NL192210C - Inrichting voor de elektrolytische bewerking van metaal. - Google Patents

Description

Inrichting voor de elektrolytische bewerking van metaal 1 132210

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor de elektrolytische beweiking van een grote lengte van metaalstrook omvattende een buisvormige elektrolytdoorgang, middelen om de strook in de inlaat van de 5 doorgang te voeren, middelen om de strook van de uitlaat van de doorgang weg te voeren, elektroden om een elektrolytische bewerkingsstroom aan de strook toe te voeren, waarbij het binnenelektrodevlak in wezen gelijk verloopt met het binnenoppervlak van de wand van de doorgang, en middelen om de elektrolyt door de doorgang te laten stromen.

Bij de elektrolytische bewerking, zoals bijvoorbeeld elektrolytisch bekleden, schoonmaken, afbijten, van 10 metaalstroken, wordt bij het meest verspreid toegepaste systeem een wat een gebruikelijke verticale passeerwerkwijze genoemd kan worden gebruikt waarin de metaalstrook een tank binnengaat door over een rol te passeren, vervolgens naar beneden door het onderste deel van de tank wordt gevoerd waar een andere rol is geplaatst, en dan rond deze bodemrol of afvoerrol wordt gewikkeld en verticaal omhoog wordt gevoerd totdat hij over een rol uit de tank wordt gevoerd op deze wijze als hij deze is binnengegaan. De bij 15 deze gebruikelijke verticale werkwijze toegepaste geometrie is zodanig dat er een betrekkelijk grote afstand tussen de strook en de elektroden nodig is, zodat er voor betrekkelijk kleine stroomdichtheden grote spanningen vereist zijn. Dit vereist op zijn beurt of een buitengewoon kostbare gelijkstroomvoedingsbron of een verlaging van de toegepaste stroom waardoor dientengevolge de snelheid en productiviteit van het elektrolytische bewerkingsproces beperkt wordt. Behalve de beperking van de toegepaste luimte worden de 20 maximale stromen die toegepast worden eveneens beperkt door de kleine mate van turbulentie in de elektrolyt resulterend in het tegengaan (concentratiepolarisatie) van de snelheid waarmee het elektrobewer-kingsproces uitgevoerd kan worden. Om deze beperkingen van de gebruikelijke verticale cel te overwinnen heeft men in de techniek gegrepen naar wat men horizontale elektrolytische bekledingscellen kan noemen.

In deze horizontale elektrolytische bekledingscellen wordt de strook horizontaal tussen een paar van op 25 nauwe afstand van elkaar geplaatste elektroden gevoerd welke elektroden in de buisvormige leiding zijn ondergebracht waardoor elektrolyt met hoge turbulentie wordt gepompt om beperkingen voor wat betreft concentratiepolarisatie tegen te gaan. Met deze horizontale systemen zijn de bovengenoemde in de gebruikelijke verticale systemen inherente moeilijkheden overwonnen. Daar deze horizontale systemen echter een vrij radicale afwijking van de gebruikelijke verticale tanks vereisen en daar zij door het wegne-30 men van de verticale tanks en het installeren van geheel nieuwe inrichtingen belangrijke kapitaaluitgaven vereisen, gebruiken de meeste bedrijven nog steeds deze gebruikelijke verticale doorvoersystemen. Het rendement en de hoge productiesnelheden van de horizontale doorvoersysternen kunnen ook verkregen worden in een verticaal doorvoersysteem door een wijziging van de daarin aangegeven inrichting waardoor het gebruik mogelijk wordt van onoplosbare elektroden, die nauwkeurig en op kleine nauwe afstand van het 35 strookoppervlak geplaatst zijn om het rendement van het elektrolytische bewerkingsproces te verhogen.

Een inrichting van de in de aanhef genoemde soort is bekend uit DE-1958598. Bij de bekende inrichting zijn buisvormige deelanoden met behulp van tussengelegen isoleerstukken en afdichtringen tot een bekledingskamer gevormd.

Het is bekend dat bij vele elektrolyseprocessen de dikte van de elektroden geleidelijk toe- dan wel 40 afneemt, met als gevolg dat de elektroden na enige tijd moeten worden vervangen.

