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Verfahren und Vorrichtung zur fortlaufenden elektrolytischen Herstellung
von Metallbändern Zusatz zum Patent 642 665 In dem Patent 642 665 wurde .ein Verfahren
zur elektrolytischen Herstellung endloser Metallbänder beschrieben, bei dem der
in der Erzeugung befindliche Metallfilm in das Elektrolysebad zurückkehrt, um für
das neu entstehende Metallband fortlaufend als Niederschlagskathode zu dienen. Am
Ende des Bades spaltet man zu diesem Zweck mit Hilfe einer Trennvorrichtung das
doppelt liegend abgezogene Metallband in zwei Einzelbahnen, von denen die eine das
Verfahren verläßt, während die andere an den Ausgangspunkt der Elektrolyse zurückgeführt
wird.
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Die gute und leichte Trennung der beiden Metallbandschichten bereitet
gewisse Schwierigkeiten. Man kann dieselben zwar in an sich bekannter Weise durch
Aufbringung von Zwischenschichten (Graphitemulsion, Harzseife usw.) beseitigen,
im Rahmen des Verfahrens nach Patent 6q.2 665 sind derartige Maßnahmen jedoch nicht
von Vorteil,. weil in diesem Fall große Mengen nichtmetallischer Hilfsstoffe nötig
werden, die sich dem hergestellten Metall als Verunreinigung beimischen können.
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Des weiteren ist zu beachten, daß die Oberfläche elektrolytischer
Niederschläge verhältnismäßig rauh zu sein pflegt. Da nun bei dem Verfahren nach
Patent 642 665 das erzeugte Metallband fortlaufend sich selbst als Mutterkathode
dient, übertragen sich die Rauheiten immer wieder auf die neu entstehende Metallfläche.
Auf diese Weise wird die Oberfläche des Metallfilms mit der Zeit derart rauh, daß
trotz Verwendung von Zwischenschichten die einwandfreie Trennung der beiden Metallbahnen
fast ummöglich wird.
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Es wurde gefunden, daß man diese Übelstände vermeidet, wenn das zurücklaufende
Metallband einer Glättoperation unterworfen wird. Man führt es zu diesem Zweck fortlaufend
an einer schnell rotierenden Polierwalze vorbei, welche diejenige Bandfläche,
auf
welcher, der neue Metallniederschlag entstehen soll, sorgfältig glättet. Als Polierhilfsmittel
kann hierbei ein Metalloxydpulver Verwendung finden, das dem jeweils herzustellenden
Metall entspricht, z. B. Zn 0 oder Cu O.
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In Verbindung mit .der Ausführung des Glättvorganges können die Bandränder
durch Reibflächen bearbeitet werden, um eine Vergrößerung der Bandbreite im Laufe
des Dauerbetriebes zu verhindern. Hierbei werden auch alle während eines Baddurchlaufes
entstandenen Randknospen u. dgl. beseitigt.
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Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
in schematischer Weise dargestellt. -Abb. i zeigt einen Längsschnitt durch das Elektrolysebad,
Abb. 2 eine Aufsicht auf das in der Glättvorrichtung laufende Bandende und Abb.
3 Einzelheiten der Glättwalze in vergrößertem Maßstabe.
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Es ist i der Elektrolysetrog, durch den gemäß Patent 6.I2 665 sich
das Metallband 2 bewegt, und zwar derart, daß es infolge des neu entstehenden Metallniederschlages
innerhalb des Bades doppelt liegend, außerhalb des Bades aber nur einfach liegend
läuft. Im Gegensatz zum Hauptpatent 6.I2 665 wird der zurücklaufende Bandteil 3
nicht oberhalb, sondern unterhalb des Badtroges i entlang geführt. Auf diese Weise
bleibt das Elektrolysebad nach oben hin gut zugänglich.
