FI75608C - Foerfarande och anordning foer elektrokemisk behandling av en laongstraeckt metallkropp. - Google Patents

Description

1 75608

Menetelmä ja laite pitkänomaisten metallikappaleiden pinnan käsittelemiseksi sähkökemiallisesta Tämä keksintö liittyy muodoltaan pitkänomaisten metallikappaleiden kuten tankojen, pyöreiden sauvojen, profiilikappalei-den, liuskojen, lankojen jne. pinnan käsittelemiseksi sähköke-miallisesti staattisesti tai jatkuvasyöttöisesti.

Se koskee tarkemmin sanottuna alumiini-, magnesium- ja titaani-perustaisten metallien tai seosteiden käsittelyä anodisesti.

Metallurgiassa on tunnettua käsitellä eräitä metallikappaleita niiden pintatilan muuttamiseksi, jotta pinnalle saadaan erilaiset ominaisuudet kuin pohja-aineella, tehtiinpä se sitten korroosionkestävyyden, mekaanisen kestävyyden, paremman päällys-tysalttiuden, ulkonäön tai minkä tahansa muun syyn vuoksi.

Tällainen käsittely voidaan suorittaa ennen kaikkea sähkökemi-allisesti, jolloin kappale upotetaan johonkin elektrolyyttiliu-okseen ja se saatetaan samanaikaisesti alttiiksi sähkövirralle, jolloin sen pinnalle muodostuu eri tavoin varautuneita vyöhykkeitä eli positiivisia anodivyöhykkeitä ja negatiivisia ka-todivyöhykkeitä. Elektrolyytin kemiallisen ja vyöhykkeiden sähköisen vaikutuksen ansiosta kappaleen pinnassa pohja-aineen metalli muuttuu uudeksi yhdisteeksi ja/tai tälle pinnalle saostuu liuoksesta syntynyttä uutta ainetta.

Niinpä esimerkiksi alumiini suojataan ilman vaikutukselta niin sanotulla "eloksointikäsittelyllä", jossa kappale upotetaan johonkin happihappoon kuten rikkihappoon ja muodostetaan anodi-vyöhyke, jolloin kappaleen pinnalle muodostuu näiden kahden seikan vaikutuksesta keinotekoinen oksidikerros, joka kestää korroosiota paremmin kuin luonnonoksidikerros.

Samoin voidaan eräitä tuotteita värjätä niiden ulkonäön paran- 2 75608 tamiseksi upottamalla ne jonkin metallisuolan liuokseen ja kehittämällä katodivyöhyke, jolloin elektrolyyttiliuoksesta saostuu värillinen ainekerros.

Käsittelyalalla samoin kuin useimmilla muillakin tekniikan aloilla asettuu yhä voimakkaammin kysymys kilpailusta tuotteiden valmistajien kesken ja sen seurauksena tarpeesta päästä yhä pienempiin omakustannushintoihin. Tämä tarve on saanut alan asiantuntijat kehittämään alituisesti tekniikkaansa ja ennen kaikkea tuotannon tuntikapasiteettia käsittely-yksikköä kohti tuotteiden laadun kuitenkaan heikkenemättä ja investointikustannusten ja laitteiden toimintakustannusten lisääntymättä.

Investointikustannukset ovat kuitenkin sidoksissa laitteiden ja niiden toiminnan mittasuhteisiin riippuen pääasiassa sähkövirran kulutuksesta käsiteltyä pintayksikköä kohti, työvoimakustannuksista ja käsittelynopeudesta.

Niinpä alan asiantuntijat suuntaavatkin ponnistelunsa juuri näiden kulujen pienentämiseen.

Kysymyksen selventämiseksi muistettakoon, että sähkökemialliset käsittelymenetelmät suoritetaan perinteiseen tapaan laitteilla, jotka käsittävät yhden tai useampia joko pystysuorassa tai vaakasuorassa suunnassa pitkänomaisia elektrolyytillä täytettyjä altaita , joihin tuote upotetaan kiinnittämällä se siihen, mikäli kysymys on staattisesta menetelmästä, tai päin vastoin siirtämällä sitä pitkin altaita ohjatusti, mikäli kysymys on jatkuvasyöttöisestä menetelmästä.

Tällainen allas tai altaat on ryhmitetty ns. kennoksi ja tällaisen kennon sivuseinämiin on tavallisesti sovitettu yksi tai useita elektrodeja, jotka uppoavat elektrolyyttiin olematta mekaanisessa kosketuksessa käsiteltävään kappaleeseen ja ne on kytketty jonkin generaattorin toiseen napaan. Toisen navan osalta käytetään nykyisin kahta pääasiallista liitäntätapaa.

3 75608

Ensimmäisen tavan mukaan liitäntä tapahtuu suoraan mekaanisella kosketuksella kappaleeseen osien välityksellä, jotka vaihte-levat riippuen siitä, onko kysymys staattisesta vai jatkuva-syöttöisestä menetelmästä.

