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Die
Erfindung betrifft eine Elektrolysevorrichtung mit einer Flüssigkeitsdrosselung,
die eine kontaktfreie Dichtung zwischen einem Band und einem flüssigen Elektrolyt
beim elektrolytischen Plattieren der Oberfläche eines Metallbands mit Zinn,
Zink, Chrom oder einem anderen Metall oder beim Beizen oder anderen
Oberflächenbehandlungen
herstellt.
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Zahlreiche
Verfahren und Vorrichtungen wurden zum elektrolytischen Plattieren
der Oberfläche eines
Metallbands mit Zinn, Zink, Chrom oder anderen Metallen vorgeschlagen.
Seit kurzem gibt es besonderen Bedarf an einer Plattierungsausrüstung mit hohem
Wirkungsgrad und hoher Geschwindigkeit, die hohe Leistung über 500
m/min offeriert. Für
ein solches schnelles Plattieren muß aber eine spezifische Forderung
erfüllt
sein, da in der senkrechten Plattierungsvorrichtung das Band senkrecht
durchläuft
und das laufende Band einen Abschnitt des Zellenkörpers an
seinem unteren Ende durchdringt, während bei der waagerechten
Plattierungsvorrichtung das Band waagerecht durchläuft und
das laufende Band einen Mittelabschnitt des Zellenkörpers seitlich
durchdringt. Zum Durchführen
des Plattierens (u. a. Beiz- und andere Behandlungen), während das
zu plattierende Metallband kontinuierlich bewegt wird, ist es daher
notwendig, den Durchdringungsabschnitt abzudichten, um Austritt
der Behandlungsflüssigkeit zu
verhindern. Grund dafür
ist, daß der
konstante Laufzustand des Bands auch zum Austritt der Plattierungsbehandlungsflüssigkeit
als mitgerissene Strömung
entlang der Oberfläche
des laufenden Bands führt.
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Insbesondere
ist gemäß 1 die
Austrittsmenge von Plattierungsbehandlungsflüssigkeit infolge von mitgerissener
Strömung
proportional zur Bandlaufgeschwindigkeit. Festgestellt wurde, daß bei einer
Bandlaufgeschwindigkeit von rund 200 m/min die Austrittsmenge (der
Verlust) von Plattierungsbehandlungsflüssigkeit auf 20% oder mehr
der zugeführten
Behandlungsflüssigkeit
steigt, daß sie bei
einer Bandlaufgeschwindigkeit von etwa 500 m/min 80% oder darüber erreicht
und daß sie
bei 1000 m/min, der derzeit maximalen denkbaren Bandlaufgeschwindigkeit,
nahezu 100% erreicht. Bei so steigenden Verlusten muß die zugeführte Menge
von Behandlungsflüssigkeit
erhöht
werden, um den Betrieb bei konstant gefüllt bleibender Plattierungsbehandlungszelle
fortzusetzen.
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Zu
Dichtungsverfahren zum Verhindern des Austritts von Behandlungsflüssigkeit
gehört
eines gemäß der Lehre
der JP-A-5-331695,
bei dem ein Paar Sperrollen, eine auf jeder Seite der Banddurchlauflinie,
so eingebaut ist, daß sie
in Kontakt mit der Bandoberfläche
drehbar sind, die entgegengesetzten Axialenden der Sperrollen durch
Dichtungsringe von außen
abgedichtet sind und Dichtungsplatten zum Abdichten durch Kontakt
mit den Umfangsflächen der
Sperrollen eingebaut sind. Dieses Verfahren, das eine Verbesserung
gegenüber
dem bekannten Drehdichtungssystem ist, ermöglicht eine wesentliche Erhöhung des
Dichtungsvermögens
im Hinblick auf die Bandoberfläche
proportional zur Preßkraft
zwischen den Sperrollen.
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8 veranschaulicht
eine in der JP-A-5-171495 offenbarte senkrechte Elektrolysevorrichtung.
Darstellungsgemäß wird flüssiger Elektrolyt 103 zwischen
einem Band 100 und Elektroden 101, 102 zugeführt, um
für einen
Rühreffekt
zwischen dem Band und den Elektroden zu sorgen. Weiterhin sind Flüssigkeitsdichtungen 104a und 104b,
die mit Dichtungsrollen 105a, 105b ausgestattet
sind, am untersten Abschnitt der senkrechten Elektrolysevorrichtung
zum Verhindern des Auslaufens des flüssigen Elektrolyts 103 eingebaut,
wodurch man eine hohe Stromdichte bei Aufrechterhaltung des Pegels des
flüssigen
Elektrolyts erhält.
