NL8401542A - Inrichting voor de elektrolytische behandeling van een metalen strook. - Google Patents

Description

843068/vdV/cd

Titel: Inrichting voor de elektrolytische behandeling van een metalen strook.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor de elektrolytische behandeling van een metalen strook en, meer in het bijzonder, op een cel voor de elektrolytische behandeling en voor de afzetting van metalen en/of niet-metalen be-5 kledingen op een metalen strook, bijvoorbeeld staalstrook.

Er is een algemene neiging om, in hoofdzaak tengevolge van de noodzaak om de gebruikelijke levensduur van produkten vervaardigd uit een metalen strook en in het bijzonder uit een staalstrook te vergroten, een strook te vervaardigen die aan lOêën of beide zijden bekleed is door metalen, metaalalliages of metaalverbindingen die de strook, en dientengevolge de : hieruit vervaardigde produkten, tegen corrosie beschermen.

Dergelijke bekledingen kunnen ofwel vervaardigd worden door onderdompelen van de strook in een bad van gesmolten me-15taal of alliage of door elektrolytische afzetting van metalen.

Beide bekledingstechnieken bezitten voordelen en nadelen. Bij het elektrolytisch bekleden is het mogelijk om bekledingen te vormen die niet op andere wijze verkregen kunnen worden zoals die met alliage!waarvan de bestanddelen aanzienlijk in smelt-20 punt variëren of met oxyden of andere verbindingen die moeilijk smelten of die bij verhitten ontleden. Anderzijds verkrijgt men op deze wijze in het algemeen geen dikke bekledingen wanneer men deze werkwijze toepast met industriële snelheden. Dit is een gevolg van het feit dat het elektrolyt in de buurt van 25de strook uitgeput raakt aan metaalionen tengevolge van de elektrolytische afzetting zodat een verlaging optreedt in de stroomdichtheid en dientengevolge de morfologie van de bekleding niet goed is en er zich meer gas ontwikkelt. Bovendien hechten de bij de elektrolytische werkwijze vrijkomende gassen, 30 zuurstof aan de anode en waterstof aan de kathode, aan de elektrode en leiden daar tot fysische gebreken in de bekleding waardoor een vermindering in de behandelingsstroom optreedt.

Om deze nadelen zo klein mogelijk te houden is het noodzakelijk om te werken met een betrekkelijk lage stroomdichtheid, 35 tenzij zeer lange behandelingstijden die echter economisch industrieel niet aanvaardbaar zijn, worden toegepast.

8401542 -2-

Elektrochemische afzetting bezit echter zoveel voordelen dat vele pogingen gedaan zijn om de hierboven genoemde nadelen te ondervangen.

Kortgeleden is een buitengewoon eenvoudige werkwijze voor-5 gesteld en in gebruik genomen. Deze bestaat uit het steeds toevoeren van verse oplossing aan de strook en verwijdering van de gassen door het elektrolyt te laten stromen met een bepaalde snelheid in tegenstroom ten opzichte van de behandelde strook.

Het voorgaande wordt bereikt met behulp van een cel van lOvertikale doorsnede die onoplosbare anoden bevat. De strook beweegt door de cel op dezelfde afstand van beide anoden en is werkzaam als een kathode. Het elektrolyt wordt in de cel gepompt aan de zijde tegengesteld aan die waar de strook binnentreedt en stroomt door de cel met hoge snelheid in een rich-15 ting tegengesteld aan de bewegingsrichting van de strook.

Op deze wijze is het mogelijk om snel bekledingsdikten te verkrijgen die veel groter zijn dan de bekledingsdikten die verkregen kunnen worden volgens de bekende elektrolytische technieken en in bepaalde gevallen zijn deze vergelijkbaar 20 met de dikten die verkregen worden bij het heet dompelen.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op dit bovengenoemde aspect en stelt een inrichting voor voor het elektrolyt isch bekleden onder toepassing van hoge stroomdichtheden, welke inrichting eenvoudig, compact en voordelig is in verge-25 lijking met de soortgelijke bekende inrichtingen.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt in een elektro-bekledingscel een injekteur geplaatst. Deze cel bezit de vorm van een kamer met vlakke rechthoekige dwarsdoorsnede en bevat onoplosbare anoden die de brede hoofdvlakken van de cel vormen, 30 waarbij de te bekleden metalen strook zich in het midden van de kamer beweegt met zijn vlakken evenwijdig aan het oppervlak van de onoplosbare anoden. De injekteur wordt geplaatst aan het einde van de cel waar de metalen strook de cel binnentreedt.

Deze injekteur verschaft 10 tot 40% van de hoeveelheid 35 elektrolyt die nodig is voor het elektrolytisch bekleden in de richting tegengesteld aan die waarin de metalen strook beweegt .

Deze cel is geplaatst in een tank en ondergedompeld in het elektrolyt.

