JPS6332880B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、メツキ容器および該容器の前方又は
後方に接続されており、メツキされる物体を持込
み又は持出すことが可能なせき止め装置から成り
立つアルミニウムメツキ槽に関する。

アルミニウムを電気分解するために現在３種の
中性の電解質が知られており、それらは錯塩の溶
解物又は有機溶剤溶液として存在しており、それ
らは次のアルミニウム化合物 １ 塩化アルミニウムAlCl₃および臭化アルミニ
ウムAlBr₃ ２ アルミニウム（）水素化合物AlH₃とAlCl₃
との混合物 ３ アルミニウム（）アルキル化合物、特に
Al（C₂H₅）₃ から出発して、アルカリ金属のハロゲン化物又は
（２の場合には）アルカリ金属の水素化合物と導
電性の錯塩化合物を造る。これらの電解液はすべ
て原則的に湿気と酸素から遮断されなければなら
ない。何故ならば（例えば３の場合には）１モル
の酸素O₂が２モルの電解質を破壊するからであ
る。

2Al（C₂H₅）₃＋O₂→２（C₂H₅）₂−Al −Ｏ−C₂H₅ また１モルのH₂Oは２〜３モルの電解質を効
力のないものにしてしまうことができる。何故な
らばエチル化アルミニウムというものは錯塩を造
ることができず、従つて導電性がなく、エチル化
アルミニウムの生成はそれ故電解質の損失となる
からである。

電解液の上方に存在する不活性ガスの空間を考
えるならば、電解液はO₂およびH₂Oのゲツター
ポンプとして理解することができる。このゲツタ
ーポンプは不活性ガスの空間のO₂とH₂Oの測定
不可能な僅小な分圧を維持しようとしそしてその
際自身を消耗する。従つてアルミニウムの電解の
ための技術的に使用可能な装置は、高真空装置と
同様な僅かな漏洩率を有するものでなければなら
ず、この様にして電解液の寿命が経済的な見地か
ら充分（約１年）なものとなり、また機械的な見
地からは電解液の分解生成物が不活性ガス空間の
壁や操作要素に余り多量に付着しないようでなけ
ればならない。

メツキされる物体を持込み又は持出すために電
解液の存在する空間は少くとも１つの開口を所有
していなければならず、該開口は、メツキされる
物体を酸素をともなわずに電解液の存在する空間
に挿入および搬出可能にするため、それ自体気密
に閉鎖可能で且つせき止め門として形成されてい
なければならない。

経済的な理由から多数のメツキされる部材を吊
すために使用しなければならないメツキ枠が大型
なものであるため、これに適合する様な機械的な
真空差し蓋は非常に高価なものとなり、該差し蓋
の気密は運転中検査が困難でありそして修理する
ことはアルミニウムメツキ槽の生成停止を意味す
る。

すでにＵ字管の原理を利用したせき止め装置
が、類似した問題を技術的に解決するために用い
られ効果を挙げている。この様な設備の略図が第
１図である。この図では本来のメツキ容器Ｇの傍
らに、液体が満たされたせき止め室Ｓが存在して
いる。メツキ容器Ｇとせき止め室Ｓを連結する要
素として不活性ガスを満たされたＵ字形の空間Ｉ
が存在している。図中に示されている矢印は、メ
ツキされる物体がどの様にせき止め室の空間Ｓと
不活性ガスを満たされた空間Ｉを通過してメツキ
容器Ｇに運ばれるかを示している。メツキされる
物体の持出しは図示の矢印の逆方向に行われる。
不活性ガスを満たした空間Ｉに取り付けられてい
る過圧弁Ｖは、不活性ガス空間が大気圧よりも何
時も僅かに圧力が大になつている様に調節してい
る。

直ちに判明する様に、上記した設備はアルミニ
ウムメツキ槽としては全く不満足な作動をするも
のである。前記したアルミニウム化合物２から出
発した電解質系に対しエチルエーテルがせき止め
室を充填する液体として用いられそしてアルミニ
ウム化合物３から出発した電解質系に対しトルオ
ールがせき止め室を充填する液体として用いられ
る。その他のせき止め室を充填する液体が考慮さ
れたが、何れもアルミニウムメツキの方法に適し
たものではなかつた。即ちアルミニウムメツキの
方法では該液体は大気と電解質空間との間で酸素
を湿気を阻止するものとしての充分な働らきを有
しなければならない。メツキされる物体をせき止
め室から持ち込みそして持ち出すためおよび外部
空間と内部空間との間に温度差があるため、何時
も動揺していると考えられる阻止又はせき止め液
体を通過して移動する湿度は驚く程多いものであ
る。例えば液体せき止め装置（0.25m²の表面積を
有する）に160リツトルのトルオールを有しそし
て80リツトル、即約270モルのAl（C₂H₅）₃の電解
液を収容する電解液容器（0.2m²の表面積を有す
る）を備えた試験設備において、大気の相対湿度
が40乃至50％の時、約10モルのH₂Oがせき止め
装置を通つて毎日搬入される。即ち電解液は余り
に短い時間で使用不能になる。