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Gemäß 9 sorgt
eine in der JP-A-60-56092 (entspricht der US-A-5236566) offenbarte
senkrechte Elektrolysevorrichtung für einen Rühreffekt zwischen einem Band 115 und
einem flüssigen
Elektrolyt 110 durch Verwendung von Flüssigkeitszufuhrdüsen 113 und 114,
um flüssigen
Elektrolyt in Räume
zwi schen Elektroden 111 und Elektroden 112 zu
führen,
die in den flüssigen
Elektrolyt 110 eingetaucht sind.
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Beim
Verfahren zum Abpressen des Bands mit Sperrollen wird aber die Bandoberfläche leicht zerkratzt.
Ein Grund dafür
ist, daß die
Abpreßkraft der
Rollen am Band hoch bleiben muß,
um den Dichtungsdruck zu gewährleisten.
Ein weiterer ist, daß Kontaktkratzer
zwischen dem Band und den Rollenoberflächen aufgrund von Fehlanpassung
zwischen der Bandlaufgeschwindigkeit und der Umfangsgeschwindigkeit
der Rollen erzeugt werden. Am häufigsten
geschieht es aber, daß von
außen
eingeschleppter Schlamm und, besonders in der Elektrolysezelle,
Fremdstoffe wie Elektrolyseabscheidungen in die Behandlungsflüssigkeit
gelangen und sich zwischen der Bandoberfläche und den Sperrollen festsetzen,
um so zu Ausgangspunkten für
Kratzer zu werden. Dies senkt die Produktionsausbeute, beeinträchtigt die
Qualität,
macht häufigere
Rollenkontrolle und -auswechselung nötig und führt zu einem Rückgang der
Betriebsgeschwindigkeit der Produktionslinie. Sollte zudem das Band
zwischen den Dichtungsrollen durchlaufen, während es sich schlängelnd bewegt,
kommt es bei flatterndem Bandschlängeln in Axialrichtung der
Rollen durch Pressen des Bands zwischen den Rollen dazu, daß die durch
die Rollen stark gepreßten
Abschnitte des Bands ohne Spiel in Schubrichtung durchlaufen, was
Falten im Band erzeugt. Gemeinsam mit dem o. g. Fremdstoffangriff beeinträchtigt dies
die Qualität
weiter stark.
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In
der o. g. senkrechten Elektrolysevorrichtung müssen zum Realisieren des elektrolytischen Plattierens
mit hoher Stromdichte bei schnellem Bandlauf Metallionen rationell
zur Plattierungsfläche geführt und
die große
Gasmenge aus dem Raum zwischen den Elektroden schnell abgeführt werden, die
durch die Elektrolyse mit hoher Stromdichte erzeugt wird. Bisher
sind die durch diese Notwendigkeiten aufgeworfenen Probleme nicht
gelöst.
Die durch die JP-A-5-171495 offenbarte senkrechte Elektrolysevorrichtung
(8) ist noch mit folgenden Problemen behaftet:
- 1) Da der flüssige Elektrolyt 103 einzig
durch Elektrodeneinheiten zurückgehalten
wird, die durch die Elektroden 101 und 102 gebildet
sind, und da ferner das Auslaufen von flüssigem Elektrolyt durch das
Paar Dichtungsrollen 105a, 105b verhindert wird,
sind die Lasten auf die Flüssigkeitsdichtungen 104a, 104b übermäßig groß, was das
Zurückhalten
von Flüssigkeit
bei schnellem Bandlauf erschwert.
- 2) Kratzer aufgrund von Schlupf zwischen dem Band 100 und
den Dichtungsrollen 105a, 105b treten bei schnellem
Bandlauf leicht auf, und zu Kratzern kommt es auch durch Fremdstoffe,
die auf das Band gepreßt
werden, nachdem sie sich zwischen Band und Dichtungsrollen festsetzen.
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Da
die Dichtungsrollen selbst Schäden
und Verschleiß erfahren,
was ihr Dichtungsvermögen
für Flüssigkeit
beeinträchtigt
und zu erhöhtem
Austritt von flüssigem
Elektrolyt führt,
wird es schwierig, die an den Elektroden zum Plattieren erforderliche
Strömungsgeschwindigkeit
zu gewährleisten,
weshalb es zu fehlerhaftem Plattieren infolge von ungleichmäßiger Strömung des
flüssigen
Elektrolyts kommt.
