EP0486493A1 - Einrichtung zur elektrolytischen oberflächenbeschichtung von schüttfähigem gut - Google Patents

Description

Einrichtung zur elektrolytischen Oberflächenbeschichtung von schüttfähigem Gut

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur elektroly- tisehen Oberflächenbeschichtung von schüttfähigem Gut, vorzugs¬ weise zum galvanischen Abscheiden von Metall, insbesondere Alu- minium, aus einem Elektrolyten. .Das schüttfähige Gut wird in der Förderrinne eines Schwingförderers wenigstens teilweise im Behandlungsbad des Elektrolyten transportiert. Die Förderrinne bildet eine der beiden Elektroden.

Es ist bekannt, daß durch Oberflächenveredlung von metallischen Bauteilen deren Lebensdauer verlängert werden kann und neue Anwendungsgebiete erschlossen werden können. Beispielsweise kann eine Beschichtung von Leichtmetall und Eisenwerkstoffen zweckmäßig sein, da es sich bei ihnen im allgemeinen um ver- hältnismäßig unedle Metalle handelt, deren Oberflächen unter der Einwirkung der Atmosphäre korrodieren können. Durch ent¬ sprechende Vorbehandlung erhalten die Bauteile eine blanke deckschichtfreie Oberfläche. Die metallische Beschichtuπg kann durch eine Nachbehandlung ergänzt werden.

Während der galvanischen Bearbeitung müssen die schüttfähigen Kleinteile so zusammengehalten werden, daß jedes Einzelteil elektrischen Kontakt hat. Andererseits soll das zu behandelnde Schüttgut soweit ausgebreitet werden, daß die Metallabscheidung auf einer möglichst großen Warenoberfläche erfolgen kann und eine möglichst gleichmäßige Stromdichte auf allen Teilen ge¬ währleistet ist. Eine weitere wesentliche Voraussetzung für einwandfreier Metallüberzüge mit einer gleichmäßigen Schicht¬ dicke ist eine ausreichende Durchmischung des Gutes während der galvanischen Bearbeitung. Die Einrichtungen zur elektro- lytischen Oberflächenbeschichtung sind mit Fördermitteln für den Transport des Schüttgutes durch den Elektrolyten ausgerü¬ stet, durch die in Verbindung mit entsprechenden Ein- und Aus¬ gangsschleusen eine kontinuierliche oder auch intervallmäßige Eindosierung und Entnahme des Gutes ermöglicht wird. Außerdem muß sowohl die Bewegung durch den Elektrolyten sowie die Durch¬ mischung des Gutes als auch der Transport durch den Elektroly¬ ten so vorgenommen werden, daß eine schonende Behandlung. des Gutes gewährleistet ist und auch empfindliche Bauteile während der galvanischen Behandlung nicht mechanisch beschädigt werden.

Zur Massengalvanisierung, insbesondere zum galvanischen Ab¬ scheiden von Aluminium, ist eine bekannte Einrichtung geeignet, bei der zum Transport des schüttfähigen Gutes durch das Behand- lungsbad ein Schwingförderer mit einer horizontalen und verti¬ kalen Schwingkomponente vorgesehen ist. Dieser Schwingförderer transportiert das schüttfähige Gut unter Ausnutzung der Massen¬ kräfte in einer wendeiförmigen Förderrinne in ansteigender Richtung um ein Zentralrohr, das mit der Förderrinne verbunden ist. Der Schwingförderer ist mit dem Zentralrohr in einem gas¬ dichten Behälter untergebracht, der einen Elektrolyten enthält, in den der Schwingförderer teilweise eintaucht. Als Antriebs¬ mittel dienen beispielsweise schrägwirkende Vibratoren oder schräggestellte Lenker. Solche Schwingförderer erfordern nur eine verhältnismäßig geringe Antriebskraft und ermöglichen eine schonende Förderung des schüttfähigen Gutes. Man erhält eine intensive Warenbewegung und einen guten Elektrolytaustausch sowie eine gleichmäßige Stromaufnahme über die gesamte effek¬ tive Oberfläche des ausgebreiteten Gutes (DE-OS 35 24 510).

