Lösungsmischung dieser Säuren und ähnliches zu verwenden. Es genügt, eine optimale der obenerwähnten auszuwählen, um eine erwünschte Qualität zu erhalten. Auch können die Konzentration und die Temperatur des Elektrolyten frei ausgewählt werden. Die Bedingungen des Elektrolyten in den zwei Stromzuführabschnitten und dem elektrolytischen Abschnitt können die gleichen oder voneinander verschieden sein.
Die Elektroden 5a und 5b des Stromzuführabschnittes sind in dem Stromzuführabschnitt 2a bzw. 2b vorgesehen, und elektrolytische Elektroden 6a und 6b sind in dem elektrolytischen Abschnitt 4 vorgesehen. In dieser Ausführungsform sind zwei Gleichstromquellen 7a und 7b vorgesehen, wobei die Elektroden 6a und 6b, die in dem vorderen Halbbereich des elektrolytischen Abschnittes 4 vorgesehen ist, mit der Stromzuführelektrode 5a des ersten Stromzuführabschnittes 2a durch die Gleichstromquelle 7a verbunden ist, und die Elektrode 6b, die in dem rückseitigen Halbbereich des elektrolytischen Abschnittes 4 vorgesehen ist, ist mit der Stromzuführelektrode 5b des zweiten Stromzuführabschnittes 2b durch die Gleichstromquelle 7b verbunden. Als ein Ergebnis fließt der Strom in dem Aluminiumprodukt 1 von links nach rechts in der Zeichnung in dem vorderen Halbbereich, und der Strom fließt von rechts nach links in der Zeichnung in dem rückwärtigen Halbbereich.
Obgleich eine Beschreibung gegeben worden ist, die sich auf den Fall der Verwendung einer Gleichstromwellenform als die Stromquellenwellenform bezieht, ist es möglich, die geeignetste Wellenform auszuwählen, wie eine Wechselstromwellenform, eine überlagerte Wechselstrom-Gleichstromwellenform oder ähnliches, wie die Verhältnisse verlangen, und so, daß eine erwünschte Qualität erhalten wird.
Obgleich ferner eine Beschreibung gegeben worden ist, die sich auf den Fall der Verwendung von zwei Stromquellen bezieht, können vier Stromquellen verwendet werden, wie es dm Fall der Fig. 1 dargestellt ist, und die Anzahl der Stromquellen kann wie erwünscht ausgewählt werden, solange sie größer als eins ist. Ferner kann im Hinblick auf die Kombinationen von Stromquellen, die mit dem ersten und dem zweiten Stromzuführabschnitt verbunden werden sollen, die Anzahl der Stromquellen einander gleich sein, wie es in dem dargestellten Fall gezeigt ist, oder kann voneinander verschieden sein. Obgleich eine Beschreibung unter Bezugnahme auf den Fall gegeben worden ist, wo die Elektroden so angeordnet sind, daß sie zu der gleichen Oberfläche des Aluminiumprodukts sowohl auf der Stromzuführseite als auch auf der elektrolytischen Seite in Fig. 2 weisen, können die Elektroden so angeordnet werden, daß sie zu der anderen Oberfläche oder zu beiden Oberflächen des Aluminiumprodukts bei der Stromzuführung oder/und Elektrolyse weisen.
Eine Walze 9, um an Masse zu legen, ist in der Straße auf der rückwärtigen Seite der elektrolytischen Behandlungszelle so vorgesehen, daß das elektrisch Potential des Aluminiumprodukts 1 auf Massepotential gehalten wird. Der Potentialunterschied zwischen einem Bereich des Aluminiumprodukts 1 (Punkt A) an der vorderen Seite der elektrolytischen Behandlungszelle und einem Bereich des Aluminiumprodukts (Punkt B) an der rückwärtigen Seite der elektrolytischen Behandlungszelle wird durch eine Erfassungseinrichtung 9 erfaßt, und die Information wird zu einer Steuereinrichtung 10 geschickt. In der Steuereinrichtung 10 wird auf der Grundlage der Information, die von der Erfassungseinichtung 9 erhalten worden ist, eine Operation ausgeführt, und die Werte der Ströme, die den zwei Stromquellen 7a und 7b zugeführt werden, werden so gesteuert, daß der Potentialunterschied zwischen den Punkten A und B im wesentlichen gleich Null ist.
Da ferner die Menge des anodischen Oxidbeschichtungsfilms, der auf dem Aluminiumprodukt 1 erzeugt wird, im allgemeinen auf der Grundlage der Summe der Werte der Ströme bestimmt wird, die den Gleichstromquellen 7a und 7b zugeführt werden, ist es erwünscht, daß die Steuerung durch die Steuereinrichtung 10 so durchgeführt wird, das die Summe der Ströme festgelegt ist, die den zwei Gleichstromquellen 7a und 7b zugeführt werden. Da die elektrischen Potentiale an den entsprechenden Punkten A und B durch dieses Verfahren einander gleich gemacht werden können, werden die elektrischen Potentiale an den Bereichen des Aluminiumprodukts 1 in der vorderseitigen und der rückseitigen elektrolytischen Behandlungszelle auf Massepotential so gehalten, daß es möglich ist, die Erzeugung eines Stroms zu verhindern, der von der elektrolytischen Behandlungszelle in andere Behandlungszellen durch das Aluminiumprodukt hindurch fließt. Ferner kann die Steuerung in einer solchen Weise durchgeführt werden, daß die Summe der Werte der Ströme festgelegt ist, die durch die Stromzuführabschnitte an der vorderen Seite und der rückwärtigen Seite des elektrolytischen Abschnittes zugeführt werden, und es kann eine Vorrichtung, um an Masse zu legen, an zumindest entweder der vorderen Seite oder der rückwärtigen Seite der elektrolytischen Behandlungsvorrichung in Längsrichtung des länglichen Produkts vorgesehen sein, das durch die elektrolytische Behandlungsvorrichtung läuft.
Beispiele der Erfindung werden nun beschrieben:
Ein Beispiel, bei dem das elektrolytische Behandlungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung besonderes ausgeführt werden kann, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Dieses besondere Beispiel jedoch wird nur zum Zweck beschrieben, das Verständnis der vorliegende Erfindung zu unterstützen, und deshalb ist die vorliegende Erfindung nicht auf das besondere Beispiel begrenzt.