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Die oberen Bandtransportwalzen 4., gegebenenfalls auch die unteren
Walzen 5 werden durch eine geeignete, in der Zeichnung nicht näher dargestellte
Antriebsvorrichtung mit einer Geschwindigkeit in Umdrehung versetzt, welche von
der Strombelastung des Bades und der gewünschten Banddicke abhängig ist. Arbeitet
das in Abb. i schematisch dargestellte Bad bei einer Bandbreite von etwa 8oo mm
beispielsweise mit insgesamt io ooo Amp. (iooo bis 3ooo Amp./qm) und soll ein Zn-oder
Cu-Band von o, i 5 mm Stärke gewonnen werden, so beträgt die Bandgeschwindigkeit
etwa 2-2 ein/Min. (Zn) bzw. 17 ein/Min. (Cu), was einer Metallproduktion von 28o
kg/24 h (Zn) bzw. 27o kg/24 h (Cu) entspricht.
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Durch aufgelegte Kontaktmulden 6 erhält die laufende Kathode, d. h.
das Metallband 2, die nötige Stromzufuhr.
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Unterhalb der oberen Umkehrwalzen .l liegen die nichtlöslichen Anoden
7, welche zur Erzielung geringer Elektrodenabstände beispielsweise gemäß Patent
670 115 ausgestaltet sein können. Die Verbindung der Kontaktmulden 6 (Kathoden)
bzw. der Anoden 7 mit den Stromschienen erfolgt in der bei Elektrolyseanlagen üblichen
Weise und ist auf der Zeichnung nicht näher dargestellt. Am Ende des Badtroges i
erfolgt mit Hilfe des Walzenstuhles 8 durch ein Trennmesser 9 die Aufspaltung der
beiden Metallschichten. Die obere Bandlage verläßt als Endprodukt den Betrieb, während
das untere Band 3 unter Vermittlung der Leitwalzen io zum Ausgangspunkt der Elektrolyse
zurückgeführt wird. Es passiert dabei eine Spannwalze i i, welche mit Hilfe eines
Gewichtes 12 für allseits straffe Bandführung sorgt.
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Von hier aus läuft das Band unter Vermittlung der Hilfswalzen 13 und
14 über eine Polierwalze 15, welche diejenige Bandfläche a bearbeitet, auf der,
wie aus Abb. i ersichtlich, nach dem Eintritt in das Bad der elektrolytische Metallniederschlag
beginnt.
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Die Polierwalze 15 bestellt, zum mindesten an ihrer Oberfläche, aus
Granit, Basalt, sonstigen Natursteinen, Hartporzellan, Textilstoffen, Kunstharzen
oder anderen für die Metallglättung geeigneten Stoffen. Ihre Umfangsgeschwindigkeit
übertrifft die Bandtransportgeschwindigkeit um ein Vielfaches. Man verwendet beispielsweise
eine Walze von 30 cm Durchmesser, welche etwa 50 Umdrehungen/Min.
ausführt. Hierbei besitzt die Polierfläche eine Lineargeschwindigkeit von etwa 47
m./Min., während sich das zu bearbeitende Metallband nur mit etwa o,2o m/Min. fortbewegt.
Das bereits erwähnte Spanngewicht 12 sorgt für den nötigen Polierdruck.
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Unterhalb der Polierwalze 15 ist ein trogartiger Behälter 16 vorgesehen,
der mit trokkenem Metalloxydpulver oder einer wässerigen Aufschlämmung von Metalloxyden
beschickt ist. Diese als Polierhilfsmittel dienenden Metalloxyde werden dem herzustellenden
Metall angepaßt. Will man Zn-Bänder gewinnen, so verwendet man Zn O, bei der Herstellung
von Cu-Bändern Cu 0 usw.
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Nach dem Passieren der Poliervorrichtung wird das Band unter Vermittlung
des Walzenpaares 17 in das Bad geleitet. Es besitzt jetzt auf der in Frage kommenden
Seitea eine derart glatte Fläche, daß ein darauf niedergeschlagener Metallfilm,
auch wenn er aus dem gleichen Metall besteht, nur schlecht haftet und sich mit Hilfe
der Walzenvorrichtung 8 und des Trennmessers 9 leicht abheben läßt.
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Außer der Niederschlagsflächenglättung hat die Isolierwalze 15 noch
zwei weitere Aufgaben zu lösen, nämlich den Ausgleich der während des Betriebes
auftretenden Bandlängenänderungen und Bandbreitenschwankungen.
