EP0975826A2 - Verfahren zum elektrolytischen beschichten von metallischen oder nichtmetallischen endlosprodukten und vorrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum elektrolytischen beschichten von metallischen oder nichtmetallischen endlosprodukten und vorrichtung zur durchführung des verfahrens

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EP0975826A2
EP0975826A2 EP98922715A EP98922715A EP0975826A2 EP 0975826 A2 EP0975826 A2 EP 0975826A2 EP 98922715 A EP98922715 A EP 98922715A EP 98922715 A EP98922715 A EP 98922715A EP 0975826 A2 EP0975826 A2 EP 0975826A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
continuous product
coating
continuous
chambers
coated
Prior art date
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EP98922715A
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English (en)
French (fr)
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EP0975826B1 (de
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Hans De Vries
Jörg HELLER
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Aluminal Oberflachentechnik GmbH
Original Assignee
Aluminal Oberflachentechnik GmbH
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06—Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0607—Wires
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/42—Electroplating: Baths therefor from solutions of light metals
    • C25D3/44—Aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06—Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0614—Strips or foils
    • C25D7/0621—In horizontal cells

Definitions

  • the invention relates to a process for the electrolytic coating of metallic or non-metallic continuous products with metals or alloys in a continuous process from aprotic water- and oxygen-free electrolytes.
  • Another object of the invention is a device for performing this method.
  • endless products such as wire, strips, long profiles or tubes have so far been produced in a continuous process by means of aqueous electrolysis processes or by means of melt bath application.
  • wire is coated with various coatings such as zinc, nickel or other metals.
  • the wire passes through open cleaning and electrolytic coating baths that contain aqueous solutions. In these baths, the respective metal is deposited on the wire.
  • the thickness of the coating layer depends on the throughput speed and the electric field strength.
  • the deposition rate in this process is quite low over time, and the deposited layer is often very porous and hard. This leads to a lack of corrosion resistance, especially with thin layers. Due to the lack of ductility, cracks in the deposited layer may occur during subsequent deformation processes or the coating may even flake off. Such a layer loses its protective character against corrosion completely and no longer has a decorative surface.
  • a further disadvantage is that the electrolytic aqueous separation processes and hot-dip processes produce large amounts of toxic waste air and waste water, which have to be subjected to purification by means of correspondingly complex processes, with toxic hazardous waste always remaining.
  • toxic hazardous waste For example, due to the presence of grease residues on the metals to be coated before the alkaline cleaning in the corresponding solutions, residues of organic compounds are formed which, due to the high temperatures in the zinc kettle, which are around 450 ° C, become extremely toxic organic compounds such as Dioxins and furans can react. Metal sludge, old acids and used alkaline cleaners continue to accumulate. In addition to the exhaust gases mentioned above, acid vapors and alkaline vapors also occur.
  • hot-dip galvanizing a previously cleaned and activated continuous product, for example a thin wire, is passed through molten, high-purity zinc. These reactions take place at temperatures above 440 ° C, so that in any case a mechanical see influencing of the material to be coated. Certain other base materials to be coated cannot be coated at all due to the high temperatures.
  • Another disadvantage is the relative non-uniformity of the applied coating and its very strongly layer-dependent corrosion resistance. As a result of the wiping process, the surface may lack the decorative character entirely. A colored design of the surface is not possible.
  • the so-called high-thermal fire aluminizing is known as a further method.
  • a wire is drawn through a molten aluminum bath in the same way as for coating with zinc and then subjected to a stripping process.
  • layers are obtained which have disadvantages similar to those of the hot-dip galvanizing described above.
  • the layers applied by means of fire aluminizing have not proven themselves due to their inadequate purity, high porosity and inevitable oxide inclusions and thus low corrosion resistance. Further disadvantages are that the coating does not look decorative and there is a strong mechanical influence on the material to be coated, in some cases at the temperatures required for the fire aluminizing.
  • hot-dip galvanizing can also be combined with hot-dip aluminum.
  • the disadvantage is the lack of decorative character.
  • galvanic deposition processes of aluminum are known, which take place in aprotic, water- and oxygen-free electrolytes.
  • the aluminum is separated from baths containing aluminum alkyl complexes from alkali metal halides and aluminum alkyls.
  • Aromatic or aliphatic hydrocarbons are generally used as solvents.
  • Such electrolyte solutions are described for example in EP 0 402 761 A and EP 0 084 816 A.
  • the technical object of the invention is to provide a method which avoids the above-mentioned disadvantages of the previously known coating methods for continuous products, is inexpensive and leads to a better coating.
  • the process should continue to be able to be carried out without changing the base material, in particular at low temperatures.
  • This technical problem is solved by a process for the electrolytic coating of metallic or non-metallic continuous products with metals or alloys in a continuous process from aprotic water- and oxygen-free electrolytes, the continuous product being passed via a lock system into an encapsulated coating system located under an inert gas atmosphere and there the subsequent steps at temperatures ⁇ 120 ° C.
  • Endless product in the sense of the invention is understood to mean metallic or non-metallic materials which are produced in a rolled-up or folded form and which are continuously moved through the system during the coating in a continuous process.
  • This includes, for example, wires of any thickness, strips and long profiles, tubes and similar products.
  • Non-aqueous systems are referred to as electrolytes in the sense of the invention, which allow a controlled, pure deposition of the metal or the metal alloy, in particular of aluminum and aluminum alloys, via the electrolysis process without an intermediate or carrier layer.
  • wire, strips, long profiles or tubes made of metallic or non-metallic materials are used as continuous products. It is imminent causes that these materials are coated with aluminum or aluminum alloys.
  • FIG. 1 shows a process diagram of the process according to the invention.
  • Figure 2 shows an image of the lock system
  • Figure 3 shows a coating cell.
  • Figure 4 shows the contacting cell.
  • FIG. 5 shows a diagram of the overall process.
  • FIG. 1 shows the individual process steps of the process according to the invention.
  • the continuous product is unwound from a reel, for example, and is first introduced into the coating device via a lock.
  • a cleaning process can be carried out as soon as it is introduced into the lock system by passing the continuous product over a gas wiping or spray nozzle (see also FIG. 2, number 11).
  • the material to be coated is then activated.
  • the number 3 denotes a rinsing unit in which the material is rinsed after activation.
  • Section 4 describes a deflection unit with one or more rollers. This is used to reduce the overall size of the system and is particularly useful for continuous products with a small diameter.
  • the following numbers 5 describe individual contacting cells, numbers 6 the coating cells and numbers 7 the aftertreatment.
  • the coated product is then rolled up onto a corresponding reel at the end of the process.
  • a chemical or electrical trochemical aftertreatment is associated with a simultaneous or subsequent color design within the surface structure.
  • mechanical surface compaction takes place, which leads to a very shiny surface, which is not influenced during the aftertreatment.