Ensiksi mainitussa tapauksessa osana on jokin ruuveilla, leuoilla tai haoilla varustettu kiinnityslaite, joka on yhdistetty generaattoriin taipuisilla kaapeleilla ja joka asettuu käsiteltävän kappaleen toista päätä vasten. Jotta tämä liitäntä olisi tehokas, on kappaleen ja laitteen välisen kosketusalueen oltava tarpeeksi suuri ja sitä suurempi mitä voimakkaampaa virtaa käytetään. Mutta on selvää, että näissä olosuihteissa laitteen kanssa kosketuksessa olevaan pintaan elektrolyytin ja sähkövirran yhteisvaikutus ei ulotu, joten tämä pinta jää käsittelemättä ja se joudutaan hylkäämään, jotta saadaan tasaisesti käsitelty kappale. Tästä syystä menetelmän materiaali-hyötysuhde pienenee ja se pienenee sitä enemmän, mitä voimakkaampaa virtaa käytetään.

Lisäksi tällaista liitäntätapaa käytettäessä jokaiseen käsittelyvaiheeseen liittyy kiinnityslaitteen asentaminen käsiteltävään kappaleeseen ja sen irrottaminen siitä, mikä lisää työvoimakustannuksia ja pienentää käsittelynopeutta ja nostaa näin omalta osaltaan omakustannushintaa. Tätä haittaa voidaan lievittää automatisoimalla nämä laitteet, mutta se taas merkitsee kalliita investointeja, jotka viime kädessä nekin nostavat käsiteltyjen tuotteiden omakustannushintaa.

Kun käytetään jatkuvasyöttöistä menetelmää, mekaanisella kosketuksella tapahtuva liitäntä on tehtävä siten, että käsiteltävä kappale pääsee vapaasti siirtymään elektrolyyttiliuoksen läpi. Tällöin käytetäänkin järjestelyjä, joissa virta tulee suoraan joko hankauksen tai pyörivien rullien avulla. Mutta kun kappaleiden siirtymisnopeudet ovat suhteellisen suuria, mikä on tarpeen jotta menetelmä saadaan tuottavaksi, tälläisten järjestelyjen yhteydessä syntyy usein sähkövalokaaria tai kipinöitä, jotka muuttavat paikallisesti käsiteltävien kappaleiden 4 75608 pintaa ja ovat siten haitaksi sähkökemiallisen käsittelyn tasaisuudelle.

Ensiksi mainittu liitäntätapa mekaanisella kosketuksella käsiteltävään kappaleeseen sopii hyvin yhteen yhden elektrolyytti-altaan käytön kanssa. Toisin on toisessa liitäntätavassa, jossa generaattorin kummankin navan sähkökytkentä tapahtuu samalla tavoin elektrodien ja elektrolyytttilan kautta ja jossa käytetään kahta erillistä allasta: varsinaista käsittelyallasta ja niin sanottua virranottoallasta, joiden sisään käsiteltävä kappale pannaan.

Nämä kaksi allasta ovat tavallisesti vierekkäin ja samaan suuntaan pitkänomaisia, toisen ollessa usein ensimmäistä allasta lyhyempi. Käytännössä nämä kaksi allasta voivat muodostua kennosta, joka on jaettu kahteen osastoon poikittaisella väliseinällä.

Tällaisessa liitäntätavassa käytettyä sähkövirtapiiriä voidaan valaista ottamalla esimerkiksi eloksointikäsittely tasavirral-la. Siinä ovat peräkkäin generaattorin positiiviseen napaan kytketyt nestevirranottoelektrodit, elektrolyyttikerroksen erottaessa nämä elektrodit virranottoaltaaseen pannun käsiteltävän kappaleen pinnasta, mikä edistää katodivyöhykkeen muodostumista kappaleen läheisyyteen, tämän vyöhykkeen ja käsittely-altaassa olevan anodivyöhykkeen välinen osa kappaletta, elekt-rolyyttikerros, joka erottaa viimeksi mainitun vyöhykkeen generaattorin negatiiviseen napaan liitetyistä elektrodeista.

Tällainen liitäntätapa merkitsee huomattavaa parannusta suoraan mekaanisella kosketuksella tapahtuvaan liitäntään verrattuna, sillä siinä vältetään staattisessa menetelmässä kaikki kiinnityslaitteiden asennukset ja irrotukset ja jatkuvasyöttöi-sessä menetelmässä valokaaren ja kipinöinnin aiheuttamat ongelmat. Se ei kuitenkaan ratkaise käsittelyn epätasaisuusongel-maa, sillä kappaleen nestevirranotossa oleva osa on yhä alueella, jonka polaarisuus on vastakkainen käsittelyyn tarvittava!- 5 75608 le polaarisuudelle eikä se siis voi tulla käsitellyksi. Tämä osa on siis hyljättävä ja käsiteltävä uudelleen kuten kosketus-liitännässäkin.

Tällaista liitäntätapaa voidaan soveltaa myös jatkuvasyöttöi-seen menetelmään, mitä muuten selitetäänkin JP-patenttihakemuk-sessa n:o 52 59037.

