EP0445120B1 - Device for applying and/or removing coatings on workpieces - Google Patents
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- EP0445120B1 EP0445120B1 EP89910421A EP89910421A EP0445120B1 EP 0445120 B1 EP0445120 B1 EP 0445120B1 EP 89910421 A EP89910421 A EP 89910421A EP 89910421 A EP89910421 A EP 89910421A EP 0445120 B1 EP0445120 B1 EP 0445120B1
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- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
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- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
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- C25F7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating
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- Y10S204/00—Chemistry: electrical and wave energy
- Y10S204/13—Purification and treatment of electroplating baths and plating wastes
Definitions
- the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
- the object of the invention is round, to further develop the generic devices without undue constructive effort so that they work without a deposit and in particular for one another. compatible liquids can be used.
- the invention is at least achieved when the circulation of the liquid, i.e. their movement from medium sources to the container (process space) and from there back to the medium sources takes place by means of negative pressure, so that there may be an implosion in the lines or the containers if leaks cannot be ruled out.
- the medium never flows outwards, but rather flows back alone and completely back into the associated meidum container.
- the switchover can take place very quickly.
- one continuous cycle is replaced by the other continuous cycle, and in an extremely short time.
- a particularly expedient measure of the invention provides that the conveying device is arranged above the medium source.
- the invention takes advantage of the fact that all lines located between the container (process space) and the medium containers as well as the control device, e.g. Radial or axial slides can be emptied without leaving any residue if there is no pressure in them and they are connected to the assigned medium containers to carry the medium.
- a further expedient design of the invention provides that at least one opening for a holder carrying at least one workpiece is formed in the wall of the container (process space). It is particularly expedient here if the holder has an elastically deformable sealing section that is in pressure connection with the wall. In the context of this inventive concept, it is particularly advantageous if the Sheathing the opening is frustoconical and when it tapers inward.
- the container consists of a material that is resistant to the media. Since there is negative pressure in the container (process space), the plugs in particular need not have a thread; rather, it is sufficient if they are inserted into the openings after they have been fitted with the workpieces. Due to the negative pressure, a force is exerted on the stoppers in the interior of the container, thereby preventing them from detaching from the container.
- V which is located between the conveyor and the container (process room) and is used for venting, is then equalized, so that the liquid flows out of the container (process room) and the lines into the responsible medium container can, and that completely.
- the valve is opened to the outside regularly shortly before the end of an operation with a certain liquid. After that, when the valve is closed again, new and different liquid flows into the container (process space). After completing the entire process, the plugs can be removed from the openings.
- the entire wall it is also possible to design the entire wall as a plate which can be detachably connected to the container (process space), which is equipped with the plugs and workpieces and then connected to the container (process space).
- the device consists of two at a distance from the floor or ceiling of the container (Process room) arranged plates which cover the floor or the ceiling except for a gap or slot in the wall area of the wall carrying the workpieces. This ensures that the inflowing liquid flows along the inside of the wall carrying the workpieces and optimally rinses the workpieces.
- an ion exchanger for regeneration of the rinse water is arranged in the pre-rinse and rinse water tanks. It is particularly expedient here if two ion exchangers are arranged in each container.
- Such an ion exchanger can consist of a hollow body which can be detachably connected to the inlet or outlet opening of the container and has an inlet and an outlet opening, means for receiving ions being arranged between these openings.
- the invention also relates to a method for applying and / or removing coatings on workpieces by means of a device according to the above measures.
- the procedure here is that the workpieces are arranged in the interior of the container (process space), that the workpieces are then, if necessary, pretreated so that the control device is actuated so that the container (process space) is covered by an electrolyte or another chemical liquid is flowed through, and that after formation of a certain coating layer, the control device connects the lines to a rinsing liquid, which is then transported through the container (process space).
- Fig. 1 is a device for applying and / or removing coatings on workpieces 10 and 12 with a workpiece 10 and 12 receiving container (process space) 14 with an incoming, connectable to at least one medium source 18 and an outgoing, the container (Process room) 14 with the medium sources 18, 19 and 21 of connectable lines 16 and 20, the connection between the lines 16 and 20 and the medium sources 18, 19 and 21 being effected by means of a control device 24, here radial slide valve.
- the control device 24 is a valve which consists of two circular disks 1 and 2, which can be rotated relative to one another about a common axis, on the one hand below the container (process space) 14 and on the other hand above the medium sources 18, 19 and 21 is arranged, the lines 18 and 20 are essentially vertical so that no depots are formed in them.
- the lines 16 and 20 can be connected to more than two containers 18, 19 and 21.
- a vacuum delivery device 26 is connected in the outgoing line 20, in the present exemplary embodiment a vacuum pump.
- the liquid is therefore e.g. conveyed from the container 18 into the line 16 and from there into the container (process space) 14. Since there is negative pressure in the container (process space) 14, the liquid flows via the line 20 into the radial slide valve 24 and from there back into the container 18.
- Fig. 1 also shows that in the wall 28 of the container (process room) 14 two openings 30 and 32 for the Workpieces 10 and 12 supporting brackets 40 and 42 are formed.
- the brackets 40 and 42 have an elastically deformable sealing section which is in pressure connection with the wall 28.