Da während der Beschichtung das Material der Anoden abgetragen und auf dem Schüttgut abgeschieden wird, müssen die Anoden be¬ kanntlich nach einer vorbestimmten Anzahl von Betriebsstunden ausgewechselt werden. Ferner will man eine hohe Materialausnut- zung der Anoden erreichen und außerdem soll die Anlagenverfüg- barkeit dadurch erhalten bleiben, daß die Stillstandszeiten zum Anodenwechsel vermindert werden.

Bei der elektrolytischen Oberflächenbeschichtung von schütt- fähigem Gut, insbesondere bei der galvanischen Abscheidung von Aluminium in einem Schwingfördersystem, können die Anoden von außen zugänglich an der Innenwand des Behälters oder an einem sogenannten Anodenschachtdeckel angeordnet sein. Da die Anoden durch den Beschichtungsvorgang verbraucht werden, ist ihre Lebensdauer auf eine vorbestimmte Anzahl von Betriebsstunden begrenzt. Sie werden deshalb bei einem Verbrauch von etwa 60 bis 70 % ihres Materials ausgetauscht. Dies ist erforderlich, weil die Anoden andernfalls bei einem ungleichmäßigen Abtrag durchkorrodieren können und die verbleibenden Reststücke sich durch ihr Eigengewicht verbiegen und damit einen Kurzschluß zur Kathode herstellen können. Zum Anodenwechsel muß die mit etwa 100'C warmem Elektrolyten gefüllte Anlage abgekühlt, entleert, mit Toluol gespült und getrocknet werden. Die elektrischen Anschlußleitungen der Anoden werden gelöst, die Anoden ausge- tauscht durch Öffnungen in der Behälterwand und zur Wiederiπ- betriebnahme der Einrichtung verlaufen diese Arbeitsgänge in umgekehrter Reihenfolge.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, für eine Ein- richtung zur elektrolytischen Oberflächenbeschichtung von

Schüttgut in einem Schwingfördersystem Gestaltungsmerkmale an¬ zugeben, die einen besonders einfachen Einbau und ein einfaches Auswechseln der Metallanoden ermöglichen. Insbesondere soll die Lebensdauer der Anoden erheblich verlängert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit dem kennzeich¬ nenden Merkmal des Anspruchs 1. In dieser Ausführungsform der Einrichtung zur Oberflächenbeschichtung kann nach einer vorbestimmten Anzahl von Betriebsstunden der Kathode Schütt- gut aus dem abzuscheidenden Material, insbesondere Alu- minium, als Granulat zugeführt werden, und dann beispielsweise während der Nacht die Förderrinne mit dem Granulat als Anode geschaltet werden und das Granulatmaterial auf der Anode als Schicht wieder abgeschieden werden.

In einer besonderen Ausführungsform der Einrichtung können die beiden Elektroden an gemeinsamen Tragholmen befestigt werden, die zugleich als Stromzuführung für eine der beiden Elektroden, beispielsweise für die im Normalbetrieb als Kathode geschaltete Förderrinne, dienen. Diese Tragholme sind am Zentralrohr befe¬ stigt.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der als Ausführungsbeispiel eine Einrichtung zum galvanischen Abscheiden von Aluminium schematisch veran¬ schaulicht ist. Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch die An¬ lage und in Figur 2 ist die Gestaltung der Elektroden und ihre elektrische Kontaktierung veranschaulicht.

In der Einrichtung gemäß Figur 1 zur-elektrolytischen Oberflä¬ chenbeschichtung von schüttfähigem Gut, vorzugsweise zum gal¬ vanischen Abscheiden von Metall, insbesondere Aluminium, aus einem aprotischen, Sauerstoff- und wasserfreien aluminiumorga¬ nischen Elektrolyten ist zum Transport von zu beschichtendem schüttfähigem Gut ein Schwingförderer vorgesehen. Der Schwing¬ förderer enthält ein Zentralrohr 2 mit einem Boden 4 sowie einer Seitenwand 5. Das Zentralrohr 2 ragt aus einem Behälter 6 heraus, dessen ringscheibenförmiger Deckel 7 über eine flexible Verbindung 8 an der Seitenwand 5 des Zentralrohres 2 befestigt ist. Die Seitenwand des Behälters 6 ist mit dem Boden 4 verbun¬ den. Der Boden 4 des Zentralrohres 2 ruht schwingfähig auf Fe¬ dern 9 und einem Gaspolster 10, das nach Art einer Taucher¬ glocke zwischen dem Boden 4 des'Zentralrohres 2 und einem ring¬ zylindrischen Fortsatz 11 des Zentralrohres 2 sowie einem Elek- trolyten 12 eingeschlossen ist. Das Zentralrohr 2 ist teilweise vom Elektrolyten 12 umgeben. Oberhalb des Elektrolyten 12 wird ein Gasraum 14 gebildet, der vorzugsweise mit Stickstoff ge¬ füllt sein kann. Das Zentralrohr 2 ist mit einem Schwingantrieb 16 versehen, der an einem Lagerbock 17 oberhalb des Deckels 7 des Zentralrohres 2 angeordnet ist.