Tässä hakemuksessa nimittäin metallinauha anodikäsitellään jat-kuvatoimisesti kennossa, jossa ei ole poikittaista, vaan pituussuuntainen väliseinä, jolloin siinä on anoditila ja katodi-tila, jotka ovat pitkänomaisia kappaleen etenemissuuntaan.

On selvää, että sellaisessa laitteessa koko se osa nauhasta, joka on katodivyöhykkeellä, joudutaan tässäkin hylkäämään, jotta saadaan homogeenisesti käsitelty kappale, mikä aiheuttaa vielä suurempaa materiaalihukkaa kuin staattisessa menetelmässä .

Mutta nämä eivät ole tällaisen liitäntätavan ainoat haitat, sillä siinä törmätään myös elektrolyytissä tapahtuviin sähköhä-viöihin.

Tiedetään nimittäin, että sähkövirta käyttää mieluiten piirejä, joissa vastus on pienin. Jos tiiviys ei ole täydellinen virranotto-osaston ja käsittelyosaston välillä, virta pyrkii käsittelyn aikana virtaamaan pikemminkin elektrolyytin läpi kuin käsiteltävän kappaleen kautta. Tästä syystä se pelkästään kuumentaa elektrolyytin Joulen ilmiön vaikutuksesta eikä osallistu varsinaiseen käsittelyyn, minkä johdosta laitteiston sähkön hyötysuhde heikkenee.

Tämä tiiviyskysymys voidaan tosin ratkaista loitontamalla altaat toisistaan, mutta silloin ensiksikin päädytään aivan liian suurikokoisiin laitteistoihin ja toiseksi jos käytetään staattista menetelmää, tuotteen käsittelemättä jäävä pituus kasvaa samassa mitassa.

6 75608 Näin on siis pakko käyttää vierekkäin olevia altaita ja varustaa väliseinämät sopivilla tiivistyksillä. Tämä on sitäkin mutkikkaampaa, kun tiivistysten tulee sopia kaikenmuotoisiin kappaleisiin ja kun jatkuvasyöttöisessä menetelmässä niiden on kestettävä vahingoittumatta kappaleen siirtymisen aiheuttama hankaus.

Epätasaisen käsittelyn välttämiseksi on ehdotettu eräässä jatkuvasyöttöisessä menetelmässä, jossa virranotto tapahtuu nesteessä, sellaisten kennojen käyttämistä, joissa on peräkkäin anodi- ja katodiosastot, joiden läpi kappale viedään. Mutta tässäkin törmätään sähköhäviöihin elektrolyytissä. Lisäksi tällaisissa kennoissa havaitaan, että esimerkiksi hapetuskäsit-telyssä anodiosastossa muodostuneessa oksidikerroksessa tapahtuu vaurioita tai "ylilyöntejä", jos katodiosastoon johdetun virran määrä ylittää tietyn arvon. Niinpä käytettäessä jotakin sellaista elektrolyyttiä kuin rikkihappo, "ylilyöntejä" syntyy,kun ylitetään suunnilleen 150 coulombia/cm2.

Tästä johtuen virran rajoittamiseksi joudutaan lisäämään osastojen lukumäärää ja näin sitä enemmän mitä paksumpaa oksidiker-rosta halutaan. Esimerkiksi tyyppiä 15 olevassa anodikäsitte-lyssä joudutaan käyttämään vähintään 30 osastoa, joista kukin on 0,5 m pitkä, jolloin kenno tulee aivan liian suureksi.

Johtopäätöksenä näissä tunnetuissa menetelmissä ja laitteissa törmätään käsittelyn epätasaisuusongelmiin, jotka aiheuttavat tuotehävikkiä, eräissä tapauksissa kennojen kasvamista liian suuriksi, ajanhukkaa ja työvoimakustannuksia, jotka johtuvat asennus- ja irrotustoimenpiteistä käytettäessä laitteita, joissa virranotto tapahtuu mekaanisella kosketuksella, pakkotilanteita virrantiheyden osalta katodiosastoissa ja sähkövirran vuotoja elektrolyytissä; nämä kaikki ovat haittoja, jotka johtavat omakustannushinnan nousuun.

Koetellut ratkaisut, kuten osastojen lukumäärän lisääminen, 7 75608 enemmän tai vähemmän pitkälle kehitellyt tiivistysvyöhykkeet eivät ole täysin tyydyttäviä niiden aiheuttamien investointikustannusten vuoksi.

Senpä vuoksi halutessaan antaa panoksensa metallikappaleiden sähkökemiallisen käsittelyn ongelmien ratkaisemiseen hakija on kehitellyt ja toteuttanut tämän keksinnön tavoitteenaan supistaa omakustannushintaa mahdollistaen homogeenisen käsittelyn ja ilman että kappaleen pinnassa tapahtuisi "ylilyöntejä", vähentäen sähköisen tiiviyden ongelmia ja siitä johtuvia virtahä-viöitä ja käyttäen kennoa, jonka pituus on olennaisesti sama kuin käsiteltävän kappaleen, kun kysymyksessä on staattinen käsittely.

