EP0039453A1 - Apparatus for electroplating - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device for electroplating metal strips, in particular for galvanizing steel strips, with a tank filled with electrolyte liquid, in particular through which there is a flow, and at least one immersed therein, above and below and parallel to the strip.
- the invention has for its object to provide a device for electroplating, which is simple in construction and which allows a one-sided or double-sided coating of the strip without time-consuming conversion.
- the electrode arranged above the band consists of the metal to be deposited, for example zinc
- the electrode arranged below the band consists of an insoluble in the electrolyte Material exists and can be switched off from the power source for the purpose of one-sided electroplating.
- the ions necessary for the coating are made available by the electrode which is used up and arranged above the strip, both in the case of one-sided and two-sided coating.
- the elaborate preparation of the electrolyte in a separate system and the additional pumping, which requires additional energy, are eliminated in the device according to the invention. Since the electrode, which is difficult to access and is arranged below the metal strip, consists of a material which is insoluble in the electrolyte, its distance from the strip remains constant, so that a uniform coating is ensured.
- Electrode provided power supply also supply the upper electrode with current. The coating process can then be carried out more quickly because of the double current strengths.
- the distance between the upper and / or lower electrode can be adjustable.
- the adjustability of the upper electrode that consumes during operation is of particular importance. If the upper electrode is kept at a constant distance, the voltage once set can be maintained. Special devices for voltage regulation are not required. Since only the upper electrode is worn out but is easily accessible, the time required for the replacement is comparatively short.
- a further embodiment of the invention provides that both the one located above the band divide the soluble electrode as well as the insoluble electrode located below the strip into segments that run parallel to the strip edge and can be connected to the power source depending on the width of the strip to be coated. This arrangement is also advantageous for single-sided electroplating. By switching off the edge areas of the electrodes, the encroachment of the electrical field on the side of the strip facing away from the electrode and thus an unintentional coating of this side can be countered effectively.
- a slight encroachment of the electrical field around the strip edges and the associated slight coating of the strip side facing away from the electrode can be avoided by providing shielding masks running parallel to the strip edges, to which a voltage can optionally be applied to build up a protective field.
- the risk of encroachment of the electrical field can also be reduced or eliminated by connecting the outer segments to a voltage of opposite polarity.
- a plurality of upper and lower electrodes can be arranged one behind the other in a tank.
- a plurality of devices for electroplating are arranged one behind the other above a collecting trough 9 for electrolyte liquid 10 .
- Each device consists of a current roller 1, via which a band 7 to be coated can be supplied with current, and a pressure roller 2 arranged below the current roller 1, a tank 8 filled with electrolytes 6, on the front and rear edges of which sealing rollers 3 are provided, between which the band 7 enters the tank 8 and exits the tank 8.
- each tank 8 below the band 7 and parallel to the band 7, there are two electrodes 5 made of an insoluble material in the electrolyte, for example titanium, carbon or copper plates coated with lead, and above the band 7 and parallel to this electrodes 4 made of a soluble material, eg zinc.
- the other terminal of the current source is applied to the electrodes 4, 5, the electrodes 5 being optionally switchable.
- the upper and lower electrodes 4, 5, in particular in the edge regions, consist of several segments.
- the segments of the upper electrode 4 can be moved apart, while the segments of the lower electrode 5 are separated from one another by insulating strips 11.
- the segments of the electrodes 4, 5 can optionally be connected to the power source.
- masks 12 are provided in the edge area which can be moved horizontally and perpendicularly to the edges.
- the electrolyte can be pumped into the gap or the gap between the active electrode 4 and 5 or 4 and the strip 7 to be coated by means of circulation pumps and nozzles, not shown, so that there is a uniform ion concentration here.
Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Elektroplattieren von Metallbändern (7), insbesondere zum Verzinken von Stahlband. Die Vorrichtung besteht aus einem mit Elektrolytflüssigkeit (6) gefüllten Tank (8) und mindestens einer darin eingetauchten und oberhalb des Bandes (7) angeordneten Elektrode (4) aus dem abzuscheidenden Metall, z. B. aus Zink, und einer unterhalb des Bandes (7) angeordneten Elektrode (5) aus einem im Elektrolyten (6) unlöslichen Material. Mit einer solchen Vorrichtung ist es möglich, ein Band (7) wahlweise zweiseitig und einseitig zu plattieren. wenn bei der einseitigen Plattierung die Elektrode (5) aus dem unlöslichen Material von der Stromquelle abschaltbar ist.The invention relates to a device for electroplating metal strips (7), in particular for galvanizing steel strips. The device consists of a tank (8) filled with electrolyte liquid (6) and at least one electrode (4) immersed in it and arranged above the belt (7) made of the metal to be deposited, e.g. B. of zinc, and an electrode (5) arranged below the band (7) and made of an insoluble material in the electrolyte (6). With such a device, it is possible to plate a band (7) optionally on both sides and on one side. if the electrode (5) made of the insoluble material can be switched off from the power source during the one-sided plating.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Elektroplattieren von Metallbändern, insbesondere zum Verzinken von Stahlband,mit einem mit Elektrolytflüssigkeit gefüllten, insbesondere durchströmten Tank und mindestens einer darin eingetauchten, oberhalb und einer unterhalb des Bandes und parallel dazu angeordneten Elektrode.The invention relates to a device for electroplating metal strips, in particular for galvanizing steel strips, with a tank filled with electrolyte liquid, in particular through which there is a flow, and at least one immersed therein, above and below and parallel to the strip.
Bei einer bekannten Anlage dieser Art (DE-PS 689 548) ist bei einer gewünschten einseitigen Beschichtung des Bandes nur auf dieser Seite des Bandes eine Elektrode aus dem Niederschlagsmetall vorgesehen, während bei einer zweiseitigen Beschichtung des Bandes jeweils eine Elektrode aus dem Niederschlagsmetall auf beiden Seiten des Bandes angeordnet ist. Während des Elektroplattierens verbraucht sich das Niederschlagsmetall der Elektroden, so daß infolge des sich dadurch ändernden Abstandes zwischen der zu beschichtenden Bandseite und der Elektrode das elektrische Feld sich ändert. Eine über die gesamten Bandlänge gleichmäßige Elektroplattierung kann deshalb nicht gewährleistet werden. Um eine einigermaßen gleichmäßige Elektroplattierung zu erhalten, müßten bei dieser Anlage die Elektroden in regelmäßigen Intervallen erneuert werden. Dieses Erneuern, insbesondere der unterhalb des Bandes angeordneten Elektrode, ist schwierig und zeitraubend und macht einen Betriebsstillstand der Vorrichtung unumgänglich.In a known system of this type (DE-PS 689 548), if a desired one-sided coating of the band is provided, an electrode made of the precipitation metal is provided only on this side of the band, while in the case of a two-sided coating of the band, an electrode made of the precipitation metal is provided on both sides of the tape is arranged. During the electroplating, the precipitation metal of the electrodes is used up, so that the electrical field changes as a result of the changing distance between the strip side to be coated and the electrode. Electroplating over the entire length of the strip is therefore not possible be guaranteed. In order to obtain a reasonably uniform electroplating, the electrodes in this system would have to be replaced at regular intervals. This renewal, in particular of the electrode arranged below the belt, is difficult and time-consuming and makes the device inoperable inevitably.