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Andererseits
führt die
in der JP-A-60-56092 offenbarte senkrechte Elektrolysevorrichtung
(9) das Plattieren mit den im flüssigen Elektrolyt 110 eingetauchten
Elektroden 111 und 112 durch und kann derzeit
verwendete Bandlaufgeschwindigkeiten ausreichend handhaben. Sollte
aber die Bandlaufgeschwindigkeit auf einen hohen Wert gesteigert
werden, ohne gewisse Maßnahmen
zu treffen, z. B. Einbau einer Flüssigkeitsdrosselung o. ä., steigt
der Verlust infolge der durch die Bewegung des Bands 115 mitgerissenen
Strömung
gemäß 1 mit
zunehmender Laufgeschwindigkeit des Bands, d. h. er beschleunigt
sich und erreicht im wesentlichen 100% bei etwa 500 m/min. Auch
bei weiterer Erhöhung
der Bandlaufgeschwindigkeit auf rund 1000 m/min bleibt der Verlust
durch mitgerissene Strömung
gesättigt. Tritt
diese Erscheinung auf, wird es schwierig, die Strömungsgeschwindigkeit
zwischen dem Band 115 und den Elektroden 111, 112 zu
gewährleisten,
und es kommt zu Plattierungsfehlern, z. B. verbrannten Ablagerungen.
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Die
US-A-4162955 offenbart eine Elektrolysevorrichtung mit Flüssigkeitsdichtungen,
die das Entweichen von flüssiger
Beschichtungslösung
aus der Behandlungskammer verhindern, und Flüssigkeitsdichtungen verfügen jeweils über ein
Paar paral leler Düsen
zum Leiten zusammenlaufender Ströme aus
flüssiger
Beschichtungslösung
unter Druck zum sich bewegenden Blech, was für ein Flüssigkeitsbett zum Abstützen des
sich bewegenden Blechs benachbart zur Endwand der Kammer sorgt.
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Die
JP-A-07-207492 betrifft eine Flüssigkeitsbewegungsvorrichtung,
bei der Streu- und Kontaktströme
von Flüssigkeitströpfchen auf
einer mit hoher Geschwindigkeit durchlaufenden Platte nicht verursacht
werden und Flüssigkeit
im Zusammenhang mit einem Bandkörper
in einem geringen Abstand kurz nach einem Tauchverfahren vollständig entfernt
oder so gesteuert wird, daß sie
eine vorgeschriebene Filmdicke hat. Diese Vorrichtung ist durch Flüssigkeitsentfernungsdüsen mit
mindestens einem Paar Elementen aufgebaut, und diese Düsen belassen
einen sich allmählich
nach hinten erweiternden Zwischenraum und haben außerdem Strahllöcher zum
Abstrahlen von Fluid.
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Die
Erfindung kam zur Überwindung
der o. g. Probleme zustande. Eine ihrer Aufgaben besteht darin,
ein Verfahren zum Verhindern von Austritt von Plattierungsbehandlungsflüssigkeit
und zur größtmöglichen
Vermeidung einer Bildung von Bandoberflächenkratzern und -falten bereitzustellen.
Eine weitere ihrer Aufgaben ist, eine Elektrolysevorrichtung mit
einer das Band nicht kontaktierenden Flüssigkeitsdrosselung bereitzustellen,
die das Festhalten von Flüssigkeit
zwischen den Elektroden bei schnellem Banddurchlauf erleichtern,
das Hängenbleiben des
Bands an den Elektroden verhindern und die Qualität des plattierten
Produkts sowie den Wirkungsgrad des Plattierungsbetriebs erhöhen kann.