Tämä keksintö koskee ensiksikin menetelmää muodoltaan pitkänomaisten metallikappaleiden pinnan käsittelemiseksi sähkökemi-allisesti staattisesti tai jatkuvasyöttöisesti, jossa menetelmässä kappale upotetaan samaan elektrolyyttitilaan ja siihen johdetaan sähkövirta mainitun elektrolyytin välityksellä, jotta mainitulle kappaleelle saadaan kehittymään samanaikaisesti ainakin yksi olennaisesti katodinen vyöhyke ja yksi olennaisesti anodinen vyöhyke. Tämä menetelmä on tunnettu siitä, että mainittuja vyöhykkeitä siirretään samanaikaisesti yli koko kappaleen pituuden niiden pysyessä kuitenkin erillään toisistaan.

Tässä menetelmässä käytetään siis liitäntätapaaa, jossa generaattoriin liitäntä tapahtuu nestevirranoton kautta, koska sähkövirta johdetaan kappaleen sisään elektrolyytin välityksellä käsittelyyn tarvittavien anodi- ja katodivyöhykkeiden muodostamiseksi .

Omaleimaista tässä menetelmässä on kuitenkin myös se, että siinä pääasiassa anodiset ja katodiset vyöhykkeet muodostuvat samassa elektrolyyttitilassa.

Perinteisten menetelmien selostuksessa nähtiin, että kun virranotto tapahtuu nesteessä, katodi- ja anodivyöhykkeet ovat 8 75608 aina kahdessa eri altaassa tai saman kennon kahdessa eri osastossa tiiviin väliseinämän toisistaan erottamina, mikä on edellyttänyt erillisten elektrolyyttimassojen käyttöä. Tässä keksinnössä sen sijaan on vain yksi ja sama massa, jossa samanaikaisesti kehittyvät molemmat polaarisuudeltaan erilaiset vyöhykkeet.

Tästä syystä kennon rakenne yksinkertaistuu kovasti, koska siitä tulee yksiosastoinen.

Menetelmän eräs tunnusmerkki on, että siinä vyöhykkeet ovat pitkänomaisia samansuuntaisesti käsiteltävän kappaleen akselin kanssa tietyltä pituudelta, mutta ovat kuitenkin erillään, toisin sanoen ne eivät ole vierekkäin , ja että siinä kappaleen osa, joka sijaitsee kahden vyöhykkeen välissä, ei ole olennaisesti katodinen eikä olennaisesti anodinen. Tämä mahdollistaa elektrolyytin kautta tapahtuvien virtahäviöiden vähenemisen.

Kahden vyöhykkeen väliä ei voida määritellä ennalta käsin, sillä se riippuu käsittelyvaiheen toimintaparametreista. Mutta se määritetään sellaiseksi, että virtahäviö pienenee käsittely-virtaan nähden.

Vyöhykkeiden pituuden osalta taas tulee pitää ehdottomana edellytyksenä, että määrättyä virtamäärää käsiteltävän kappaleen pintayksikköä kohti ei voida ylittää, varsinkaan katodivyöhyk-keissä, jos halutaan välttää oksidikerroksen rikkoutumiset esimerkiksi eloksointikäsittelyä suoritettaessa. Mutta huomioon on otettava myös kennon tavoiteltu tuottavuus, joka anodikäsit-telyssä riippuu anodivyöhykkeeseen johdetun virran määrästä ja niin ollen vyöhykkeen pituudesta.

Tässäkin on siis pyrittävä kompromissiin, joka voidaankin löytää käyttämällä esimerkiksi eripituisia anodi- ja katodivyöhyk-keitä.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräs toinen erikoisuus on siinä, 9 75608 että vyöhykkeitä siirretään samanaikaisesti pitkin kappaletta. Tämä siirtäminen tai pyyhkäiseminen tapahtuu samanaikaisesti, jolloin työvaiheen aikana vyöhykkeet säilyttävät alkuperäisen pituutensa ja pysyvät saman välimatkan päässä toisistaan. Siirtyminen tapahtuu kappaleen koko pituudelta eli kappaleen jokainen osa, myös staattisessa menetelmässä, riippumatta siitä, onko ko. osa kappaleen päässä vai keskellä sen kennossa olevaa pituutta, joutuu olemaan ainakin kerran olennaisesti anodises-sa vyöhykkeessä ja sitten olennaisesti katodisessa vyöhykkeessä tai päinvastoin.

Näin kappaleen koko pinta tulee käsitellyksi anodisesti esimerkiksi oksidikalvopäällystyksessä tai syövytyskäsittelyssä tai katodisesti esimerkiksi värjäyskäsittelyssä, käsittelyn epätasaisuutta ei siis esiinny kappaleen eri osien välillä ja näin ollen työvaiheessa ei synny ainehävikkiä.

