EP2910669B1

EP2910669B1 - Galvanic coating system and method for operating the same

Info

Publication number: EP2910669B1
Application number: EP14159103.2A
Authority: EP
Inventors: Harry Igor Schaaf; Sergei Nicolaewich Belov
Original assignee: Belov Sergei
Current assignee: Belov Sergei
Priority date: 2014-01-30
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2034-03-12
Also published as: EP2910669A3; EA201400428A1; EA031092B1; EP2910669A2

Description

Die Erfindung betrifft eine galvanische Beschichtungsanlage und ein Verfahren zu deren Betrieb zur Beschichtung einer Oberfläche eines über eine Mehrzahl von über dessen Umfang verteilten, nach außen klemmenden Befestigungselementen als Arbeitselektrode geschalteten hohlzylindrischen Werkstücks mittels einer auf die jeweilige zu erstellende Schicht abgestimmten, in einem Vorratsbehälter vorgehaltenen Arbeitslösung mit einer Beschichtungssubstanz vorgegebener Konzentration und Beschaltung des Werkstücks gegen eine Gegenelektrode über eine vorgegebene Beschichtungsdauer, wobei mittels einer durch Umwälzen der Arbeitslösung über zumindest eine Zuleitung und zumindest eine Ableitung an der Oberfläche eine vorgegebene Strömung der Arbeitslösung zur Einstellung derselben Konzentration der Beschichtungssubstanz wie im Volumen der Arbeitslösung eingestellt ist.The invention relates to a galvanic coating system and a method for its operation for coating a surface of a distributed over a plurality of circumferentially outwardly clamping fasteners connected as a working electrode hollow cylindrical workpiece by means of a tailored to the respective layer to be created, stored in a reservoir working solution with a coating substance of predetermined concentration and wiring of the workpiece against a counter electrode over a predetermined coating time, wherein by means of a circulating the working solution via at least one supply line and at least one discharge at the surface a predetermined flow of the working solution for adjusting the same concentration of the coating substance as in the volume Working solution is set.

Zur galvanischen Beschichtung von Werkstücken wird in einer Wanne ein Elektrolyt vorgelegt und zwischen einer Gegenelektrode und einem Werkstück eine Spannung angelegt, so dass sich je nach Zusammensetzung des Elektrolyts, der angelegten Spannung und den elektrochemischen Eigenschaften des Werkstücks infolge des zwischen Gegenelektrode und dem Werkstück fließenden Stroms an dem Werkstück eine Schicht abscheidet. Hierbei kann ein an sich für die Beschichtung eines entsprechenden Werkstücks ungeeigneter Stoff beschichtet werden, indem zuerst eine oder mehrere Vermittlerschichten aufgebracht und/oder konditionierende Verfahrensschritte vorgesehen werden. Zwischen zwei Beschichtungsschritten werden dabei entsprechende Spülvorgänge des Werkstücks vorgenommen. Beispielsweise kann auf einem Werkstück aus Aluminium eine stabile Kupferschicht aufgebracht werden, indem zuvor eine Nickelschicht aufgebracht wird. Dazwischen sind entsprechende Reinigungs- und Konditionierschritte vorgesehen. Um einen Beschichtungsvorgang mit mehreren Beschichtungsschritten seriell durchführen zu können, wird in Reihe oder - wie beispielsweise aus der DE 29 44 401 A1 bekannt - kreisförmig eine entsprechende Anzahl von Arbeitsbehältern aufgestellt, zwischen denen mittels einer das Werkstück oder eine Folge von Werkstücken von einem Arbeitsbehälter in den nächsten Arbeitsbehälter transportierenden Transporteinrichtung die Folge der notwendigen Beschichtungs- und Behandlungsschritte seriell abgearbeitet wird. Hierbei ist jeder Arbeitsbehälter mit der diesem Behandlungsschritt entsprechenden Flüssigkeit - Elektrolyt, Spüllösung, Konditionierlösung und dergleichen - befüllt und muss über eine entsprechende Versorgung, beispielsweise mit einem Rührwerk, welches nur eine unzureichende Durchmischung des Elektrolyts in dem Arbeitsbehälter ermöglicht, gegebenenfalls einer Heizeinrichtung, Zu- und Abläufen zur Befüllung und Entleerung versehen werden. Insbesondere bei großen Werkstücken, beispielsweise Teilen von Flugzeugtriebwerken, Turbinenteilen und dergleichen, sind Aufwand und Raumbedarf, insbesondere lateraler Raumbedarf für die bereitzuhaltende Anzahl von Arbeitsbehältern sowie die Transporteinrichtung groß, so dass der Aufwand unter anderem auch für die diese umgebenden Gebäude und Gebäudeflächen sehr groß ist. Desweiteren verändern sich die Inhalte der Arbeitsbehälter über dessen Betrieb laufend, so dass beispielsweise durch Schlammbildung die Arbeitsbehälter in vorgesehenen Abständen gereinigt und die Anlage während dieser Zeit stillgelegt werden muss. Weiterhin treten durch die Schlammabfälle hohe Belastungen zur Entsorgung auf.For the electroplating of workpieces, an electrolyte is placed in a trough and a voltage is applied between a counterelectrode and a workpiece so that, depending on the composition of the electrolyte, the applied voltage and the electrochemical properties of the workpiece as a result of the current flowing between the counter electrode and the workpiece a layer separates on the workpiece. In this case, a substance which is unsuitable for the coating of a corresponding workpiece can be coated by first applying one or more intermediate layers and / or providing conditioning steps. Between two coating steps corresponding flushing operations of the workpiece are made. For example, a stable copper layer can be applied to a workpiece made of aluminum by previously applying a nickel layer. In between are appropriate cleaning and conditioning steps intended. In order to perform a coating operation with several coating steps serially, is in series or - such as from the DE 29 44 401 A1 Known - circular placed a corresponding number of working containers, between which by means of a workpiece or a sequence of workpieces from a working container in the next working container transporting transport the sequence of necessary coating and treatment steps is processed serially. In this case, each working container is filled with the liquid corresponding to this treatment step - electrolyte, rinsing solution, conditioning solution and the like - and has to be supplied via an appropriate supply, for example with an agitator, which only permits insufficient mixing of the electrolyte in the working container, if appropriate a heating device. and processes are provided for filling and emptying. Especially with large workpieces, such as parts of aircraft engines, turbine parts and the like, effort and space requirements, especially lateral space requirements for the number of work containers to be kept and the transport device are large, so that the effort is also very large, among other things for the surrounding buildings and building surfaces , Furthermore, the contents of the working containers are constantly changing over its operation, so that, for example, by sludge formation, the working containers have to be cleaned at designated intervals and the system must be shut down during this time. Furthermore, due to the sludge waste high loads occur for disposal.

Aus der DE 103 55 802 A1 ist ein Reaktor zur Beschichtung von Werkstücken bekannt, bei dem zur chemischen Bearbeitung eines Werkstücks eine Anzahl von Düsen zum Austritt eines Elektrolyts zur Einstellung vorgegebener Strömungseigenschaften des Elektrolyts vorgesehen ist.From the DE 103 55 802 A1 For example, a reactor for coating workpieces is known in which a number of nozzles for the discharge of an electrolyte for setting predetermined flow properties of the electrolyte are provided for the chemical treatment of a workpiece.

Aus der EP 0 699 781 A1 ist ein galvanisches Verfahren zum galvanischen oder chemischen Aufbringen metallischer Schichten auf ein Innenvolumen eines Körpers bekannt, wobei durch den Innenkörper ein mit Düsen besetzter Düsenkörper zur Zuführung von Elektrolyt verlagert wird.From the EP 0 699 781 A1 is a galvanic process for galvanic or chemical deposition of metallic layers on an internal volume a body known, being displaced by the inner body a nozzle body occupied with nozzles for supplying electrolyte.

Aus der EP 0 100 400 A1 ist ein Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von Metallen aus wässrigen Lösungen auf Stahlbändern bekannt, wobei an Schmalseiten des Stahlbands Elektrolyt unter hoher Strömung gegenüber dem Stahlband aufgebracht wird.From the EP 0 100 400 A1 discloses a method for the electrolytic deposition of metals from aqueous solutions on steel strips, wherein on narrow sides of the steel strip electrolyte is applied under high flow relative to the steel strip.

Aufgabe der Erfindung ist daher, eine galvanische Beschichtungsanlage und ein Verfahren zu deren Betrieb vorzuschlagen, die eine effizientere und schnellere Beschichtung hohlzylindrischer Werkstücke ermöglichen und weniger Industrieabfall verursachen.The object of the invention is therefore to propose a galvanic coating system and a method for its operation, which allow a more efficient and faster coating of hollow cylindrical workpieces and cause less industrial waste.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und die Merkmale des Verfahrens gemäß Anspruch 3 gelöst. Die von diesen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands und des Verfahrens wieder.The object is solved by the subject matter of claim 1 and the features of the method according to claim 3. The dependent claims represent advantageous embodiments of the subject matter and of the method.

