DE9014926U1

DE9014926U1 - Vorrichtung zum Auftragen von Überzügen bei Werkstücken

Info

Publication number: DE9014926U1
Application number: DE9014926U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-10-29
Filing date: 1990-10-29
Publication date: 1991-01-10
Anticipated expiration: 2000-10-30

Description

Vorrichtung zum Auftragen von Oberzügen bei Werkstücken

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen von Überzügen bei Werkstücken mit einem Elektrolyte aufnehmenden Behälter, in den mindestens eine die Werkstücke tragende Katode sowie eine Meßsonde einbringbar sind, sowie mindestens einer Anode.

Herkömmliche Geräte der eingangs genannten Art besitzen regelmäßig eine einzige Katode, die mit einem einzigen Werkstück betrieblich verbindbar ist. Innerhalb des Behälters befindet sich eine Meßsonde, deren Meßwerte von einem Display ablesbar sind. Weicht die im Elektrolyten herrschende Ist-Spannung von einer Soll-Spannung ab, dann wird die Soll-Spannung manuell eingestellt. Ein weiterer Nachteil, mit dem die bekannte Vorrichtung behaftet ist, besteht darin, daß der gewünschte Überzug jeweils nur bei einem Werkstück herstellbar ist.

Ausgehend von dem obigen Stand der Technik liegt die Erfindung die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und die gattungsgemäße Vorrichtung so weiterzubilden, daß gleichzeitig mehrere Werkstücke mit einem vorgeschlagenen Überzug versehen werden, und zwar ohne daß eine manuelle Nachregulierung der Spannung im Elektrolyten erforderlich wäre.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die mit der Katode elektrisch verbindbaren Werkstücke zwischen der Anode und der Meßsonde angeordnet sind und daß

A 8271 - 2 -

die Meßsonde an eine Steuerungseinrichtung angeschlossen ist, durch welche die Betriebspannung im Elektrolyt automatisch auf den Soll-Wert einstellbar ist.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Spannung pro Oberflächeneinheit des Werkstückes, die während des Ga I vanisierens im Elektrolyt herrschen muß, annähernd konstant ist und daß diese Spannung für alle Werkstücke dann optimal gemessen werden kann, wenn die Elektrode mit gleichem Abstand zu allen Elektroden angeordnet ist und diejenige Spannung mißt, die in dem von den Werkstücken wegströmenden Elektrolyten herrscht.

Die Meßsonde ist mit einer Steuerungseinrichtung funktionell verbunden, so daß eine automatische NachreguIierung, sollte die Soll-Spannung von der Ist-Spannung abweichen, erfolgt.

Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, daß die Abstände zwischen der Meßsonde und den einzelnen Werkstücken etwa gleich groß sind. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die Werkstücke gleichmäßig um die Achse der Meßsonde verteilt sind. Die Betriebsspannung im Elektrolyten kann ferner dadurch optimiert werden, wenn die Anode die Form eines Ringes besitzt, der koaxial zur Achse der Meßsonde angeordnet ist. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Innenradius des Ringes etwa dem Abstand der Werkstücke von der Achse der Sonde entspricht. Die Anode könnte jedoch auch durch den Behälter gebildet sein.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Katoden, die Anode sowie die Meßsonde vom Verschluß

des Behälters getragen sind. Im Rahmen dieses Erfindungsgedankens ist es besonders zweckmäßig, wenn in der dem Behälter zugewandten Seite des Verschlusses die Katoden als Bohrungen ausgebildet sind, in die die Werkstücke tragenden Träger einsteckbar sind.

Um das im Elektrolyten vorhandene Restmetall einfach beseitigen zu können, sieht eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der Verschluß mit Katoden aus Chrom oder Nickel bestückbar ist.

Eine gleichmäßige Verteilung des Metalles im Elektrolyt wird hierbei dadurch gewährleistet, daß im Behälter eine oder ein Teil einer Rühreinrichtung für den Elektrolyt angeordnet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Teil einer Vorrichtung zum Auftragen von Überzügen bei Werkstücken in Vertika I schni11 und in Explosionsdarstellung und

Fig. 2 eine Axialdraufsicht auf einen Verschluß des Behälters.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Auftragen von Überzügen bei Werkstücken 50 mit einem Elektrolyte aufnehmenden Behälter 12 dargestellt, in den die Werkstücke 50 tragenden Elektroden 32,34,36,38,40,42 (vgl. Fig.2), eine Anode 28 sowie eine Meßsonde 26 einbringbar sind. Die mit den Katoden 32 bis 42 elektrisch verbindbaren Werkstücke 50 sind zwischen der Anode