De bekende inrichting heeft het nadeel dat voor het vervangen van de elektroden de gehele bekledingskamer gedemonteerd moet worden, hetgeen tijdrovend en tevens kostbaar is.

De onderhavige uitvinding heeft tot doel om een inrichting van de aan het begin genoemde soort te verschaffen, waarvan de elektroden gemakkelijk weggenomen, vervangen of opnieuw geconditioneerd en 45 opnieuw in gevoerd kunnen worden.

De inrichting volgens de onderhavige uitvinding heeft daartoe het kenmerk, dat de elektroden vanaf het buitenoppervlak van de wanden van de doorgang in gaten in deze wanden zijn gevoerd, waarbij elke elektrode een buitenflensdeel heeft in vloeistofdichte afsluiting met het buitenoppervlak van de doorgangs-wand en een binnendeel heeft dat in het gat van de wand is gevoerd.

50 De inrichting volgens de onderhavige uitvinding heeft daarbij het voordeel dat bij het opnieuw aanbrengen van de elektroden de vereiste afstand daarvan tot het strookoppervlak (bijvoorbeeld ongeveer 6 tot 38 mm) gemakkelijk aangehouden kan worden. De inrichting volgens de uitvinding kan verder zowel horizontaal ais verticaal worden opgesteld.

55 De uitvinding zal aan de hand van de uitvoeringsvoorbeeld nader worden toegelicht met verwijzing naar de bijbehorende tekeningen, waarin: figuur 1 een dwarsdoorsnede geeft van een verticale inrichting volgens de uitvinding; 192210 2 figuur 2 een vergroot perspectivisch aanzicht geeft van een T vormige elektrode gelijk aan die van figuur 1; figuur 3 een dwarsdoorsnede toont van een elektrode gelijk aan die van de figuren 1 en 2, welke doorsnede een manier toont waarin deze elektroden gemonteerd kunnen zijn; en 5 figuur 4 een schematisch aanzicht geeft van een inrichting van het horizontale type volgens de uitvinding.

In figuur 1 heeft de inrichting een buisleidingsstelsel 2 waarin de elektrolyt wordt gecirculeerd tot in een tank 3, omhoog via twee buisvormige kanalen 4 en 4', via overioopkanalen 5 en 5' en in een verzameltank 6 om naar een reservoir teruggevoerd te worden. De strook 7 gaat de inrichting binnen doordat hij in het begin 10 rond de geleidenol 8 wordt gewikkeld en daarna in het stroomkanaal van de doorgang 4 wordt gevoerd. De wanden van de doorgang 4 kunnen van metaal, materialen van kunststof of elk ander materiaal zijn dat verenigbaar is met de toegepaste elektrolyt. Aan elke kant van de doorgang is een opening waarin een T vormige elektrode 9 is geplaatst bij voorkeur in verschoven betrekking tot die in de tegengestelde wand.

Een dergelijke verschuiving of verspringing is in het bijzonder gewenst voor elektrolytische neerslag-15 processen teneinde te verhinderen dat een anode negatiever wordt ten opzichte van de direct tegenover gestelde anode waardoor een neerslag op de anode met de lagere potentiaal optreedt. De strook wordt dan rond een bodemrol 10 gevoerd en gaat de doorgang 4' binnen. Na de naar boven gerichte passage door de doorgang 4' worden willekeurige verontreinigingen op de strook door sproeiers 11 verwijderd. Om te verhinderen dat boogvorming de strook beschadigt, kan een aandrukrol 12 een weinig onder het tangentiële 20 punt geplaatst worden waarin de strook een tweede geleiderrol 8' aanraakt.