Die vorgeschlagene galvanische Beschichtungsanlage dient der Beschichtung einer Oberfläche eines als Arbeitselektrode geschalteten Werkstücks beliebiger Gestalt. Die Beschichtung erfolgt mittels eines oder mehrerer Beschichtungsvorgänge und gegebenenfalls vor-, zwischen- oder nachgeschalteter Konditionierungs-, Reinigungsvorgänge und/oder dergleichen mittels einer auf die jeweilige zu erstellende Schicht und den Beschichtungsprozess abgestimmten Arbeitslösung. Die Arbeitslösung wird bevorzugt in einem von den chemischen Eigenschaften und dessen physikalischen Eigenschaften wie Temperatur, Dichte und Volumen abgestimmten Vorratsbehälter, beispielsweise aus Polypropylen (PP), Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder dergleichen vorgehalten. Weitere Vorratsbehälter können der Bereithaltung der Konditionierungs- und Reinigungslösung dienen.The proposed galvanic coating system is used to coat a surface of a workpiece connected as a working electrode of any shape. The coating takes place by means of one or more coating processes and possibly pre-, intermediate or subsequent conditioning, cleaning operations and / or the like by means of a working solution adapted to the respective layer to be produced and the coating process. The working solution is preferred in one of the chemical properties and its physical properties such as temperature, density and volume tuned storage container, for example made of polypropylene (PP), polyvinylidene fluoride (PVDF) or the like held. Further storage containers can serve to provide the conditioning and cleaning solution.

Die Arbeitslösung enthält die Beschichtungssubstanz in vorgegebener Konzentration. Unter Beschichtungssubstanz sind beispielsweise Metallsalze, Substrate, die eine Beschichtung durch Oxidation der Oberfläche bewirken, beispielsweise eine Eloxierung oder dergleichen zu verstehen. Das Werkstück wird als Arbeitselektrode gegen eine Gegenelektrode, bevorzugt eine chemisch inerte Gegenelektrode aus Edelstahl, Titan oder dergleichen geschaltet, so dass der gesamte Stoffumsatz der Beschichtung aus der Arbeitslösung gewonnen wird. Je nach Art der Ausbildung der Beschichtung - kathodisch oder anodisch - wird die Arbeitselektrode als Kathode oder Anode und die Gegenelektrode entsprechend als Anode oder Kathode beschaltet. In besonders vorteilhafter Weise ist der Arbeitsbehälter selbst, eine stromleitend ausgebildete Innenwanne, ein anderer mit der Arbeitslösung in elektrolytischem Kontakt stehender Teil des Arbeitsbehälters oder dergleichen als Gegenelektrode ausgebildet. Desweiteren können Gegenelektroden beispielsweise in einen Arbeitsbehälter, eine Zu- oder Ableitung integriert sein.The working solution contains the coating substance in a predetermined concentration. By coating substance are meant, for example, metal salts, substrates which cause a coating by oxidation of the surface, for example an anodization or the like. The workpiece is switched as a working electrode against a counter electrode, preferably a chemically inert counter electrode made of stainless steel, titanium or the like, so that the entire material conversion of the coating is obtained from the working solution. Depending on the nature of the formation of the coating - cathodic or anodic - the working electrode is connected as a cathode or anode and the counter electrode corresponding to the anode or cathode. In a particularly advantageous manner, the working container itself, an electrically conductive inner trough, another with the working solution in electrolytic contact standing part of the working container or the like is designed as a counter electrode. Furthermore, counter electrodes can be integrated, for example, in a work container, an inlet or outlet.

Zur Erzielung einer bevorzugt kompletten Beschichtung ist eine vorgegebene Beschichtungsdauer vorgesehen, die abhängig von der vorgesehenen Schichtdicke, der Vollständigkeit der Beschichtung, der Fläche des zu beschichtenden Werkstücks und dergleichen von Hand oder abhängig von elektrischen Größen automatisiert eingestellt wird.To achieve a preferably complete coating, a predetermined coating duration is provided, which is set automatically depending on the intended layer thickness, the completeness of the coating, the area of the workpiece to be coated and the like, or depending on electrical variables.

Zur Erzielung schneller Beschichtungszeiten, einer vollständigen und qualitativ hochwertigen Beschichtung und einem zu vernachlässigenden elektrolytischen Abfall wie beispielsweise Elektrodenschlamm ist ein Umwälzen der Arbeitslösung derart vorgesehen, dass über zumindest eine Zuleitung und zumindest eine Ableitung an der zu beschichteten Oberfläche eine vorgegebene Strömung der Arbeitslösung eingestellt ist, die zur Angleichung derselben Konzentration der Beschichtungssubstanz an der zu beschichtenden Oberfläche wie im Volumen wie Hauptmasse der Arbeitslösung (bulk) führt. Dies bedeutet, dass der an der Oberfläche durch Beschichtung entstehende Gradient der Konzentration von der Oberfläche in ein mittleres Volumen der Arbeitslösung im Wesentlichen durch die eingestellte Strömung abgebaut wird. Durch den Abbau des Gradienten steht der Oberfläche eine effektive Konzentration der Beschichtungssubstanz zur Verfügung und die Reaktionsprodukte der Beschichtung werden durch die vorgeschlagene Anströmung der Oberfläche effektiv abgeführt, so dass die Beschichtungsgeschwindigkeit steigt, und die Beschichtung qualitativ hochwertig ausgebildet wird. Die Umwälzung der Arbeitslösung erfolgt in einem verkürzten Kreislauf unter Ausschluss des Vorratsbehälters.To achieve rapid coating times, a complete and high-quality coating and a negligible electrolytic waste such as electrode sludge recirculation of the working solution is provided such that a predetermined flow of the working solution is set via at least one supply line and at least one derivative on the surface to be coated, which leads to the same concentration of the coating substance on the surface to be coated as in the volume as bulk of the working solution (bulk). This means that the gradient of the concentration formed on the surface by coating from the surface into an average volume of the working solution is substantially reduced by the adjusted flow. By degrading the gradient, an effective concentration of the coating substance is available to the surface and the reaction products of the coating are effectively removed by the proposed flow of the surface, so that the coating speed rises, and the coating is of high quality. The circulation of the working solution takes place in a shortened cycle excluding the storage container.

Hierbei kann durch die Umwälzung je nach zu beschichtendem Werkstück beziehungsweise dessen zu beschichtender Oberfläche eine laminare oder eine turbulente Strömung an der Oberfläche erzeugt werden. Dabei kann eine Heranführung der Arbeitslösung an die Oberfläche in einem zu der Oberfläche spitzen Winkel, bevorzugt kleiner 30°, besonders bevorzugt 15° zur Oberfläche vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können die Zuleitungen der Arbeitslösung in einem entsprechend spitzen Winkel in einer gegenüber der Oberfläche beabstandeten Wandung eines Arbeitsbehälters vorgesehen sein. Dies kann insbesondere in einem runden Arbeitsbehälter zu einer im Wesentlichen tangentialen Beschleunigung des Arbeitsvolumens führen, so dass die beabstandete Oberfläche mit hoher Relativgeschwindigkeit und damit der Strömung zur Einstellung derselben Konzentration an Beschichtungssubstanz wie im Volumen der Arbeitslösung angeströmt ist.Depending on the workpiece to be coated or its surface to be coated, the circulation can produce a laminar or turbulent flow on the surface. In this case, a pre-approach of the working solution to the surface in an acute angle to the surface, preferably less than 30 °, more preferably 15 ° to the surface may be provided. Alternatively or additionally, the supply lines of the working solution may be provided at a correspondingly acute angle in a wall of a working container which is at a distance from the surface. This can lead to a substantially tangential acceleration of the working volume, in particular in a round working container, so that the spaced-apart surface has a high relative velocity and thus the flow for setting the same concentration of coating substance as in the volume of the working solution.