- the casing of the openings 30 and 32 is frustoconical and tapers inwards. If the device shown in FIG. 1 is now to be used for producing electrolytically producible coatings on metallic bodies, then the surface of the section of the workpieces 10 and 12 protruding into the interior of the container (process space) 14 is designed as a cathode or anode, while opposite the workpieces 10 and 12 an anode 44 or cathode is arranged. The liquid flows between these electrodes.
- a device 50 and 52 influencing the flow direction of the liquid 46 is arranged inside the container (process space) 14.
- the incoming line 16 is in the bottom area, which can preferably be funnel-shaped, and the outgoing line 20 is connected in the top area of the container (process space) 14.
- the device 50 and 52 influencing the liquid flow consists of two plates which are arranged at a distance from the floor 54 or the ceiling 56 of the container (process space) 14 and which cover the floor 54 or the ceiling 56 apart from a gap 60 and 62 in the wall area of the cover the workpieces 10 and 12 supporting wall 28.
- Fig. 1 also shows a valve (V) which is connected in the line 20 and between the conveyor 26 and the container (process room).
- the valve (V) designed as a solenoid valve for ventilation is always then actuated when the container (process space) 14 is emptied and the medium located there is to get into the responsible medium container 18, 19 and 21. In this case, a pressure equalization takes place in the container (process space) 14, so that the liquid can flow down via the line 16.
- the conveyor 26 does not have to be switched off.
- FIG. 3 shows particularly well that two ion exchangers 64 and 66 are arranged in the rinsing water container 19 for the regeneration of the rinsing water.
- the ion exchangers 64 and 66 each consist of a hollow body which can be detachably connected to the inlet or outlet opening 70 or 72 of the container (process space) 14 and which has an inlet and an outlet opening 74, 78 or 76 and 80. Between these openings are means 82, here resin, arranged to receive ions.
- an ion-containing liquid for example water
- This hollow cylindrical hollow body 90 has a multiplicity of radially aligned openings 91 and 92 outflowing liquid is pressed by the ion receiving means 82 and passes through the opening 76 into the interior of the container (process space) 14.
- the liquid flowing out of the opening 76 into the interior is essentially free of cathions or anions.
- the liquid reaches the opening 78 Interior of the second ion exchanger 64 which is essentially constructed in exactly the same way as the first ion exchanger 66, but which catches cathions or anions.
- the liquid flowing out of line 7 is thus freed of ions. If the ion exchangers 64 and 66 are inoperative, they are removed from the container 14 and replaced by others.
- the wall 28 of the container 14 can also be designed as a blank magazine.
- the particular advantage of the invention is therefore that not only large systems such as pipes with a length of several meters can be coated in the same way, but also small objects such as screws, rings or dental prostheses.
- the electrolyte can e.g. be mixed with nitrogen.
- the electrolyte can e.g. can be swirled by stirring or ultrasound. It has been shown to be particularly expedient to use insoluble anodes or electrodes here. It is also ensured that no evaporation losses of the liquids occur.
- the distance between the anode and the cathode (workpieces) has a decisive influence on the thickness of the coating layer.
- the thickness depends on the current density and the exposure time. Because of the different currents at the edges, recesses and indentations in the workpieces, the layer thickness is not quite uniform. This results from the fact that the recesses are at a greater distance from the anode than the end face of the workpiece facing the anode.
- the anode 104 is accommodated in a receptacle 100, whose distance from the workpiece 10 is significantly less than the length of the field lines 110 and 111 between the anode 104 and the cathode 10.
- the receptacle 100 is outside the container (process space) 14 arranged. This is a stretched body, the open side 120 of which communicates with the container (process space) 14.
- a number of baffles 106 and 107 are arranged between the open side 120 and the anode 104.
- apertures 108 and 109 are also provided, by means of which it is intended that the streamlines 110 and 111 leave the outlet 120 with approximately the same density.
- the anode 104 is surrounded by granular particles 121, which may consist of copper, nickel, gold, silver, chromium or the like.
- the particles 121 are accommodated in a collecting container 102, which communicates with the receiving container 100.
- the receptacle 100 and the collecting container 102 are formed in one piece and are essentially L-shaped, the lower end of the collecting container 102 surrounding the anode.
- Galvanic coatings are produced by electrolytic decomposition of metal salt solutions.
- a copper coating on the metal article 10 can be made by hanging the article as a cathode in a copper sulfate solution and using an anode made of circuit board as the anode, which is made of copper particles, e.g.
- Granules, small balls, etc. surrounds.
- the Cu++ ions go to the negatively charged object and form the coating there, while the residual acid ions SO4 ⁇ release new Cu++ ions from the Cu anode, so that the concentration of the solution is maintained.
- the current density must be kept sufficiently low, otherwise the Cu coating becomes porous and spongy.
- the result of the granules is that the distance of the anode 104 from the workpiece 10 is kept constant, since the used granules arranged in the bottom area of the anode 104 can be replaced by new granules which extend to the cover 103.
- FIG. 6 shows a container 200 which corresponds approximately to the medium container 19 according to FIG. 1.
- the main difference between the container 200 and the Medium container 19 consists in that the complete container 200 is designed as an ion exchanger which can be connected to the lines 16 and 20 via the radial slide 24 by means of connections 212 and 214.