  • the entire system is designed to be closed via regeneration circuits, and all the liquids used are processed, cleaned and recycled in a recycle process. This is done in particular for the rinsing solutions, the electrolyte solutions and the activation solution, which can be filtered and / or distilled as required.
  • the continuous product is passed through the lock system and the rinsing system from at least three chambers, the middle chamber B being filled with a barrier liquid and the outer chamber A containing air and the inner chamber C containing an inert gas (see FIG also Figure 2).
  • the continuous products are guided into the chambers via guides which are not gas-tight and liquid-tight, so that the liquid in the chambers partly runs into the neighboring chambers.
  • the barrier liquid in the middle chamber B represents a barrier to the air contained in the outer chamber A. Due to the design of the guides between the chambers in a non-liquid-tight form, part of the barrier liquid runs from the middle chamber B into the chambers A and C. This results in a flushing of the imported continuous product.
  • the liquid collected in chambers A and C reaches a storage tank via a drain system and is returned to the middle chamber B via a corresponding pump and filter device.
  • the rinsing chambers designated in FIG. 5 are constructed in a similar manner, so that here, too, no liquid or gas can get into the subsequent chambers from the baths in front of them.
  • the liquid flowing out of the chambers through the overflow or the guides is cleaned via a circulation system and returned to the respective chamber.
  • Bushings or rollers are preferably used as guides between the chambers.
  • Contact is preferably made in a chamber filled with liquid electrolytes, which contains no anode, the continuous product being passed over a cathodically connected metal contact.
  • the liquid level of this contacting cell is preferably lower than that of the neighboring coating cell, so that electrolyte solution can pass through the guides from the coating chamber into the contacting chamber and so the purity of the electrolyte solution cannot be reduced by impurities introduced from the contacting chamber
  • the electrolytic coating takes place in a coating chamber which is filled with electrolytic solution, the continuous product being passed through a bushing which is insulated.
  • the contacting and coating cells can be arranged in any frequency, depending on the length and size of the system.
  • the wire is introduced into the device according to the invention via particularly expediently designed vacuum or liquid lock systems, the latter being designed similarly to the contacting cells between the coating cells. This is possible for both single and multi-wire systems.
  • the sealing medium can also be used to clean the wire surface.
  • the processes between the lock systems always run completely under an inert atmosphere.
  • the wire guides are specifically designed so that the wire is moved through the coating cell at a uniform distance from the anodes serving as coating material, without making electrical contact with adjacent wires or the anode.
  • the special feature of the invention is that the wire must also be inside the electrolyte liquid in this area, but the contacting lies outside the direct coating areas.
  • the isolation from the environment takes place via flood systems, similar to the lock systems mentioned.
  • the contact can be made via spring-loaded bearings
  • Contact elements are made by grinding or rolling, whereby a flexible diameter adjustment is possible.
  • the wire can be passed through coating units several times through specially designed deflection systems, so that a highly effective system limited to a short length is possible.
  • storage containers keep the continuous product in its original position when the system is at a standstill, in order not to get start-up losses in contrast to classic methods.
  • the invention ensures that mechanical or physico-chemical stripping processes do not influence the uniformity or homogeneity of the applied surface layer 0. With the method according to the invention, it is possible to easily replace the aluminum electrodes in the coating cells and to restart operation immediately.
  • auxiliary units such as filters and storage systems for
  • Lock fluid, cleaning media and electrolytes are designed according to the invention so that closed, environmentally independent operation is possible. Waste products are recycled in a concentrated form.
  • the described method offers, via the components described according to the invention, the possibility of a chemical passivation of the coating, which represents a significant increase in the corrosion resistance.
  • a possible color nuance of the coating itself according to the invention, 5 not as an application, increases the mechanical resistance. This color scheme significantly compared to paints.
  • By designing the exit areas of the wire from the coating and rinsing tract in accordance with the invention it is possible to obtain the wire in a dryer or even in a surface-thickened form in the desired colors and corresponding coating conditions.
  • Another object of the invention is a device for the electrolytic coating of metallic or non-metallic continuous products with metals or metal alloys in a continuous process from aprotic water and oxygen-free electrolytes consisting of at least one lock system 1, at least one contacting cell 5, at least one coating cell 6, these Any number of modules are connected in series and the entire device is encapsulated airtight.
  • a device is also used, for example, to carry out the method according to the invention.
  • FIG. 2 shows a view of the lock system 1. It preferably consists of at least three chambers A, B and C, 17, 18, 19, the middle chamber B having a liquid overflow 16 and the chambers A and C being designed as overflow chambers.
  • the chambers A, B and C particularly preferably have an outlet 20, 22 and 23, the middle chamber additionally having an inlet 21 through which the sealing liquid collected in the chambers A and C can be returned to the middle chamber B.
  • the number 14 denotes a storage tank, the number 15 a corresponding pump.
  • the number 9 denotes the wire guide, number 17 denotes the chamber A, number 18 the chamber B and number 19 the Chamber C.
  • Number 12 denotes the continuous product which is passed through the chamber and number 11 is a gas scraper or spray nozzle which is preferably used for additional cleaning of the surface of the continuous product 12 which is passed through the system.
  • Numbers 24 and 25 are inner chamber walls, the number 13 denotes a removable plate for sockets. This makes it possible to use endless products of different diameters, in which case the corresponding socket must also be used.
  • Numeral 10 denotes the liquid level.
  • FIGS. 3a, 3b and 3d show different views of the carrier 28 for the continuous product 12 located in the cell.
  • FIG. 3a shows a front view
  • FIG. 3b a side view
  • FIG. 3d a top view
  • FIG. 3c is a perspective view of the entire coating cell 6.
  • the number 28 denotes the carrier made of insulating material.
  • Numeral 27 shows the ceramic bushing, which is divided into two parts. It is arranged so that it can be removed from the insulating material in the opposite direction to the running direction of the introduced continuous product and can be exchanged, for example, for bushings with a different diameter.
  • FIG. 3 c shows the entire coating cell 6 with the anode plates 26 and the carrier 28 and the bushing 27 arranged in the middle.
  • the coating cell 6 preferably has guides for guiding the continuous product 12, which are designed in such a way that a uniform distance between the anodes 26 arranged in the coating cell and the continuous product 12 to be coated is ensured.
  • the coating cell has an overflow and an inlet for the electrolyte.
  • the guides in the coating cells consist of a carrier 28 made of insulating material, which is drilled through in the middle, with bushings 27 being arranged in the through-hole, which can only be inserted on one side and preferably consist of ceramic material and for easier interchangeability for continuous products of various types Diameter are divided.
  • FIG. 4 shows an illustration of the contacting cell 5.
  • FIG. 4a shows an enlargement of the contacting area as a side view.
  • FIG. 4b shows a perspective view of the contacting cell 5.