Erfindungsgemäß ist mittels zumindest zweier, gegeneinander gerichteter Zuleitungen eine turbulente, bevorzugt dreidimensionale Verwirbelung der Arbeitslösung vorgesehen. Hierbei können die Zuleitungen so gegeneinander gerichtet sein, dass eine turbulente Strömung in einem beispielsweise in dem Arbeitsbehälter aufgenommenen Arbeitslösungsvolumen in dem Maße erzeugt wird, dass an der Oberfläche eine ausreichende Anströmung vorhanden ist, um die sich die durch elektrochemische Umsetzung verringernde Konzentration des Beschichtungssubstrats an der zu beschichtenden Oberfläche konstant und der Konzentration des Mittels der Arbeitslösungsvolumens entsprechend auszugleichen. Beispielsweise kann bei einem ringförmigen Werkstück mit beidseitig zu beschichtender Oberfläche vorgesehen sein, an beiden Seiten des Werkstücks eine Zuleitung zur spitzwinkeligen Einströmung der Arbeitslösung auszubilden, wobei die beiden Teilströme der beiden Seiten des Werkstücks gegenläufig ausgebildet sind, so dass insgesamt eine turbulente Strömung bei einem Aufeinandertreffen der Teilströme, beispielsweise oberhalb und unterhalb des Hohlzylinders des Werkstücks in dem Arbeitsbehälter ausgebildet wird. Efindungsgemäß ist in einem das Werkstück aufnehmenden Arbeitsbehälter zwischen unterschiedlichen Positionen, bevorzugt unterschiedlichen hydrostatischen Höhen eine Verbindungsleitung vorgesehen. Hierdurch erfolgt neben einer Ausbildung von Turbulenzen in einer Ebene eine Übertragung der Turbulenzen auf die hydrostatische Höhe des Arbeitsbehälters, so dass eine besondere effiziente dreidimensionale turbulente Anströmung der Außen- und Innenoberfläche des hohlzylindrischen Werkstücks ausgebildet ist.According to the invention, a turbulent, preferably three-dimensional turbulence of the working solution is provided by means of at least two, oppositely directed supply lines. In this case, the supply lines can be directed towards one another in such a way that a turbulent flow is produced in a working solution volume accommodated, for example, in the working container to the extent that there is sufficient flow at the surface around which the electrochemically reducing concentration of the coating substrate at the To be coated surface constant and the concentration of the mean of the working solution volume accordingly. For example, in the case of an annular workpiece having a surface to be coated on both sides, it is possible to form a supply line for acute-angle inflow of the working solution on both sides of the workpiece, with the two partial streams of the two sides of the workpiece being configured in opposite directions, so that overall there is turbulent flow in a collision the sub-streams, for example, above and below the hollow cylinder of the workpiece is formed in the working container. Efindungsgemäß is provided in a workpiece receiving working container between different positions, preferably different hydrostatic heights a connecting line. As a result, in addition to the formation of turbulences in a plane, the turbulences are transferred to the hydrostatic height of the working container, so that a particularly efficient three-dimensional turbulent flow is formed on the outer and inner surfaces of the hollow cylindrical workpiece.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform bildet zur Beschichtung einer innerhalb des Werkstücks vorgesehenen Oberfläche das Werkstück den Arbeitsbehälter selbst. Zur Erzeugung einer Anströmung der Oberfläche zur Verringerung oder Eliminierung des Konzentrationsgradienten zwischen Oberfläche und Volumen der Arbeitslösung ist eine die notwendige Anströmung der Oberfläche eingestellte Umwälzung der Arbeitslösung vorgesehen. Hierbei ist das Werkstück ebenfalls als Arbeitselektrode ausgebildet. Die Gegenelektrode kann in den Innenraum des Werkstücks eingebracht oder außen, beispielsweise an der Zu- und/oder Ableitung an gegenüber dem Werkstück isolierten Anschlussstücken oder dergleichen angeordnet sein.In a further advantageous embodiment, the workpiece forms the working container itself for coating a surface provided within the workpiece. A circulation of the working solution adjusted to the necessary flow of the surface is provided in order to generate an incident flow of the surface for reducing or eliminating the concentration gradient between surface and volume of the working solution , Here, the workpiece is also designed as a working electrode. The counterelectrode can be introduced into the interior of the workpiece or be arranged outside, for example at the inlet and / or outlet on connecting pieces insulated from the workpiece or the like.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann eine galvanische Beschichtungsanlage in der Weise vorgesehen sein, dass zur Beschichtung einer vorgegebenen Oberfläche des Werkstücks ein die Oberfläche bedeckender und nach außen abdichtender Arbeitsbehälter mit zumindest einer Zuleitung und zumindest einer Ableitung vorgesehen ist.According to a further advantageous embodiment, a galvanic coating system may be provided in such a way that for coating a predetermined surface of the workpiece, a working container covering the surface and sealing outwards is provided with at least one supply line and at least one discharge line.

Die galvanische Beschichtungsanlage kann zur Automatisierung des Beschichtungsprozesses mehrerer nacheinander zu beschichtender Werkstücke mit einer Werkstückwechseleinrichtung und zumindest einer, zumindest einen vorgegebenen Teil der Oberfläche beschichtenden Beschichtungseinrichtung mit einem den vorgegebenen Teil beinhaltenden Arbeitsbehälter und zumindest einer Zuleitung und zumindest einer Ableitung versehen sein. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Werkstücke von der Werkstückwechseleinrichtung zu- und abgeführt werden. Je nach Ausbildung und Anzahl der einfach oder mehrfach zu beschichtenden Oberflächen eines Werkstücks können mehrere Beschichtungseinrichtungen für eine oder mehrere außerhalb und/oder innerhalb des Werkstücks vorgesehene Oberflächen eingerichtet werden. Hierbei können beispielsweise mehrere Werkstücke zugleich beschichtet werden und/oder mehrere Beschichtungen an einer oder mehreren Oberflächen ausgebildet werden. Vorteilhaft kann hierbei ein Karussellsystem sein, bei dem kreisförmig Werkstücke zugeführt und abgeführt werden, so dass ein kontinuierlicher Beschichtungstakt eingerichtet werden kann. Die vorgeschlagenen Arbeitsbehälter beispielsweise in Form von an die Oberfläche eines Werkstücks angelegten Hauben können dabei automatisiert an die Oberflächen oder Werkstücke angelegt werden. Bei stehenden Arbeitsbehältern können die Werkstücke nacheinander in den Arbeitsbehälter getaucht werden. Dabei kann ein einziger Arbeitsbehälter vorgesehen sein, bei dem während mehrerer Beschichtungsschritte und/oder Reinigungs- und/oder Konditionierungsritte die jeweilige Arbeitslösung gewechselt wird.For the purpose of automating the coating process of several workpieces to be coated one after the other, the galvanic coating system can be provided with a workpiece changing device and at least one coating device coating at least one predetermined part of the surface with a working container containing the predetermined part and at least one supply line and at least one discharge line. It can be provided that the workpieces are supplied and removed from the workpiece changing device. Depending on the design and number of surfaces of a workpiece to be coated once or several times, a plurality of coating devices can be set up for one or more surfaces provided outside and / or inside the workpiece. In this case, for example, several workpieces can be coated at the same time and / or several coatings can be formed on one or more surfaces. In this case, a carousel system can be advantageous, in which workpieces are fed and removed in a circular manner so that a continuous coating cycle can be established. The proposed work container, for example in the form of applied to the surface of a workpiece hoods can be created automatically to the surfaces or workpieces. For standing work containers, the workpieces can be dipped one after the other into the work container. In this case, a single work container can be provided, in which the respective working solution is changed during several coating steps and / or cleaning and / or conditioning steps.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einer galvanische Beschichtungsanlage sind zwischen einem Vorratsbehälter und dem Arbeitsbehälter zumindest zwei an unterschiedlichen geometrischen Positionen des Arbeitsbehälters angeordnete Zuleitungen und zumindest eine Ableitung vorgesehen, wobei zur Befüllung des Arbeitsvolumens an den Zuleitungen ein Volumenstrom vom Vorratsbehälter in Richtung Arbeitsbehälter, zur Entleerung des Arbeitsvolumens ein Volumenstrom vom Arbeitsbehälter zum Vorratsbehälter und während der Beschichtungsdauer zwei Zuleitungen mit oder ohne Einschaltung des Vorratsbehälters in einen Kreislauf mit unterschiedlichen Richtungen in den Arbeitsbehälter einströmender Volumenströme geschaltet sind. Mittels der beiden in Richtung des Arbeitsbehälters geschalteten Volumenströme wird eine besonders schnelle Befüllung des Arbeitsbehälters erzielt, während durch Umschaltung der Volumenströme ein besonders schnelles Entleeren des Arbeitsbehälters möglich ist. Während der Beschichtungsdauer kann durch Verschließen der Ableitungen und Umwälzen der Arbeitslösung mittels der gegeneinander geschalteten Volumenströme eine besonders gute Umwälzung der Arbeitslösung in dem Arbeitsbehälter erzielt werden. Soll die Konzentration der Beschichtungssubstanz, eine erhöhte Temperatur der Arbeitslösung und dergleichen in effizienter Weise aufrecht erhalten werden, kann der Vorratsbehälter in den Kreislauf der Zuleitungen eingeschaltet werden. Hierbei können jeder Zuleitung eine bezogen auf einen Volumenstrom bidirektional beschaltbare Pumpe und zwischen Zuleitungen und Ableitungen Schaltventile vorgesehen sein, die die entsprechenden Volumenströmungen und deren Wechsel ermöglichen.According to a preferred embodiment of a galvanic coating system, at least two supply lines arranged at different geometric positions of the working container and at least one discharge line are provided between a storage container and the working container, wherein for filling the working volume at the supply lines, a volume flow from the reservoir towards the working container, for emptying the working volume a volume flow from the working container to the reservoir and during the coating time two supply lines are connected with or without involvement of the reservoir in a circuit with different directions in the working container inflowing volume flows. By means of the two volume flows connected in the direction of the working container, a particularly rapid filling of the working container is achieved, while a particularly rapid emptying of the working container is possible by switching over the volume flows. During the coating period, a particularly good circulation of the working solution in the working container can be achieved by closing off the discharges and circulating the working solution by means of the mutually connected volume flows. If the concentration of the coating substance, an elevated temperature of the working solution and the like are to be maintained efficiently, the reservoir can be switched into the circuit of the supply lines. Here, each supply line can be provided with respect to a volume flow bidirectionally connectable pump and between supply lines and outlets switching valves that allow the corresponding volume flows and their change.