- the container (ion exchanger) 200 has three filters 202, 204 and 206, between which ion receiving means for cations 208 and anions 210 are arranged, for example in the form of resin. This ion exchanger 200 can be operated in both directions.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a device according to the preamble of
Bei herkömmlichen Vorrichtungen der eingangs genannten Art, wie sie z.B. in der DE 10 34 447 B oder GB 893 570 A beschrieben sind, wird das Medium in den Prozeßraum gedrückt, was zur Folgen hat, daß beim Mediumwechsel in der Fördereinrichtung immer Restmengen deponiert bleiben, die sich mir dem neuem Medium vermischen. Somit können mit den bekannten Vorrichtungen nicht Verfahren durchgeführt werden, bei denen ein hoher Reinheitsgrad des in den Prozeßraum zu befördernden Mediums verlangt wird. Darüberhinaus werden beim Beschädigen der Leitungen die Medien mit hohem Druck ins Freie befördert, da in den Leitungen sowie im Prozeßraum Überdruck herrscht.In conventional devices of the type mentioned at the outset, such as e.g. are described in
Ausgehend von dem obigen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zug runde, die gattungsgemäße Vorrichtungen ohne unangemessenen konstruktiven Aufwand so weiterzubilden, daß sie depotfrei arbeitet und insbesondere für miteinander nicht. verträgliche Flüssigkeiten verwendbar ist.Based on the above prior art, the object of the invention is round, to further develop the generic devices without undue constructive effort so that they work without a deposit and in particular for one another. compatible liquids can be used.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.The object is achieved according to the invention by the characterizing features of
Man erkennt, daß die Erfindung jedenfalls dann verwirklicht ist, wenn die Zirkulation der Flüssigkeit, d.h. ihre Bewegung von Mediumquellen zum Behälter (Prozeßraum) und von dort in die Mediumquellen zurück, durch Unterdruck erfolgt, so daß es in den Leitungen bzw. den Behältern bei nicht auszuschließenden Leckagen allenfalls zu einer Implosion kommen kann. Hierbei gelant das Medium in keinem Fall nach außen, es fließt vielmehr alleine und restlos in den zugehörigen Meidumbehälter zurück. Während des Betriebes kommt es auch zu keinen hennenswerten Unterbrechungen des Betriebes, da das Umschalten sehr schnell erfolgen kann. Somit wird der eine kontinuierliche Kreislauf vom anderen kontinuierlichen Kreislauf abgelöst, und zwar in extrem kurzer Zeit.It can be seen that the invention is at least achieved when the circulation of the liquid, i.e. their movement from medium sources to the container (process space) and from there back to the medium sources takes place by means of negative pressure, so that there may be an implosion in the lines or the containers if leaks cannot be ruled out. In this case, the medium never flows outwards, but rather flows back alone and completely back into the associated meidum container. During operation there are no noticeable interruptions in operation, since the switchover can take place very quickly. Thus, one continuous cycle is replaced by the other continuous cycle, and in an extremely short time.
Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further expedient and advantageous refinements of the invention emerge from the subclaims.
Eine besonders zweckmäßige Maßnahme der Erfindung sieht vor, daß die Fördereinrichtung oberhalb der Mediumquelle angeordnet ist. Die Erfindung macht sich dabei die Tatsache zunutze, daß alle zwischen dem Behälter (Prozeßraum) und den Mediumbehältern befindlichen Leitungen sowie die Steuerungseinrichtung, z.B. Radial-oder Axialschieber, restfrei entleert werden, wenn in ihnen kein Druck herrscht und sie mit den zugeordneten Mediumbehältern mediumführend verbunden sind.A particularly expedient measure of the invention provides that the conveying device is arranged above the medium source. The invention takes advantage of the fact that all lines located between the container (process space) and the medium containers as well as the control device, e.g. Radial or axial slides can be emptied without leaving any residue if there is no pressure in them and they are connected to the assigned medium containers to carry the medium.
Eine weitere zweckmäßige Asugestaltung der Erfindung sieht vor, daß in der Wand des Behälters (Prozeßraum) mindestens eine Öffnung für eine mindestens ein Werkstück tragende Halterung ausgebildet ist. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn die Halterung einen elastisch verformbaren und mit der Wand in Druckverbindung stehenden Dichtungsabschnitt besitzt. Im Rahmen dieses Erfindungsgedankens ist es besonders vorteilhaft, wenn die Ummantelung der Öffnung kegelstumpfförmig ist und wenn sie sich nach innen zu verjüngt.A further expedient design of the invention provides that at least one opening for a holder carrying at least one workpiece is formed in the wall of the container (process space). It is particularly expedient here if the holder has an elastically deformable sealing section that is in pressure connection with the wall. In the context of this inventive concept, it is particularly advantageous if the Sheathing the opening is frustoconical and when it tapers inward.
Eine solche Vorrichtung ist insbesondere im medizinischen und hierbei im zahnmedizinischen Bereich anwend- und einsetzbar. Der Behälter (Prozeßraum) besteht hierbei aus einem Werkstoff, der mit Bezug auf die Medien widerstandsfähig ist. Da im Behälter (Prozeßraum) Unterdruck herrscht, müssen die Stopfen insbesondere kein Gewinde aufweisen; es reicht vielmehr, wenn sie in die Öffnungen eingesteckt werden, nachdem sie mit den Werkstücken bestückt worden sind. Durch den Unterdruck wirkt auf die Stopfen eine in den Behälterinnenraum gerichtete Kraft, wodurch verhindert wird, daß sie sich vom Behälter lösen.Such a device can be used and used in particular in the medical and here in the dental field. The container (process room) consists of a material that is resistant to the media. Since there is negative pressure in the container (process space), the plugs in particular need not have a thread; rather, it is sufficient if they are inserted into the openings after they have been fitted with the workpieces. Due to the negative pressure, a force is exerted on the stoppers in the interior of the container, thereby preventing them from detaching from the container.