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Diese
Aufgaben können
durch die in den Ansprüchen
festgelegten Merkmale gelöst
werden.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 ein
Diagramm der Beziehung zwischen Bandlaufgeschwindigkeit und mitgerissener Strömung von
flüssigem
Elektrolyt,
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2 ein
Diagramm der Beziehung zwischen Banddicke, Flüssigkeitsauslauf zwischen Elementen
der Flüssigkeitsdros selung
(Dichtungsrollen) und Häufigkeit
von Kratzern auf der Bandoberfläche,
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3 eine
Konzeptdarstellung zur Erläuterung
der Konfiguration einer Elektrolysevorrichtung unter Verwendung
von Dichtungsrollen, die eine Ausführungsform der Erfindung ist,
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4 eine
vergrößerte erläuternde
Darstellung eines wesentlichen Abschnitts in 3,
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5 eine
Konzeptdarstellung zur Erläuterung
der Konfiguration einer großen
Elektrolysevorrichtung, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist,
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6 eine
Konzeptdarstellung zur Erläuterung
der Konfiguration einer Elektrolysevorrichtung, die eine erfindungsgemäße Elektrolysevorrichtung ist,
wobei sie eine Betriebsart bei Nutzung einer einzelnen Drehtrommel
zeigt,
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7 eine
Konzeptdarstellung zur Erläuterung
der Konfiguration einer waagerechten Elektrolysevorrichtung, die
eine erfindungsgemäße Elektrolysevorrichtung
ist,
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8 eine
Konzeptdarstellung zur Erläuterung
der Konfiguration einer herkömmlichen
senkrechten Elektrolysevorrichtung, und
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9 eine
Konzeptdarstellung zur Erläuterung
der Konfiguration eines weiteren Beispiels für eine herkömmliche senkrechte Elektrolysevorrichtung.
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Die
auf der Erfindung basierende Elektrolysevorrichtung offeriert eine
praktische Technologie, die nicht nur mit derzeitigen Elektrolysevorrichtungen,
sondern auch mit Elektrolysevorrichtungen mit Bandlaufgeschwindigkeiten
völlig
kompatibel ist, die auf 1000 m/min oder 1500 m/min erhöht sind.
Ferner ermöglicht
die Elektrolysevorrichtung, Kratzer auf der Bandoberfläche zu verhindern,
während
sie eine Dichtungswirkung erreicht, die mit steigenden Bandlaufgeschwindigkeiten
Schritt halten kann, und sie kann durch Herstellen eines geeigneten
Abstands zwischen der Bandoberfläche
und der Flüssigkeitsdrosselung
weitestgehend mitgerissene Strömung von
flüssigem
Elektrolyt aufgrund des Bandlaufs verhindern.
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Im
Rahmen der Erfindung konzentrierte sich eine Untersuchung zunächst auf
die Beziehung zwischen Bandlaufgeschwindigkeit und Abnahme von flüssigem Elektrolyt
durch mitgeris sene Strömung. Als
Ergebnis erhielt man die in 1 gezeigten
Daten. Wie 1 zeigt, existiert eine proportionale
Beziehung zwischen der Menge von Flüssigkeitsauslauf durch mitgerissene
Strömung
und der Bandlaufgeschwindigkeit. Grund dafür ist, daß für die Behandlung verwendete
Behandlungsflüssigkeit
(flüssiger Elektrolyt)
Viskosität
hat, und aufgrund der viskosen Wirkung der Behandlungsflüssigkeit,
die als viskoses Fluid mit dem Durchgang des Bands durch die Behandlungsflüssigkeit
fließt,
wird sie durch Kontakt mit dem Band mitgezogen.
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Zur Überwindung
dieses Problems ist eine Flüssigkeitsdrosselung
mit gepaarten Elementen vorgesehen, um das laufende Band in einem
das Band nicht kontaktierenden Zustand einzuschließen, wobei
vorzugsweise der Abstand zwischen ihnen etwas größer als die Dicke des durchgelassenen Bands
eingestellt ist und die Flüssigkeitsdrosselung vorzugsweise
aus einem Dichtungsmechanismus gebildet ist, der sich aus einem
Paar Dichtungsrollen zusammensetzt in der Elektrolysezelle gebildet
ist. Insbesondere sind die Dichtungsmechanismen auf der Einlaßseite und/oder
der Auslaßseite
der Elektrolysezelle vorgesehen, durch die das Band kontinuierlich
geführt
wird, was übermäßige Haftung
von flüssigem
Elektrolyt und mitgerissene Strömung
verhindert, während
auch das Auftreten von Kratzern auf der durchlaufenden Bandoberfläche vermieden
wird, da die Flüssigkeitsdrosselung
selbst kontaktfrei ist. Aus Prüfungen
ging hervor, daß die
o. g. Aufgaben gelöst
werden können,
wenn der Abstand etwas größer als
die Dicke des durchgelassenen Bands eingestellt wird, d. h. rund
0,1 mm bis 5 mm, vorzugsweise 0,3 mm bis 2 mm.
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Bei
der Entscheidung über
den Abstand zwischen der Bandoberfläche und den Elementen der Flüssigkeitsdrosselung
wurden im Rahmen der Erfindung Prüfungen zur Beziehung zwischen
Banddicke, Flüssigkeitsauslaufmenge
durch den Raum zwischen Dichtungsrollen sowie Häufigkeit von Bandoberflächenkratzern
durchgeführt.