In bevorzugter Weise kann ein einziger Arbeitsbehälter vorgesehen werden, bei dem die Badflüssigkeiten wie Arbeitslösungen - soweit notwendig - von Bearbeitungsschritt zu Bearbeitungsschritt gewechselt werden. Infolge dieses Wechsels des kinematischen Ablaufs kann mittels nur eines einzigen Arbeitsbehälters und im Wesentlichen frei zu diesem anordenbaren Vorratsbehältern wesentlicher Raumbedarf eingespart werden, zumindest aber aufgrund der von der vereinfachten Transporteinrichtung nicht mehr kinematisch vorgegebenen Anordnung abgewichen werden, so dass insgesamt eine günstigere Staffelung der erforderlichen Volumina ermöglicht wird. Weiterhin können durch die Einsparung von gegenüber Vorratsbehältern teuren Arbeitsbehältern Kosten gespart werden. Der Arbeitsbehälter kann Röhren- oder Becherform aufweisen. In besonders vorteilhafter Weise können bei einem Umbau einer konventionellen galvanischen Beschichtungsanlage mit mehreren Arbeitsbehältern diese als Vorratsbehälter weiterverwendet werden und beispielsweise geodätisch über diesen raumsparend angeordnet werden. Weiterhin können vorhandene Elektrolyte in der Regel weiterverwendet werden.Preferably, a single work container can be provided in which the bath liquids such as working solutions - if necessary - are changed from processing step to processing step. As a result of this change of kinematic process can be saved by means of only a single work container and substantially free to this disposable storage containers essential space requirements, but at least deviated due to the simplified transport device no longer kinematic arrangement, so that overall a more favorable staggering of the required volumes is possible. Furthermore, costs can be saved by the saving of storage containers expensive labor containers. The working container may have tube or cup shape. In a particularly advantageous manner, when converting a conventional galvanic coating installation with a plurality of working containers, these can be used further as a storage container and arranged, for example, in a geodesically space-saving manner. Furthermore, existing electrolytes can be reused as a rule.

Die mit dem Arbeitsbehälter in Verbindung stehenden Vorratsbehälter enthalten die für einen Bearbeitungsschritt notwendigen, jeweils das betreffende Medium im Badbehälter bildenden Arbeitslösungen, beispielsweise eine Elektrolytlösung, eine Spüllösung oder ein Spülmedium, eine Konditionierlösung oder dergleichen. Unter Elektrolytlösung ist hierbei eine elektrisch leitfähige Lösung mit einer vorgegebenen Konzentration einer elektroaktiven Komponente und einer Gegenkomponente zu verstehen, so dass unter Einhaltung des Elektroneutralitätsgesetzes an dem Werkstück unter Bildung einer Schicht ein Entladungsvorgang und an der Gegenelektrode in gleichem Umfang ein Ladungsumtausch entgegengesetzter Ladung auftritt. Die elektroaktive Komponente kann ein Metallion, beispielsweise ein Kupferkation, ein Nickelkation, beispielsweise hydratisiert und/oder mittels Liganden komplexgebunden, ein mittels funktioneller Gruppen geladenes organisches Ion, beispielsweise eine Harzkomponente oder dergleichen sein. Je nach Ladung kann ein Kation kathodisch reduziert werden, wobei als Gegenreaktion an der Gegenelektrode beispielsweise Wasser zu Sauerstoff oxidiert wird. In selteneren Fällen kann in anodischer Schaltung des Werkstücks ein negativ geladenes Substrat an dem Werkstück durch Oxidation schichtbildend niedergeschlagen werden, wobei beispielsweise an der Gegenelektrode Wasser zu Wasserstoff reduziert wird. Die Beschichtungsvorgänge können durch Gleichstrom, Strompulse und dergleichen erfolgen. Nachfolgende Konditionierschritte wie Elektropolieren, Glätten und dergleichen können unter Zuschaltung eines Wechselanteils bei gleichem oder geändertem Elektrolyt erfolgen. Die Gegenelektrode ist bevorzugt aus chemisch inaktivem Material, beispielsweise in bevorzugter Weise aus Edelstahl, aus Titan oder mit Titan beschichtet, aus Edelmetall oder edelmetallbeschichtet ausgebildet. Um eine gleichmäßige Beschichtung zu erzielen, kann weiterhin die Form der Gegenelektrode der äußeren Form des Werkstücks unter Einhaltung eines vorgegebenen Abstands nachgebildet sein.The reservoirs communicating with the working container contain the working solutions necessary for a processing step, in each case forming the respective medium in the bath container, for example an electrolyte solution, a rinsing solution or a rinsing medium, a conditioning solution or the like. Electrolyte solution here is to be understood as meaning an electrically conductive solution having a predetermined concentration of an electroactive component and a countercomponent, so that a discharge process takes place in compliance with the law of electroneutrality on the workpiece to form a layer and a charge exchange of opposite charge occurs to the same extent on the counterelectrode. The electroactive component may be a metal ion, for example, a copper cation, a nickel cation, for example hydrated and / or complexed by ligands, an organic ion loaded by means of functional groups, for example a resin component or the like. Depending on the charge, a cation can be cathodically reduced, with water being oxidized to oxygen, for example, as a counterreaction at the counterelectrode. In more rare cases, a negatively charged substrate can be deposited on the workpiece by oxidation in anodic circuit of the workpiece to form a layer, wherein for example at the counter electrode water is reduced to hydrogen. The coating operations can be done by direct current, current pulses and the like. Subsequent conditioning steps such as electropolishing, smoothing and the like can be carried out with the switching of an alternating component with the same or changed electrolyte. The counterelectrode is preferably made of chemically inactive material, for example, preferably made of stainless steel, of titanium or coated with titanium, of noble metal or precious metal coated. In order to achieve a uniform coating, furthermore, the shape of the counter-electrode of the outer shape of the workpiece can be reproduced while maintaining a predetermined distance.

Eine Spüllösung oder ein Spülmedium kann im einfachsten Fall Wasser oder beispielsweise ein Gemisch von Wasser mit organischen Lösungsmitteln, eine neutralisierende Lösung, eine ein Metall komplexierende Lösung oder dergleichen sein. Dabei muss Wasser für sich nicht in einem Vorratsbehälter vorgehalten werden sondern kann mittels eines separaten steuerbaren Anschlusses dem Arbeitsbehälter zugeleitet werden.A rinse solution or a rinse medium may in the simplest case be water or, for example, a mixture of water with organic solvents, a neutralizing solution, a metal complexing solution or the like. In this case, water does not have to be stored in a storage container for itself but can be fed to the work container by means of a separate controllable connection.

Der Arbeitsbehälter ist aus inertem Material, beispielsweise Edelstahl oder entsprechend beschichtetem Stahl, beispielsweise kunststoffbeschichtetem Stahl, aus Kunststoff mit einer entsprechenden Tragekonstruktion oder dergleichen gebildet. Zur Verbesserung der Beschichtungsqualität kann der Arbeitsbehälter beispielsweise aufgeheizt bevorzugt thermostatisiert ausgebildet sein. Weiter kann der Arbeitsbehälter verschließbar ausgebildet sein. Die Vorratsbehälter sind alle aus demselben für die Inhalte inerten Material beispielsweise Edelstahl oder Kunststoff mit entsprechender Tragestruktur ausgebildet. Alternativ kann ein Vorratsbehälter für den entsprechenden Inhalt abgestimmt, beispielsweise aus entsprechendem inertem Material gebildet oder mit diesem beschichtet seinThe working container is made of inert material, for example stainless steel or correspondingly coated steel, for example plastic-coated steel, of plastic with a corresponding support structure or the like. To improve the quality of the coating, the working container can be designed to be heated, for example, preferably thermostatically controlled. Next, the work container can be designed to be closed. The Reservoirs are all formed from the same material inert material, for example, stainless steel or plastic with appropriate support structure. Alternatively, a reservoir for the corresponding content can be tuned, for example, formed from corresponding inert material or coated with this