Lisäksi tämä pyyhkäisy voi tapahtua sopivalla nopeudella, niin että yhden vyöhykkeen kohdalla johdetaan pintayksikköä kohti virtaa annettu määrä, joka ei esimerkiksi anodikäsittelyssä ylitä kriittistä ylilyöntirajaa. Yksi käsittelyvaihe saattaa kuitenkin osoittautua riittämättömäksi, jotta käsittelyn edellyttämä virtamäärä riittäisi. Senpä vuoksi tämä pyyhkäisy suoritetaan jaksottaisesti eli työvaiheen aikana esimerkiksi anodi vyöhyke, joka on siirtynyt kennossa olevan kappaleen pituuden yli, siirtyy uudelleen yhden tai useamman kerran saman pituuden yli ja samoin tapahtuu muiden vyöhykkeiden ja tilojen kohdalla. Kukin päästä toiseen tapahtuva pyyhkäisy muodostaa yhden jakson ja tätä jaksoa toistetaan sitten n kertaa.

Pyyhkäisynopeus voi n jakson aikana pysyä samana tai se voi vaihdella riippuen ratkaistavana olevasta kysymyksestä. Voidaan siis käyttää joko säännönmukaista tai ei säännönmukaista jaksottaisuutta.

Mahdollista on myös muodostaa sellainen käsittelyjärjestelmä, jossa jokainen jakso tai jaksoryhmä on erilainen kuin seuraava 10 75608 jakso tai jaksoryhmä joko vyöhykkeiden pituuden tai vyöhykkeiden välisen matkan tai vyöhykkeiden sijoittelun osalta. Näin siis yhden jakson tai jaksoryhmän aikana voi olla samanpituisia anodi- ja katodivyöhykkeitä ja sitten toisen jakson tai jaksoryhmän aikana eripituisia vyöhykkeitä tai erisuuruisen välimatkan päässä toisistaan olevia vyöhykkeitä. Keksinnön puitteista poikkeamatta voidaan siis käyttää varsin monia mahdollisuuksia pyyhkäisyjen ja kytkentäkaavioiden vaihtelun osalta.

Kun kappaletta käsitellään jatkuvasyöttöperiaatteella, vyöhykkeiden siirtyrnisnopeus on suurempi kuin nopeus, jolla kappale siirtyy kennon läpi, ja tarpeeksi paljon suurempi, jotta pyyh-käisyn edut voidaan käyttää hyväksi. Mieluiten valitaan kaksinkertainen nopeus kappaleen siirtymisnopeuteen verrattuna.

Keksintö koskee myös erityistä laitetta menetelmän suorittamiseksi.

Tämä laite käsittää tavanomaiseen tapaan pitkänomaisen kennon, jossa on vain yksi osasto, jossa on elektrolyyttiliuosta, johon käsiteltävä kappale upotetaan, ja jonka kennon pituussuuntaiset seinämät on varustettu mainittuun liuokseen uppoavilla elektrodeilla, jotka on sovitettu lähelle ainakin osaa kappaleen kehästä ja joihin voidaan syöttää virtaa sähkögeneraatto-rin toisesta navasta, jolloin virran kulkiessa liuostilan osan läpi ja kappaleen pituuden osan yli syntyy olennaisesti anodi-sia ja katodisia vyöhykkeitä.

Mutta se eroaa tunnetun tekniikan mukaisista laitteista siinä, että elektrodit muodostavat joka hetki ainakin yhden sarjan, jossa on neljä peräkkäistä, ainakin yhden elektrodin/ryhmä käsittävää ryhmää, jokaisen sarjan käsittäessä samassa suunnassa kaksi ryhmää, joihin syötetään virtaa kustakin generaattorin navasta, ja kaksi ryhmää, joihin ei syötetä virtaa ja joista toinen sijaitsee kahden edellä mainitun välissä ja toinen sen jälkeen, ja että tietyn ohjelman mukaisesti ainakin yksi kunkin ryhmän päähän sijoitetuista elektrodeista vaihtaa sähköis-

II

-1 75608 tä tilaa, niin että koko kennon pituudelta säilyy sama sähkö-kytkentäkaavio, mutta siirrettynä ainakin yhden elektrodin verran pitkin kennoa, mainitun siirtymän siirtyessä kennon toisesta päästä sen toiseen päähän.

Näin siis keksinnön mukaisessa laitteessa on tavanomaisten laitteiden osat, eli kenno, jossa virranotto tapahtuu nesteessä, jonka sisään mahtuu ainakin osa käsiteltävästä kappaleesta sekä elektrolyyttiliuos ja jonka seinämät on varustettu sarjalla toisistaan erillään olevia elektrodeja, jotka voivat ympäröidä kappaleen kokonaan tai sijaita vain samansuuntaisesti kappaleen toisen tai molempien pitkien sivujen kanssa riippuen siitä, halutaanko kappale käsitellä vain yhdeltä vai molemmilta puolilta. Mutta sen sijaan että kennossa olisi useita osastoja, siinä onkin niitä vain yksi.

Lisäksi vyöhykkeiden siirtymisen tai pyyhkäisyn aikaansaamiseksi elektrodien tulee muodostaa ainakin yksi neljän peräkkäisen ryhmän sarja. Jokainen ryhmä voi käsittää yhden tai useampia elektrodeja, mutta kussakin sarjassa on kaksi ryhmää, joita syötetään generaattorin vastakkaisista navoista. Nämä ryhmät muodostavat kukin yhden virtapiiriin, jonka muodostavat yhtäältä jokaisen virtaa saavan ryhmän elektrodin tai elektrodien ja kappaleen välissä olevat elektrolyyttitilat, jotka muodostavat anodi- ja katodivyöhykkeet ja toisaalta nämä kaksi vyöhykettä erottava kappaleen pituuden osa.