上記した設備においてはまた酸素の搬入も毎日
約0.2モルとなつている。この値もアルミニウム
メツキ槽が経済的によく機能を果たすためには余
りに多い値である。

H₂Oに関しては、公知となつている如きシリ
カゲル結晶を用いてトルオールを乾燥させる技術
的方法によつて状態を改良することができ、これ
ら結晶は新らしく蒸留された乾燥したトルオール
と共に回収される。この様な費用がかかる方法に
よりトルオールは約５乃至100ppmのH₂Oを含む
ものに乾燥される。これに対し、40乃至50％の相
対湿度を持つ空気に触れているトルオールは約
220乃至280ppmの水分を含んでいる。上記したト
ルオールの乾燥循環系統は強力なものでなければ
ならない。何故ならば大気に接触しているトルオ
ールは速やかに湿気を吸収するからである。例え
ば撹拌によつて動かされている表面積16cm²で体積
が200ミリリツトルのトルオールの水分吸収試験
で、空気の流動が0.8リツトル／分（41％相対湿
度）の時、１時間で5ppmから190ppmに上昇す
る。従つて適合した乾燥循環系統はエネルギーを
消費し技術費がかかり、アルミニウムメツキ方法
にとつてほとんど実施不可能な経済的負担とな
る。

本発明の目的は、改良されたアルミニウムメツ
キ槽を創成することにあり、それによれば前述し
た如き困難が技術的に簡単になりそして経済的に
除去されるばかりでなく、更に費用がかかる機械
的なせき止め門を用いる代りに液体せき止め室を
使用することを可能にしている。

上記の目的は本発明により次の様にして達成さ
れる。即ちメツキ容器を覆つている不活性ガス空
間およびせき止め装置の入口に続き、中性の溶剤
を満たされたせき止め室を有する公知の液体せき
止め装置の入口の持込み側に、挿入開口を備えた
予備室が接続されており、該室の中には上記溶剤
を覆う様な不活性ガスが存在していることにより
達成される。

本発明によるアルミニウムメツキ槽の形成は、
酸素の搬入がもはや確実に測定できない様な僅か
な量になりそして水分の搬入が約10²乃至10³倍だ
け減少し、かくして電解液が少くとも一年は永持
ちするという特徴を有するものとなつている。

本発明の上記以外の特徴と詳細は、添附図に示
した実施例による次の詳細な説明において明らか
にされる。

第２図に示されている様に、本発明によるアル
ミニウムメツキ槽の場合にも、液体を充填された
せき止め室３が本来のメツキ容器１に並列配置さ
れている。メツキ容器１とせき止め室３はＵ字形
の不活性ガス空間２によつて結合されている。第
１図に示されているせき止め装置と本発明により
第２図に示されているせき止め装置との主な違い
は、メツキ容器１の中で処理されるべき物体は、
本発明による場合には、直接せき止め室の中に持
ち込まれるのではなく、先づ閉鎖されている予備
室４に持ち込まれ、該予備室は本質的に気密な閉
鎖戸で閉鎖されている。予備室４は戸５の下部に
鎮静室１４を有し、該鎮静室はせき止め室３のせ
き止め液に接続している。不活性ガス空間２はで
きるだけ乾燥し酸素を含まない不活性ガスが詰め
込まれ、このガスは予備室４に配置されている過
圧弁１３により該室よりも僅かに高圧に維持され
ている。予備室４も過圧弁１２を備えており、該
弁は、予備室４の中に存在する不活性ガスの圧力
を大気圧よりも僅かに高圧に維持する役目を持
ち、該圧力は不活性ガス空間２の中の圧力よりも
僅かに小である。せき止め室３は適合した溶剤で
満たされる。