Zum Beschicken des Arbeitsbehälters mit dem jeweils für einen Behandlungsschritt notwendigen Inhalt eines der Vorratsbehälter ist der entsprechende Vorratsbehälter jeweils mittels zumindest einer Zuleitung mit dem Arbeitsbehälter verbunden und weist zumindest eine Ableitung auf. Die Zufuhr und Rückführung der Arbeitslösungen erfolgt mittels Leitungen und entsprechender Pumpen und Ventile. Bei einer geodätischen Anordnung der Vorratsbehälter über dem Arbeitsbehälter können die Arbeitslösungen durch den dabei entstehenden hydrostatischen Druck dem Arbeitsbehälter zugeführt werden. Um eine Rückführung der Arbeitslösungen zu gewährleisten, ist in bevorzugter Weise der Abfluss mittels einer Rückführleitung mit dem Vorratsbehälter verbunden und gegebenenfalls eine Pumpe zum Ausgleich hydrostatischer Füllstände vorgesehen. Desgleichen sind entsprechend schaltbare Ventile vorgesehen, die ein gezieltes Befüllen und Entleeren des Arbeitsbehälters mit den unterschiedlichen Inhalten der Vorratsbehälter sowie gegebenenfalls ein Spülen mit Wasser erlauben.For loading the working container with the content of one of the storage containers which is necessary in each case for a treatment step, the corresponding storage container is connected in each case by means of at least one supply line to the working container and has at least one discharge line. The supply and return of the working solutions by means of lines and corresponding pumps and valves. In a geodetic arrangement of the reservoir above the working container, the working solutions can be supplied by the resulting hydrostatic pressure to the working container. In order to ensure a return of the working solutions, the outflow is preferably connected by means of a return line to the reservoir and optionally provided a pump for compensating hydrostatic levels. Similarly, correspondingly switchable valves are provided which allow a targeted filling and emptying of the working container with the different contents of the reservoir and optionally a rinse with water.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können durch die Behandlung wie Beschichtung veränderte Gehalte von Substanzen insbesondere verbrauchte Substanzen der Elektrolyten mittels entsprechender Detektionseinrichtungen erfasst und mittels entsprechender Zuführeinrichtung wieder komplettiert werden. Beispielsweise können pH-Werte erfasst und veränderte pH-Werten mittels entsprechender Säuren oder Basen wieder eingestellt werden. Weiterhin können beschichtungsaktive Substanzen, beispielsweise der Kupfer- oder Nickelgehalt eines Elektrolyts mittels einer Detektionseinrichtung erfasst und verbrauchte Mengen beispielsweise mittels hochkonzentrierter gelöster Salze dieser mittels der Zuführeinrichtung nachgeführt werden. Desweiteren können in den Zuleitungen und Ableitungen, in den Vorratsbehältern oder am Ausgang des Arbeitsbehälters Filtereinrichtungen vorgesehen sein, so dass in unerwarteter Weise gebildete Rückstände laufend gefiltert werden können und einer Schlammbildung vorgebeugt werden kann.According to an advantageous embodiment, by the treatment, such as coating, altered contents of substances, in particular consumed substances of the electrolytes, can be detected by means of corresponding detection devices and can be completed again by means of a corresponding feed device. For example, pH values can be recorded and altered pH values can be readjusted using appropriate acids or bases. Furthermore, coating-active substances, for example the copper or nickel content of an electrolyte, can be detected by means of a detection device, and consumed quantities, for example by means of highly concentrated dissolved salts, can be tracked by means of the supply device. Furthermore, filter devices can be provided in the supply lines and outlets, in the storage containers or at the outlet of the working container, so that residues formed in an unexpected manner can be continuously filtered and sludge formation can be prevented.

Das vorgeschlagene Verfahren dient dem Betrieb der vorgeschlagenen galvanischen Beschichtungsanlage und enthält eine Prozesssteuerung zumindest zur Steuerung der Zu- und Abflüsse von Arbeitslösungen in einen Arbeitsbehälter, der Steuerung der Beschichtungsdauer und der Steuerung der Umwälzung der Arbeitslösung an der Oberfläche. Zusätzlich können mittels der Prozesssteuerung die Steuerung einer Werkstückwechseleinrichtung zur Zu- und Abführung der Werkstücke und gegebenenfalls deren Umlagerung bei einem mehrstufigen Beschichtungsprozess erfolgen. Hierbei hat sich zur Steuerung der Beschichtungsdauer als besonders vorteilhaft erwiesen, bei Erzeugung einer Beschichtung mit gegenüber einer elektrischen Leitfähigkeit der Oberfläche vor der Beschichtung geringeren Leitfähigkeit eine erfolgende Beschichtung zu beenden, wenn eine vorgegebene elektrische Größe zwischen Arbeitselektrode und Gegenelektrode einen vorgegebenen Grenzwert erreicht. Dies bedeutet, dass beispielsweise bei einer Beschichtung eines Werkstücks aus Aluminium oder dessen Legierungen und Aufbringen einer Eloxal-Beschichtung die Beschichtung abgebrochen wird, wenn beispielsweise der Beschichtungsstrom auf einen vorgegebenen Wert abgefallen, eine Beschichtungsspannung auf einen vorgegebenen Wert angestiegen, eine vorgegebene Strommenge verbraucht oder ein anderer Grenzwert einer elektrischen Größe erreicht ist. Aufgrund der vorgeschlagenen effizienten Umwälzung wird dabei eine vollständige Beschichtung durch Konzentration des Beschichtungsstroms auf gegenüber der isolierenden Eloxal-Beschichtung höher leitenden, noch nicht beschichteten Oberflächenteile erzielt, so dass eine vollständige Beschichtung eintritt, bevor der vorgesehene Grenzwert der ausgewählten elektrischen Größe erreicht wird.The proposed method is used to operate the proposed galvanic coating system and includes a process control at least for controlling the inflows and outflows of working solutions in a working container, the control of the coating duration and the control of the circulation of the working solution on the surface. additionally can be done by means of process control, the control of a workpiece changing device for feeding and discharging the workpieces and, where appropriate, their rearrangement in a multi-stage coating process. In this case, it has proved to be particularly advantageous for controlling the duration of the coating to terminate a coating when a coating is produced which has a lower conductivity compared to an electrical conductivity of the surface before the coating, when a predetermined electrical variable between the working electrode and the counterelectrode reaches a predetermined limit value. This means that, for example, when coating a workpiece made of aluminum or its alloys and applying an anodized coating, the coating is broken off, for example, when the coating current has dropped to a predetermined value, a coating voltage has risen to a predetermined value, a predetermined amount of current has been consumed or consumed other limit of electrical size is reached. Due to the proposed efficient circulation, a complete coating is achieved by concentrating the coating flow on top of the insulating anodized coating higher conductive, not yet coated surface parts, so that a complete coating occurs before the intended limit of the selected electrical variable is reached.

Mittels des vorgeschlagenen Verfahrens wird die beschriebene galvanische Beschichtungsanlage derart betrieben, dass in dem einzigen Arbeitsbehälter nacheinander die für einen Beschichtungsvorgang notwendigen, in einem Vorratsbehälter vorgehaltenen Elektrolyten vorgelegt, jeweils ein Beschichtungsvorgang in dem entsprechenden Elektrolyten durchgeführt, dieser anschließend wieder entfernt wird und gegebenenfalls zwischen zwei Elektrolytvorlagen ein Spülvorgang vorgesehen wird. Hierzu werden von einer Steuereinheit bevorzugt vollständig automatisiert die entsprechenden Inhalte der Vorratsbehälter in vorgegebener Menge durch Schaltung von beispielsweise an Ein- und Ausgängen der Vorratsbehälter und/oder dem Arbeitsbehälter vorgesehenen Ventilen, Steuerung einer oder mehrerer Pumpen vorgelegt, gegebenenfalls eine vorgegebene Badtemperatur eingestellt, die vorgeschlagene Umwälzung des Inhalts des Arbeitsbehälters an den Elektroden wie Gegenelektrode und Werkstück eingestellt, eine vorgegebene Spannung, beispielsweise abhängig von einem Beschichtungs- oder Konditionierungsvorgang eine Gleichspannung, Spannungsrampen, -zyklen und dergleichen für eine vorbestimmte Zeit angelegt und der Inhalt des Arbeitsbehälters in den entsprechenden Vorratsbehälter rückgepumpt oder verworfen wird.By means of the proposed method, the described galvanic coating system is operated such that presented in the single working container in succession necessary for a coating process, stored in a reservoir electrolytes, each performed a coating process in the corresponding electrolyte, this is then removed again and optionally between two electrolyte templates a rinsing process is provided. For this purpose, the corresponding contents of the reservoir in a predetermined amount preferably presented by a control unit provided by switching, for example, at inputs and outputs of the reservoir and / or the work container valves, control of one or more pumps, optionally set a predetermined bath temperature, the proposed Circulation of the contents of the working container at the electrodes such as counter electrode and workpiece set, a predetermined voltage, for example, depending on a coating or conditioning process a DC voltage, voltage ramps, cycles and the like applied for a predetermined time and the contents of the working container pumped back into the corresponding reservoir or discarded.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann der Elektrolyt während eines Beschichtungsvorgangs laufend zwischen dem Arbeitsbehälter und dem Vorratsbehälter ausgetauscht werden. Hierdurch werden beispielsweise eine Verarmung des Elektrolyts, eine Veränderung des pH-Werts durch Sauerstoffentwicklung und andere Einflüsse während der Beschichtung zumindest verringert. Außerdem tritt durch den sich einstellenden Fluss eine Konvektion ein, so dass gegebenenfalls auf ein Rührwerk verzichtet werden kann. Dieser Verfahrensschritt kann auch für aus Vorratsbehältern nachgeführten Spül- und Konditionierlösungen vorteilhaft sein.In a preferred embodiment of the method, the electrolyte can be continuously exchanged during a coating process between the working container and the storage container become. As a result, for example, a depletion of the electrolyte, a change in the pH by oxygen evolution and other influences during the coating are at least reduced. In addition, convection occurs due to the self-adjusting flow, so that it may be possible to dispense with an agitator. This process step can also be advantageous for rinsing and conditioning solutions fed from storage containers.