Wird das Magnetventil (V), das sich zwischen der Fördereinrichtung und dem Behälter (Prozeßraum) befindet und zur Entlüftung dient, geöffnet, dann kommt es zum Druckausgleich, so daß die Flüssigkeit aus dem Behälter (Prozeßraum) und den Leitungen in den zuständigen Mediumbehälter strömen kann, und zwar restfrei. Das Öffnen des Ventiles nach außen erfolgt regelmäßig kurz vor Beendigung eines Arbeitsganges mit einer bestimmten Flüssigkeit. Danach, wenn das Ventil wieder geschlossen ist, strömt in den Behälter (Prozeßraum) neue und andere Flüssigkeit hinein. Nach Beendigung des kompletten Arbeitsvorganges können die Stopfen aus den Öffnungen herausgenommen werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die ganze Wand als eine mit dem Behälter (Prozeßraum) lösbar verbindbare Platte auszubilden, die mit den Stopfen und Werkstücken bestückt und danach mit dem Behälter (Prozeßraum) verbunden wird.If the solenoid valve (V), which is located between the conveyor and the container (process room) and is used for venting, is then equalized, so that the liquid flows out of the container (process room) and the lines into the responsible medium container can, and that completely. The valve is opened to the outside regularly shortly before the end of an operation with a certain liquid. After that, when the valve is closed again, new and different liquid flows into the container (process space). After completing the entire process, the plugs can be removed from the openings. Of course, it is also possible to design the entire wall as a plate which can be detachably connected to the container (process space), which is equipped with the plugs and workpieces and then connected to the container (process space).
Bei einer Vorrichtung zur Herstellung elektrolytisch herstellbarer Überzüge auf metallischen Körpern ist es zweckmäßig, wenn die Oberfläche der in den Innenraum des Behälters (Prozeßraum) hineinragenden Abschnitte der Werkstücke als Kathode bzw. Anode ausgebildet ist, wenn gegenüber den Werkstücken eine Anode bzw. Kathode angeordnet ist und wenn zwischen den Elektroden ein Elektrolyt strömt. Um sicherzustellen, daß die einströmende Flüssigkeit auch die Werkstücke hinreichend umspült, ist es zweckmäßig, wenn innerhalb des Behälters (Prozeßraum) eine die Strömungsrichtung der Flüssigkeit beeinflussende Einrichtung angeordnet ist. Handelt es sich hierbei um eine Vorrichtung, bei der die ankommende Leitung im Bodenbereich und die abgehende Leitung im oberen Bereich des Behälters (Prozeßraum) anschließbar sind, dann ist es vorteilhaft, wenn die Einrichtung aus zwei mit Abstand zum Boden bzw. zur Decke des Behälters (Prozeßraum) angeordneten Platten besteht, die den Boden bzw. die Decke bis auf jeweils einen Spalt oder Schlitz im Wandbereich der die Werkstücke tragenden Wand abdecken. Somit ist sichergestellt, daß die einströmende Flüssigkeit entlang der Innenseite der die Werkstücke tragenden Wand strömt und die Werkstücke optimal umspült.In a device for producing electrolytically producible coatings on metallic bodies, it is expedient if the surface of the sections of the projecting into the interior of the container (process space) Workpieces are designed as cathodes or anodes if an anode or cathode is arranged opposite the workpieces and if an electrolyte flows between the electrodes. In order to ensure that the inflowing liquid also rinses the workpieces sufficiently, it is expedient if a device influencing the flow direction of the liquid is arranged within the container (process space). If this is a device in which the incoming line in the bottom area and the outgoing line in the upper area of the container (process room) can be connected, then it is advantageous if the device consists of two at a distance from the floor or ceiling of the container (Process room) arranged plates which cover the floor or the ceiling except for a gap or slot in the wall area of the wall carrying the workpieces. This ensures that the inflowing liquid flows along the inside of the wall carrying the workpieces and optimally rinses the workpieces.