  • the continuous product is identified by the number 12. This is passed between a metal roller 29 which is under cathodic voltage and a non-conductive ceramic tensioning roller 30, the notches in the metal rollers being designated by the number 32 for better guidance of the continuous product 12.
  • the number 33 is the holding elements for the metal rollers and the ceramic tensioning rollers designated.
  • FIG. 4a shows an enlarged section of the contacting area.
  • the number 29 shows the metal roller, number 31 a bronze socket for power supply, number 12 the continuous product and number 30 are the ceramic tension rollers. These are used to set the preload via springs or set screws for the continuous product.
  • the contacting cell 5 is preferably designed such that a metal roller or a sliding contact is arranged in it, via which the continuous product is connected cathodically.
  • one or more ceramic tensioning rollers can be arranged in the contacting cell for setting the pretension.
  • the metal roll has a notch over which the continuous product is passed.
  • an overflow is also preferably arranged so that urgent electrolytes can be discharged from the electrolytic cell into a collection system.
  • FIG. 5 shows a view of the coating cell 6, the contacting cell 5 and the rinsing units 3.
  • FIG. 5a shows the top view of these cells
  • FIG. 5b shows a side view.
  • the flushing units 3 are designed in a similar manner to the lock systems in FIG. 2 described above. They also have an overflow and adjacent overflow chambers, the middle chamber being filled with liquid in each case. This can run through the non-tight guides into the neighboring chambers and is collected by appropriate processes and returned to the rinsing chambers.
  • the contacting cells are described with the number 5. These are preferably adjacent to the coating cells 6 and filled with electrolyte.
  • the number 6 shows the coating cells with the anodes 26 and the supports 28 made of insulating material with the ceramic bushings 29 therein for guiding the continuous products 12 in the coating cells.
  • the coating cells are also filled with electrolyte and have an overflow, an outlet and an inlet through which the respective electrolyte liquids can be circulated, cleaned and returned.
  • the device according to the invention has considerable advantages over previously known devices for the metallization of continuous products.
  • the wire can thus be stably positioned via non-conductive tubes and roller guides within the device, but especially in the electrical field of the coating cell 6. This stable guidance makes it possible to pass several parallel strands of continuous products, for example several wires, even in a vertical arrangement through the device without causing undesired ones electrical contacts and a uniform distance to the anode is guaranteed.
  • the lock systems 1, rinsing units 3 and contacting cells 5 constructed as flooding chambers make electrical inter-contacting possible outside the effective range of the anode material, the continuous product remaining in the electrolyte.
  • the transmission of the electrical energy in the contacting cells 5 can take place both via sliding contacts in the form of flexible contact pins, which are spring-loaded, as well as via spring-loaded contact rollers.
  • the special storage of the continuous product in the contacting cell 5, as well as the guides in the coating cell 6, make it possible to drive different diameters of continuous products.
  • the preferred deflection units 4 make it possible to pass the continuous products through several parallel coating cells and thus to enable high throughput speeds in relatively short systems.
  • the continuous product can remain in the chambers without an overreaction on the surface, such as over-pickling or one-sided over-coating, since the reaction media are stored in the intermediate containers outside the reaction spaces while maintaining the inert atmosphere in the system . It is also advantageous that the anode material can be exchanged at a standstill without removing the material to be coated from the system.
  • the method and the device according to the invention it is possible for the first time to coat continuous products with metals, in particular aluminum, in an industrial process and a corresponding device.
  • the method according to the invention and the device thus replace the previously exclusively used methods of hot-dip aluminizing, hot-dip galvanizing and electrolytic coating in aqueous media.

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Description

Verfahren zum elektroly ischen Beschichten von metallischen oder nichtmetallischen Endlosprodukten und Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum elektrolytischen Beschichten von metallischen oder nichtmetallischen Endlosprodukten mit Metallen oder Legierungen im Durchlaufverfahren aus aprotischen wasser- und sauerstofffreien Elektrolyten. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vor- richtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Gemäß dem Stand der Technik wurden Endlosprodukte wie Draht, Bänder, Langprofile oder Röhren bisher mittels wässriger Elektrolyseverfahren oder mittels Schmelzbadauftrag im Durch- lauf hergestellt.
Bei einem bekannten elektrolytischen Beschichtungsverfahren wird beispielsweise Draht mit verschiedenen Überzügen wie Zink, Nickel oder anderen Metallen beschichtet. Dabei durch- läuft der Draht offene Reinigungs- und elektrolytische Be- schichtungsbäder, die wässrige Lösungen enthalten. In diesen Bädern erfolgt eine Abscheidung des jeweiligen Metalls auf dem Draht. Die Dicke der Beschichtungsauflage ist dabei abhängig von Durchlaufgeschwindigkeit und elektrischer Feld- stärke. Die Abscheidungsrate bei diesem Verfahren ist bezogen auf die Zeit jedoch ziemlich gering, und die abgeschiedene Schicht ist oft sehr porös und hart. Dies führt zu mangelnder Korrosionsbeständigkeit, insbesondere bei dünnen Schichten. Durch die fehlende Duktilität kann es bei anschließenden Ver- formungsvorgängen zu Rissen in der abgeschiedenen Schicht kommen oder sogar zum Abplatzen der Beschichtung. Eine solche Schicht verliert ihren Schutzcharakter gegen Korrosion vollständig und besitzt auch keine dekorative Oberfläche mehr. Bei einer elektrolytischen Abscheidung eines Beschichtungsme- talls aus einer wässrigen Lösung wird weiterhin niemals eine vollständige kathodische bzw. anodische Ausbeute erreicht. Bei den für die Durchlaufbeschichtung notwendigen hohen Stromdichten entstehen im allgemeinen Nebenreaktionen, die zu Zersetzungsprodukten im Elektrolyten führen und Gasentwicklung hervorrufen. Dabei tritt insbesondere auch eine Wasserstoffentwicklung am Produkt auf, die zu einer Versprödung des Grundmaterials führen kann.
Ein weiterer Nachteil ist, daß bei den elektrolytischen wässrigen Abscheideverfahren und Schmelztauchverfahren große Mengen toxischer Abluft und Abwässer anfallen, die über entsprechend aufwendige Verfahren einer Reinigung unterzogen werden müssen, wobei in jedem Fall toxische Sonderabfälle zurückbleiben. So entstehen, beispielsweise aufgrund der Anwesenheit von Fettresten auf den zu beschichtenden Metallen vor der alkalischen Reinigung in den entsprechenden Lösungen, auch Reste organischer Verbindungen, die aufgrund der hohen Temperaturen im Zinkkessel, die bei etwa 450° C liegen, zu äußerst giftigen organischen Verbindungen wie Dioxinen und Furanen reagieren können. Es fallen weiterhin Metallschlämme, Altsäuren und verbrauchte alkalische Reiniger an. Neben den vorstehend erwähnten Abgasen fallen weiterhin auch Säuredämp- fe und alkalische Dämpfe an.