Im Weiteren kann in einem vorteilhaften Verfahren durch die Steuereinheit oder manuell zumindest ein Gehalt von an der Beschichtung beteiligten Stoffen des Elektrolyten laufend kontrolliert und bei Unterschreiten eines Grenzwerts ergänzt werden, indem über entsprechende Zuführeinrichtungen verbrauchte Stoffe nachdosiert werden.Furthermore, in an advantageous method by the control unit or manually at least a content of substances involved in the coating of the electrolyte can be continuously monitored and supplemented when falling below a threshold value, by using appropriate feeders spent materials are replenished.

Das Verfahren kann weiterhin vereinfacht werden, indem nicht in einem Vorratsbehälter vorgehaltenes Wasser als Spüllösung verwendet wird, wobei in ein vorgesehenes Leitungssystem von außen Wasser zu- und abgeführt wird. Hierzu können entsprechend von einer Steuereinheit gesteuerte Ventile vorgesehen sein. Das unter Vorspannung stehende Wasser kann einem Leitungsdruck entsprechen oder von einer Pumpe vorgespannt sein.The method can be further simplified by water not used in a reservoir is used as a rinse solution, wherein in a designated pipe system from the outside water is added and removed. For this purpose, valves controlled by a control unit may be provided. The pre-stressed water may correspond to a line pressure or be biased by a pump.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figuren 5 und 6 zeigen andere Ausführungsformen. Hierbei zeigen:

Figur 1: eine schematische Darstellung eines ersten Teils einer galvanischen Beschichtungsanlage,
Figur 2: einen zweiten Teils der galvanischen Beschichtungsanlage,
Figur 3: einen Querschnitt durch den Arbeitsbehälter der Figur 1,
Figur 4: einen Längsschnitt durch den Arbeitsbehälter der Figur 3,
Figur 5: eine gegenüber der galvanischen Beschichtungsanlage der Figuren 1 und 2 abgeänderte galvanische Beschichtungsanlage
und
Figur 6: eine weitere gegenüber den galvanischen Beschichtungsanlagen der Figuren 1, 2 und 5 abgeänderte galvanische Beschichtungsanlage.

The invention is based on the in the FIGS. 1 to 4 illustrated embodiments explained in more detail. The Figures 5 and 6 show other embodiments. Hereby show:

FIG. 1: a schematic representation of a first part of a galvanic coating plant,
FIG. 2: a second part of the electroplating plant,
FIG. 3: a cross section through the working container of FIG. 1 .
FIG. 4: a longitudinal section through the working container of FIG. 3 .
FIG. 5: one opposite the galvanic coating system of FIGS. 1 and 2 modified galvanic coating system
and
FIG. 6: another compared to the galvanic coating systems of FIGS. 1 . 2 and 5 modified galvanic coating system.

Die Figuren 1 und 2 geben schematisch den Aufbau der galvanischen Beschichtungsanlage 1 wieder. Hierbei zeigt die Figur 1 den Arbeitsbehälter 2. Der Arbeitsbehälter 2 ist hohlzylindrisch ausgebildet und umschließt das Arbeitslösungsvolumen 3, in das das hohlzylindrische Werkstück 4 mittels der Werkstückwechseleinrichtung 5 ein- und ausgefahren wird. Hierzu ist das Werkstück 4 an den über Umfang verteilten, nach außen klemmenden Befestigungselementen 6, von denen nur eines dargestellt ist, verspannt. Die Befestigungselemente 6 dienen zugleich der Stromzuleitung, so dass das metallische Werkstück 4 als Arbeitselektrode 7 dient.The FIGS. 1 and 2 schematically represent the structure of the galvanic coating system 1 again. This shows the FIG. 1 the working container 2. The working container 2 is formed as a hollow cylinder and encloses the working solution volume 3, in which the hollow cylindrical workpiece 4 by means of the workpiece changing device 5 is retracted and extended. This is the workpiece 4 on the circumferentially distributed, outwardly clamping fasteners 6, of which only one is shown, braced. The fastening elements 6 serve at the same time the power supply, so that the metallic workpiece 4 serves as a working electrode 7.

Im eingetauchten Zustand des Werkstücks 4 bilden die Wände 8, 9 des mit Arbeitslösung, je nach Prozessschritt beispielsweise mit Elektrolyt, Spülflüssigkeit, Konditionierflüssigkeit, Reinigungsflüssigkeit und dergleichen gefüllten Arbeitsbehälters 2 an dessen Innen- und Außenumfang die Gegenelektrode 10. Der Arbeitsbehälter 2 ist zur Ausbildung geringer und den Flächen der Oberfläche 11 des Werkstücks 4 entsprechender Flächen der Gegenelektrode 10 und zur Minimierung des Arbeitslösungsvolumens 3 an die Kontur des Werkstücks 4 angepasst. Während des Beschichtungsprozesses mit seinen Prozessschritten Reinigen, Konditionieren, Beschichten ist der Arbeitsbehälter 2 mit dem Deckel 12 verschlossen. Eine Absaugung von während der Beschichtung entstehender Gase kann vorgesehen sein.In the immersed state of the workpiece 4, the walls 8, 9 of the working solution, depending on the process step, for example, with electrolyte, rinsing liquid, conditioning liquid, cleaning liquid and the like filled working container 2 at its inner and outer circumference, the counter electrode 10. The working container 2 is less for training and the surfaces of the surface 11 of the workpiece 4 corresponding surfaces of the counter electrode 10 and to minimize the working solution volume 3 adapted to the contour of the workpiece 4. During the coating process with its process steps cleaning, conditioning, coating the working container 2 is closed with the cover 12. An extraction of gases formed during the coating can be provided.

Der Arbeitsbehälter 2 besitzt eine Mehrzahl von Zuleitungen für jede zuzuführende Arbeitslösung, von denen der Übersicht halber in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nur die Zuleitungen 13, 14 zur Zufuhr der als Elektrolyt ausgebildeten Arbeitslösung dargestellt sind. Die übrigen Zuleitungen sind entsprechend den Zuleitungen 13, 14 über den Umfang angeordnet. Die Zuleitung 13 tritt in einem spitzen Winkel von bevorzugt 15° am Außenumfang in den Arbeitsbehälter 2, während die Zuleitung 14 am Innenumfang des Arbeitsbehälters 2 in einem spitzen Winkel von 15° in den Arbeitsbehälter 2 eintritt, allerdings in entgegengesetzter Richtung, also unter Berücksichtigung der Position gegenüber der Zuleitung 13 mit einem Winkel von -15°.The working container 2 has a plurality of supply lines for each supplied working solution, of which for the sake of clarity in the illustrated embodiment, only the leads 13, 14 are shown for supplying the formed as an electrolyte working solution. The other leads are arranged according to the leads 13, 14 over the circumference. The supply line 13 enters at an acute angle of preferably 15 ° on the outer circumference in the working container 2, while the supply line 14 at the inner periphery of the working container 2 at an acute angle of 15 ° enters the working container 2, but in the opposite direction, ie taking into account Position opposite the supply line 13 at an angle of -15 °.

An dem Arbeitsbehälter 2 ist eine zentrale Ableitung 15 vorgesehen, welche in die einzelnen Ableitungen 16, 17 zu dem jeweiligen Vorratsbehälter 18 verzweigt. An der Ableitung 15 ist die Steigleitung 19 zur Niveaumessung der Arbeitslösung im Arbeitsbehälter 2 angebracht. Desweiteren ist die Abflussleitung 20 an der Ableitung 15 vorgesehen. Zwischen der unten am Arbeitsbehälter 2 ausgeführten Ableitung 15 und dem Arbeitsbehälter 2 ist die oben in den Arbeitsbehälter 2 eingeführte Verbindungsleitung 21 vorgesehen.At the working container 2, a central discharge line 15 is provided, which branches into the individual discharge lines 16, 17 to the respective storage container 18. At the discharge line 15, the riser 19 for level measurement of the working solution in the working container 2 is attached. Furthermore, the discharge line 20 is provided at the discharge line 15. Between the bottom of the working container 2 executed discharge line 15 and the working container 2, the above introduced into the working container 2 connecting line 21 is provided.

Die Zuleitung 13 und die Ableitung 16 sind der Pumpe 23, die Zuleitung 14 und die Ableitung 17 der Pumpe 24 zugeordnet. Aus dem innen mit einem für die entsprechende Arbeitslösung beständigen Kunststoff ausgekleideten Vorratsbehälter 18 ist die Leitung 25 vorgesehen, die die Arbeitslösung aus dem Vorratsbehälter 18 aus- und wieder einbringt. Hierzu sind mit der Leitung 25 direkte Zuleitungen 26, 27 zu den Pumpen 23, 24 und jeweils vor den Pumpen mündende Leitungen 28, 29 vorgesehen. Die Ableitungen 16, 17 münden jeweils zwischen Pumpen 23, 24 und Vorratsbehälter 18 in den Zuleitungen 26, 27.The supply line 13 and the discharge line 16 are associated with the pump 23, the supply line 14 and the discharge line 17 of the pump 24. From the inside lined with a resistant to the corresponding working solution plastic reservoir 18, the conduit 25 is provided, the the working solution from the reservoir 18 off and brings back. For this purpose, 25 direct supply lines 26, 27 to the pumps 23, 24 and respectively before the pumps opening lines 28, 29 are provided with the line. The discharge lines 16, 17 each open between pumps 23, 24 and reservoir 18 in the supply lines 26, 27th

Zur Steuerung der Volumenströme der Arbeitsflüssigkeit sind die bevorzugt pneumatisch mittels einer Prozesssteuerung gesteuerten Ventile 30 - 42 wie Absperrventile vorgesehen.For controlling the volume flows of the working fluid, the preferably pneumatically controlled by means of a process control valves 30 - 42 are provided as shut-off valves.