Als Ergebnis erhielt man die in 2 gezeigten
Daten. Gemäß 2 wird
auch dann, wenn die Dichtungsrollen nicht mit der Bandoberfläche in Kontakt
stehen, solange der Abstand zwischen ihnen im Bereich von 0,1 mm
bis 5 mm über
der Dicke des durchgelassenen Bands, vorzugsweise im Bereich von
0,3 mm bis 2 mm darüber,
eingestellt ist, durch den Banddurchgang erzeugte mitgerissene Strömung zwischen
den Dichtungsrollen aufgrund des kleiner werdenden Raums gedrosselt,
der durch die Dichtungsrollen oder die Düsenvorrichtungen in Bandlaufrichtung
gebildet ist. Insbesondere nimmt der Strömungswegwiderstand zu, wodurch
Auslauf von flüssigem
Elektrolyt eingedämmt
werden kann. Der Grund für
die Begrenzung dieses Abstands auf 0,1 mm bis 5 mm ist, daß bei Verwendung
von Düsenvorrichtungen
0,1 mm der minimale Spalt ist, bei dem Kontakt mit dem laufenden
Band verhindert werden kann, und ein ausreichender Abstand ist,
solange eine das Abstrahlen von flüssigem Elektrolyt ermöglichende
Entfernung gewährleistet
sein kann, und daß es
bei kleineren Werten zu Kontakt mit dem laufenden Band kommt, was
die Häufigkeit
von Kratzern auf der Bandoberfläche
erhöht.
Aus 2 geht hervor, daß der Gebrauch dieses Werts
die Auslaufmenge von flüssigem
Elektrolyt senkt und eine erhebliche Verringerung der Häufigkeit
von Bandoberflächenkratzern
ermöglicht.
Andererseits entspricht der maximale Abstandswert von 5 mm der maximalen
Dicke des Flüssigkeitsfilms,
der durch die Bandoberfläche
mitgezogen wird, und experimentell wurde bestimmt, daß er zum
Erhalten einer weiteren Drosselwirkung auf 2,0 mm eingestellt werden
muß, was
der Mittelwert des Flüssigkeitsfilms
ist. Ein Abstand über
5 mm reduziert die Häufigkeit
von Bandoberflächenkratzern,
ist aber nicht bevorzugt, da er die Auslaufmenge von flüssigem Elektrolyt
erhöht.
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Sind
diese maximalen und minimalen Werte für den Spalt eingestellt, kann
ein Dünnfilm
am Spalt dort erzeugt werden, wo der Raum zwischen dem Band und
dem nächstgelegenen
Abschnitt der Dichtungsrollenoberfläche gebildet ist. Durch Nutzung dieses
Dünnfilms
kann ein Widerstand gegen Austritt des flüssigen Elektrolyts in der Elektrolysezelle
verliehen werden. Außerdem
kann die Bildung des Dünnfilms
auf der Dichtungsrollenoberfläche
durch Drehen der Dichtungsrolle gefördert werden.
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Auch
wenn sich Fremdstoffe in den flüssigen Elektrolyt
einmischen sollten, werden sie daran gehindert, Bandoberflä chenkratzer
zu erzeugen, da sie sich durch den Raum zwischen dem Band und den Dichtungsrollen
nicht festsetzen können.
Außerdem werden
keine Falten erzeugt, auch wenn das Band in seiner Breitenrichtung
flattert, da die Dichtungsrollen das Band nicht in Schubrichtung
behindern. Durch Antreiben der Dichtungsrollen, damit sie mit einer Umfangsgeschwindigkeit
rotieren, die mit der Bandlaufgeschwindigkeit identisch ist, kann
außerdem
die Relativgeschwindigkeit zwischen der Umfangsfläche der
Dichtungsrollen und der Bandoberfläche auf null gebracht werden,
um Auftreten von Bandoberflächenkratzern
auch dann zu verhindern, sollten die Dichtungsrollen das Band kontaktieren.
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Im
folgenden wird ein Beispiel für
eine senkrechte Elektrolysevorrichtung bei Bereitstellung von Dichtungsrollen
als Dichtungsmechanismen anhand von 3 und 4 erläutert.