本来のせき止め室３の入口の上方にはできるだ
け乾燥しそして酸素を含まない不活性ガスが充填
されていることにより、分圧に比例するO₂の搬
入が測定不可能な値に減少しそして水分の搬入は
10²乃至10³倍だけ減少する。例えば200ミリリツ
トルの水分を含んだトルオール（300ppmH₂O）
を自由表面16cm²とし0.8リツトル／分の流動量を
持つアルゴンに動揺させながら接触させると、ト
ルオールは２時間で25ppmの水分含有まで、３時
間で10ppmの水分含有まで、５時間5ppmの水分
含有まで乾燥する。かくして分圧は減少し、置換
過程はいちぢるしく減速されそして搬入される
H₂OおよびO₂の量は非常に少なく、この様にし
て電解液が少くとも一年は永持ちする。この様に
して電解液の経済的に充分な寿命が達成されそし
てアルミニウムメツキ容器が大気に対して充分気
密になつておればアルミニウムメツキ槽は低廉な
値段で造ることができる。

大気中のO₂の分圧は約200ミリバアルである。
さて前述した様に電解液室の中の３エチル化アル
ミニウムは酸素を測定不可能な少量になるまで吸
収するから、分圧比は高真空装置におけると同様
な値になる。

電解液の空間およびその他の、メツキされる物
体を持込みおよび持出す道筋に存在するすべての
空間を気密にするため、必要なすべての気密装置
を、パツキングリングを用いた通常の機械的な気
密処理を行つた上に、中性の溶剤、例えば酸素と
水分を含有しないパラフインオイルをせき止め用
液体に用い、該オイルはまた、酸素と水分を含ま
ない不活性ガスで覆われている２重気密装置を用
いている場合には、漏洩率を最低にするという要
求は化学装置の形成において通常の条件を満足さ
せるということである。この様なパツキングは次
の記述において詳細に説明される。

炭素が10乃至12箇の飽和炭化水素から成る直鎖
パラフインはO₂の分圧が0.2バアルの時、約
10ppmのO₂を吸収する。この値は不活性ガスと
接触することによつて0.1ppmまで減少させられ
る。

本発明のアルミニウムメツキ槽内でのメツキさ
れる物体の運動は、第３乃至６図に示した図によ
つて明らかにされる。個々のメツキ枠Ｗは、第４
図に示す如く引き戸として形成されており本質的
に気密に閉鎖されている戸５を介し持ち込まれ
る。それから枠Ｗは予備室４の中で運搬具に吊さ
れ、該運搬具は、平行に走行する２本の無端の鎖
又は運搬ベルト２０から成り立つている。該ベル
ト２０は、枠Ｗがせき止め室に持ち込まれる方向
に、予備室４に設けられた駆動ローラー対２１、
せき止め室３に設けられたローラー対２２、不活
性ガス空間２に設けられた２組のローラー対２
３，２４、メツキ容器１の頭部に設けられている
ローラー対２５、ローラー対２３および２４の上
方外側に設けられている２組のローラー対２６お
よび２７、ローラー対２２の上方に設けられたロ
ーラー対２８および予備室４の頭部に設けられた
２組のローラー対２９および３０を介して走行す
る。２組のローラー対２９および３０の間には、
ばねの圧力を受けている緊張ローラー対３１が存
在している。

予備室４の中に吊されたメツキ枠Ｗは、せき止
め装置から持込む場合には、予備室４、鎖静室１
４、中性の溶剤を満たされたせき止め室３の液面
３２の下方、液面３３の上方の不活性ガス空間２
および電解液面３４の下方のメツキ容器１の道筋
を通過する。せき止め装置から持出す場合には上
記と逆の方向に通過する。

メツキ容器は後述において説明される気密装置
を除けば通常の方法で形成される。加熱外套を備
えたメツキ容器４０の中に電極４１が漬けられて
おり、該電極は交換可能に吊されている。メツキ
容器４０の上方はドーム４８で覆われ、該ドーム
は不活性ガス空間２に固定されている。第３図に
おいての記号を付けられた解離可能な気密装置
はメツキ容器４０を該ドームから分離することを
可能にしている。メツキ容器４０の中には更に導
管４２が差込まれ、該導管は電解液を循環させそ
してろ過するためのものでありそしてフランジ４
３の所からドームの外に流出する。更に電極４１
には電線が接続され、これら電線はドーム４８か
ら外部に引出されている。陽極電流を導く電線
は、メツキ枠Ｗに至る鎖２０と同様に絶縁されて
予備室４から引き出される。

第６図に示された様に、メツキ容器の中でそこ
に持込まれた枠Ｗはそれ自体公知の態様で動かさ
れる。このため電気モーター４４が用いられ、該
モーターは偏心円板４５および連結棒４６を介し
てメツキ枠Ｗの担持棒４７を往復運動させる。こ
の担持棒４７はドーム４８の反対側で特殊な気密
装置に支承されており、該気密装置は第６図で
の記号が付けられている。担持棒４７のこの様な
支承については後述にて詳細に説明される。