A 8271 - 4

28 und der Meßsonde 26 angeordnet. Die Meßsonde 26 ist an eine Steuerungseinrichtung 62 angeschlossen, durch welche die Betriebsspannung im Elektrolyten automatisch auf einen Soll-Wert einstellbar ist. Die Abstände zwischen der Meßsonde 26 und den einzelnen Werkstücken 50 sind etwa gleich groß. Die Werkstücke 50 sind gleichmäßig um die Achse 27 der Meßsonde 26 verteilt (vgl· auch Fig. 2). Im vorliegenden Ausführungsbeis&rgr;ieI sind sechs Katoden 32 bis 42 vorgesehen, wobei zwischen den Katoden 32 und 42 eine Aufnahme 44 für die Anode 28 ausgebildet ist. Die Anode 28 besitzt die Form eines Ringes 30, der koaxial zur Achse 27 der Meßsonde 26 angeordnet ist. Der Innenradius des Ringes 30 entspricht etwa dem Abstand der Werkstücke 50 von der Achse 27 der Sonde 26. Durch die Meßsonde 26 ist die Spannung in dem an den Katoden 32 bis 42 vorbeifLießenden Elektrolyt meßbar. Durch die Steuerungseinrichtung 62 wird die Ist- mit der Soll-Spannung im Elektrolyt verglichen und auf den Soll-Wert eingestellt. Die Katoden 32 bis 42, die Anode 28 sowie die Meßsonde 26 sind vom Verschluß 22 des Behälters 12 getragen. In der den Behälter 12 zugewandten Seite des Verschlusses 22 sind die Katoden 32 bis 42 als Bohrungen ausgebildet, in die die Werkstücke 50 tragenden Träger 52 einsteckbar sind.

Die Meßsonde 26 ist als ein aus der Wand des Verschlusses 23 herausragender Stumpf ausgebildet. Ferner ist in der dem Behälter 12 zugewandten Seite des Verschlusses 22 eine umlaufende Ringnut 24 ausgebildet, die eine dichte Verbindung zwischen dem Hals 14 und dem Verschluß 22 gewährleistet. Der Behälter 12 ist in einem Thermostat 18 angeordnet, durch den gewährleistet ist, daß die Betriebstemperatur, die für das Galvanisieren ermittelt wurde, eingehalten wird. Der Boden des Behälters 12 trägt eine Mischeinrichtung 20, durch die

A 8271 -S-

der Elektrolyt verwirbelt wird- Die Elektroden sowie die Meßsonde sind über Leitungen 54,56 und 58, die das Kabel 60 bilden, mit der Steuerungseinrichtung 62 betrieblich verbunden.

Beim Galvanisieren wird wie folgt vorgegangen: Der Behälter 12 wird mit Elektrolyt gefüllt und auf die Betriebstemperatur erwärmt. Danach wird der Behälter 12 mit dem Verschluß 22, der die Elektroden sowie die Werkstücke und die Meßsonde trägt, druckdicht abgeschlossen. Die Rühreinrichtung wird eingeschaltet und die Betriebsspannung, die experimentell festgestellt wurde, eingestellt. Da durch das Galvanisieren Metall aus dem Elektrolyten ausgeschieden wird und mit ihm die Werkstücke beschichtet werden, ändert sich die Spannung innerhalb des Elektrolyten. Dies wird durch die Meßsonde festgestellt und an die Steuerungseinrichtung weitergeleitet, die die erforderliche Betriebsspannung automatisch einstellt. Ist der Vorgang beendet, befindet sich im Elektrolyten noch ein wichtiger Anteil von Metallen, z.B. Gold im Goldbad, das erfindungsgemäß dadurch schnell und einfach ausgeschieden werden kann, daß die Elektroden mit Chrom-NickeIstäben beschichtet werden, die die Eigenschaft haben. Metalle aufzunehmen, mit ihnen jedoch keine feste Verbindungen herzustellen. Somit kann z.B. aus dem Goldbad annähernd die gesamte Menge des Goldes ausgeschieden werden.

Der hier beschriebenen Vorrichtung liegt folgende Überlegung zugrunde: In einem galvanischen Bad entsteht zwischen der Anode und dem Elektrolyt sowie innerhalb des Elektrolyten ein Übergangswiderstand, der zu den Katoden, welche als Verbraucherwiderstände anzusehen sind, in Serie liegt. Demzufolge ändert sich die vor den Katoden liegende Spannung je nach Anzahl oder Größe der Katoden. Die vor der Katode liegende Spannung ist maßgebend für den Galvanisierstrom.