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Gemäß 3 und 4 ist
eine Umlenkrolle 10 in einem unteren Behälter 11 drehbar
angeordnet, der mit flüssigem
Elektrolyt 12 gefüllt
ist. Eine Flüssigkeitszufuhr 13 und
eine Flüssigkeitsabfuhr 14 sind so
vorgesehen, daß sie
sich vom unteren Behälter 11 nach
oben erstrecken, und Elektrodeneinheiten 17 und 18 sind
so vorgesehen, daß sie
sich von der Flüssigkeitszufuhr 13 bzw.
der Flüssigkeitsabfuhr 14 nach
oben erstrecken. Die Elektrodeneinheiten 17 und 18 sind
jeweils zwischen einem Paar Elektroden 15 und einem Paar
Elektroden 16 gebildet. Wie der untere Behälter 11 sind
sie mit flüssigem
Elektrolyt 12 gefüllt.
Eine der o. g. Flüssigkeitsabfuhr ähnelnde Flüssigkeitsabfuhr 19 ist über den
Elektroden 15 angeordnet, und eine der o. g. Flüssigkeitszufuhr ähnelnde
Flüssigkeitszufuhr 20 ist über den
Elektroden 16 angeordnet. Wie der untere Behälter 11 sind
sie mit flüssigem
Elektrolyt 12 gefüllt.
Leiterrollen 21 und 22 sind über der Flüssigkeitsabfuhr 19 bzw.
der Flüssigkeitszufuhr 20 installiert.
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Ein
zur senkrechten Elektrolysevorrichtung mit dieser Konfiguration
transportiertes Band 23 umspannt zuerst die Leiterrolle 21 und
läuft dann
durch die Elektrodeneinheit 10 hinab, kehrt die Richtung
an der Umlenkrolle 10 um, läuft durch die Elektrodeneinheit 18 nach
oben, umspannt die andere Leiterrolle 22 und bewegt sich
zum nächsten
Bearbeitungs schritt vor. Zeitgleich mit dem Bandlauf wird flüssiger Elektrolyt 12 der
Elektrodeneinheit 17 aus der Flüssigkeitszufuhr 13 zugeführt, und
ihm wird eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit
zwangsweise verliehen, wodurch elektrolytisches Plattieren am Band 23 durchgeführt wird.
Nach dem elektrolytischen Plattieren wird der flüssige Elektrolyt durch die Flüssigkeitsabfuhr 14 zurückgewonnen.
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In
der senkrechten Elektrolysevorrichtung, die mit Dichtungsrollen
als Dichtungsmechanismen gemäß diesem
Aspekt der Erfindung versehen ist, sind eine Flüssigkeitsdrosselung 30,
die sich aus einem Paar Dichtungsrollen 32 zusammensetzt,
und eine Flüssigkeitsdrosselung 31,
die sich aus einem Paar Dichtungsrollen 33 zusammensetzt,
am oberen Abschnitt des mit flüssigem
Elektrolyt 12 gefüllten
unteren Behälters 11 an
Punkten unter der Flüssigkeitszufuhr 13 bzw.
der Flüssigkeitsabfuhr 14 in
einem im flüssigen
Elektrolyt 12 eingetauchten Zustand vorgesehen. Eine vergrößerte Ansicht
dieses Teilstücks zeigt 4.
In 4 (die nur die Bandeinlaßseite der Elektrolysevorrichtung
zeigt, wobei die Auslaßseite weggelassen
ist, da sie die gleiche Konfiguration hat) wird das Paar Dichtungsrollen 32,
das die Flüssigkeitsdrosselung 30 bildet,
durch obere Trennwände 35 und
untere Trennwände 36 über dazwischenliegende
Dichtungselemente 37 und 38 zum Verhindern von Austritt
des flüssigen
Elektrolyts 12 an der Flüssigkeitsdrosselung 30 an
Ort und Stelle abgestützt und
gehalten. Der Abstand (d) der Dichtungsrollen 32 ist so,
daß die
Dichtungsrollen 32 durch eine Entfernung getrennt zueinander
weisen, die 0,1 bis 5 mm, vorzugsweise 0,3 bis 2 mm größer als
die Dicke (t) des Bands 23 ist, wodurch das Band zwischen
den Dichtungsrollen in einem kontaktfreien Zustand läuft. Die
mitgerissene Strömung
des flüssigen
Elektrolyts, die durch den Durchlauf des Bands ausgelöst wird, kann
durch diese Konfiguration unterdrückt werden, da der Spalt, durch
den der flüssige
Elektrolyt von der Elektrodeneinheit zum unteren Behälter fließt, durch die
Flüssigkeitsdrosselung
auf eine kleine Größe gedrosselt
ist, was den Strömungswiderstand
erhöht. Da
somit eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit
des flüssigen
Elektrolyts an der Elektrodeneinheit erhalten werden kann, läßt sich
eine gleichmäßige Strömung aufrecht
erhalten, wodurch ausgezeichnet plattiert werden kann.