Het is bekend dat er verschillende alternatieven bestaan om elektriciteit in en weg van de strook te geleiden. Wanneer bijvoorbeeld de inrichting alleen voor het elektrolytisch schoonmaken of afbijten gebruikt zal worden, kunnen elektroden in de opwaartse doorgang (of in de neerwaartse doorgang) positief of negatief ten opzichte van de strook gemaakt worden in afhankelijkheid van de polariteit van de geleider* 25 rollen die dezelfde polariteit aan de strook opleggen. De polariteit van de strook kan eveneens in het ene of andere stroomkanaal gevariëeid worden door de verbindingen van de voedingsbron te veranderen. Bij elektrolytisch bewerken kan de geleiderrol en strook kathodisch (negatieve polariteit) ten opzichte van de elektroden gemaakt worden. Terwijl het gebiuik van geleiderrollen om rechtstreeks elektrisch contact met de strook te maken voor elektrolytische bewerkingsprocessen met hoge stroomdichtheid, bijvoorbeeld 30 stroomdichtheden groter dan 5 kA/m2, de voorkeur heeft, zal het duidelijk zijn dat het gebruik van geleider-roilen niet essentieel is en dat de stroomoverdracht aan de strook teweeg gebracht kan worden door wat bipolaire elektrolyse (zie bijvoorbeeld het Amerikaanse octrooischrift 2.165.326) wordt genoemd, waaibij de overdracht vanaf een elektrode van een bepaalde polariteit via de elektrolyt naar de strook en weer via de elektrolyt naar een elektrode van tegengestelde polariteit teweeg gebracht wordt.

35 In de figuren 2 en 3 bevat de elektrode 9 een binnendeel 14 voor de invoer in vloeistofdichte aangrijping met oppervlakken 15 van een gat in de wand van de doorgang 4, en een buitenflensdeel 16 voor afdichting tegen het buitenoppervlak 4' van de wand van de doorgang. Een busstaaf 17, die bijvoorbeeld van koper is gemaakt, kan als een geheel in het elektrodelichaam gegoten zijn. Een dergelijke integrale gietbewerking verschaft zowel een beter mechanisch als een elektrisch contact dan verkregen zal worden met de 40 gebruikelijke manier van koppelen van de busstaaf aan de elektrode. Om verstoring in de stroming van de elektrolyt door de doorgang 4 te verhinderen zal het elektrodevlak 14( bij voorkeur zodanig ontworpen zijn dat het in een vlak verloopt met het binnenvlak 4, van de wand. Om een gewenste vloeistofdichte afsluiting te verkrijgen kan een kraagsteun 18 toegepast worden samen met vergrendelingsschroeven 19 die het flensdeel 16 of direct tegen de buitenwand 4C of tegen een pakking 20 aandrukken teneinde het flensdeel af 45 te dichten en te isoleren van de celwand. Behalve een verbeterde afdichting en het gemak van elektrische doorverbinding mogelijk door de toepassing van het flensdeel 16, maakt het grotere uitwendige oppervlak eveneens door natuuriijke convexie een verbeterde elektrodekoeling mogelijk met of zonder gebruik van koelvinnen of door koeling met behulp van een koelmiddel.

De T vormige elektroden kunnen eveneens toegepast worden in een cel van het in hoofdzaak horizontale 50 type, zoals in een stelsel dat specifiek ontworpen is voor bekledingen van het TFS type dat beschreven is in ASTM 657-74. Ofschoon het voor een dergelijke cel in het algemeen niet nodig is om in belangrijke mate van de horizontaal af te wijken, zal het duidelijk zijn dat de uitvinding eveneens op schuine of onder een hoek gestelde cellen van toepassing is. Deze ”in hoofdzaak horizontale” cellen kunnen derhalve zoveel als plus of min 30° afwijken van de horizontaal.

55 De bekledings- en spoelsecties van een dergelijk stelsel zijn in figuur 4 aangegeven. De strook 21 passeert tussen de geleiderrol 22 en de aan of omlaagdrukrol 23. Een juiste doorvoer uitrichting van de strook in en uit het stiomingskanaal van de doorgang 24 wordt verkregen met behulp van doorvoerlijn*

Claims (3)