Beispiel:

Unter Verwendung einer elektrolytischen Vorrichtung, die die Ausgestaltung der Fig. 1 aufweist, bei der die Länge der Zelle des elektrolytisch Abschnittes 12 m und die Länge der Zelle des ersten und des zweiten Stromzuführabschnittes jeweils 5 m betrugt, wurde ein längliches Bandprodukt aus Aluminium mit einer Dicke von 0,2 mm und einer Weite von 1000 mm längs einer elektrolytischen Behandlungsstraße mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min transportiert und dort einer Eloxierbehandlung bei einer Stromdichte von 50A/dm² so ausgesetzt, daß ein anodischer Oxidbeschichtungsfilm mit einer Filmdicke von 2 um darauf gebildet wurde. Es wurde eine wäßrige Schwefelsäurelösung als Elektrolyt in den elektrolytischen und in den Stromzuführabschnitten verwendet, und die Flüssigkeitskonzentration und die Flüssigkeitstemperatur betrugen 15 Vol.% bzw. 25ºC. Als ein Ergebnis waren die Elektrolysespannungen der Stromquellen 7a 7b, 7c und 7d jeweils 48 V, 52 V, 52 V und 48 V, und die gesamte verbrauchte elektrische Energie war 2500 kW. Ferner war die Wärmemenge in den Zellen 2.200.000 kcal/h und die Oberflächentemperatur des Aluminiumprodukts in jeweils der ersten und der zweiten Zwischenzelle war 50ºC. Die Behandlung wurde stabil selbst über längere Zeitdauer durchgeführt.

Vergleichsbeispiel:

Unter Verwendung einer elektrolytischen Vorrichtung, die die Ausgestaltung der Fig. 1 aufweist, bei der die Länge der Zelle des elektrolytisch Abschnittes 12 m und die Länge der Zelle des ersten und des zweiten Stromzuführabschnittes jeweils 5 m betrug, wurde eine anodische Behandlung durchgeführt, so daß ein anodischer Oxidbeschichtungsfilm gebildet wurde, der eine Filmdicke von 2 um hat. Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie beim Beispiel 1.
Als ein Ergebnis waren die Elektrolysespannungen der Stromqullen 7a, 7b, 7c und 7d jeweils 70 V, 83 V, 92 V und 98 V, und die gesamte, elektrische verbrauchte Energie war 4500 kW. Ferner war die gesamte Wärmemenge in den Zellen 3.800. 000 kcal/h und die Obeflächentemperatur des Aluminiumprodukts in den Zwischenabschnitten war 90ºC. Das Aluminiumprodukt wurde geschmolzen, nachdem zwei Minuten seit Behandlungsbeginn verstrichen waren, und daher konnte die Behandlung nicht über diesen Punkt hinaus fortgesetzt werden.
Wie es aus dem obigen Beispiel offensichtlich ist, ist es bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine erwünschte, elektrolytische Behandlung bei niederer elektrolytischer Spannung verglichen mit dem herkömmlichen Verfahren durchzuführen. Deshalb kann die Menge an zugeführter elektrischer Energie verringert werden und auch der Wärmewert des Verfahrens verringert werden, um dadurch die Kühlbelastung zu verringern, wodurch die für das Verfahren benötigen Kosten beträchtlich verringert werden. Da es ferner nicht notwendig ist, eine Stromquellenausrüstung mit einer großen Leistung zum Aufbringen der Stromquellenspannung zu haben, ist es möglich, eine kompakte Stromquellenausrüstung herzustellen, deren Kosten niedrig sind.
Ferner ist es selbst in dem Fall eines Aluminiumprodukts, wie ein Drahtprodukt, ein Folienprodukt, ein dünnes Bandprodukt oder ähnliches, die eine kleine Querschnittsfläche haben, möglich, eine stabile, elektrolytische Behandlung durchzuführen, die keine Möglichkeit des Auftretens des Schmelzen des Aluminiumprodukts aufweist.
Ferner kann bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verhindert werden, daß ein Strom, der von der elektrolytischen Behandlungszelle in andere Stufen durch das Aluminiumprodukt hindurch fließt, erzeugt wird, und deshalb wird eine stabile elektrolytische Behandlung durchgeführt, die keine Möglichkeit der Korrosion, des Funkens, oder des Leckens von Elektrizität zu Metallteilen in einer Vorbehandlungsvorrichtung aufweist. Da die vorgenannten Schwierigkeiten ausgeschlossen sind, sind die Kosten der Ausrüstung sowie die Wartungskosten der elektrolytischen Behandlungsvorrichtung niedrig. Ferner ist es möglich, eine stabile elektrolytische Behandlung selbst dann durchzuführen, wenn die Produktionsgeschwindigkeit hoch ist und die Elektrolysemenge erhöht wird.

Claims

1. Eine elektrolytische Behandlungsvorrichtung zur kontinuierlichen Elektrolyse eines länglichen Produkts aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, umfassend:

wenigstens einen elektrolytischen Abschnitt (4) und wenigstens einen Stromzuführabschnitt (2a, 2b), wobei jeder der genannten Stromzuführabschnitte (2a, 2b) wenigstens eine Elektrode (5a, 5b) umfaßt, und der genannte elektrolytische Abschnitt (4) eine Mehrzahl von Elektroden (6a, 6b, 6c, 6d) umfaßt, wobei jeder elektrolytische Abschnitt (4) und der genannte Stromzuführabschnitt (2a, 2b) einen Elektrolyten enthält, in den das genannte längliche Produkt und die genannten Elektroden eingetaucht sind, eine Mehrzahl von Stromquellen, dadurch gekennzeichnet, daß

ein vorderseitiger Stromzuführabschnitt (2a) und ein rückseitiger Stromzuführabschnitt (2b) jeweils an der vorderen bzw. rückwärtigen Seite des genannten elektrolytischen Abschnittes in der Längsrichtung des länglichen Produkts in dem genannten elektrolytischen Abschnitt angeordnet ist,

eine Elektrode (6a, 6b) des genannten elektrolytischen Abschnittes (4) an einen vorderseitigen Bereich von diesem mit einer Elektrode (5a) des genannten vorderseitigen Stromzuführabschnittes (2a) durch eine der genannten Stromquellen (7a, 7b) verbunden ist, und eine andere Elektrode (6c, 6d) des genannten elektrolytischen Abschnittes (4) an einem rückwärtigen Bereich von ihm mit einer Elektrode (5b) des genannten rückseitigen Stromzuführabschnittes (2b) durch eine andere der genannten Stromquellen (7c, 7d) verbunden ist.

2. Die elektrolytische Behandlungsvorrichtung des Anspruchs 1, ferner umfassend eine Einrichtung (9) zum Erfassen eines Potentialunterschieds zwischen Abschnitten des genannten länglichen Produkts jeweils an der vorderen Seite und der rückwärtigen Seite der genannten elektrolytischen Behandlungsvorrichtung, und eine Einrichtung (10) zu steuern der Werte der Ströme, die durch den genannten vorderseitigen und den rückseitigen Stromzuführabschnitt zugeführt werden, so daß der genannte Potentialunterschied im wesentlichen gleich zu Null gemacht wird und die Summe der genannten Werte der genannten Ströme, die dem genannten vorderseitigen und dem rückseitigen Stromzuführabschnitt zugeführt werden, auf einem vorbestimmten, festen Wert beibehalten wird.

3. Die elektrolytische Behandlungsvorrichtung des Anspruchs 2, ferner umfassend eine Einrichtung (8) zum an Masse legen, die an der rückwärtigen Seite des genannten rückseitigen Stromzuführabschnittes (2b) angeordnet ist.