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Die Länge der innerhalb des Bades in sich zurücklaufenden Bandschleife
3 wird durch wechselnde Rotationsrichtung der Polierwalze 15 beeinflußt. Rotiert
die Walze 15, wie aus Abb. i beispielsweise ersichtlich, entgegen
dem
Bandlauf, so tritt eine geringe Längung, rotiert sie umgekehrt, so tritt eine geringe
Kürzung des Metallbandes ein. Auf diese Weise kann man verhindern, daß die um die
Spannwalze i i laufende Bandschleife zu kurz oder zu lang wird.
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Die Art, in welcher die Polierwalze 15 unzulässige Bandverbreiterungen
verhindert, wie sie bei mehrmaligem Durchgang durch das Bad und infolge von Randknospenbildung
auftreten können, ist des näheren aus Abb. 3 ersichtlich.
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Abb.3 zeigt die Polierwalze 15 in vergrößertem Maßstabe. Der Walzenkörper
ist an beiden Enden durch Randscheiben 18 begrenzt. An diesen Randscheiben liegen
Stahl-oder Schmirgelringe i9, 2o, welche auf ihrer der Walzenmitte zugekehrten Ringfläche
eine Aufrauhung tragen, z. B. eine feilenartige Behauhung oder eine Schmirgelkörnung.
Wird im Laufe eines Dauerbetriebes die Breite des Metallbandes 21 (Abb. 3) zu groß,
so stoßen die Bandränder gegen die aufgerauhten Ringflächen ig und 20 und werden
von diesen bis auf die gewünschte Normalbreite, d. h. den zwischen den Ringen ig,
und 2o liegenden Abstand abgeschruppt. Da die Polierwalze 15 und damit die Randfeilen
ig und 2o eine Umfangsdrehgeschwindigkeit haben, welche die Bandtransportgeschwindigkeit
um ein Vielfaches übertrifft, z. B. 47 m/Min. zu o,2-m/Min., ist ausreichend Gelegenheit
vorhanden, die pro Banddurchgang um etwa 0,5 bis 1,5 mm vergrößerte Bandbreite fortlaufend
auf das Normalmaß herabzumindern.
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Aus Abb. i geht hervor, daß das zu bearbeitende Metallband bereits
mit den Randscheiben ig und 20 in Berührung kommt, bevor noch die Bandfläche auf
die Polierwalze 15 aufliegt. Um unter Ausnutzung dieser Tatsache einen allmählichen
Beginn der Randbearbeitung zu erreichen, führt man die ringförmigen Randfeilen konisch
aus, wie es in Abb. 3 beispielsweise an der Ringfeile 20 gezeigt ist. Sorgen weiterhin
die Randscheiben der Hilfswalzen 13 und 14 für eine genaue Mittellage, so werden
die Bandränder von den Bearbeitungsflächen tatsächlich nur allmählich erfaßt. Das
bereits weiter obenerwähnte Einlaufwalzenpaar 17 sorgt durch eine geeignete Walzenpreßvorrichtung
für die Beseitigung von Randaufbiegungen, die durch Randbearbeitung etwa entstanden
sind.
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Es ist zwar an sich bekannt, Metallbleche z. B. aus Cu oder Zn sorgfältig
zu glätten, um darauf aus dem gleichen Metall elektrolytisch erzeugte Niederschläge
leicht abhebbar zu machen. Im Rahmen des vorliegenden Verfahrens wird von dieser
an sich bekannten Maßnahme eine neuartige Anwendung auf in sich fortlaufend erzeugte
Bänder gemacht. Niemals wird hierbei die gleiche Fläche nochmals poliert, sondern
immer nur derjenige Metallfilm, der auf dem vorher geglätteten Bandende entsteht.
Als neuartige Wirkurig ergibt sich hierbei die Möglichkeit, einerseits durch entsprechende
Drehrichtung auftretenden Bandlängungen bzw. Bandkürzungen entgegenzuarbeiten und
andererseits durch angebrachte Randfeilen eine unzulässige Bandverbreiterung zu
verhindern.