40 Tengevolge van de injektie van het elektrolyt door middel 8 4 0 1 5 4 2 -3- van de injekteur, in het eindgedeelte van de elektrobekledings-cel, wordt meer elektrolyt in de cel gezogen vanaf zijn tegengestelde uiteinde waardoor de gewenste tegenstroom van metalen strook en elektrolyt optreedt.

5 De uitvinding zal nu worden beschreven aan de hand van een uitvoeringsvorm, welke echter geen enkele beperking inhoudt, aan de hand van de bijgaande tekening waarin: fig. 1 een schets toont van een doorsnede van een elek-trolytische. bekledingscel; 10 fig. 2 een schets van de doorsnede van de injekteur; en fig. 3 een aanzicht van de gehele inrichting.

Onder verwijzing naar fig. 1 ziet men dat de cel 1 de vorm bezit van een langwerpige horizontale holle kamer die aan één einde open is, opgebouwd uit een wand 2 die op zijn binnen-15 oppervlak de anoden 3 en 3' draagt. Deze anoden vormen de brede binnenvlakken van de elektrolytische bekledingskamer.

De te behandelen metalen strook 6 die als kathode werkzaam is, beweegt zich door de elektrolytische bekledingscel van rechts naar links in de figuur en wordt in een bepaalde 20 stand gehouden door twee paren rollen 7 en 7' geplaatst bij de toevoer en afvoer van de kamer. De injekteur is geplaatst bij het invoereinde van de kamer en het ^elektrolyt wordt getransporteerd via de kanalen 5 :.en 5' en toegevoerd via de verdeel-kamers 4 en 41.

25 De injekteur is in fig. 2 in meer bij zonderheden weerge geven .

Het elektrolyt, dat door de kanalen 5 en 5' gepompt wordt, wordt door de kamers 4 en 41 verdeeld waarna het door de sleuven 8 en 8' in de kamer 9 stroomt. Hierdoor ontstaat een onder-30 druk die het elektrolyt uit de kamer 10 aanzuigt.

Fig. 3 toont een algemeen aanzicht van de inrichting volgens de uitvinding.

De cel 1 is geplaatst in een bad 13 en ondergedompeld in elektrolyt. De geïsoleerde geleiders 11 en 12 nemen stroom 35 af voor de bovenste en onderste anoden terwijl de kanalen 5 en 5' het elektrolyt onder druk naar het einde van de cel transporteren waar de stroom binnentreedt.

Bij deze inrichting oefent het door de injekteur gepompte verse elektrolyt twee funkties uit en wel het aanzuigen van 40 meer elektrolyt in de behandelingskamer en vernieuwing in de 8401542 ι l -4- tank van de oplossing die de tank verlaat via de afvoerpunten 14 en 14'.

De buitengewone eenvoud van de inrichting volgens de uitvinding is duidelijk.

5 Onder toepassing van deze inrichting is het mogelijk om relatieve snelheden te verkrijgen tussen strook en elektrolyt van 0,5 tot 3,0 m/s in de elektrolytische bekledingskamer waardoor de dikte van de bekleding zeer eenvoudig geregeld kan worden .

10 Zoals hierboven aangegeven leent de onderhavige uitvinding zich voor een groot aantal mogelijke elektrolytische behandelingen en elektrolytische beklédingsbehandelingen met metalen, alliages en verbindingen.

Door geschikte combinatie van een bepaald aantal, allen 15identieke, cellen is het mogelijk om de stroók te onderwerpen aan reinigings- en ertsbehandelingen, alsmede hierop uit meerdere lagen bestaande bekledingen af te zetten van verschillende verbindingen en metalen.

Enkele mogelijkheden zijn beschreven in de volgende voor-20beelden.

Voorbeeld I.

De inrichting volgens de onderhavige uitvinding wordt gebruikt voor neutraal elektrolytisch etsen van een warm gewalste strook die volgens op zichzelf bekende wi j ze onderworpen was aan 25een mechanische laagbreekbehandeling.

Bij deze toepassing bestaan dewaste elektroden uit zacht staal voor de anödecellen en uit lood bekleed staal voor de kathodecellen.

De te behandelen strook wordt onderworpen aan 20 afwis-30selende kringlopen van kathodische en anodische polariteit.

40 Elementaire cellen volgens de uitvinding worden bij deze inrichting gebruikt en de strook werkt afwisselend als anode en als kathode.

Het elektrolyt is een waterige oplossing van natriumsul-35faat, met een concentratie van 200 g/1 bij een temperatuur van 85°C met een pH van 7,0.

Onder deze omstandigheden werden strooksnelheden toegepast van 120 tot 160 m/min. met stroomdichtheden tussen 75 2 en 100 A/dm . In ieder geval bleek de strook uitstekend geëtst 40te zijn, met een zuiver helder oppervlak dat opmerkelijk be- 8401542 -5- stand was tegen roesten tijdens opslag.