Weitere Verfahren zur Beschichtung von Endlosprodukten sind bekannt. Diese basieren auf der Aufbringung von dekorativen und korrosionsmindernden Schichten im geschmolzenen Zustand. Hier ist die sogenannte Feuerverzinkung und auch die Feuera- luminierung bekannt. Im Falle der Feuerverzinkung wird ein vorher gereinigtes und aktiviertes Endlosprodukt, beispielsweise ein dünner Draht, im Durchlauf durch geschmolzenes hochreines Zink geführt. Diese Reaktionen laufen bei Tempera- turen über 440° C ab, so daß in jedem Fall auch eine mechani- sehe Beeinflussung des zu beschichtenden Materials erfolgt. Bestimmte andere zu beschichtende Grundmaterialien können aufgrund der hohen Temperaturen gar nicht beschichtet werden. Weiterhin nachteilig ist die relative Ungleichmäßigkeit der aufgebrachten Beschichtung und deren sehr stark schichtabhängige Korrosionsbeständigkeit. Infolge des Abstreifverfahrens kann der Oberfläche vollständig der dekorative Charakter fehlen. Eine farbliche Gestaltung der Oberfläche ist nicht möglich.
Bei allen mit Zink verbundenen Beschichtungsverfahren zeigt sich nach kurzer Zeit der Korrosion ein Aufblühen der Oberfläche durch Entstehung von Zinkoxiden und Zinkcarbonaten und damit von der Optik her ein sehr negatives Verändern der Oberfläche. Eine Gleichmäßigkeit der Beschichtung bei diesen thermischen Verfahren ist daher nicht gewährleistet.
Als weiteres Verfahren ist die sogenannte hochthermische Feu- eraluminierung bekannt. Bei diesem Verfahren wird in gleicher Weise wie bei Beschichtung mit Zink ein Draht durch ein geschmolzenes Aluminiumbad gezogen und anschließend einem Abstreifvorgang unterzogen. Man erhält so jedoch Schichten, die ähnliche Nachteile aufweisen, wie bei der zuvor beschriebenen Feuerverzinkung. Die mittels der Feueraluminierung aufge- brachten Schichten haben sich aufgrund ihrer unzureichenden Reinheit, der hohen Porosität und unvermeidlichen Oxideinschlüsse und damit geringer Korrosionsbeständigkeit nicht bewährt. Weitere Nachteile sind, daß die Beschichtung nicht dekorativ aussieht und eine bei den für die Feueraluminierung notwendigen Temperaturen teilweise starke mechanische Beeinflussung des zu beschichtenden Materials erfolgt.
Gemäß dem Stand der Technik kann die Feuerverzinkung auch mit der Feueraluminierung kombiniert werden. Dies führt zu einer etwas verbesserten Korrosionsschicht durch die aktive katho- dische Schutzwirkung des Aluminiums. Nachteilig wirkt sich jedoch der fehlende dekorative Charakter aus. Hinzu kommen weitere Nachteile, die allein aufgrund der Beschichtung bei hohen Temperaturen auftreten.
Als weiterer Stand der Technik sind galvanische Abscheideverfahren von Aluminium bekannt, die in aprotischen wasser- und Sauerstofffreien Elektrolyten erfolgen. Dabei erfolgt die Abscheidung des Aluminiums aus Bädern, die Aluminiumalkylkom- plexe aus Alkalimetallhalogeniden und Aluminiumalkylen enthalten. Als Lösungsmittel werden im allgemeinen aromatische oder aliphatische Kohlenwasserstoffe eingesetzt. Derartige Elektrolytlösungen werden beispielsweise in der EP 0 402 761 A und der EP 0 084 816 A beschrieben.
Derartige Elektrolytlösungen werden jedoch bisher ausschließlich zur Beschichtung von Gestellwaren verwendet. Hierbei werden einzelne Teile in entsprechenden Gestellen angeordnet und diese Gestelle in die jeweiligen Elektrolytbäder einge- taucht. Eine Aluminierung von Endlosprodukten mit aprotischen wasser- und sauerstofffreien Elektrolyten ist bisher aus dem Stand der Technik nicht bekannt. Endlosprodukte wie Drähte, Bänder, Langprofile und Röhren werden bisher entweder mittels der elektrolytischen Verzinkung in wässrigen Systemen oder der Feueraluminierung oder Feuerverzinkung korrosionsinhibie- rend beschichtet.
Die technische Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das die oben erwähnten Nachteile der bisher bekannten Beschichtungsverfahren für Endlosprodukte vermeidet, kostengünstig ist und zu einer besseren Beschichtung führt. Das Verfahren soll weiterhin ohne Veränderung des Grundwerkstoffes durchgeführt werden können, insbesondere bei niedrigen Temperaturen. Diese technische Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum elektrolytischen Beschichten von metallischen oder nichtmetallischen Endlosprodukten mit Metallen oder Legierungen im Durchlaufverfahren aus aprotischen wasser- und sauerstoff- freien Elektrolyten, wobei das Endlosprodukt über ein Schleusensystem in eine unter Inertgasatmosphare befindliche gekapselte Beschichtungsanlage geführt wird und dort die nachfolgenden Schritte bei Temperaturen < 120°C durchgeführt werden.
- Aktivierung des zu beschichtenden Endlosproduktes - Spülen des zu beschichtenden Endlosproduktes
- Kontaktierung des zu beschichtenden Endlosproduktes
- elektrolytische Beschichtung des zu beschichtenden Endlosproduktes mit Metall oder einer Metalllegierung
- Trocknung des beschichteten Endlosproduktes - Austritt des beschichteten Endlosproduktes über ein Schleusensystem aus der Anlage
Unter Endlosprodukt im Sinne der Erfindung werden metallische oder nichtmetallische Werkstoffe verstanden, die in aufge- rollter oder zusammengelegter Form hergestellt werden und bei der Beschichtung in einem kontinuierlichen Prozeß endlos durch die Anlage bewegt werden. Hierzu gehören beispielsweise Drähte jeglicher Dicken, Bänder und Langprofile, Röhren und ähnliche Produkte.
Als Elektrolyt im Sinne der Erfindung werden nichtwässrige Systeme bezeichnet, die eine gesteuerte reine Abscheidung des Metalls oder der Metalllegierung, insbesondere von Aluminium und Aluminiumlegierungen über das Elektrolyseverfahren ohne Zwischen- oder Trägerschicht, erlauben.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden als Endlosprodukte Draht, Bänder, Langprofile oder Röhren aus metallischen oder nichtmetallischen Werkstoffen eingesetzt. Es ist bevor- zugt, daß diese Werkstoffe mit Aluminium oder Aluminiumlegierungen beschichtet werden.