Bei einer Vorrichtung, die an einen Elektrolyt- sowie einen Vorspül- und einen Spülwasserbehälter anschließbar ist, ist es vorteilhaft, wenn in dem Vorspül- und dem Spülwasserbehälter ein Ionenaustauscher zur Regeneration des Spülwassers angeordnet ist. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn in jedem Behälter jeweils zwei Ionenaustauscher angeordnet sind. Ein solcher Ionenaustauscher kann aus einem mit der Ein- bzw. Auslaßöffnung des Behälters lösbar verbindbaren Hohlkörper mit einer Ein- und einer Auslaßöffnung bestehen, wobei zwischen diesen Öffnungen Mittel zur Aufnahme von Ionen angeordnet sind. Der Vorteil dieser Maßnahmen besteht darin, daß die Ionenaustauscher - erfüllen sie ihre Funktion nicht mehr - aus dem Behälter herausgenommen und durch neue ersetzt werden können. Der Betreiber der Vorrichtung kommt hierbei mit keiner Flüssigkeit in Berührung.In the case of a device which can be connected to an electrolyte and a pre-rinse and a rinse water tank, it is advantageous if an ion exchanger for regeneration of the rinse water is arranged in the pre-rinse and rinse water tanks. It is particularly expedient here if two ion exchangers are arranged in each container. Such an ion exchanger can consist of a hollow body which can be detachably connected to the inlet or outlet opening of the container and has an inlet and an outlet opening, means for receiving ions being arranged between these openings. The advantage of these measures is that the ion exchangers - they no longer fulfill their function - come from the container can be removed and replaced with new ones. The operator of the device does not come into contact with any liquid.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Auf- und/oder Abtragen von Überzügen bei Werkstücken mittels einer Vorrichtung nach den obigen Maßnahmen. Hierbei wird so vorgegangen, daß die Werkstücke im Innenraum des Behälters (Prozeßraum) angeordnet werden, daß daraufhin die Werkstücke, falls erforderlich, vorbehandelt werden, daß die Steuereinrichtung betätigt wird, so daß der Behälter (Prozeßraum) von einem Elektrolyten oder einer anderen chemischen Flüssigkeit durchströmt wird, und daß nach Bildung einer bestimmten Überzugsschicht die Steuereinrichtung die Leitungen an eine Spülflüssigkeit anschließt, die dann durch den Behälter (Prozeßraum) transportiert wird.The invention also relates to a method for applying and / or removing coatings on workpieces by means of a device according to the above measures. The procedure here is that the workpieces are arranged in the interior of the container (process space), that the workpieces are then, if necessary, pretreated so that the control device is actuated so that the container (process space) is covered by an electrolyte or another chemical liquid is flowed through, and that after formation of a certain coating layer, the control device connects the lines to a rinsing liquid, which is then transported through the container (process space).
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine Vorrichtung zum Galvanisieren,
- Fig. 2 einen Behälter (Prozeßraum), vergrößert dargestellt,
- Fig. 3 einen Behälter für eine Mediumquelle, vergrößert dargestellt,
- Fig. 4 einen Behälter (Prozeßraum) mit einer außerhalb des Behälters angeordneten Anode,
- Fig. 5 eine räumliche Anordnung einer Anode mit Bezug auf ein Werkstück und
- Fig. 6 einen weiteren Behälter für eine Medienquelle.
- 1 shows a device for electroplating,
- 2 a container (process room), shown enlarged,
- 3 shows a container for a medium source, shown enlarged,
- 4 shows a container (process space) with an anode arranged outside the container,
- Fig. 5 shows a spatial arrangement of an anode with respect to a workpiece and
- Fig. 6 shows another container for a media source.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Auf- und/oder Abtragen von Überzügen bei Werkstücken 10 und 12 mit einem die Werkstücke 10 und 12 aufnehmenden Behälter (Prozeßraum) 14 mit einer ankommenden, an mindestens eine Mediumquelle 18 anschließbaren und einer abgehenden, den Behälter (Prozeßraum) 14 mit den Mediumquellen 18, 19 und 21 verbindbarer Leitung 16 und 20 dargestellt, wobei die Verbindung zwischen den Leitungen 16 und 20 und den Mediumquellen 18,19 und 21 mittels einer Steuereinrichtung 24, hier Radialschieber, erfolgt.In Fig. 1 is a device for applying and / or removing coatings on
Bei der Steuereinrichtung 24 handelt es sich um ein Ventil, das aus zwei kreisrunden Scheiben 1 und 2, die gegeneinander um eine gemeinsame Achse verdrehbar sind, besteht und das einerseits unterhalb des Behälters (Prozeßraum) 14 und andererseits oberhalb der Mediumquellen 18,19 und 21 angeordnet ist, wobei die Leitungen 18 und 20 im wessentlichen senkrecht verlaufen, so daß in ihnen keine Depots gebildet werden. Durch den Radialschieber 24 können die Leitungen 16 und 20 mit mehr als zwei Behältern 18, 19 und 21 verbunden werden. In der abgehenden Leitung 20 ist eine Unterdruck-Fördereinrichtung 26 geschaltet, im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Vakuumpumpe. Die Flüssigkeit wird daher z.B. aus dem Behälter 18 in die Leitung 16 und von dort in den Behälter (Prozeßraum) 14 befördert. Da im Behälter (Prozeßraum) 14 Unterdruck herrscht, strömt die Flüssigkeit über die Leitung 20 in den Radialschieber 24 und von dort aus zurück in den Behälter 18.The