Daraus ergibt sich folgende Situation, wenn von einer konstanten Spannung zwischen Anoden- und KatodenanschLüssen ausgegangen wird. Sind die KatodenfLächen klein, ist der Spannungsabfall an den in Serie liegenden Übergangswiderständen (oder im System zusätzlich eingebrachten Widerständen) auch klein und somit die daraus resultierende Ga Ivanisierspannung vor den Katoden hoch. Dadurch ist der Galvanisierstrom für die kleinen Flächen zu hoch; die Schichtdicke wird zu stark und es kann sogar zu Verbrennungen kommen.

Im umgekehrten Fall, wenn die Katodenflächen groß sind, ist auch der Spannungsabfall an den in Serie liegenden Übergangswiderständen (oder im System zusätzlich eingebrachten Widerständen) auch groß und somit die daraus resultierende Ga I vanisierspannung vor den Katoden niedrig. Dadurch ist der Ga Ivanisierstrom für die großen Flächen zu niedrig und somit wird eine zu geringe Schichtdicke erzeugt.

Die Erfindung bewirkt eine je nach Katodenfläche automatisch gestellte Anodenspannung, deren Höhe vor der Katode immer die gleiche Galvanisierspannung bereitstellt und somit einen flächenbezogenen Ga Ivanisier st rom erzeugt, dieser kann auch zur Flächenbestimmung herangezogen werden, weil das Verhältnis zwischen der Fläche und den Strom bestimmt und berechnet werden kann.

Das Steuersystem der automatisch angepaßten Anoden- bzw. Arbeitsspannung arbeitet wie nachstehend beschrieben:

Durch eine mechanisch dem System und dem Bad angepaßte Meßsonde wird die vor den Katoden liegende Galvanisierspannung aufgenommen und einem Gleichstromregler oder -erzeuger mit

entsprechender RegelkennLinie zugeführt, welcher dann nach Vorgabe des benötigten FLächenstromes (A/dm 2) bzw. der Galvanisierspannung vor den Katoden (Sondenspannung) autoamtisch wechselnde bzw. unterschiedliche Flächen mit der hierfür erforderlichen Arbeitsspannung versorgt. Hierdurch wird eine einheitliche Beschichtungsdicke auf große oder kleine bzw. viele oder wenige Teile gewährleistet.

Claims

Georg Vogel Patentingenieur ■ 7141 Schwieberdingen · Hemnann-Essig-Straße 35-■ Telefon (071 50)33271 · Telefax (07150) 3 21 A 8271 - j/w 10. Oktober 1990 Gerhard G r a m m Waldstraße 15 Tiefenbronn-MühL hausen - 1 Ansprüche

1. Vorrichtung zum Auftragen von Überzügen bei Werkstücken mit einem Elektrolyte aufnehmenden Behälter, in den mindestens eine die Werkstücke tragende Katode sowie eine Meßsonde einbringbar sind, sowie mindestens einer Anode,
dadurch gekennzeichnet,

daß die mit der Katode (32-42) elektrisch verbindbaren Werkstücke (50) zwischen der Anode (28) und der Meßsonde (26) angeordnet sind und

daß die Meßsonde (26) an eine Steuerungseinrichtung (62) angeschlossen ist, durch welche die Betriebsspannung im Elektrolyt automatisch auf einen Soll-Wert einstellbar ist .

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Abstände zwischen der Meßsonde (26) und den einzelnen Werkstücken (50) etwa gleichgroß sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet.

daß die Werkstücke (50) gleichmäßig um die Achse (27) der Meßsonde (26) verteilt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet,

daß die Anode (28) die Form eines Ringes (30) besitzt, der koaxial zur Achse (27) der Meßsonde (26) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der Innenradius des Ringes (30) etwa dem Abstand der Werkstücke (90) von der Achse (27) der Sonde (26) entspricht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß durch die Meßsonde (26) die Spannung in dem an den

Katoden (32-46) vorbeifLießenden Elektrolyt meßbar ist

und

daß durch die Steuerungseinrichtung (62) die Ist- mit

der Soll-Spannung im Elektrolyt verglichen und auf die

So I I-Spannung eingestellt wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Katoden (32-42), die Anode (28) sowie die Meßsonde (28) vom Verschluß (22) des Behälters (12) getragen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß in der dem BehäLter (12) zugewandten Seite des Verschlusses (22) die Katoden (32-42) als Bohrungen ausgebildet sind, in die die Werkstücke (50) tragenden Träger (52) einsteckbar sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet,

daß die Meßsonde (26) als ein aus der Wand des Verschlusses (23) he raus ragender Stumpf ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

daß der Verschluß (23) mit Katoden aus Chrom oder Nickel bestückbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,

daß im Behälter (12) eine oder Teile einer Rühreinrichtung (20) für den Elektrolyten angeordnet ist.