Daraus ergibt sich für einen relevanten Beschichtungsprozess folgender Ablauf: Zum Befüllen des Arbeitsbehälters 2 werden beide Pumpen 23, 24 im Druckbetrieb betrieben und pumpen Arbeitslösung vom Vorratsbehälter 18 in den Arbeitsbehälter 2, bis dieser einen vorgegebenen Füllstand erreicht hat. Hierzu sind die Ventile 30, 34, 35, 36, 38 geöffnet und die Ventile 31, 32, 33, 37, 40, 41 geschlossen. Sobald der vorgegebene Füllstand des Arbeitsbehälters erreicht ist, wird die Arbeitslösung in dem Arbeitsbehälter 2 zur Erzielung einer turbulenten Anströmung der Oberfläche 11 des Werkstücks 4 mittels beider Pumpen 23, 24 im Kreislauf über die Ableitungen 16, 17 umgewälzt. Dabei wird die Pumpe 24 auf Saugbetrieb geschaltet, die Pumpe 23 bleibt auf Druckbetrieb. Die Ventile werden wie folgt umgeschaltet: Die Ventile 30, 33, 34, 37, 38, 40 sind geöffnet und die Ventile 31, 32, 35, 36, 41 sind geschlossen. Hierdurch wird Arbeitslösung von der Pumpe 23 über die Zuleitung 13 in den Arbeitsbehälter 2 gepumpt. Hierdurch entwickelt sich eine turbulente Strömung an der Oberfläche 11. Über die Verbindungsleitung 21 saugt die Pumpe 24 übertretende Arbeitslösung in die Ableitung 17. Über das Ventil 37, die Pumpe 24 und die Ventile 33 und 30 gelangt die Arbeitslösung wieder zur Pumpe 23. Nach abgeschlossener Beschichtung wird die Arbeitslösung wieder abgesaugt, indem beide Pumpen 23, 24 auf Saugbetrieb geschaltet werden und am Arbeitsbehälter 2 die Ventile 39, 40 geöffnet und das Ventil 38 geschlossen werden. Im Pumpenbereich werden die Ventile 31, 32, 33, 37 geöffnet und die Ventile 31, 33, 35, 36 geschlossen, so dass die Arbeitslösung über die Ableitungen 16, 17 und über die Leitungen 28, 29 in den Vorratsbehälter 18 gesaugt wird. In ähnlicher Weise können weitere ähnliche Kreisläufe über die Zuleitung 14 alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein.This results in the following sequence for a relevant coating process: To fill the working container 2, both pumps 23, 24 are operated in the pressure mode and pump working solution from the reservoir 18 into the working container 2 until it has reached a predetermined level. For this purpose, the valves 30, 34, 35, 36, 38 are opened and the valves 31, 32, 33, 37, 40, 41 are closed. Once the predetermined level of the working container is reached, the working solution is circulated in the working container 2 to achieve a turbulent flow of the surface 11 of the workpiece 4 by means of both pumps 23, 24 in the circulation via the discharge lines 16, 17. The pump 24 is switched to suction, the pump 23 remains on pressure operation. The valves are switched as follows: The valves 30, 33, 34, 37, 38, 40 are open and the valves 31, 32, 35, 36, 41 are closed. As a result, working solution is pumped by the pump 23 via the supply line 13 into the working container 2. As a result, a turbulent flow develops on the surface 11. Via the connecting line 21, the pump sucks 24 overflowing working solution in the derivative 17. About the valve 37, the pump 24 and the valves 33 and 30, the working solution returns to the pump 23. After completed Coating the working solution is sucked off again by both pumps 23, 24 are switched to suction and the working vessel 2, the valves 39, 40 are opened and the valve 38 is closed. In the pump area, the valves 31, 32, 33, 37 are opened and the valves 31, 33, 35, 36 are closed, so that the working solution is sucked via the outlets 16, 17 and via the lines 28, 29 into the reservoir 18. Similarly, other similar circuits may be provided via the lead 14 alternatively or additionally.

Die Figuren 3 und 4 zeigten einen Querschnitt und einen Längsschnitt durch den Arbeitsbehälter 2 mit den Zuleitungen 13, 14 und weiteren Zuleitungen 13a, 14a zur Befüllung mit weiteren Arbeitslösungen anderer Vorratsbehälter, um mehrere Bearbeitungsschritte hintereinander in demselben Arbeitsbehälter 2 durchführen zu können. Wie aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich, sind die Zuleitungen 13, 13a, 14, 14a jeweils in spitzem Winkel von beispielsweise 15° beziehungsweise -15° an den Wänden 8, 9 des Arbeitsbehälters 2 angesetzt, so dass zwei in ihrer Drehrichtung entgegengesetzte, durch Pfeile dargestellte Volumenströme 50, 51 tangential zu den Wänden 8 und 9 und tangential zu der Oberfläche 11 des Werkstücks 4 erzeugt werden. Aufgrund der Verbindungsleitung 21, die einen durch Pfeile dargestellten Volumenstrom 52 in vertikale Richtung des Arbeitsbehälters 2 einträgt, verwirbeln die Volumenströme 50, 51, 52 insbesondere an den Stirnseiten des Werkstücks 4 derart miteinander, dass eine dreidimensionale turbulente Strömung an der Oberfläche 11 eintritt. Die turbulente Strömung führt zu einem intensiven Stoffaustausch an der Oberfläche 11, so dass die Reaktionsprodukte der elektrochemischen Beschichtungsreaktion ohne Bildung von Feststoffen und Sedimenten sofort abgeführt wird und die Konzentration der Beschichtungssubstanz an der Oberfläche im Wesentlichen in der Konzentration der Beschichtungssubstanz in der Arbeitslösung erhalten bleibt. Dies führt zu qualitativ hochwertigen Beschichtungen mit hohen Reaktionsgeschwindigkeiten und damit zu einer Verkürzung der Beschichtungsdauer. In demselben Sinne wird sie als Gegenelektrode wirksame Innenfläche des Arbeitsbehälters 2 turbulent angeströmt, so dass auch an dieser eine Verschlammung und Sedimentierung von Reaktionsprodukten im Wesentlichen unterbleibt.The Figures 3 and 4 showed a cross section and a longitudinal section through the working container 2 with the leads 13, 14 and other supply lines 13a, 14a for filling with other working solutions of other reservoir to perform several processing steps in a row in the same working container 2. Like from the Figures 3 and 4 can be seen, the leads 13, 13a, 14, 14a each at an acute angle, for example 15 ° or -15 ° attached to the walls 8, 9 of the working container 2, so that two opposite in their direction of rotation, shown by arrows flow rates 50, 51 are generated tangentially to the walls 8 and 9 and tangential to the surface 11 of the workpiece 4 , Due to the connecting line 21, which enters a volume flow 52 shown by arrows in the vertical direction of the working container 2, the volume flows 50, 51, 52 in particular at the end sides of the workpiece 4 with each other such that a three-dimensional turbulent flow at the surface 11 occurs. The turbulent flow leads to an intensive mass transfer at the surface 11, so that the reaction products of the electrochemical coating reaction without formation of solids and sediments is removed immediately and the concentration of the coating substance at the surface is maintained substantially in the concentration of the coating substance in the working solution. This leads to high-quality coatings with high reaction rates and thus to a shortening of the coating time. In the same sense, it is flowed as a counterelectrode effective inner surface of the working container 2 turbulent, so that even at this sludging and sedimentation of reaction products is substantially omitted.