Die Fig. 1 läßt ferner erkennen, das in der Wand 28 des Behälters (Prozeßraum) 14 zwei Öffnungen 30 und 32 für die Werkstücke 10 und 12 tragenden Halterungen 40 und 42 ausgebildet sind. Die Halterungen 40 und 42 besitzen einen elastisch verformbaren und mit der Wand 28 in Druckverbindung stehenden Dichtungsabschnitt. Die Ummantelung der Öffnungen 30 und 32 ist kegelstumpfförmig und verjüngt sich nach innen zu. Soll nun die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Herstellung elektrolytisch herstellbarer Überzüge auf metallischen Körpern verwendet werden, dann ist die Oberfläche des in den Innenraum des Behälters (Prozeßraum) 14 hineinragenden Abschnittes der Werkstücke 10 und 12 als Kathode bzw. Anode ausgebildet, während gegenüber den Werkstücken 10 und 12 eine Anode 44 bzw. Kathode angeordnet ist. Die Flüssigkeit strömt zwischen diesen Elektroden.Fig. 1 also shows that in the
Um sicherzustellen, daß die durch die Leitung 16 zugeführte Flüssigkeit die Werkstücke 10 und 12 beaufschlagt, ist innerhalb des Behälters (Prozeßraum) 14 eine die Strömungsrichtung der Flüssigkeit 46 beeinflussende Einrichtung 50 und 52 angeordnet. Die ankommende Leitung 16 ist im Bodenbereich, der vorzugsweise trichterförmig ausgebildet sein kann, und die abgehende Leitung 20 ist im Deckbereich des Behälters (Prozeßraum) 14 angeschlossen. Die die Flüssigkeitsströmung beeinflussende Einrichtung 50 und 52 besteht aus zwei mit Abstand zum Boden 54 bzw. zur Decke 56 des Behälters (Prozeßraum) 14 angeordneten Platten, die den Boden 54 bzw. die Decke 56 bis auf jeweils einen Spalt 60 und 62 im Wandbereich der die Werkstücke 10 und 12 tragenden Wand 28 abdecken.In order to ensure that the liquid supplied through the
Die Fig. 1 läßt auch ein Ventil (V) erkennen, das in der Leitung 20 sowie zwischen der Fördereinrichtung 26 und dem Behälter (Prozeßraum) geschaltet ist. Das als Magnetventil ausgebildete Ventil (V) zur Entlüftung wird immer dann betätigt, wenn der Behälter (Prozeßraum) 14 entleert und das dort befindliche Medium in den zuständigen Mediumbehälter 18,19 und 21 gelangen soll. Hierbei erfolgt im Behälter (Prozeßraum) 14 ein Druckausgleich, so daß die Flüssigkeit über die Leitung 16 nach unten strömgen kann. Die Fördereinrichtung 26 muß nicht ausgeschaltet werden.Fig. 1 also shows a valve (V) which is connected in the
Die Fig. 2 läßt erkennen, daß die Beaufschlagung der Werkstücke 10 und 12 durch den einströmenden Elektrolyt auch durch eine innerhalb des Behälters (Prozeßraum) 14 angeordnete Verwirbelungseinrichtung, Propeller 3, erfolgen kann.2 shows that the
Die Fig. 1 läßt in Verbindung mit Fig. 3 besonders gut erkennen, daß im Spülwasserbehälter 19 zwei Ionenaustauscher 64 und 66 zur Regeneration des Spülwassers angeordnet sind. Die Ionenaustauscher 64 und 66 bestehen aus jeweils einem mit der Ein- bzw. Auslaßöffnung 70 bzw. 72 des Behälters (Prozeßraum) 14 lösbar verbindbaren Hohlkörper mit einer Ein- und einer Auslaßöffnung 74, 78 bzw. 76 und 80. Zwischen diesen Öffnungen sind Mittel 82, hier Harz, zur Aufnahme von Ionen angeordnet.1 in connection with FIG. 3 shows particularly well that two
Strömt nun durch die Leitung 6 eine Ionen aufweisende Flüssigkeit, z.B. Wasser, in den Behälter 14, dann gelangt sie in einen Hohlkörper 90 des Ionenaustauschers 66. Dieser hohlzylindrische Hohlkörper 90 besitzt eine Vielzahl von radial ausgerichteten Öffnungen 91 und 92. Die aus dem Hohlkörper 90 ausstromende Flüssigkeit wird durch das Ionenaufnahmemittel 82 gedrückt und gelangt durch die Öffnung 76 in den Innenraum des Behälters (Prozeßraum) 14. Die aus der Öffnung 76 in den Innenraum strömende Flüssigkeit ist im wesentlichen frei von Kathionen bzw. Anionen. Von dort aus gelangt die Flüssigkeit über die Öffnung 78 in den Innenraum des zweiten Ionenaustauschers 64, der im wesentlichen genauso aufgebaut ist wie der erste Ionenaustauscher 66, der allerdings Kathione bzw. Anione auffängt. Die aus der Leitung 7 strömende Flüssigkeit ist somit von Ionen befreit. Sind die Ionenaustauscher 64 und 66 funktionsuntüchtig, dann werden sie vom Behälter 14 herausgenommen und durch andere ersetzt.If an ion-containing liquid, for example water, now flows into the
Die Wand 28 des Behälters 14 kann auch als ein Rohlingmagazin ausgebildet sein kann.The
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht also auch darin, daß auf gleiche Weise nicht nur große Anlagen wie Rohre mit mehreren Metern Länge beschichtet werden können, sondern auch kleine Gegenstände wie Schrauben, Ringe oder Zahnprothesen Um das Oxidieren der Beschichtung zu vermeiden, kann der Elektrolyt z.B. mit Stickstoff versetzt werden. Durch zusätzliche Einrichtungen kann der Elektrolyt z.B. durch Rühren oder Ultraschall verwirbelt werden. Als besonders zweckmäßig hat sich gezeigt, hierbei nicht lösliche Anoden bzw. Elektroden zu verwenden. Es wird auch sichergestellt, daR keine Verdampfungsverluste der Flüssigkeiten eintreten.The particular advantage of the invention is therefore that not only large systems such as pipes with a length of several meters can be coated in the same way, but also small objects such as screws, rings or dental prostheses. In order to avoid the oxidation of the coating, the electrolyte can e.g. be mixed with nitrogen. The electrolyte can e.g. can be swirled by stirring or ultrasound. It has been shown to be particularly expedient to use insoluble anodes or electrodes here. It is also ensured that no evaporation losses of the liquids occur.