Solche Schwierigkeiten traten bei einer älteren Vorrichtung, auf die man jüngst wieder zurückgekommen ist, nicht auf (DE-PS 250 403; Stahl und Eisen 92 (1972) Nr. 18, Seite 833). Bei dieser Vorrichtung besteht die Anode aus einem unlöslichen Metall, so daß der einmal eingestellte Abstand auch mit fortschreitender Betriebsdauer erhalten bleibt. Um ein Absinken des für das Elektroplattieren notwendigen Ionentransportes im Elektrolyten zu vermei- den, ist es aber erforderlich, daß die Elektrolytflüssigkeit in gesonderten, zusätzlichen Anlagen derart aufbereitet wird, daß sie Ionen des abzuscheidenden Metalls in ausreichender Konzentration enthält. Der Elektrolyt muß also bei dieser Anlage in ständigem Kreislauf zwischen der Beschichtungsvorrichtung und der Aufbereitungsanlage umgepumpt werden.Such difficulties did not arise with an older device which has recently been returned to (DE-PS 250 403; Stahl und Eisen 92 (1972) No. 18, page 833). In this device, the anode consists of an insoluble metal, so that the distance that has been set is retained even as the operating time progresses. However, in order to avoid a decrease in the ion transport in the electrolyte necessary for electroplating, it is necessary that the electrolyte liquid is processed in separate, additional systems in such a way that it contains ions of the metal to be deposited in sufficient concentration. In this system, the electrolyte must therefore be pumped in a constant cycle between the coating device and the processing system.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Elektroplattieren zu schaffen, die einfach im Aufbau ist und die ohne zeitraubenden Umbau wahlweise eine einseitige oder beidseitige Beschichtung des Bandes ermöglicht.The invention has for its object to provide a device for electroplating, which is simple in construction and which allows a one-sided or double-sided coating of the strip without time-consuming conversion.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die oberhalb des Bandes angeordnete Elektrode aus dem abzuscheidenden Metall, z.B. Zink, besteht und die unterhalb des Bandes angeordnete Elektrode aus einem im Elektrolyten unlöslichen Material besteht und zum Zwecke einer einseitigen Elektroplattierung von der Stromquelle abschaltbar ist.This object is achieved according to the invention in that the electrode arranged above the band consists of the metal to be deposited, for example zinc, and the electrode arranged below the band consists of an insoluble in the electrolyte Material exists and can be switched off from the power source for the purpose of one-sided electroplating.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die für die Beschichtung notwendigen Ionen von der sich verbrauchenden, oberhalb des Bandes angeordneten Elektrode zur Verfügung gestellt, und zwar sowohl beim einseitigen als auch beim zweiseitigen Beschichten. Das aufwendige Aufbereiten des Elektrolyten in einer separaten Anlage und das zusätzliche Ernergie erfordernde Umpumpen fällt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung weg. Da die schwer zugängliche, unterhalb des Metallbandes angeordnete Elektrode aus einem im Elektrolyten nicht löslichen Material besteht, bleibt ihr Abstand zum Band konstant, so daß eine gleichmäßige Beschichtung gewährleistet wird.In the device according to the invention, the ions necessary for the coating are made available by the electrode which is used up and arranged above the strip, both in the case of one-sided and two-sided coating. The elaborate preparation of the electrolyte in a separate system and the additional pumping, which requires additional energy, are eliminated in the device according to the invention. Since the electrode, which is difficult to access and is arranged below the metal strip, consists of a material which is insoluble in the electrolyte, its distance from the strip remains constant, so that a uniform coating is ensured.
Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim einseitigen-Elektroplattieren dann, wenn die untere Elektrode von der Stromquelle abgeschaltet ist. In diesem Fall kann die für die untere . Elektrode vorgesehene Stromversorgung zusätzlich die obere Elektrode mit Strom versorgen. Wegen der doppelten Stromstärken kann dann der Beschichtungsvorgang schneller durchgeführt werden.An additional advantage results in the device according to the invention in single-sided electroplating when the lower electrode is switched off from the current source. In this case, the one for the lower one. Electrode provided power supply also supply the upper electrode with current. The coating process can then be carried out more quickly because of the double current strengths.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann die obere und/oder untere Elektrode in ihrem Abstand zum Band einstellbar sein. Hierbei kommt der Einstellbarkeit der oberen, sich im Betrieb verbrauchenden Elektrode besondere Bedeutung zu. Wird die obere Elektrode auf konstantem Abstand gehalten, kann die einmal eingestellte Spannung aufrechterhalten werden. Besonderer Vorrichtungen zur Spannungsregelung bedarf es nicht. Da nur die obere Elektrode sich verbraucht, diese aber leicht zugänglich ist, ist die für den Austausch benötigte Zeit vergleichsweise gering.According to an embodiment of the invention, the distance between the upper and / or lower electrode can be adjustable. The adjustability of the upper electrode that consumes during operation is of particular importance. If the upper electrode is kept at a constant distance, the voltage once set can be maintained. Special devices for voltage regulation are not required. Since only the upper electrode is worn out but is easily accessible, the time required for the replacement is comparatively short.