Onder dezelfde omstandigheden doch. met een kleiner aantal cellen (vier paren elementaire anode/kathodecellen) werden de 0 sn oppervlakken van/koud gewalst zacht staalstrook, laag alliage 5 staal- en micro-alliagestaalstrook voorbereid voor het bekleden door zachtaardig etsen en aktiveren van het oppervlak.

De behandeling bedroeg 0,25 tot 4 sec.

De resultaten wat betreft reinheid en oppervlaktekwali-teit van de strook waren in dit geval ook uitstekend. lQVoorbeeld II.:

Een k'.oud gewalst ontlaten en van een huid bevrijde strook, bij voorkeur voorbehandeld als in het voorgaande voorbeeld, werd elektrolytisch gegalvaniseerd.

De behandelingsoplossing bevatte 60 tot 80 g/1 zinkionen 15in een zure waterige oplossing bij pH tussen 0 en 2 en de temperatuur bedraagt 40 tot 60°C.

Vele proeven werden uitgevoerd onder de bovengenoemde omstandigheden. In dit geval werkt de strook steeds als kathode, terwijl de onoplosbare anoden bestaan uit loodalliage.

20 De inrichting bestaat uit 24 in serie geschakelde elemen taire cellen.

Onder elk van de onderzochte omstandigheden werden, met een vaste strooksnelheid van 90 m/min., en onder toepassing van 2 stroomdichtheden van 100, 120 en 135 A/dm , gelijkmatige en 25compacte zinkafzettingen verkregen van resp. 7,8,5 en 9,5 li^m,

O

overeenkomende met ongeveer 50, 60 en 70 g/m .

Uit de verkregen resultaten blijkt dat door de snelle vervanging van de oplossing in de afzettingcellen de invloed van veranderingen in de concentratie en' temperatuur van de elektro-30lyt binnen zeer nauwe grenzen gehouden wordt.

Voorbeeld III.

Een strook gegalvaniseerd staal, bij voorkeur voorbereid volgens het voorgaande voorbeeld, wordt volgens de uitvinding onderworpen aan een verdere bekleding met opeenvolgende lagen 35van metallisch chroom en chroomoxyden.

De bekleding wordt uitgevoerd in twee opeenvolgende trappen. Deze vereisen respektievelijk twee en vier in serie geschakelde elementaire cellen.

De anoden van deze cellen bestaan allen uit het onoplos-40bare type, d.w.z. uit loodalliage. De werkomstandigheden in de 8401542 -6- ,f ·' eerste cellen waren als volgt: de samenstelling van de elektrolyt bedroeg CrÜ3 115 g/1; NaF 1,73 g/1; I^SO^ 0,5 ml/1; HBF^ 0,5 ml/1. De pH lag onder 0,8, de temperatuur bedroeg 45°C en de stroomdichtheid 85 A/dm2.

5 Onder deze omstandigheden werd met een strooksnelheid van 2 50 m/min. 0,45 g/m chroom afgezet.

De werkomstandigheden in de vier cellen van de tweede trap waren als volgt: de samenstelling van de elektrolyt bedroeg

Cr O-, 40 g/1; NaF 1,73 g/1; HBF. 0,5 m/1. De pH bedroeg 3, de 3 4 2 1©temperatuur 30°C en de stroomdichtheid 40 A/dm .

2

Met een strooksnelheid van 50 m/min. werd 0,05 g/m chroom als oxyde afgezet.

Als men slechts één oppervlak van de strook wil bekleden is het voldoende om één van de anoden, bijvoorbeeld de onderste 153', te vervangen door een isolerende plaat die zich uitstrekt in de kamer 10 tot het ondervlak van de strook 6, waardoor deze in het bijzonder aan zijn randen, beschermd wordt tegen stroomverdeling aan de randen.

- Conclusies - 8401542

Claims (3)

1. Inrichting voor de continue elektrolytische behandeling van een metalen strook waarbij de elementaire elektrolytische behandelingscel bestaat uit een holle kamer van rechthoekige doorsnede waardoor de te behandelen strook geleid kan worden, 5 en welke op zijn beide brede oppervlakken onoplosbare elektroden draagt, waarbij de elektrische kringloop gesloten wordt via de te behandelen metalen strook, met het kenmerk, dat de elementaire cel ondergedompeld is in de elektrolyt en de gedwongen stroming van de electrolyt in de be-10 handelingskamer gewaarborgd wordt door een injekteur.

2. Inrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de injekteur geplaatst is aan het einde van de cel waar de te behandelen strook de cel binnentreedt.

3. Inrichting volgens conclusie 2,met het ken-15 m e r k, dat de injekteur vers elektrolyt toevoert aan het einde van de cel waar de strook binnentreedt en elektrolyt onttrekt met hoge snelheid aan het andere einde van de cel via de behandelingskamer. 8401542