Sollen galvanische Überzüge bei Werkstücken mit unebener Oberfläche hergestellt werden, dann hat der Abstand zwischen der Anode und der Kathode (Werkstücke) einen entscheidenden Einfluß auf die Dicke der Überzugsschicht. Die Dicke hängt dabei von der Stromdichte und der Expositionszeit ab. Wegen der unterschiedlichen Stromstärke an Kanten, Ausnehmungen und Einbuchtungen in den Werkstücken fällt die Schichtdicke nicht ganz gleichmäßig aus. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß die Ausnehmungen einen größeren Abstand von der Anode besitzen als die der Anode zugekehrte Stirnseite des Werkstückes.If galvanic coatings are to be produced on workpieces with an uneven surface, the distance between the anode and the cathode (workpieces) has a decisive influence on the thickness of the coating layer. The thickness depends on the current density and the exposure time. Because of the different currents at the edges, recesses and indentations in the workpieces, the layer thickness is not quite uniform. This results from the fact that the recesses are at a greater distance from the anode than the end face of the workpiece facing the anode.
Abhilfe kann teilweise dadurch erreicht werden, daß die Anode von den Werkstücken soweit entfernt wird, daß die Tiefe der Ausnehmungen mit Bezug auf den Abstand der Anode von der Kathode verschwindend klein ist. Dies bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß der Behälter regelmäßig deutlich größer gebaut werden muß.This can be remedied in part by removing the anode from the workpieces to such an extent that the depth of the recesses is vanishingly small with respect to the distance of the anode from the cathode. However, this has the disadvantage that the container must be built significantly larger regularly.
In den Fig. 4 und 5 ist gezeigt, daß die Länge der Feldlinien 110 und 111 sehr groß ist, obwohl der Abstand zwischen der Anode 104 und den Werkstücken 10 und 12 relativ klein ist. Die Anode 104 ist in einem Aufnahme-Behälter 100 untergebracht, dessen Abstand von dem Werkstück 10 deutlich geringer ist als die Länge der Feldlinien 110 und 111 zwischen den Anode 104 und der Kathode 10. Der Aufnahme-Behälter 100 ist außerhalb des Behälters (Prozeßraum) 14 angeordnet. Hierbei handelt es sich um einen gestreckten Körper, dessen offene Seite 120 mit dem Behälter (Prozeßraum) 14 kommuniziert. Zwischen der offenen Seite 120 und der Anode 104 sind mehrere Schikanen 106 und 107 angeordnet. Die Schikanen 106 und 107 sind als Leitplatten ausgebildet, so daß die Feldlinien 110 und 111 serpentinen- und schlangenförmig sind. Dadurch wird die Länge der Feldlinien - gemessen von der Anode 104 bis zum Werkstück 10 - so vergrößert, daß die Bodenseite 116, die um einen Betrag x weiter weg von der Anode entfernt ist, annähernd so weit weg von der Anode entfernt ist wie die Stirnseite 115 des Werkstückes 10. Bezeichnet man die Länge der Feldlinien d, d.h. die Länge der Feldlinie 110 von der Anode bis zur Stirnseite 115, und den Abstand der Feldlinie 110' mit d + x, dann ist
annähernd = 1. Die Stromstärke ist im Bodenbereich 116 annähernd gleich groß wie im Stirnbereich 115, so daß die Dicke des Überzuges annähernd gleich ist.4 and 5 show that the length of the
approximately = 1. The current strength in the
Um die Stromlinien 110 und 111 zu fokusieren, sind ferner Blenden 108 und 109 vorgesehen, durch die erreicht werden soll, daß die Stromlinien 110 und 111 den Auslaß 120 etwa mit gleicher Dichte verlassen.In order to focus the
Die Fig. 5 läßt ferner erkennen, daß die Anode 104 von granulatförmigen Teilchen 121 umgeben ist, die aus Kupfer, Nickel, Gold, Silber, Chrom oder dgl. bestehen können. Die Teilchen 121 sind in einem Sammelbehälter 102 untergebracht, der mit dem Aufnahme-Behälter 100 kommuniziert. Der Aufnahme-Behälter 100 und der Sammelbehälter 102 sind einstückig ausgebildet und im wesentlichen L-förmig, wobei das untere Ende des Sammelbehälters 102 die Anode umgibt. Hierbei werden galvanische Überzüge durch elektrolytische Zerlegung von Metallsalzlösungen hergestellt. Ein Kupferüberzug auf dem Metallgegenstand 10 läßt sich herstellen, indem man den Gegenstand als Kathode in eine Kupfersulfatlösung hängt und als Anode eine aus Platine bestehende Anode verwendet, die von Kupferteilchen, z.B. Granulat, kleine Kügelchen usw., umgibt. Die Cu⁺⁺-Ionen gehen zum negativ geladenen Gegenstand und bilden dort den Überzug, während die Säure-Rest-Ionen SO₄⁻⁻ aus der Cu-Anode neue Cu⁺⁺-Ionen herauslösen, so daß die Konzentration der Lösung erhalten bleibt. Die Stromdichte muß genügend klein gehalten werden, weil sonst der Cu-Überzug porös und schwammig wird. Durch das Granulat wird erreicht, daß der Abstand der Anode 104 von dem Werkstück 10 konstant erhalten bleibt, da das verbrauchte, im Bodenbereich der Anode 104 angeordnete Granulat durch neues Granulat, das bis zum Deckel 103 reicht, ersetzt werden kann.5 also shows that the
Schließlich läßt Fig. 6 einen Behälter 200 erkennen, der etwa dem Mediumbehälter 19 nach Fig. 1 entspricht. Der wesentliche Unterschied zwischen dem Behälter 200 und dem Mediumbehälter 19 besteht darin, daß der komplette Behälter 200 als Ionenaustauscher ausgebildet ist, der durch Anschlüsse 212 und 214 an die Leitungen 16 und 20 über den Radialschieber 24 anschließbar ist. Der Behälter (Ionenaustauscher) 200 besitzt drei Filter 202, 204 und 206, zwischen denen Ionenaufnahmemittel für Kationen 208 bzw. Anionen 210 z.B.in Fom von Harz angeordnet sind. Dieser Ionenaustauscher 200 kann in beiden Richtungen betrieben werden.Finally, FIG. 6 shows a
Claims (21)
- Device for applying and/or removing coatings on workpieces, having a conveying device and a container (process chamber) receiving the workpieces, with an inlet line which is connectable to medium sources and an outlet line which can connect the container (process chamber) with the medium sources disposed below the conveying device, wherein the connection between the lines and the medium sources is established by means of at least one control device which is connectable to at least three different medium sources and disposed below the container (process chamber), characterised in that the conveying device (26) is a vacuum pump and incorporated in the outlet line (20) of the container (process chamber) (14).