Bei Vorrichtungen zum Elektroplattieren, die sowohl oberhalb als auch unterhalb des zu beschichtenden Bandes lösliche Elektroden aus Beschichtungsmetall aufweisen, hat man beobachtet, daß eine, wenn auch geringere Beschichtung der jeweiligen Bandseite auch dann eintritt, wenn die dieser Seite des Bandes zugeordnete Elektrode nicht an der Spannungsquelle angeschlossen ist. Für eine einwandfreie einseitige Beschichtung ist es also bei dieser Vorrichtung erforderlich, die der nicht zu beschichtenden Bandseite zugeordnete Elektrode aus dem Elektrolyten zu entfernen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein solcher Umbau nicht erforderlich. Allein durch Abschalten der sich nicht verbrauchenden Elektrode. bleibt die dieser Elektrode zugekehrte Seite des Bandes ohne Beschichtung. Es ist allerdings auch möglich, diese Elektrode so weit abzusenken, daß sie keinen Einfluß mehr auf die ihr zugekehrte Seite des Bandes nehmen kann, selbst wenn sie noch an Spannung liegt.In devices for electroplating, which have soluble electrodes made of coating metal both above and below the strip to be coated, it has been observed that a coating, although less, of the respective strip side also occurs when the electrode assigned to this side of the strip is not on the Voltage source is connected. For a perfect one-sided coating, it is therefore necessary in this device to remove the electrode associated with the strip side not to be coated from the electrolyte. Such a modification is not required in the device according to the invention. Simply by switching off the electrode that is not consuming itself. the side of the strip facing this electrode remains without a coating. However, it is also possible to lower this electrode to such an extent that it can no longer influence the side of the strip facing it, even if it is still live.
Bei Vorrichtungen, in denen Bänder unterschiedlicher Breite verarbeitet werden sollen, ergeben sich dadurch Schwierigkeiten, daß die Elektroden im wesentlichen nur in den vom Band überdeckten Bereichen verbraucht werden. Falls mit einer solchen Vorrichtung zu einem späteren Zeitpunkt ein breites Band beschichtet werden soll, ergibt sich wegen des über die Breite unterschiedlichen Abstandes zwischen Elektrode und Band an den Bandkanten eine dickere Beschichtung. Um diese Nachteile zu vermeiden, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, sowohl die oberhalb des'Bandes befindliche lösliche Elektrode als auch die unlösliche, unterhalb des Bandes angeordnete Elektrode in parallel zur Bandkante verlaufende Segmente zu unterteilen, die wahlweise und in Abhängigkeit von der Breite des zu beschichtenden Bandes an die Stromquelle angeschlossen werden können.Diese Anordnung ist auch beim einseitigen Elektroplattieren von Vorteil. Durch Abschalten der Randbereiche der Elektroden kann dem Umgriff des elektrischen Feldes auf die der Elektrode abgekehrte Bandseite und damit einer unbeabsichtigten Beschichtung dieser Seite wirkungsvoll begegnet werden.In devices in which tapes of different widths are to be processed, difficulties arise because the electrodes are essentially used only in the areas covered by the tape. If a wide band is to be coated with such a device at a later point in time, a thicker coating results at the band edges because of the different width between the electrode and the band. In order to avoid these disadvantages, a further embodiment of the invention provides that both the one located above the band divide the soluble electrode as well as the insoluble electrode located below the strip into segments that run parallel to the strip edge and can be connected to the power source depending on the width of the strip to be coated. This arrangement is also advantageous for single-sided electroplating. By switching off the edge areas of the electrodes, the encroachment of the electrical field on the side of the strip facing away from the electrode and thus an unintentional coating of this side can be countered effectively.
Weiter kann einem geringen Umgriff des elektrischen Feldes um die Bandkanten und die damit verbundene geringe Beschichtung der der Elektrode abgekehrten Bandseite dadurch vermieden werden, daß parallel zu den Bandkanten verlaufende Abschirmmasken vorgesehen sind, an die gegebenenfalls eine Spannung zum Aufbau eines Schutzfeldes anlegbar ist.Furthermore, a slight encroachment of the electrical field around the strip edges and the associated slight coating of the strip side facing away from the electrode can be avoided by providing shielding masks running parallel to the strip edges, to which a voltage can optionally be applied to build up a protective field.