Die Figur 5 zeigt die gegenüber der galvanischen Beschichtungsanlage 1 der Figuren 1 und 2 alternative galvanische Beschichtungsanlage 101 in vereinfachter systematischer Darstellung. In der galvanischen Beschichtungsanlage 101 ist die Beschichtung des Werkstücks 104 an einer innenliegenden Oberfläche 111 vorgesehen, so dass das Werkstück selbst als Arbeitsbehälter dient. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Arbeitslösungsvolumen mit der Oberfläche 111 durch mehrere Bohrungen gebildet, deren Öffnungen mittels Abdeckkappen 153 zur Bildung eines geschlossenen Arbeitslösungsvolumens verschlossen sind. An zwei verbleibenden, bevorzugt gegenüber liegenden Öffnungen sind mittels Dichtungen 154 abgedichtet die Zuleitung 113 und die Ableitung 114 angebracht. Die Zuleitung 113 und die Ableitung 116 bilden den Kreislauf 155 mit dem Vorratsbehälter 118 und der Pumpe 123. Durch Einstellung eines vorgegebenen Volumenstroms der in dem Kreislauf 155 umgewälzten Arbeitslösung wird an der Oberfläche 111 durch die sich einstellende, bevorzugt turbulente Strömung ein im Wesentlichen vollständiger Abbau eines Konzentrationsgradienten der Beschichtungssubstanz von der Oberfläche 111 in Richtung mittlerem Volumen der Arbeitslösung erzielt. Das Werkstück 104 ist als Arbeitselektrode ausgebildet. Die Gegenelektrode ist bevorzugt an der Zuleitung 113 oder an der Ableitung 114 vorgesehen, wobei zwischen diesen und dem Werkstück 104 eine entsprechende elektrische Isolierung vorgesehen ist.The FIG. 5 shows the opposite of the galvanic coating system 1 of FIGS. 1 and 2 alternative galvanic coating system 101 in a simplified systematic representation. In the galvanic coating system 101, the coating of the workpiece 104 is provided on an inner surface 111, so that the workpiece itself serves as a working container. In the embodiment shown, the working solution volume with the surface 111 is formed by a plurality of bores, the openings of which are closed by means of cover caps 153 to form a closed working solution volume. At two remaining, preferably opposite openings sealed by means of gaskets 154, the supply line 113 and the drain 114 are attached. The supply line 113 and the discharge 116 form the circuit 155 with the reservoir 118 and the pump 123. By setting a predetermined volume flow of circulating in the circuit 155 working solution at the surface 111 by adjusting, preferably turbulent flow substantially complete degradation a concentration gradient of the coating substance of the surface 111 in the direction of the average volume of the working solution achieved. The workpiece 104 is designed as a working electrode. The counterelectrode is preferably provided on the supply line 113 or on the discharge line 114, wherein a corresponding electrical insulation is provided between these and the workpiece 104.

Die Figur 6 zeigt eine galvanische Beschichtungsanlage 201 in stark vereinfachter schematischer Darstellung zur Serienherstellung von Beschichtungen an mittels der Werkstückwechseleinrichtung 205 zu- und abgeführten Werkstücken 204, beispielsweise durch Verwendung mehrerer galvanischer Beschichtungsanlagen der Figur 5. Auf dem Drehteller 256 werden die Werkstücke 204 mittels Zuleitungen 213, 214 und Ableitungen 216, 217 mit Beschichtungseinrichtungen 257, 258 verbunden, die aus den Kreisläufen 255, 259 mit jeweils Zuleitungen 213, 214, Ableitungen 216, 217, Pumpen 223, 224 und Vorratsbehältern 218, 260 gebildet sind. Die Werkstücke 204 sind in entsprechender Ausbildung der Werkstücke 104 der Figur 5 mit einem Innenraum mit zu beschichtender Oberfläche ausgebildet. Die Werkstücke 204 bilden dabei die Arbeitselektrode. Die Gegenelektrode ist in die Kreisläufe 255, 259 integriert. Die Zuleitungen 213, 214 und Ableitungen 216, 217 werden automatisiert mit einer Handhabungsautomatik an die zuvor mittels des Drehtellers 256 positionierten Werkstücke 204 angeschlossen. Mittels der Beschichtungseinrichtungen 257, 258 können mehrere Prozessschritte an einem Werkstück 204 seriell und oder eine gleichzeitige Beschichtung mehrerer Werkstücke 204 parallel durchgeführt werden. Es versteht sich, dass die Werkstückwechseleinrichtung 205 und der Drehteller 256 durch andere Automatisierungseinrichtungen ersetzt werden können.The FIG. 6 shows a galvanic coating system 201 in a highly simplified schematic representation for the series production of coatings on by means of the workpiece changing device 205 added and discharged workpieces 204, for example by using a plurality of galvanic coating systems of FIG. 5 , On the turntable 256, the workpieces 204 are connected by means of supply lines 213, 214 and discharges 216, 217 with coating devices 257, 258, consisting of the circuits 255, 259 with feed lines 213, 214, discharges 216, 217, pumps 223, 224 and storage containers 218, 260 are formed. The workpieces 204 are in appropriate training of the workpieces 104 of FIG. 5 formed with an interior with surface to be coated. The workpieces 204 form the working electrode. The counter electrode is integrated in the circuits 255, 259. The leads 213, 214 and leads 216, 217 are automatically connected with an automatic handling to the previously positioned by means of the turntable 256 workpieces 204. By means of the coating devices 257, 258, a plurality of process steps on a workpiece 204 can be carried out in series and / or a simultaneous coating of a plurality of workpieces 204 in parallel. It is understood that the workpiece changing device 205 and the turntable 256 can be replaced by other automation devices.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: galvanische Beschichtungsanlagegalvanic coating system
22: Arbeitsbehälterworking container
33: ArbeitslösungsvolumenWorking solution volume
44: Werkstückworkpiece
55: WerkstückwechseleinrichtungWorkpiece changing device
66: Befestigungselementfastener
77: Arbeitselektrodeworking electrode
88th: Wandwall
99: Wandwall
1010: Gegenelektrodecounter electrode
1111: Oberflächesurface
1212: Deckelcover
1313: Zuleitungsupply
13a13a: Zuleitungsupply
1414: Zuleitungsupply
14a14a: Zuleitungsupply
1515: Ableitungderivation
1616: Ableitungderivation
1717: Ableitungderivation
1818: Vorratsbehälterreservoir
1919: Steigleitungriser
2020: Abflussleitungdrain line
2121: Verbindungsleitungconnecting line
2323: Pumpepump
2424: Pumpepump
2525: Leitungmanagement
2626: Zuleitungsupply
2727: Zuleitungsupply
2828: Leitungmanagement
2929: Leitungmanagement
3030: VentilValve
3131: VentilValve
3232: VentilValve
3333: VentilValve
3434: VentilValve
3535: VentilValve
3636: VentilValve
3737: VentilValve
3838: VentilValve
3939: VentilValve
4040: VentilValve
4141: VentilValve
4242: VentilValve
5050: Volumenstromflow
5151: Volumenstromflow
5252: Volumenstromflow
101101: galvanische Beschichtungsanlagegalvanic coating system
104104: Werkstückworkpiece
111111: Oberflächesurface
113113: Zuleitungsupply
114114: Ableitungderivation
118118: Vorratsbehälterreservoir
123123: Pumpepump
153153: Abdeckkappecap
154154: Dichtungpoetry
155155: Kreislaufcirculation
201201: galvanische Beschichtungsanlagegalvanic coating system
204204: Werkstückworkpiece
205205: WerkstückwechseleinrichtungWorkpiece changing device
213213: Zuleitungsupply
214214: Zuleitungsupply
216216: Ableitungderivation
217217: Ableitungderivation
218218: Vorratsbehälterreservoir
223223: Pumpepump
224224: Pumpepump
255255: Kreislaufcirculation
256256: Drehtellerturntable
257257: Beschichtungseinrichtungcoater
258258: Beschichtungseinrichtungcoater
259259: Kreislaufcirculation
260260: Vorratsbehälterreservoir

Claims

Galvanic coating system (1) for coating a surface (11) of a hollow-cylindrical workpiece (4) connected as a working electrode (7) and distributed over a plurality of fastening elements (6) which are distributed over its circumference and clamp outwards, by means of a working solution matched to the respective layer to be produced, held in a storage container (18) and having a coating substance of predetermined concentration, and switching of the workpiece (4) against a counter-electrode (10) over a predetermined coating period, wherein a predetermined flow of the working solution for setting the same concentration of the coating substance as in the volume of the working solution is set at the surface (11) by circulation of the working solution via at least one feed line (13, 13a, 14, 14a) and at least one discharge line (16, 17),
characterized in that a turbulent, preferably three-dimensional, swirling of the working solution is provided by means of at least two feed lines (13, 14) directed towards one another, wherein in a working container (2) of hollow cylindrical construction receiving the workpiece (4) and enclosing a working solution volume (3) between different positions, preferably of different hydrostatic heights, a connecting line is provided, wherein a first feed line (13) enters the working container (2) at an acute angle on the outer circumference thereof and a second feed line (14) enters the working container (2) at an acute angle and in the opposite direction on the inner circumference thereof.
Galvanic coating system (1) according to claim 1, characterized in that a feed of a working solution to the surface (11) is provided at an acute angle to the surface (11), preferably less than 30° to the surface (11) or a working container (2) spaced therefrom.
Method for operating a galvanic coating system (1, 101, 201) according to one of claims 1 or 2, having a process control at least for controlling the inflows and outflows of working solutions into a working container (2, 102), controlling the coating duration and controlling the circulation of the working solution at the surface (11, 111).
Method according to claim 3, characterized in that, when a coating is produced with a conductivity which is lower than an electrical conductivity of the surface before the coating, an occurring coating is terminated when a predetermined electrical quantity between the working electrode (7) and the counter-electrode (10) reaches a predetermined limit value.