Näiden kahden ryhmän välissä ja niiden jälkeen on kaksi elekt-rodiryhmää, joihin ei syötetä virtaa ja jotka näin erottavat polaariset vyöhykkeet toisistaan. Esimerkiksi kennossa, jossa on vain yksi sarja, on kennon pituussuuntaisessa poikkileikkauksessa sarja ryhmiä 1-2-3-4. Hetkellä t ryhmiin 1 ja 3 syötetään kumpaankin virtaa yhdestä generaattorin navasta, kun sen sijaan ryhmiin 2 ja 4 ei syötetä virtaa. Hetkellä t + 1 ryhmiin 1 ja 3 ei enää syötetä virtaa ja generaattorin navat syöttävät virtaa samassa järjestyksessä ryhmiin 2 ja 4. Hetkellä t + 2 virtaa saavat elektrodit ovat samat kuin het- 12 75608 kellä t, mutta niiden polaarisuudet ovat vastakkaiset; samoin hetkellä t + 3 elektrodeihin 2 ja 4 tulee virtaa samalla tavoin kuin hetkellä t + 1, mutta vastakkaisista navoista. Näin saadaan aikaan sähkövirran pyyhkäisy yli koko neljän elektrodi-ryhmän sarjan, minkä vaikutuksesta vyöhykkeet siirtyvät. Kun jokainen ryhmä käsittää useita elektrodeja, pyyhkäisy voi tapahtua elektrodista elektrodiin, jolloin tapahtuu sähköliukuma ja vyöhykkeet eivät siirry sektoreittain vaan askeleittain.

Kun kenno käsittää useita sarjoja, tämä pyyhkäiseminen suoritetaan niin, että syntyy määrätty synkronointi sarjojen välillä ja sähköiset tilat ovat annetulla hetkellä samat kussakin ryhmässä .

Riippuen käsittelyn erityislaadusta ja tavoitellusta tuottavuudesta, sähkövirtaa voidaan syöttää laitteeseen yhdestä tai useammasta toisistaan riippumattomasta lähteestä, joiden virta ja jännite säädetään ja jotka joko on tai ei ole synkronoitu verkkotaajuuteen ja yhdistetty elektrodeihin.

Kytkentöjen syklinen pyyhkäisy edellyttää kytkentäkaavioiden siirtyessä syötön katkaisemista ja uudelleen kytkemistä tiettyjen elektrodien osalta etukäteen määrätyn aikaa ja elektrodien lukumäärää koskevan katkaisun mukaan.

Tämän tehtävän toimittaa jokin sähkövirran tehokatkaisin, joka valitaan eri systeemeiden ja systeemiyhdistelmien joukosta, kuten automaattisista katkaisimista, pneumaattisista tai sähkömagneettisista koskettimista, tehoreleistä, kaksinapaisista tehotransistoreista, kanavatehotransistoreista triodityristoreis-ta (SCR), kaksisuuntaisista triodityristoreista (TRIAC), sammutettavista tyristoreista (GTO) tai mistä tahansa järjestelmistä, joilla aikaansaadaan tämä syötön kytkeytyminen ja keskeytyminen.

Näiden syöttöjärjestelmien säätö suoritetaan jaksojen tavoitellun nopeuden ja kompleksisuuden mukaan erilaisilla sähköeli- 13 7 5 6 0 8 millä, joilla saadaan aikaan sekvenssiohjaus. Niistä mainit takoon pyörivät virrankääntimet, sähkämagneettiset relesarjat, staattiset langoitetut kytkentäpiirit, ohjelmoitavat automaattilaitteet, mikroprosessori- tai pienoistietokoneohjatut ATK-järjestelmät.

Mutta muunkinlaisia laitteita voidaan ajatella keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseen. Niinpä elektrodit voidaan siirtää mekaanisesti kennoa pitkin esimerkiksi jollakin päätönket-jujärjestelmällä. Tässä tapauksessa ei ole enää tarpeen käyt tää virran kytkentä-irtikytkentäohjelmaa, sillä jokainen elektrodi säilyttää napaisuutensa pysyvästi. Lisäksi voidaan jättää pois elektrodiryhmät, joita käytettiin erottamaan anodi-ja katodivyöhykkeitä.

Keksintö ymmärrettäneen paremmin liitteenä olevien kuvioiden avulla: - kuvio 1 esittää poikkileikkauskuvaa ylhäältä katsottuna tunnetun tekniikan mukaisesta kaksiosastoisesta kennosta, - kuvio 2 on pituussuuntainen leikkauskuva samoin tunnetun tekniikan mukaisesta moniosastoisesta kennosta, - kuvio 3 on pituussuuntainen leikkauskuva keksinnön mukaisesta kennosta, - kuviosta 4 näkyvät keksinnön mukaisen menetelmän mukainen elektrodien kytkentä kolmena peräkkäisenä hetkenä, - kuvio 5 on kaavakuva elektrodien kytkennästä yhden täyden jakson aikana.