Figur 1 zeigt ein Verfahrensschema des erfindungsgemäßen Ver- fahrens.
Figur 2 zeigt eine Abbildung des Schleusensystems, Figur 3 zeigt eine Beschichtungszelle.
Figur 4 zeigt die Kontaktierungszelle.
Figur 5 zeigt ein Schaubild des Gesamtverfahrens.
Figur 1 zeigt die einzelnen Verfahrensschritte des erfin- dungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird das Endlosprodukt beispielsweise von einer Haspel abgewickelt und zunächst über eine Schleuse in die Beschichtungsvorrichtung eingeschleust. Bereits beim Einleiten in das Schleusensystem kann ein Reinigungsprozeß durchgeführt werden, indem das Endlosprodukt über eine Gasabstreif- oder Sprühdüse geführt wird (s. auch Figur 2, Ziffer 11) . Als zweiter Verfahrensschritt erfolgt dann eine Aktivierung des zu beschichtenden Werkstoffes. Mit der Ziffer 3 ist eine Spüleinheit bezeichnet, in der der Werkstoff nach der Aktivierung gespült wird. Ziffer 4 beschreibt eine Umlenkeinheit mit einer oder mehrerer Rollen. Diese wird verwendet, um die Gesamtgröße der Anlage zu verkleinern und ist insbesondere bei Endlosprodukten von geringem Durchmesser sinnvoll. Die nachfolgenden Ziffern 5 beschreiben einzelne Kontaktierungszellen, die Ziffern 6 die Beschichtungszellen und die Ziffern 7 die Nachbehandlung. Das beschichtete Produkt wird dann am Ende des Prozesses auf eine entsprechende Haspel aufgerollt.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann nach der elektroly- tischen Beschichtung in der Anlage eine chemische oder elek- trochemische Nachbehandlung durchgeführt werden. Diese kann auch verbunden sein mit einer gleichzeitigen oder nachfolgenden farblichen Gestaltung innerhalb der Oberflächenstruktur. Bei der Nachbehandlung erfolgt eine mechanische Oberflächen- Verdichtung, die zu einer sehr glänzenden Oberfläche führt, wobei diese bei der Nachbehandlung nicht beeinflußt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die gesamte Anlage über Regenerierungskreisläufe geschlossen gestaltet, und alle verwendeten Flüssigkeiten werden im Umlaufverfahren aufbereitet, gereinigt und rückgeführt. Dies erfolgt insbesondere für die Spüllösungen, die Elektrolytlösungen und die Aktivierungslösung, die je nach Bedarf filtriert und/oder destilliert werden können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Endlosprodukt durch das Schleusensystem und das Spülsystem aus jeweils mindestens drei Kammern geführt, wobei die mittlere Kammer B mit einer Sperrflüssigkeit gefüllt ist und die äuße- re Kammer A Luft enthält und die innere Kammer C ein Inertgas enthält (s. auch Figur 2). In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Endlosprodukte über nicht gas- und flüssigkeitsdichte Führungen in die Kammern geführt, so daß die in den Kammern befindliche Flüssigkeit teilweise in die Nachbarkammern läuft.
Durch diese Maßnahmen wird beispielsweise bei der Schleusenkammer erreicht, daß keine Feuchtigkeit oder Sauerstoff bei der Einführung des Endlosproduktes in die Anlage gelangt. Die in der mittleren Kammer B befindliche Sperrflüssigkeit stellt eine Sperre für die in der äußeren Kammer A enthaltene Luft dar. Aufgrund der Auslegung der Führungen zwischen den Kammern in nicht flüssigkeitsdichter Form läuft ein Teil der Sperrflüssigkeit aus der mittleren Kammer B in die Kammern A und C. Es kommt somit an diesen Stellen zu einer Spülung des eingeführten Endlosproduktes. Die in den Kammern A und C gesammelte Flüssigkeit gelangt über ein Ablaufsystem in einen Vorratstank und wird über eine entsprechenden Pumpe und Filtriereinrichtung in die mittlere Kammer B zurückgeführt.
In ähnlicher Weise sind auch die in der Figur 5 bezeichneten Spülkammern konstruiert, so daß auch hier aus den davor befindlichen Bädern keinerlei Flüssigkeit oder Gas in die nachfolgenden Kammern gelangen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die aus den Kammern durch den Überlauf oder die Führungen ablaufende Flüssigkeit über ein UmlaufSystem gereinigt und in die jeweilige Kammer zurückgeführt. Als Führungen zwischen den Kammern werden bevorzugt Buchsen oder Rollen verwendet. Die Kontaktierung erfolgt bevorzugt in einer mit flüssigen Elektrolyten gefüllten Kammer, die keine Anode enthält, wobei das Endlosprodukt über einen kathodisch geschalteten Metallkontakt geführt wird. Der Flüssigkeitspegel dieser Kontaktierungszel- le liegt bevorzugt niedriger, als der der benachbarten Be- schichtungszelle, so daß Elektrolytlösung durch die Führungen aus der Beschichtungskammer in die Kontaktierungskammer gelangen kann und so die Reinheit der Elektrolytlösung durch aus der Kontaktierungskammer eingeschleppte Verunreinigungen nicht verringert werden kann
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die elektrolytische Beschichtung in einer Beschichtungskammer, die mit Elektrolytlösung gefüllt ist, wobei das Endlosprodukt durch eine Buchse geführt wird, die isoliert ist.
Durch diese Maßnahmen in der Beschichtungszelle wird erreicht, daß die Stromzuführung für das Endlosprodukt in Kammern erfolgt, in denen keine Anode vorhanden ist, so daß es in diesen Kontaktierungszellen nicht zum Anwachsen von abge- schiedenem Metall, beispielsweise auf den Spannung führenden Kathodenführungen, kommt. In den Beschichtungskam ern selbst ist keine Stromführung vorhanden, so daß hier die Metallab- scheidung nur auf dem Endlosprodukt selbst erfolgt. Die An- Ordnung der Kontaktierungs- und Beschichtungszellen kann in beliebiger Häufigkeit erfolgen, je nach Länge und Größe der Anlage.
Das Einleiten des Drahtes in die erfindungsgemäße Vorrichtung erfolgt über besonders zweckmäßig gestaltete Vakuum- oder Flüssigkeitsschleusensysteme, wobei letztere ähnlich gestaltet sind, wie die Kontaktierungszellen zwischen den Beschichtungszellen. Dies ist sowohl für Ein- als auch für Mehrdrahtsysteme möglich. Das dichtende Medium kann gleichzeitig der Reinigung der Drahtoberfläche dienen. Zwischen den Schleusensystemen laufen die Prozesse stets vollkommen unter inerter Atmosphäre ab. In den Spüleinheiten, Kontaktierungs- und Beschichtungszellen sind die Drahtführungen zielgerichtet so gestaltet, daß der Draht in gleichmäßigem Abstand zu den als Beschichtungsmaterial dienenden Anoden durch die Beschich- tungszelle bewegt wird, ohne elektrischen Kontakt zu benachbarten Drähten oder zur Anode zu bekommen.
