DE69731849T2 - Elektrolysevorrichtung mit flüssigkeitsdrosseleinheit ohne kontakt mit dem band - Google Patents

Elektrolysevorrichtung mit flüssigkeitsdrosseleinheit ohne kontakt mit dem band Download PDF

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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Diese Aufgaben können durch die in den Ansprüchen festgelegten Merkmale gelöst werden.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 ein Diagramm der Beziehung zwischen Bandlaufgeschwindigkeit und mitgerissener Strömung von flüssigem Elektrolyt,
  • 2 ein Diagramm der Beziehung zwischen Banddicke, Flüssigkeitsauslauf zwischen Elementen der Flüssigkeitsdros selung (Dichtungsrollen) und Häufigkeit von Kratzern auf der Bandoberfläche,
  • 3 eine Konzeptdarstellung zur Erläuterung der Konfiguration einer Elektrolysevorrichtung unter Verwendung von Dichtungsrollen, die eine Ausführungsform der Erfindung ist,
  • 4 eine vergrößerte erläuternde Darstellung eines wesentlichen Abschnitts in 3,
  • 5 eine Konzeptdarstellung zur Erläuterung der Konfiguration einer großen Elektrolysevorrichtung, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist,
  • 6 eine Konzeptdarstellung zur Erläuterung der Konfiguration einer Elektrolysevorrichtung, die eine erfindungsgemäße Elektrolysevorrichtung ist, wobei sie eine Betriebsart bei Nutzung einer einzelnen Drehtrommel zeigt,
  • 7 eine Konzeptdarstellung zur Erläuterung der Konfiguration einer waagerechten Elektrolysevorrichtung, die eine erfindungsgemäße Elektrolysevorrichtung ist,
  • 8 eine Konzeptdarstellung zur Erläuterung der Konfiguration einer herkömmlichen senkrechten Elektrolysevorrichtung, und
  • 9 eine Konzeptdarstellung zur Erläuterung der Konfiguration eines weiteren Beispiels für eine herkömmliche senkrechte Elektrolysevorrichtung.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Im folgenden wird ein Beispiel für eine senkrechte Elektrolysevorrichtung bei Bereitstellung von Dichtungsrollen als Dichtungsmechanismen anhand von 3 und 4 erläutert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (5)

  1. Elektrolysevorrichtung mit einer Flüssigkeitsdrosseleinheit ohne Bandkontakt, die in einem Verfahren zum Durchführen eines Bands zwischen gepaarten Elementen der Flüssigkeitsdrosseleinheit, die auf einer Einlaßseite und/oder einer Auslaßseite einer Behandlungszelle vorgesehen sind, durch die das Band kontinuierlich geführt wird, dadurch gekennzeichnet ist, daß die gepaarten Elemente der Flüssigkeitsdrosseleinheit Dichtungsmechanismen sind und die Dichtungsmechanismen ein Paar Dichtungsrollen aufweisen und ein Abstand zwischen den gepaarten Elementen der Flüssigkeitsdrosseleinheit etwas größer als die Dicke des durchgeführten Bands eingestellt ist, um die Oberflächen des Bands und der Flüssigkeitsdrosseleinheit in einem kontaktfreien Zustand zu halten.
  2. Elektrolysevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Paar Dichtungsrollen 0,1 mm bis 5 mm, vorzugsweise 0,3 mm bis 2 mm größer als die Banddicke ist.
  3. Elektrolysevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei Behandlungsflüssigkeit in Räumen gedrosselt wird, die durch die Dichtungsrollen so gebildet sind, daß sie sich in Bandvorlaufrichtung verkleinern, und Dünnfilmschichten aus Behandlungsflüssigkeit in der Behandlungszelle zwischen den Bandoberflächen und Umfangsflächen der Dichtungsrollen gebildet werden, um Dichtungsvermögen im Hinblick auf die Behandlungsflüssigkeit zu erzeugen.
  4. Elektrolysevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebssystem zur Drehung der Dichtungsrollen zur Anwendung kommt, das die Drehrichtung an die Durchlaufrichtung des Bands anpaßt und die Umfangsgeschwindigkeit der Dichtungsrollen gleich der Laufgeschwindigkeit des Bands macht, um die Betriebsabläufe des Bands und der Dichtungsrollen zu synchronisieren.
  5. Elektrolysevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Band durch eine Elektrodeneinheit geführt wird, die zwischen Elektroden gebildet ist, die in einem vorgeschriebenen Abstand angeordnet sind, eine auf einer Auslaßseite der Elektrodeneinheit vorgesehene Flüssigkeitszufuhreinheit flüssigen Elektrolyt zur Elektrodeneinheit führt, um eine Elektrolysebehandlung durchzuführen, flüssiger Elektrolyt nach der Elektrolysebehandlung durch eine auf einer Einlaßseite der Elektrodeneinheit vorgesehene Flüssigkeitsaufuhreinheit rückgewonnen wird, ein Behälter für flüssigen Elektrolyt auf der Einlaßseite oder der Auslaßseite der Elektrodeneinheit vorgesehen ist, um mit der Elektrodeneinheit über die Flüssigkeitszufuhreinheit oder die Flüssigkeitsabfuhreinheit zu kommunizieren und mit ihr verbunden zu sein, und die Flüssigkeitsdrosseleinheit benachbart zur Elektrodeneinheit und zum Behälter für flüssigen Elektrolyt, der mit flüssigem Elektrolyt gefüllt ist, vorgesehen ist.
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