- Device according to claim 1, characterised in that the inlet line (16) terminates in the area of the lowest point of the container (14).
- Device according to claim 1 or 2, characterised in that the media continuously circulate in closed cycles.
- Device according to one of claims 1 to 3, characterised in that a valve (V), in particular a magnetic valve, is incorporated in the outlet line (20) and between the conveying device (26) and the container (14).
- Device according to one of claims to 4, characterised in that means (3) are provided, by which the medium present in the container (process chamber) (14) can be swirled.
- Device according to one of claims 1 to 5, characterised in that at least one opening (30,32) for a holder (40,42) supporting at least one workpiece (10,12) is formed in the wall (28) of the container (process chamber) (14).
- Device according to one of claims 1 to 6, characterised in that the holder (40,42) has an elastically deformable sealing section connected under pressure with the wall (28).
- Device according to one of claims 1 to 7, characterised in that the sheathing of the opening (30,32) is in the shape of a truncated cone, and in that it tapers towards the interior.
- Device according to one of claims 1 to 8 for manufacturing electrolytically producible coatings on metallic bodies, characterised in that the surface of the sections of the workpieces (10,12) extending into the interior of the container (process chamber) (14) is designed as a cathode or anode, in that an anode (44) or a cathode is disposed opposite the workpieces (10,12), and in that an electrolyte (46) flows between the electrodes.
- Device according to one of claims 1 to 9, which can be connected to an electrolyte reservoir (18) and a pre-rinse and rinse water reservoir, characterised in that at least one ion exchanger (64,66) for the regeneration of the rinse water is disposed in the prerinse and rinse water reservoir (19).
- Device according to claim 10, characterised in that two ion exchangers (64,66) each are disposed in each reservoir (19).
- Device according to claim 9 or 11, characterised in that the ion exchanger (64,66) consists of a hollow body, which is removably connectable with the inlet or outlet opening (70,72) of the container (process chamber) (14) and has an inlet and outlet opening (74, 78; 76, 80), and in that means (82) for absorbing ions are disposed between these openings.
- Device according to one of claims 1 to 12, characterised in that the temperature of the liquids contained in the reservoirs is maintained at a set value (0°C).
- Device according to one of claims 1 to 13, characterised in that the anode (104) or cathode is housed in a receptacle (100), the distance of which from the workpiece (10) is clearly less than the length of the lines of electrical flux (110,111) between the anode (104) and the cathode.
- Device according to one of claims 1 to 14, characterised in that the receptacle (100) is disposed outside of the container (process chamber) (14).
- Device according to one of claims 1 to 15, characterised in that the receptacle (100) is a stretched body, the open side (120) of which communicates with the container (process chamber) (14), and in that baffles (106,107) are formed between the side (120) and the anode (104).
- Device according to one of claims 1 to 16, wherein the container is circular or rectangular in cross-section, characterised in that the baffles (106,107) are in the form of guide plates, so that the lines of electrical flux (110,111) are serpentine.
- Device according to one of claims 1 to 17, characterised in that the anode (104) is surrounded by granulate-shaped particles (121) of Cu, Ni, Au, Ag, Cr, Sn or the like.
- Device according to one of claims 1 to 18, characterised in that the particles (121) are housed in a collector (102) which communicates with the receptacle (100).
- Device according to one of claims 1 to 19, characterised in that the receptacle (100) and the collector (102) are made of one piece and are essentially L-shaped, wherein the lower end of the collector (102) surrounds the anode.
- Method for applying and/or removing coatings on workpieces by means of a device according to one of claims 1 to 20, characterised in that the workpieces are disposed in the inner chamber of the container (process chamber) (14), in that subsequently the workpieces (10,12) are pre-treated, if necessary, in that the control device is actuated, so that an electrolyte or other chemical liquid flows through the container (process chamber), and in that, after a set coating layer has been formed, the control device connects the lines to a rinsing liquid, which is then moved through the container (process chamber).
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