Die Gefahr eines Umgriffes des elektrischen Feldes kann aber auch dadurch vermindert oder ausgeschlossen werden, daß die äußeren Segmente an eine Spannung entgegengesetzter Polung angeschlossen werden.The risk of encroachment of the electrical field can also be reduced or eliminated by connecting the outer segments to a voltage of opposite polarity.
Obgleich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Umpumpen zwischen einer Aufbereitungsanlage und dem mit Elektrolyten gefüllten Tank nicht erforderlich ist, ist es zweckmäßig, den Elektrolyten im Tank umzupumpen, und mittels Düsen den gewünschten Stellen zwischen Band und Elektrode zuzuführen, um eine möglichst gleichmäßige Ionenkonzentration in diesem Bereich zu erreichen.Although pumping between a treatment plant and the tank filled with electrolytes is not necessary in the device according to the invention, it is expedient to pump around the electrolyte in the tank and to supply the desired points between the strip and the electrode by means of nozzles, in order to achieve the most uniform possible ion concentration in this area to reach.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können mehrere obere und untere Elektroden in einem Tank hintereinander angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, mehrere Tanks vorzusehen.In diesem Fall ist die Distanz zwischen den Bandführungsstellen geringer, so daß das Band den gewünschten Abstand zu den Elektroden besser hält.According to a further embodiment of the invention, a plurality of upper and lower electrodes can be arranged one behind the other in a tank. However, it is also possible to provide several tanks, in which case the distance between the tape guide points is smaller, so that the tape maintains the desired distance from the electrodes better.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel "darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen
- Fig. 1 eine Vorrichtung zum Elektroplattieren von Metallband in schematischer Darstellung in Seitenansicht und
- Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 im Schnitt nach der Linie A - A.
- Fig. 1 shows a device for electroplating metal strip in a schematic representation in side view and
- 2 shows the device of FIG. 1 in section along the line A - A.
Oberhalb einer Auffangwanne 9 für Elektrolytflüssigkeit 10 sind mehrere Vorrichtungen zum Elektroplattieren hintereinander angeordnet. Jede Vorrichtung besteht aus einer Stromrolle 1, über die einem zu beschichtenden Band 7 Strom zuführbar ist, und einer unterhalb der Stromrolle 1 angeordneten Andruckrolle 2, einem mit Elektrolyten 6 gefüllten Tank 8, an dessen vorderem und hinterem Rand Dichtungsrollen 3 vorgesehen sind, zwischen denen das Band 7 in den Tank 8 eintritt und aus dem Tank 8 austritt. In jedem Tank 8 sind unterhalb des Bandes 7 und parallel zum Band 7 zwei Elektroden 5 aus im Elektrolyten unlöslichem Material, z.B. Titan, Kohlenstoff oder mit Blei beschichtete Kupferplatten, und oberhalb des Bandes 7 und parallel zu diesem Elektroden 4 aus löslichem Material, z.B. Zink, angeordnet. An die Elektroden 4, 5 wird die andere Anschlußklemme der Stromquelle angelegt, wobei die Elektroden 5 wahlweise abschaltbar sind.A plurality of devices for electroplating are arranged one behind the other above a collecting
Wie Fig. 2 zeigt, bestehen die oberen und unteren Elek- ,troden 4, 5 insbesondere in den Randbereichen aus mehreren Segmenten. Die Segmente der oberen Elektrode 4 können auseinandergefahren werden, während die Segmente der unteren Elektrode 5 durch Isolierstreifen 11 voneinander getrennt sind. Die Segmente der Elektroden 4, 5 sind wahlweise an die Stromquelle anschließbar. Zwischen dem Band 7 und der unteren Elektrode 5 sind im Randbereich Masken 12 vorgesehen, die horizontal und senkrecht zu den Rändern verfahrbar sind.2 shows, the upper and
Über nicht dargestellte Umwälzpumpen und Düsen kann der Elektrolyt in die bzw. den Spalt zwischen der aktiven Elektrode 4 und 5 oder 4 und dem zu beschichtenden Band 7 gepumpt werden, so daß hier eine gleichmäßige Ionenkonzentration herrscht.The electrolyte can be pumped into the gap or the gap between the
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