Zwischen den Beschichtungszellen befindet sich ein Überflu- tungssystem, in dem in Kontaktierungszellen die elektrische Kontaktierung des Drahtes erfolgt, um über die gesamte Anlagenlänge gleichmäßige stabile Bedingungen zu schaffen.
Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß sich auch in diesem Bereich der Draht innerhalb der Elektrolytflüssigkeit befinden muß, aber die Kontaktierung außerhalb der direkten Beschichtungsbereiche liegt. Der Abschluß von der Umgebung erfolgt neben der inerten Atmosphäre über Überflutungssysteme, ähnlich der erwähnten Schleusensysteme. Die Kontaktierung kann erfindungsgemäß über federnd gelagerte Kontaktelemente schleifend oder rollend erfolgen, wobei eine flexible Durchmesseranpassung möglich ist. Durch die gemäß der Erfindung gestaltete in Bezug auf das Beschichtungsfeld ausgelagerte Kontaktierung, kommt es nicht zu einem Aufwach- 5 sen der Kontaktrollen oder Kontaktelemente.
Erfindungsgemäß kann insbesondere bei dünnen Abmessungen der Draht über speziell ausgelegte Umlenksysteme mehrmals durch Beschichtungseinheiten geführt werden, so daß eine auf gerin- 0 ge Länge begrenzte hocheffektive Anlage möglich ist. In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung der Anlagentechnik und des Verfahrens ist vorgesehen durch Speicherbehälter bei einem Stillstand der Anlage, das Endlosprodukt in seiner ursprünglichen Position zu belassen, um im Gegensatz zu klassischen 5 Verfahren keine AnlaufVerluste zu bekommen.
Durch die Erfindung wird gewährleistet, daß mechanische oder physikalisch-chemische Abstreifvorgänge nicht die Gleichmäßigkeit oder Homogenität der aufgebrachten Oberflächenschicht 0 beeinflussen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Aluminiumelektroden in den Beschichtungszellen problemlos auszutauschen und den Betrieb sofort wieder aufzunehmen.
5 Die Nebenaggregate, wie Filter und Speichersysteme für
Schleusenflüssigkeit, Reinigungsmedien und Elektrolyte, sind entsprechend der Erfindung so gestaltet, daß ein geschlossener umweltunabhängiger Betrieb möglich ist. Abfallprodukte werden in konzentrierter Form recyclingfähig ausgeschieden. o Das geschilderte Verfahren bietet über die erfindungsgemäß beschriebenen Komponenten die Möglichkeit einer chemischen Passivierung der Beschichtung, die eine wesentliche Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit darstellt. Eine gemäß der Erfindung mögliche farbliche Nuancierung der Beschichtung selbst, 5 nicht als Auftrag, erhöht die mechanische Beständigkeit die- ser Farbgebung im Vergleich zu Lacken erheblich. Die dem Verfahren erfindungsgemäß zugrundeliegende Auswahl der Beschich- tungsmaterialien und Elektrolyten erhöht gegenüber den dargestellten klassischen Verfahren die Korrosionsbeständigkeit sowohl im sauren als auch im alkalischen Bereich erheblich. Durch eine entsprechend der Erfindung erfolgte Ausgestaltung der Austrittsbereiche des Drahtes aus dem Beschichtungs-...und Spültrakt wird es möglich, den Draht in trockner bzw. sogar in oberflächenverdickter Form in den gewünschten Farben und entsprechenden Beschichtungsauflagen zu erhalten.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum elektrolytischen Beschichten von metallischen oder nichtmetallischen Endlosprodukten mit Metallen oder Metalllegie- rungen im Durchlaufverfahren aus aprotischen wasser- und Sauerstofffreien Elektrolyten bestehend aus mindestens einem Schleusensystem 1, mindestens einer Kontaktierungszelle 5, mindestens einer Beschichtungszelle 6, wobei diese Baugruppen in beliebiger Anzahl hintereinander geschaltet sind und die gesamte Vorrichtung luftdicht verkapselt ist. Eine solche Vorrichtung dient beispielsweise auch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 2 zeigt eine Ansicht des Schleusensystems 1. Es besteht bevorzugt aus mindestens drei Kammern A, B und C, 17, 18, 19, wobei die mittlere Kammer B einen Flüssigkeitsüberlauf 16 besitzt und die Kammern A und C als Überlaufkammern ausgebildet sind. Besonders bevorzugt besitzen die Kammern A, B und C einen Ablauf 20, 22 und 23, wobei die mittlere Kammer zusätz- lieh einen Zulauf 21 besitzt, durch die die in den Kammern A und C gesammelte Sperrflüssigkeit in die mittlere Kammer B zurückgeführt werden kann. Die Ziffer 14 bezeichnet einen Vorratstank, die Ziffer 15 eine entsprechende Pumpe. Mit der Ziffer 9 ist die Drahtführung bezeichnet, Ziffer 17 bezeich- net die Kammer A, Ziffer 18 die Kammer B und Ziffer 19 die Kammer C. Mit der Ziffer 12 ist das Endlosprodukt bezeichnet, das durch die Kammer geführt wird und Ziffer 11 ist eine bevorzugt eingesetzte Gasabstreif- oder Sprühdüse zur zusätzlichen Reinigung der Oberfläche des durch die Anlage geführten Endlosproduktes 12. Mit den Ziffern 24 und 25 sind die inneren Kammerwände bezeichnet, die Ziffer 13 bezeichnet eine Wechselplatte für Buchsen. Hierdurch ist es möglich,.. Endlosprodukte verschiedenen Durchmessers einzusetzen, wobei dann jeweils auch die entsprechende Buchse eingesetzt werden muß. Ziffer 10 bezeichnet den Flüssigkeitsspiegel.
Figur 3 zeigt eine Beschichtungszelle. Die Figuren 3a, 3b und 3d zeigen verschiedene Ansichten des in der Zelle befindlichen Trägers 28 für das Endlosprodukt 12. Figur 3a zeigt eine Vorderansicht, Figur 3b eine Seitenansicht und Figur 3d eine Aufsicht. Die Figur 3c ist eine perspektivische Ansicht der gesamten Beschichtungszelle 6. In den Figuren 3a, 3b und 3d ist mit der Ziffer 28 der Träger aus Isoliermaterial bezeichnet. Ziffer 27 zeigt die in zwei Teile geteilte Keramikbuch- se. Diese ist entgegen der Laufrichtung des eingeführten Endlosproduktes aus dem Isoliermaterial entfernbar angeordnet und kann beispielsweise gegen Buchsen mit einem veränderten Durchmesser ausgetauscht werden.