Kuviossa 1 nähdään poikkileikkauskuva ylhäältäpäin nähtynä ääriviivoin esitetty kenno 1, joka on jaettu väliseinällä 2 kato-diosastoon 3 ja anodiosastoon 4 ja täytetty elektrolyytillä 5, ja jossa on anodi 6 ja katodi 7, jotka ovat samansuuntaiset käsiteltävän kappaleen 8 molempien pitkien sivujen kanssa.

Tässä kappaleessa, joka voi kiertää kuvion tasoa vastaan kohti suorassa olevassa suunnassa, on kaksi väliseinään 2 tehdyn 14 75608 tiiviin aukon 9 rajaamaa osaa.

Voidaan havaita, että ainoastaan väliseinän oikealla puolella oleva osa on anodivyöhykkeessä ja voi siis eloksoitua, mikä aiheuttaa sen, että väliseinän vasemmalla puolella oleva kappaleen osa joudutaan hylkäämään.

Kuviossa 2 elektrolyytillä 11 täytetty kenno 10 käsittää sarjan väliseiniä 12, jotka muodostavat katodiosastoja 13 ja ano-diosastoja 14, joissa on anodeja 15 ja katodeja 16, joissa kehittyy vastaavasti katodi- ja anodivyöhykkeitä. Kappale 17 kiertää kennossa suuntaan 18 ja eloksointimenetelmässä oksidi-kerros muodostuu, kun kappale kulkee jokaisen anodivyöhykkeen läpi. Tällaisessa laitteessa ei jouduta hylkäämään osaa kappaleesta, mutta koska kappale voi kiertää siinä suhteellisen rajoitetulla nopeudella ja kun katodiosastossa joudutaan käyttämään virrantiheyksiä, jotka ovat kriittisen arvon alapuolella, joudutaan käyttämään kovin suurta määrää osastoja tavoitellun käsittelyn aikaansaamiseksi.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaista kennoa pituussuuntaisena leikkauksena. Siinä nähdään elektrolyytillä 20, johon käsiteltävä kappale 21 upotetaan, täytetty kennorunko 19. Pitkin kennoa on sovitettu sarja neljän ryhmiä 22, 23, 24 ja 25. Hetkellä t elektrodit 22 ja 24 ovat kytkettyinä ei-esitetyn sähköge-neraattorin positiiviseen ja negatiiviseen napaan, jolloin niiden läheisyyteen kehittyy vastaavasti katodi- ja anodivyöhyk-keitä, ja elektrodeihin 23 ja 25 ei tule virtaa, joten ne ovat erottamassa näitä vyöhykkeitä.

Liuottamalla syöttöä nuolen 26 suuntaan siirretään vyöhykkeitä pitkin kappaletta, niin että koko pinta pyyhkäistään peräkkäin vastakkaisen polaarisuuden omaavilla vyöhykkeillä ja siis käsitellään.

Kuvio 4 esittää elektrodien kytkentöjä kennossa hetkillä t, t+1 ja t+2. Kuviossa erotetaan elektrolyyttikylvyssä 28 oleva li 15 75608 kappale 27 ja joukko neljän ryhmiä, joissa jokaisessa on viisi elektrodia: positiiviseen napaan kytkettty ryhmä 29, joka aikaansaa katodivyöhykkeen, ryhmä 30, joka on liitetty negatiiviseen napaan ja aikaansaa anodivyöhykkeen, ryhmä 31, johon ei tule virtaa ja joka sijaitsee ryhmien 29 ja 30 välissä, ryhmä 32, johon ei tule virtaa ja joka sijaitsee ryhmän 30 jälkeen nuolella 33 osoitetussa vyöhykkeiden siirtymissuunnassa.

Tämä siirtyminen tapahtuu tässä liukumalla askelittain, kytkentäkaavion kahdella peräkkäisellä hetkellä t ja t+1 tai t+1 ja t+2 vastatessa yhden elektrodin siirtymää.

Kuvio 5 on kaavakuva 20 kytkentäkaaviosta, jotka esiintyvät yhden jakson aikana kennossa, joka on varustettu 20 elektrodilla, jotka on merkitty kirjaimin A, B, C . . .T ja jossa jokainen viitenumeroin 0-20 merkitty siirtymä tapahtuu elektrodista elektrodiin. Alunperin elektrodeihin A B C D E tulee virta positiivisesta navasta ja elektrodeihin K L M N O negatiivisesta navasta, kun taas elektrodeihin FGHIJ jaPQRSTei tule lainkaan virtaa. Tällä tavoin aikaansaadaan neljän ryhmän sarja, jossa virtaa saavien ryhmien välissä on virtaa saamaton ryhmä. Tämä sama järjestys toistuu 20 peräkkäisen siirtymän aikana, joiden päätteeksi alkuperäinen kytkentäkaavio ilmestyy uudelleen. Voidaan todeta, että kennon päissä kytkentäkaavion muuttuminen tapahtuu ikäänkuin elektrodit A ja T olisivat vierekkäin.