最后に、メツキ容器内には更に水位測定装置４
９が配置されており、該装置はドーム４８を超え
そして不活性ガス空間２を超えて上方に引き出さ
れている。

冒頭において説明した様に、種々の容器の間の
解離可能な結合部分および導管や電線等の引出し
部分は、それらがメツキされる物体の運搬路の範
囲にある限り、特別な方法で形成される。この様
な気密装置の一つの実施例が第７図に示されてお
り、該気密装置は、第３乃至６図においての記
号で示されている気密装置である。

第７図から判明する如く、メツキ容器４０の上
部縁にフランジ５３が存在し、該フランジの表面
には、全周面に亘つて延長されている３本のリン
グ状の溝５１，５２，５４を備えている。この２
重気密装置５０を形成している溝５１および５４
は弗素重合体特に弗素樹脂、弗素ゴム等のパツキ
ングリングを収容しており、一方その間に存在し
ている溝５２は液体空間を形成する。上記フラン
ジに向き合うドーム４８のフランジ５５の接触面
は平らに研摩されそして溝５１および５４の中の
パツキングリングに接触し、かくして液体を満た
すために設けられた溝５２が完全に閉鎖状態にな
る。双方のフランジ５３および５５を圧着するの
はクランプ顎５７および５８によつて行われ、こ
れらの顎は締付けねじボルト５９で締め付けられ
る。

溝５２はフランジ５５の反対側で導管５６に接
続され、該導管を介して液体パツキング材料とし
て中性の溶剤、特にパラフインオイルが導入され
る。この導入は、第３図に略図で示した様な閉鎖
した系統により行われる。即ちパラフインオイル
を満たした室８０からポンプ８２により、パラフ
インオイルが導管５６および５６′を介して循環
させられる。室８０には別の室８１が重ねられて
おり、該室には不活性ガスが充填されてパラフイ
ンオイルを覆つている。この不活性ガス、特に
N₂、も開放され又は閉鎖された系統を循環させ
られている。

不活性ガス空間２の上方に位置する水位測定装
置４９の引き出し口の気密装置も同様な形成とな
つている。第３図から判明する様に、この場合に
も結合フランジ８３はパラフインオイル室８４に
囲まれており、該室の上方にはまた不活性ガス８
５が充填されている。この際室８１の内部の不活
性ガスと同じもの、即ち例えば窒素が用いられ、
該ガスは、室８１の中およびその他の気密装置に
存在する不活性ガスの窒素と同じ循環系を介して
導かれている。或いはまた、第３図に示されてい
る様に、中性の溶剤、特にパラフインオイル、を
満たした別の室８６を用意しそして不活性ガス８
７で覆つている場合には別々の循環系を備えるこ
とも可能である。図示の例では中性溶剤の循環は
ポンプ８８により行われ、それと同様に溶剤は、
不活性ガス空間２を閉鎖している検査および組立
てのための蓋８９に設けられた気密装置−に
導かれる。蓋８９の気密装置は本質的には第７図
に示された様な気密装置として形成されている。

第６図においての記号で示されているメツキ
枠担持棒４７の気密装置は第８図に詳細が示され
ている。メツキ枠担持棒４７は針軸承を取り付け
られたボールで囲まれた円筒９０の中に支承され
ている。ボールで囲まれた円筒９０は一つの管状
の容器９１に囲まれ、該容器９１はまた外側の軸
承部材を形成している。管状の容器９１の両端は
フランジを備えた筒９２および９３と結合し、こ
れらの筒は、それ自体公知の態形で形成されそし
て筒状のパツキングを袋状ナツトと圧力片とで押
し付けることが可能となつている。管状の容器９
１の両側に位置するフランジ結合部にはパツキン
グリング９４および９５が設けられており、これ
らのリング弗素樹脂、弗素ゴム等から成るもので
ある。本発明により管状の容器９１の内部に導管
９６，９７が接続されており、これらの導管を介
して中性溶剤が管状の容器９１の内部空間全体に
導かれそして循環させられている。即ちこの場合
にも機械的な気密処置を行つた上に、液体による
気密処置と更に別の機械的な気密処置が行われて
いる。

最後に次のことに言及して置かなければならな
い。即ち電極えの電流供給のための電気接続線お
よび抵抗温度計４９及びその他の制御器機の導線
は高真空装置の場合の如く融着させられる。