Figur 3c zeigt die gesamte Beschichtungszelle 6 mit den Anodenplatten 26 und dem in der Mitte angeordneten Träger 28 und der Buchse 27.
Die Beschichtungszelle 6 besitzt bevorzugt Führungen zur Füh- rung des Endlosproduktes 12, die so gestaltet sind, daß ein gleichmäßiger Abstand zwischen den in der Beschichtungszelle angeordneten Anoden 26 und dem zu beschichtenden Endlosprodukt 12 gewährleistet ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besitzt die Beschichtungszelle einen Überlauf und einen Zulauf für Elektrolyt. Die Führungen in den Beschichtungszellen bestehen aus einem Träger 28 aus Isoliermaterial, der in der Mitte durchbohrt ist, wobei in der Durchbohrung Buchsen 27 angeordnet sind, die nur einseitig einsteckbar sind und in bevorzugter Weise aus keramischem Material bestehen und zur leichteren Auswechselbarkeit für Endlosprodukte von verschiedenem Durchmesser geteilt sind.
Figur 4 zeigt eine Abbildung der Kontaktierungszelle 5. Figur 4a stellt eine Vergrößerung des Kontaktierungsbereiches als Seitenansicht dar. Figur 4b zeigt eine perspektivische Ansicht der Kontaktierungszelle 5. In der Figur 4b ist mit der Ziffer 12 das Endlosprodukt bezeichnet. Dieses wird zwischen einer unter kathodischer Spannung befindlichen Metallrolle 29 und einer nicht leitenden Keramikspannrolle 30 hindurchgeführt, wobei mit der Ziffer 32 die Kerben in den Metallrollen bezeichnet sind zur besseren Führung des Endlosproduktes 12. Mit der Ziffer 33 sind die Halteelemente für die Metallrollen und die Keramikspannrollen bezeichnet. Figur 4a zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Kontaktierungsbereiches. Die Ziffer 29 zeigt die Metallrolle, Ziffer 31 eine Bronzebuchse zur Stromzuführung, Ziffer 12 das Endlosprodukt und Ziffer 30 sind die Keramikspannrollen. Mit diesen wird die Vorspannung über Federn oder Stellschrauben für das Endlosprodukt eingestellt.
Die Kontaktierungszelle 5 ist in bevorzugter Weise so ausgebildet, daß in ihr eine Metallrolle oder ein Schleifkontakt angeordnet ist, über den das Endlosprodukt kathodisch geschaltet wird. Zusätzlich können eine oder mehrere Keramikspannrollen zur Einstellung der Vorspannung in der Kontaktierungszelle angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Metallrolle eine Kerbung auf, über die das Endlosprodukt geführt wird. In der Kontaktierungszelle ist weiterhin bevorzugt ein Überlauf angeordnet, so daß aus der Elektrolysezelle dringende Elektrolyte in ein Sammelsystem abgeführt werden können.
Die Figur 5 zeigt eine Ansicht der Beschichtungszelle 6, der Kontaktierungszelle 5 und der Spüleinheiten 3. Figur 5a zeigt die Aufsicht auf diese Zellen und Figur 5b eine Seitenansicht. Es ist zu erkennen, daß die Spüleinheiten 3 in ähnlicher Weise gestaltet sind, wie die zuvor beschriebenen Schleusensysteme in Figur 2. Sie besitzen ebenfalls einen Überlauf, sowie benachbarte Überlaufkammmern, wobei die mittlere Kammer jeweils mit Flüssigkeit gefüllt ist. Diese kann durch die nicht dichten Führungen in die Nachbarkammern laufen und wird durch entsprechenden Abläufe gesammelt und in die Spülkammern zurückgeführt. Mit der Ziffer 5 sind die Kontaktierungszellen beschrieben. Diese sind bevorzugt den Beschichtungszellen 6 benachbart und mit Elektrolyt gefüllt. Die Ziffer 6 zeigt die Beschichtungszellen mit den Anoden 26 und den Trägern 28 aus Isoliermaterial mit den darin befind- liehen Keramikbuchsen 29 zur Führung der Endlosprodukte 12 in den Beschichtungszellen. Auch die Beschichtungszellen sind mit Elektrolyt gefüllt und verfügen über einen Überlauf, einen Ablauf und einen Zulauf, durch den die jeweiligen Elektrolytflüssigkeiten umgewälzt, gereinigt und rückgeführt wer- den können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist erhebliche Vorteile auf gegenüber bisher bekannten Vorrichtungen zur Metallisierung von Endlosprodukten. So ist der Draht über nicht leiten- de Rohre und Rollenführungen innerhalb der Vorrichtung, speziell aber im elektrischen Feld der Beschichtungszelle 6, stabil positionierbar. Durch diese stabile Führung ist es möglich, mehrere parallele Stränge von Endlosprodukten, beispielsweise mehrere Drähte, auch in senkrechter Anordnung durch die Vorrichtung zu führen, ohne daß es zu unerwünschten elektrischen Kontakten kommt und ein gleichmäßiger Abstand zur Anode gewährleistet ist. Durch die als Überflutungskammern konstruierten Schleusensysteme 1, Spüleinheiten 3 und Kontaktierungszellen 5 ist eine elektrische Zwischenkontak- tierung außerhalb des Wirkungsbereiches des Anodenmaterials möglich, wobei das Endlosprodukt stetig im Elektrolyten verbleibt. Die Übertragung der elektrischen Energie in den Kontaktierungszellen 5 kann sowohl über Schleifkontakte in Form von flexiblen Kontaktstiften, die federnd gelagert sind, er- folgen, als auch über federnde Kontaktrollen.
Durch die besondere Lagerung des Endlosproduktes in der Kontaktierungszelle 5, wie auch durch die Führungen in der Beschichtungszelle 6, ist es möglich, unterschiedliche Durch- messer von Endlosprodukten zu fahren. Durch die bevorzugten Umlenkeinheiten 4 ist es möglich, die Endlosprodukte durch mehrere parallele Beschichtungszellen zu führen und damit bei relativ kurzen Anlagen hohe Durchlaufgeschwindigkeiten zu ermöglichen.