Keksintöä voidaan valaista seuraavalla sovellutusesimerkillä: American Aluminium Associationin normien mukaista tyyppiä 6000 olevaa alumiinilejeerinkiä olevalle profiloidulle kappaleelle, joka on 6 metriä pitkä ja jonka poikkileikkaus on 0,30 m, suoritettiin anodikäsittely liuoksella, jossa oli 200 g rikkihap-poa/litra, kennossa, jonka pituus oli suunnilleen sama kuin käsiteltävän kappaleen, poikkileikkaus 0,03 m^ ja joka oli varustettu tasaisesti yli kennon koko pituuden sovitetulla 100 elektrodilla, jotka olivat 0,06 m:n päässä toisistaan elektrodin keskikohdasta keskikohtaan mitattuna. Näihin elektrodei- ie 75608 hin syötettiin virtaa, jolloin muodostui neljä vyöhykettä, joista kukin oli 1,5 m pitkä: anodivyökyhe ja katodivyöhyke, joita erotti polaariton vyöhyke, ja katodivyöhykkeen jatkeena vyöhyke, johon ei myöskään syötetty virtaa. Nämä vyöhykkeet siirtyivät elektrodi elektrodilta nopeudella 0,4 m/sekunti. Virran tiheys kussakin polaarisessa vyöhykkeessä oli 12 A/dm2.

Jotta saatiin 15 um:n paksuinen oksidikerros, käsittely kesti 20 minuuttia ja elektrolyytin kautta tapahtunut virtahäviö oli vähemmän kuin 5 %, mikä merkitsee hyvää kompromissia tuottavuuden ja sähköhyötysuhteen kannalta.

Tätä keksintöä voidaan soveltaa pitkänomaisten metallikappalei-den kaikenlaisiin sähkökemiallisiin käsittelyihin, sekä staattisiin että jatkuvasyöttöisiin, olipa tarkoituksena sitten ok-sidikalvolla päällystäminen, syövyttäminen, värjääminen, galva-nointi tai mikä tahansa muu pinnan muuttaminen ja kun halutaan saada aikaan kappaleen koko pinnan tasainen käsittely käyttökustannusten kannalta optimiolosuhteissa ja vähäisin investoinnein.

Se osoittautuu erityisen edulliseksi alumiinin ja sen seostei-den päällystyksessä.

Sen käyttö voidaan ulottaa helposti magnesiumin ja titaanin ja niiden seosteiden käsittelyyn.

li

Claims (5)

17 75608 Patenti ivaat imukeet

1. Menetelmä pitkänomaisten metallikappaleiden pinnan käsittelemiseksi sähkökemiallisesti staattisesti tai jatkuva-syöttöisesti, jossa menetelmässä kappale upotetaan samaan elektrolyyttitilaan ja sen läpi johdetaan sähkövirta mainitun elektrolyytin välityksellä, jotta mainitulle kappaleelle saadaan kehittymään samanaikaisesti ainakin yksi olennaisesti katodinen vyöhyke ja yksi olennaisesti anodinen vyöhyke, tunnettu siitä, että mainittuja vyöhykkeitä siirretään samanaikaiset! yli koko kappaleen pituuden niiden pysyessä toisistaan erillään.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siirtäminen suoritetaan säädetyllä nopeudella.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siirtäminen suoritetaan syklisesti.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kun käsittely suoritetaan jatkuvasyöttöisesti, vyöhykkeiden siirtymänopeus on yli kaksi kertaa suurempi kuin kappaleen siirtymisnopeus.

5. Laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän suorittamiseksi, joka laite käsittää elektrolyyttikennon, jossa on vain yksi osasto ja jonka sisään käsiteltävä kappale upotetaan, jolloin kennon pituussuuntaiset seinämät on varustettu sarjalla mainittuun liuokseen upotettuja elektrodeja, jotka on sovitettu lähelle ainakin osaa kappaleen kehästä ja joihin voidaan syöttää virtaa sähkögeneraattorin yhdestä navasta, niin että virran kulkiessa liuoksen osatilavuuden ja kappaleen osapituuden läpi syntyy olennaisesti anodisia ja katodisia vyöhykkeitä, tunnettu siitä, että elektrodit muodostavat joka hetki ainakin yhden sarjan, jossa on neljä ainakin yhden elektrodin käsittävää peräkkäistä ryhmää, kunkin sarjan käsittäessä samassa suunnassa kaksi ryhmää, joihin 18 7 5 608 syötetään virtaa generaattorin kummastakin navasta, kaksi ryhmää, joihin ei syötetä virtaa ja joista toinen sijaitsee kahden edellä mainitun välissä ja toinen niiden jälkeen, ja että tietyn ohjelman mukaisesti ainakin yhden, kunkin ryhmän ääripäässä sijaitsevan elektrodin sähköinen tila muuttuu, niin että kennon koko pituudelta säilyy sama sähköinen konfiguraatio, mutta siirrettynä kennon pituussuunnassa ainakin yhden elektrodin verran, jolloin kennon toisen pään siirtymä viedään sen toiseen päähän. patentKrftY