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In
der Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Elektrolysevorrichtung
gemäß 3 und 4 kann
aufgrund der Bereitstellung der Flüssigkeitsdrosselungen 30, 31 zwischen
dem unteren Behälter 11 und
der Flüssigkeitszufuhr 13 bzw.
zwischen dem unteren Behälter 11 und
der Flüssigkeitsabfuhr 14 eine
stabile Strömungsgeschwindigkeit des
flüssigen
Elektrolyts zwischen den Elektroden bei Bandlaufgeschwindigkeiten
konstant gewährleistet
sein, die in einem breiten Bereich von geringen Geschwindigkeiten
bis zu hohen Geschwindigkeiten liegen. Da die Stromdichte somit
erhöht
sein kann, läßt sich
der Plattierungsbetrieb mit hohem Wirkungsgrad durchführen, und
die Anzahl installierter senkrechter Elektrolysevorrichtungen kann
verringert sein. Besonders zu erwähnen ist, daß sich bei schnellem
Bandlauf mit rund 1000 m/min der Banddurchlauf zwischen den Elektroden
aufgrund des die mitgerissene Strömung begleitenden Durchlaufs
stabilisiert. Da die Entfernung zwischen den Elektroden somit verkürzt sein
kann, kann die Elektrolyse mit einer geringeren Spannung durchgeführt werden,
um den Stromverbrauch beim Plattieren zu senken.
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Gemäß 4 werden
ferner in der Elektrolysevorrichtung gemäß dieser Ausführungsform
der Erfindung die Dichtungsrollen 32 durch Antriebsmotoren 34 in
Drehung versetzt. Da die Umfangsgeschwindigkeit der Dichtungsrollen 32 auf
den gleichen Wert wie die Laufgeschwindigkeit des Bands eingestellt
ist, können
die Dichtungsrollen 32 und das Band 23 synchron
betätigt
werden. Auch dann, wenn das Band eine Dichtungsrolle kontaktieren
sollte, bleibt die Situation daher im wesentlichen die gleiche, als
hätte das
band die Dichtungsrolle nicht berührt, da sich das Band und die
Dichtungsrolle mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen. Insbesondere
läßt sich
das Festsetzen von Fremdstoffen zwischen dem Band und den Dichtungsrollen
minimieren, und das Auftreten schädlicher Kratzer infolge von
festsitzenden Fremdstoffen kann nahezu auf null gesenkt werden,
was die Plattierungsqualität
stark verbessert.
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Anhand
von 5 wird im folgenden die Konfiguration einer senkrechten
Elektrolysevorrichtung erläutert,
die eine weitere Ausführungsform
der Erfindung ist. Die in 5 gezeigte
Vorrichtung ist eine senkrechte Elektrolysevorrichtung, die einen großen, langen
zylindrischen Behälter 39 anstelle des
unteren Behälters
gemäß 3 verwendet
und die Aufbauelemente gemäß 3 hat,
d. h. die Flüssigkeitszufuhren,
die Flüssigkeitsabfuhren,
die Elektroden und die Flüssigkeitsdrosselungen,
die im flüssigen
Elektrolyt 12 im unteren Behälter 39 in der gleichen
Anordnung eingetaucht sind. Aufgrund des Einbaus von Flüssigkeitsdrosselungen
an einem oberen Abschnitt des unteren Behälters erzielt die senkrechte
Elektrolysevorrichtung von 5 die gleichen
Wirkungen wie die in 3 gezeigte Ausführungsform.
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Hat
die erfindungsgemäße Elektrolysevorrichtung
nur eine einzelne Umlenkrolle 10, die im flüssigen Elektrolyt 12 eingetaucht
ist, mit dem der untere Behälter 39 gemäß 5 gefüllt ist,
kann die in 6 gezeigte Anordnung zur Anwendung
kommen. Insbesondere sind gemäß 6 eine
Flüssigkeitszufuhr 13 und
eine Flüssigkeitsabfuhr 14 an
seitlich symmetrischen Positionen relativ zur Mittellinie der Umlenkrolle 10 vorgesehen,
und die beiden sind zu einem vereinheitlichten Aufbau ausgebildet,
indem eine Führung 48 eingebaut
ist, die entlang der halben Umfangslänge der Umlenkrolle 10 vorgesehen
ist und eine vorgeschriebene Entfernung von ihr hat. Flüssiger Elektrolyt 12 wird
von der Flüssigkeitszufuhr 13 in
Gegenrichtung zur Laufrichtung des Bands 23 zugeführt (in
Gegenrichtung zum Drehsinn der Umlenkrolle 10), und der
flüssige
Elektrolyt 12 wird aus der Flüssigkeitsabfuhr 14 abgegeben.