Der Antrieb 16 bewirkt in Verbindung mit einem in der Figur nicht dargestellten Mechanismus eine Schwingbewegung des Zen¬ tralrohres 2 und damit des Schüttgutes 20 und damit einer För- derrinne 21, die wendeiförmig um das Zentralrohr 2 angeordnet und mit dieser verbunden ist. Die Förderrinne 21 ist mit Trag¬ holmen 22 bis 27 versehen, die in vorbestimmten Abständen um das Zentralrohr 2 angeordnet sind. Sie sind mit Hilfe von nicht näher bezeichneten Durchführungen durch die Seitenwand 5 des Zentralrohres 2 und gegen diese Seitenwand 5 elektrisch iso¬ liert hindurchgeführt. Diese Tragholme 22 bis 27 dienen sowohl als mechanische Halterung für die Förderrinne 21 als auch als Stromzuführung für die während des normalen Betriebes als Kathode geschaltete Förderrinne 21 und damit auch das Schütt- gut 20. Jeweils die übereinander angeordneten Tragholme 22 bis 24 und 25 bis 27 sind jeweils mit Hilfe einer Kontaktschiene 28 bzw. 29 mit einem Elektrodenanschluß 30 bzw. 31 elektrisch lei¬ tend verbunden, der gemäß der Erfindung sowohl als Kathode als auch als Anode gepolt sein kann. Zwei weitere Tragholme 32 und 33, die sich oberhalb des Elektrolyten 12 befinden, dienen le¬ diglich zur Befestigung der Förderrinne 21. Zur Zuführung des Schüttgutes ist eine Zufuhrschleuse 34 und zur Entnahme des Schüttgutes eine Ausfuhrschleuse 35 vorgesehen.

Zwischen den Wendeln der Förderrinne sind weitere Elektroden vorgesehen, die in der Figur mit 36 bis 39 bezeichnet sind und die im Normalbetrieb der Einrichtung, wenn das Schüttgut 20 mit einer Oberflächenbeschichtung versehen werden soll, als Anoden geschaltet sind. Die Elektroden 36 und 37 sind über eine Kon- taktschiene 41 sowie einen flexiblen Verbindungsleiter 43 mit einem Elektrodenanschluß 45 verbunden, der an eine in der Figur nicht dargestellte Spannungsquelle mit umkehrbarer Polarität angeschlossen ist. In gleicher Weise sind die Elektroden 38 und 39 über eine Kontaktschiene 42 sowie einen flexiblen Verbin- dungsleiter 44 mit einem Elektrodenanschluß 46 verbunden, der ebenfalls an eine in der Figur nicht dargestellte Versorgungs¬ spannung mit umkehrbarer Polarität angeschlossen ist. In die¬ ser Ausführungsform der Einrichtung kann nach der Beschichtung des Schüttgutes 20 die Anlage entleert und die Förderrinne 21 mit einem Granulat aus dem abzuscheidenden Material gefüllt werden. Dann werden die Elektrodenanschlüsse 30 und 31 sowie 45 und 46 umgepolt. Damit ist das innerhalb der Förderrinne 21 transportierte Granulat als Anode und die Elektroden 36 bis 39 sind als Kathode geschaltet. Es erfolgt somit, beispielsweise während der Nacht oder an Sonn- und Feiertagen, eine Beschich- . tung und damit eine Regenerierung der Elektroden 36 bis 39, die vorzugsweise aus plattenförmigen Segmenten bestehen können und derart nebeneinander und mit wenigstens annähernd der Steigung der Förderrinne 21 angeordnet sind, daß sie ebenfalls die Form der Förderrinne 21 nachbilden. Während dieser Zeit kann unter Umständen das gesamte von den Anoden während der Beschichtung des Schüttgutes 20 abgetragene Material wieder aufwachsen.