3 192210 afbuigrollen 25 en 26. De elektrolyt wordt met hoge snelheid door middel van de kopkamers 27 door de doorgang 24 gevoerd. Na de randen of lippen 28 gepasseerd te zijn slaat de uitstromende elektrolyt tegen het afbuigorgaan 29 en wordt daardoor naar de bodem van de tank 30 gevoerd dat als reservoir dient voor de elektrolyt die door middel van (niet aangegeven) pijpleidingen aan de kopkamers wordt gevoerd. De 5 elektroden 31 zijn op dezelfde wijze als in figuur 1 aan weerszijden van de doorgang geplaatst. Wanneer de inrichting specifiek voor het elektrolytisch bekleden is ontworpen, zijn de elektroden (anoden) verspringend aangebracht om elektrolytisch bekleden op de anode met de lagere potentiaal te verhinderen. De richting van de doorvoer van de strook wordt door de bodemrol 32 veranderd waarna de strook uit de tank 30 loopt en tussen de geleiderrol 33 en de aandrukrol 34 passeert. Daarna wordt de beklede strook gespoeld of door 10 middel van sproeiers 35 of eenvoudig door onderdompeling in de in de spoeltank 36 opgenomen spoel-oplossing of door combinatie van beide maatregelen. Wanneer onderdompeling de enige toegepaste spoelbewerking is zal normaal een reeks van deze spoeltanks gebruikt worden om een toereikende spoelbeweiking van beide vlakken van de strook te verkrijgen. Ofschoon de voordelen van de uitvinding van toepassing zijn op elektrolytische bewerkingscellen van het 15 horizontale type die verscheidene stromingspatronen van de elektrolyt hebben, bijvoorbeeld waarin de elektrolyt ten opzichte van de strookdoorgang tegen de stroom in of loodrecht op de strookvoortgang vloeit, wordt de voorkeur gegeven aan de in figuur 4 aangegeven elektrolyt met de stroom mee om een toereikende afvoer van tijdens het elektrolytisch bekleden gevormde gassen mogelijk te maken waardoor de resistiviteit van de oplossing en dientengevolge en het voor dit elektrolytisch bekleden vereiste vermogen 20 verminderd wordt. Een verder voordelig kenmerk van de in figuur 4 aangegeven inrichting is de toepassing van de lippen 28 nabij het uitlaateinde van de doorgang, welke lippen vanaf het binnenoppervlak van de wanden van de doorgang uitsteken in het stromingskanaal. Ofschoon deze lippen zodanig uitgevoerd zijn dat zij de strook niet aanraken, waarbij de afstand tussen de uiteinden van de lippen in het algemeen van 10 tot 19 mm zal 25 variëren, bij voorkeur van 10 tot 13 mm voor doorgangen met een stromingskanaal van 22 tot 38 mm, is gebleken dat zij niettemin, mogelijk als gevolg van hydrodynamische druk, een merkbare stabilisatie van de strookdoorvoer bevorderen. Deze stabilisatie wordt zelfs verder verbeterd wanneer de lippen in de richting van de beweging van de strook zoals aangegeven worden gebogen. 30

1. Inrichting voor de elektrolytische bewerking van een grote lengte van metaalstrook omvattende een buisvormige elektrolytdoorgang, middelen om de strook in de inlaat van de doorgang te voeren, middelen 35 om de strook van de uitlaat van de doorgang weg te voeren, elektroden om een elektrolytische bewerkings-stroom aan de strook toe te voeren, waarbij het binnenelektrodevlak in wezen gelijk verloopt met het binnenoppervlak van de wand van de doorgang, en middelen om de elektrolyt door de doorgang te laten stromen, met het kenmerk, dat de elektroden (9, 9') vanaf het buitenoppervlak van de wanden van de doorgang in gaten in deze wanden (4, 4', 24) zijn gevoerd, waarbij elke elektrode een buitenflensdeel (16) 40 heeft in vloeistofdichte afsluiting met het buitenoppervlak van de doorgangswand (4, 4') en een binnendeel (14) heeft dat in het gat van de wand is gevoerd.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de doorgang een breedte van 13 tot 76 mm heeft.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het elektrodeflensdeel (16) en binnendeel (14) als een een eenheid vormende eenheid rond een busstaaf (17) voor contact met een voedingsbron zijn 45 gegoten. Hierbij 2 bladen tekening