Selbst bei einem Stillstand der Anlage kann das Endlosprodukt in den Kammern verbleiben, ohne daß eine Überreaktion an der Oberfläche, wie Überbeizen oder einseitige Überbeschichtung, erfolgen kann, da unter Beibehaltung der inerten Atmosphäre in der Anlage die Reaktionsmedien in den Zwischenbehältnissen außerhalb der Reaktionsräume gespeichert werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß ein Austausch des Anodenmaterials im Stillstand erfolgen kann, ohne das zu beschichtende Material aus der Anlage zu entfernen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es erstmals möglich, Endlosprodukte in einem industriell durchzuführenden Verfahren und einer entsprechenden Vorrichtung mit Metallen, insbesondere Aluminium, zu be- schichten. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungs- gemäße Vorrichtung ersetzen somit die bisher ausschließlich angewendeten Verfahren der Feueraluminierung, Feuerverzinkung und elektrolytischen Beschichtung in wässrigen Medien.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum elektrolytischen Beschichten von metallischen oder nichtmetallischen Endlosprodukten mit Metallen oder Legierungen im Durchlaufverfahren aus aprotischen wasser- und sauerstofffreien Elektrolyten, wobei das Endlosprodukt über ein Schleusensystem (1) in eine unter Inertgasatmosphare befindliche gekapselte Beschichtungsanlage geführt wird und dort die nachfolgenden Schritte bei Temperaturen < 120° C durchgeführt werden.
- Aktivierung des zu beschichtenden Endlosproduktes - Spülen des zu beschichtenden Endlosproduktes
- Kontaktierung des zu beschichtenden Endlosproduktes
- elektrolytische Beschichtung des zu beschichtenden Endlosproduktes mit Metall oder einer Metalllegierung
- Trocknung des beschichteten Endlosproduktes - Austritt des beschichteten Endlosproduktes über ein Schleusensystem aus der Anlage
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Endlosprodukt Draht, Bänder, Langprofile oder Röhren aus metallischen oder nichtmetallischen Werkstoffen eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit Aluminium oder Aluminiumlegierungen be- schichtet wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einleiten in das Schleusensystem (1) ein Reinigungsprozeß durchgeführt wird, indem das Endlosprodukt (12) über eine Gasabstreif- oder Sprühdüse (11) geführt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, daß nach der elektrolytischen Beschichtung in der Anlage eine chemische oder elektrochemische Nachbehandlung durchgeführt wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, daß die gesamte Anlage über Regenerierungskreisläufe geschlossen gestaltet ist, und alle verwendeten Flüssigkeiten im Umlaufverfahren aufbereitet, gereinigt und rückgeführt werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeiten Spüllösungen, Elektrolytlösung und Aktivierungslösung sind.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, daß das Endlosprodukt (12) durch Umlenkeinhei¬ ten (4) geführt wird, um bei kurzen Anlagen hohe Durchlaufgeschwindigkeiten zu ermöglichen.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, daß das Endlosprodukt (12) durch das Schleu¬ sensystem (1) und die Spüleinheit (3) aus jeweils mindestens 3 Kammern (17, 18 und 19) geführt wird, wobei die mittlere Kammer B (18) mit einer Sperrflüssigkeit gefüllt ist und die äußere Kammer A (17) Luft enthält und die innere Kammer C (19) ein Inertgas enthält.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Endlosprodukte über nicht luft- und flüssigkeitsdichte Führungen (9) in die Kammern geführt 5 werden, so daß die in den Kammern befindliche Flüssigkeit teilweise in die Nachbarkammern läuft.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekenn- 10 zeichnet, daß die aus den Kammern durch den Überlauf (16) oder die Führungen (9) ablaufenden Flüssigkeiten über ein Umlaufsystem gereinigt und in die Kammern zurückgeführt werden.
15 12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen (9) Buchsen oder Rollen sind.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekenn- 20 zeichnet, daß die Kontaktierung in einer mit flüssigem
Elektrolyten geführten Kontaktierungszelle (5) erfolgt, die keine Anode enthält, wobei das Endlosprodukt (12) über einen kathodisch geschalteten Metallkontakt (29) geführt wird.
25
14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolytische Beschichtung in einer Beschichtungszelle (6) erfolgt, die mit Elektrolytlösung gefüllt ist, wobei das Endlosprodukt (12) durch eine
30 Buchse (27) geführt wird, die isoliert ist.
15. Vorrichtung zum elektrolytischen Beschichten von metallischen oder nichtmetallischen Endlosprodukten (12) mit
5 Metallen oder Metalllegierungen im Durchlaufverfahren aus aprotischen wasser- und sauerstofffreien Elektrolyten, bestehend aus mindestens einem Schleusensystem (1), mindestens einer Kontaktierungszelle (5) , mindestens einer Beschichtungszelle (6), wobei diese Baugruppen hin- 10 tereinander geschaltet sind und die gesamte Vorrichtung luftdicht verkapselt ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleusensystem (1) aus mindestens drei Kammern
15 A, B und C (17, 18, 19) besteht, wobei die mittlere Kammer B (18) einen Flüssigkeitsüberlauf besitzt und die Kammern A und C (17, 19) als Überlaufkammern ausgebildet sind.
20 17. Vorrichtung nach Ansprüchen 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern A, B und C (17, 18, 19) über einen Abfluß (20, 22, 23) verfügen und die mittlere Kam¬ mer B (18) zusätzlich einen Zufluß (21) besitzt, durch den die in den Kammern A, C (17, 19) gesammelte Sperr-
25 flüssigkeit in die mittlere Kammer B (18) rückgeführt werden kann.
18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer C (19) eine Gasabstreif-
30 düse oder Sprühdüse (11) angeordnet ist.
19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Kammer B (18) des Schleusensystems (1) einen Überlauf (16) besitzt.
20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kontaktierungszelle (5) eine Metallrolle (29) oder ein Schleifkontakt angeordnet ist, über den das Endlosprodukt (12) kathodisch geschaltet wird.
21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 14 bis 20, dadurch ge- kennzeichnet, daß eine oder mehrere Keramikspannrollen
(30) zur Einstellung der Vorspannung in der Kontaktierungszelle (5) angeordnet sind.
22. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 21, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Metallrolle (29) eine Kerbung (32) aufweist, über die das Endlosprodukt (12) geführt wird.
23. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kontaktierungszelle (5) ein Überlauf (16) angeordnet ist, so daß aus der Beschichtungszelle (6) dringender Elektrolyt in ein Sammelsystem abgeführt werden kann.
24. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 23, dadurch ge- kennzeichnet, daß in der Beschichtungszelle (6) Führungen (27) zur Führung des Endlosproduktes (12) angeordnet sind.
25. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 24, dadurch ge- kennzeichnet, daß in der Beschichtungszelle (6) Anoden
(26) angeordnet sind.
26. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungszelle (6) einen Über- s lauf (16) und einen Zulauf (21) aufweist.
27. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen (9) in der Beschichtungszelle (6) aus einem Träger aus Isoliermaterial (28) o bestehen, der in der Mitte durchbohrt ist, wobei in der Durchbohrung Buchsen (27) angeordnet sind, die nur einseitig einsteckbar sind.
28. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 27, dadurch ge- 5 kennzeichnet, daß die Buchsen (27) aus keramischem Material bestehen und zur leichteren Auswechselbarkeit geteilt sind.
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