In der Ausführungsform gemäß Figur 2 ist lediglich ein Teil der Figur 1 mit den Tragholmen 22 bis 24 dargestellt, die am Zen¬ tralrohr 2 befestigt und mit ihrer Kontaktschiene 28 elektrisch leitend verbunden sind. Die Förderrinne 21 ist mit den Traghol¬ men 22 bis 24 jeweils mit einer Stahlwelle 48 verschraubt. Zu diesem Zweck dienen Schrauben 52, die aus elektrisch leitendem Material bestehen und die insbesondere mit vergrößerten Köpfen versehen sein können. Diese Schrauben, beispielsweise für jeden der Tragholme sechs Stück, von denen in der Figur zur Vereinfa¬ chung nur drei angedeutet sind, dienen sowohl zur mechanischen Befestigung der Förderrinne 21 auf den Tragholmen 22 bis 24 als auch zur Stromübertragung von der Kontaktschiene 28 zur Förder- rinne 21. Die Tragholme 22 bis 24 sind gegen das Zentralrohr 2 elektrisch isoliert. Die Einzelheiten der Befestigung sind in der Figur zur Vereinfachung nicht dargestellt. Die Stahlwelle 48 ist von einem Mantel 58 umgeben, der aus elektrisch iso- lierendem Material, vorzugsweise Hartgewebe, bestehen kann. Die Elektroden 36 und 37 sind jeweils mit Hilfe von Traglaschen 56 und 57 aus elektrisch isolierendem Material an den Tragholmen 23 bzw. 24 befestigt. Diese Elektroden 36 und 37 sind jeweils über eine nicht näher bezeichnete Schraubverbindung, die sowohl zur Befestigung als auch zur elektrischen Kontaktierung dient, mit der Kontaktschiene 41 verbunden, die gegenüber der Förder¬ rinne 21 und der Stahlwelle 48 elektrisch isoliert ist.

Zur Regenerierung der Elektroden 36 und 37 wird die Förderrinne 21 vom Schüttgut nach der Beschichtung entleert und ein Granu¬ lat 60 aus dem Material der Elektroden 36 und 37 zugeführt. Dann werden die Stromzuführungen umgepolt und die Förderrinne 21 und damit auch das Granulat 60 als Anode und die Elektroden 36 und 37 als Kathode geschaltet. Mit dieser Polung wird das Material des Granulats abgetragen und auf den Oberflächen der Elektroden 36 und 37 abgeschieden. Mit einer Stärke der im Nor¬ malbetrieb als Anoden geschalteten Elektroden 36 und 37 von beispielsweise etwa 10 bis 20 mm, vorzugsweise etwa 12 bis 15 mm, kann die Regenerierung vorgenommen werden, wenn das Ma- terial der Elektroden 36 und 37 bis auf eine Dicke von bei¬ spielsweise etwa 5 bis 8 mm abgetragen ist. Durch diese wieder¬ holte Regenerierung kann somit die Lebensdauer der Anoden we¬ sentlich, unter Umständen nahezu beliebig verlängert werden.

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur elektrolytischen Oberflächenbeschichtung von schüttfähigem Gut, vorzugsweise zum galvanischen Abscheiden von Metall, insbesondere Aluminium, aus einem Elektrolyten mit einem Schwingförderer, dessen perforierte Förderrinne wendei¬ förmig um ein Zentralrohr angeordnet ist und als eine der beiden Elektroden vorgesehen ist, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß die Polarität der Förderrinne (21) und der übrigen Elektroden (36 bis 39) umkehrbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß für alle Elektroden eine gemeinsame Be¬ festigung am Zentralrohr (2) und getrennte Stromzuführungen vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß Tragholme (22 bis 27) Vorgesehen sind, die zugleich als Stromzuführung für die Förderrinne (21) die- nen.