4. Die elektrolytische Behandlungsvorrichtung des Anspruchs 2, ferner umfassend eine Einrichtung zum an Masse legen, die an der vorderen Seite des genannten vorderseitigen Stromzuführabschnittes (2a) angeordnet ist.

5. Die elektrolytische Behandlungsvorrichtung des Anspruchs 1, in der der genannte elektrolytischen Abschnitt (4) wenigstens vier Elektroden (6a, 6b, 6c, 6d) umfaßt und wenigstens vier der genannten Stromquellen (7a, 7b, 7c, 7d) vorgesehen sind, wobei zwei der genannten Elektroden (6a, 6b) des genannten elektrolytischen Abschnittes (4) an einem vorderseitigen Bereich davon mit einer Elektrode (5a) des genannten vorderseitigen Stromzuführabschnittes (2a) durch ein entsprechendes Paar der genannten Stromquellen (7a, 7b) verbunden ist, und zwei der genannten Elektroden (6c, 6d) des genannten elektrolytischen Abschnittes (4) an einem rückseitigen Bereich davon mit einer Elektrode (5b) des genannten rückseitigen Stromzuführabschnittes (2b) durch ein anderes entsprechendes Paar der genannten Stromquellen (7c, 7d) verbunden ist.

6. Ein elektrolytisches Behandlungsverfahren zur Durchführung in einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 zur kontinuierlichen Elektrolyse eines länglichen Produkts aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, das die Schritte umfaßt:

Bewegen des genannten länglichen Aluminiumprodukts aufeinanderfolgend durch einen vorderseitigen Stromzuführabschnitt, einen elektrolytischen Abschnitt und einen rückseitigen Stromzuführabschnitt, wobei jeder der genannten Stromzuführabschnitte wenigstens eine Elektrode enthält und der genannte elektrolytische Abschnitt eine Mehrzahl von Elektroden enthält, jeder elektrolytische Abschnitt und die genannten Stromzuführabschnitte einen Elektrolyten enthalten, in dem das genannte längliche Produkt und die genannten Elektroden eingetaucht sind;

Anwenden eines ersten elektrischen Stroms von einer ersten Stromquelle zwischen einer Elektrode des genannten elektrolytischen Abschnittes an einen vorderseitigen Bereich davon und einer Elektrode des genannten vorderseitigen Stromzuführabschnittes; und

Anwenden eines zweiten elektrischen Stroms von einer zweiten Stromquelle zwischen einer Elektrode des genannten elektrolytischen Abschnittes an einem rückseitigen Bereich davon und einer Elektrode des genannten rückseitigen Stromzuführabschnittes.

7. Das Elektrolytische Behandlungsverfahren des Anspruchs 6, das ferner die Schritte umfaßt:

Erfassen eines Potentialunterschiedes zwischen Abschnitten des genannten länglichen Produkts jeweils der vorderen Seite und an der rückwärtigen Seite der genannten elektrolytischen Behandlungsvorrichtung, und Steuern der Werte des genannten ersten und zweiten elektrischen Stroms, so daß der genannte Potentialunterschied im wesentlichen zu Null gemacht wird und daß die Summe der genannten Werte des genannten ersten und zweiten Stroms auf einem vorbestimmten, festgelegten Wert gehalten wird.

8. Das elektrolytische Behandlungsverfahren des Anspruchs 7, das ferner den Schritt umfaßt, das genannte längliche Produkt auf einer rückwärtigen Seite des genannten rückseitigen Stromzuführabschnittes auf Masse zu legen.

9. Das elektrolytische Behandlungsverfahren des Anspruchs 7, das ferner den Schritt umfaßt, das genannte längliche Produkt auf einer vorderen Seite des genannten vorderen Stromzuführabschnittes auf Masse zu legen.

10. Das elektrolytische Behandlungsverfahren des Anspruchs 6, bei dem der genannte elektrolytische Abschnitt wenigstens vier Elektroden umfaßt und wenigstens vier Stromquellen vorgesehen sind, wobei zwei der genannten Elektroden des genannten elektrolytischen Abschnittes an einem vorderseitigen Bereich davon mit einer Elektrode des genannten vorderseitigen Stromzuführabschnittes durch ein entsprechendes Paar der genannten Stromquellen verbunden ist, und zwei der genannten Elektroden des genannten elektrolytischen Abschnittes an einem rückwärtigen Bereich davon mit einer Elektrode des genannten rückseitigen Stromzuführabschnittes durch eine anderes entsprechendes Paar der genannten Stromquellen verbunden ist.