ろ過循環系統に対しても同じ様な気密問題が当
て嵌り、該系統に対して必要なコツク、ポンプお
よびフイルターは一つの容器内に置かれ、該容器
はパラフインオイルを満たされそして不活性ガス
で覆われている。フイルターを交換するためには
該容器の中のパラフインオイルの自由面を下げれ
ばよい。特に閉鎖された系を介して導かれている
不活性ガスの流れは再生装置を介して導かれ、該
再生装置は水分と酸素の含有量を減少させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知となつているメツキ槽の断面略
図、第２図は本発明によるアルミニウムメツキ槽
の断面略図、第３図は第２図に示したアルミニウ
ムメツキ槽の垂直断面を示す詳細な略図、第４図
は第３図を左方から見た側面図、第５図は第３図
の−線による垂直断面略図、第６図は第３図
の−線による垂直断面略図、第７図は、第３
図においての記号を付けられている解離可能な
容器気密装置の部分断面正面図、第８図は第６図
においての記号を付けられている気密装置の断
面側面図である。図において、 １……メツキ容器、２……不活性ガス空間、３
……せき止め室、４……予備室、５……（挿入開
口の）戸、１４……鎮静室、５０……２重気密装
置、５１……（機械的気密装置）溝、５２……
（適合した液体を満たされた気密装置）溝、８０
……適合した液体を満たした室、８１……不活性
ガスが満たされた室、Ｗ……メツキ枠、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ メツキ容器および該容器の前方又は後方に接
   続され、メツキされる物体を持ち込み又は持ち出
   すことが可能なせき止め装置から成り立つアルミ
   ニウムメツキ槽において、メツキ容器１を覆つて
   いる不活性ガス空間２およびせき止め装置の入口
   に続き、中性の溶剤を満たされたせき止め室３を
   有する液体せき止め装置の入口の持込み側に、挿
   入開口を備えた予備室４が接続されており、該室
   の中には上記中性溶剤を覆う不活性ガスが存在し
   ていることを特徴とするアルミニウムメツキ槽。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のアルミニウムメ
   ツキ槽において、予備室４は挿入開口の戸５の下
   部に鎮静室１４を有することを特徴とするアルミ
   ニウムメツキ槽。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載のア
   ルミニウムメツキ槽において、不活性ガスは酸素
   と水分を除去したアルゴン又は室素であることを
   特徴とするアルミニウムメツキ槽。 ４ 特許請求の範囲第１項から第３項までのうち
   のいずれか一つに記載のアルミニウムメツキ槽に
   おいて、メツキ容器１およびその他の、メツキさ
   れる物体Ｗを持込みおよび持出す道筋に存在する
   すべての解離可能な容器気密装置は、外気に対し
   てパツキングを用いた通常の機械的な気密処置５
   １を行つた上に、中性の溶剤、例えばパラフイン
   オイルを液体パツキング材料に用いた気密空間５
   ２を備えた２重気密装置５０として形成されてい
   ることを特徴とするアルミニウムメツキ槽。 ５ 特許請求の範囲第４項記載のアルミニウムメ
   ツキ槽において、中性の液体パツキング材料の表
   面は不活性ガスによつて覆われていることを特徴
   とするアルミニウムメツキ槽。 ６ 特許請求の範囲第４項または第５項記載のア
   ルミニウムメツキ槽において、不活性ガスは窒素
   又はアルゴンから成り立つていることを特徴とす
   るアルミニウムメツキ槽。 ７ 特許請求の範囲第４項から第６項までのうち
   のいずれか一つに記載のアルミニウムメツキ槽に
   おいて、中性の液体パツキング材料は循環させら
   れそして循環系統の中に不活性ガス室８１で覆わ
   れた該液体室８０が設けられていることを特徴と
   するアルミニウムメツキ槽。 ８ 特許請求の範囲第５項から第７項までのうち
   のいずれか一つに記載のアルミニウムメツキ槽に
   おいて、中性の液体パツキング材料を覆う不活性
   ガスは開放又は閉鎖された循環系統を導かれてい
   ることを特徴とするアルミニウムメツキ槽。 ９ 特許請求の範囲第８項記載のアルミニウムメ
   ツキ槽において、適合する液体を覆つている不活
   性ガスは再生器を介して導かれ、該再生器は水分
   と酸素の含有量を減少させることを特徴とするア
   ルミニウムメツキ槽。 １０ 特許請求の範囲第４項から第９項までのう
   ちのいずれか一つに記載のアルミニウムメツキ槽
   において、機械的な気密装置は弗素重合体のパツ
   キングリング、特に弗素樹脂又は弗素ゴムから成
   るパツキングリングであることを特徴とするアル
   ミニウムメツキ槽。