In diesem Aspekt der Erfindung ist die Flüssigkeitsdrosselung, die aus
einem Dichtungsmechanismus gebildet ist, an einer von der Umlenkrolle 10 entfernten
Stelle des Bands 23 vorgesehen, d. h. direkt über der
Flüssigkeitszufuhr 23,
wodurch mitgerissene Strömung
unterdrückt
wird und eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit
des flüssigen
Elektrolyts 12 an der Elektrodeneinheit erhalten werden
kann, so daß sich eine
gleichmäßige Strömung aufrecht
erhalten läßt, wodurch
ausgezeichnet plattiert werden kann.
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Die
erfindungsgemäße Elektrolysevorrichtung
kann eine waagerechte Elektrolysevorrichtung anstelle einer senkrechten
Elektrolysevorrichtung sein. Ein Beispiel ist in 7 gezeigt.
Gemäß 7 umspannt
das elektrolytisch zu plattierende Band 23 eine Leiterrolle 50 und
bewegt sich dann in eine Plattierungsvorrichtung, die mit einer
Elektrodeneinheit 52 versehen ist. Flüssiger Elektrolyt wird aus
einer Flüssigkeitszufuhr 53,
die unmittelbar vor einer Leiterrolle 51 der Plattierungsvorrichtung
vorgesehen ist, in Gegenrichtung zur Laufrichtung des Bands 23 in
der Plattierungsvorrichtung zugeführt und aus einer Flüssigkeitsabfuhr 54 abgegeben.
In diesem Aspekt der Erfindung ist die Flüssigkeitsdrosselung unmittelbar
nach der Flüssigkeitszufuhr
auf der Seite vorgesehen, auf der das Band 23 aus der Plattierungsvorrichtung
austritt, wodurch man die gleichen Wirkungen wie bei den o. g. senkrechten
Elektrolysevorrichtungen erhält.
Insbesondere wird mitgerissene Strömung unterdrückt, und
eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit
des flüssigen
Elektrolyts 12 kann an der Elektrodeneinheit 52 erhalten
werden, so daß sich
eine gleichmäßige Strömung wahren
läßt, wodurch
ausgezeichnet plattiert werden kann. Durch Anwendung der Erfindung
auf diese waagerechte Elektrolysevorrichtung realisierte Vorteile
sind, daß die
Aufstandslänge
der elektrolytischen Plattierungsvorrichtung verkürzt sein
kann und der Einbau mit relativ geringen Ausrüstungskosten möglich ist.
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Wie
zuvor erläutert
wurde, ermöglicht
die Erfindung durch Bereitstellen einer senkrechten Elektrolysevorrichtung
mit einer relativ einfach aufgebauten Flüssigkeitsdrosselung das konstante
Gewährleisten
einer stabilen Strömungsgeschwindigkeit
des flüssigen
Elektrolyts zwischen den Elektroden bei Bandgeschwindigkeiten, die
in einem breiten Bereich von geringen Geschwindigkeiten bis zu hohen
Geschwindigkeiten liegen. Da die Stromdichte somit erhöht sein
kann, läßt sich
der Plattierungsbetrieb mit hohem Wirkungsgrad durchführen, und
die Anzahl installierter senkrechter Elektrolysevorrichtungen kann
verringert sein. Besonders zu erwähnen ist, daß der Banddurchlauf
zwischen den Elektroden während
eines schnellen Bandlaufs mit rund 1000 m/min stabilisiert ist,
da Flüssig keitsauslauf,
der auf die durch den Banddurchlauf bewirkte mitgerissene Strömung zurückzuführen ist,
unterdrückt
wird, was eine gleichmäßige Flüssigkeitsströmung zwischen
den Elektroden gewährleistet.
Da die Entfernung zwischen den Elektroden somit verkürzt sein
kann, kann die Elektrolyse mit einer geringeren Spannung durchgeführt werden,
was den Stromverbrauch beim Plattieren senkt.