SE459341B - Anordning foer elektrolytisk behandling av metallband - Google Patents

Description

459 341 2 ger fysiska defekter i beläggningen och orsakar en minskning av behandlingsströmstyrkan. För minimering av dessa effekter är det nödvändigt att arbeta med en förhållandevis låg ström- täthet, om icke mycket långa behandlingstider, som icke är ekonomiska industriellt, användes.

Elektrokemisk beläggning har så många fördelar, att ett omfat- tande arbete har nedlagts på att övervinna de problem som beskrives ovan.

Under senare tid har en mycket enkel metod föreslagits och använts. Denna utgöres av att man eliminerar gaserna genom att tvinga elektrolyten i motsatt riktning mot bandet som be- handlas med en viss hastighet. I verkligheten är det betydel- sefullt att uppnå en viss relativ hastighet mellan bandet och elektrolyten, vilka båda rör sig, för att samtidigt bortföra gasen från elektroderna och åstadkomma en tillräcklig utbytes- hastighet av elektrolyten på bandet för att säkerställa den optimala koncentrationen av elementet eller elementen som skall avsättas längs hela längdutsträckningen av elektropläte- ringscellen.

På basis av dessa överväganden har man enligt föreliggande uppfinning utvecklat en vertikal cell för elektrolytisk behandling t.ex. elektroplätering med hög strömtäthet. har den fördelen jämfört med horisontella celler, Detta att gasbort~ skaffandet är bättre och att mindre golvutrymme upptages.

Enligt föreliggande uppfinning är den elementära vertikala behandlingscellen uppbyggd av en behållare, i vilken det finnes två vertikala kanaler med rektangulär sektion.

Dessa bildar de elektrolytiska behandlingsceller, i vilka elektro- lyten tvingas att röra sig vertikalt.

Detta möjliggöres på grund av att behållaren är uppdelad ver- tikalt i minst två kammare. Elektrolyten tvingas att passera från en kammare till den andra genom de ovannämnda vertikala kanalerna med rektangulär sektion. I ett första exempel som 459 341 3 konstruerats har den ovannämnda behållaren en förhållandevis liten övre kammare och en större nedre kammare. Dessa kam- mare, övre och nedre, är förbundna med de i det föregående nämnda vertikala kanalerna med rektangulär sektion, som sträcker sig en viss höjdutsträckning in i den övre kammaren och nedåt sträcker sig till åtminstone halvvägs i den nedre kammaren. Elektrolyten pumpas in i den övre kammaren genom en eller fler tankar för uppsamling och justering av koncentra- tionen av elementen som skall utfällas. Elektrolyten i den nedre kammaren hålles på en viss nivå, ovanför den nedre myn- ningen av de vertikala kanalerna. Elektrolyten faller från den övre kammaren till den nedre genom de vertikala kanalerna med rektangulär sektion, som utgör elektrolysbehandlings- cellerna. Skillnaden i nivå mellan elektrolyten i den övre kammaren och i den nedre bestämmer dess strömningshastighet genom behandlingscellerna. Bandet som skall behandlas passe- rar uppifrån och nedåt i den första cellen och passerar därefter runt en rulle nedifrån och uppåt i den andra. Genom lämplig reglering av skillnaden i nivå hos elektrolyten i den övre och den nedre kammaren i förhållande till bandets hastig- het uppnår man, både i den första cellen, i vilken bandet och elektrolyten rör sig i samma riktning, och i synnerhet i den andra, en relativ hastighet mellan band och elektrolyt, som är tillräcklig för avlägsnande av gaserna och upprätthållande av koncentrationen av elektrolyten inom det optimala området.

Enligt en andra utföringsform är behållaren uppdelad i tre kammare, av vilka den övre och den nedre innehåller elektroly- ten, under det att den centrala är tom.

Detta arrangemang är föredraget men icke nödvändigt, eftersom det begränsar mängden elektrolyt som närvarar i anordningen.

Den övre och den nedre kammaren är sammanbundna av elektrolys- cellerna och elektrolyten pumpas genom cellerna från botten till toppen.

Denna andra utföringsform kräver konstruktion av en behållare under tryck, men å andra sidan tillåter den att pumpens ström- 459 341 4 ningshastighet varieras och sålunda att ett förhållandevis vidsträckt område av relativa hastigheter mellan band och elektrolyt uppnås. Detta gör det möjligt att anpassa en enkel linje på ett enkelt sätt för olika betingelser.

I båda de utföringsformer som föreslås utgör de större sidoe väggarna hos elektrolyscellerna de fasta elektroderna. Bandet som skall behandlas passerar-på lika stora avstånd mellan dessa båda och utgör elektrod med motsatt polaritet.

Föreliggande uppfinning beskrives nu i större detalj enbart för att ge ett exempel och icke för att åstadkomma någon begränsning i förhållande till de bifogade ritningsfigurerna.

Figur l är en sidovy av en elementärcell enligt den första utföringsformen av anordningen.

Figur 2 är en sidovy av en elementärcell enligt den andra utföringsformen av anordningen.

På figur l är behållaren uppdelad med en skiljevägg 8 i en övre kammare 2 och en nedre kammare 3, som är anslutna till varandra genom elektrolyscellerna 9 och 10 med rektangulär tvärsektion, vilkas större inre ytor utgöres av elektroderna 14 och 15.

Bandet 4, styrt av rullarna 5, 6 och 7, inträder i behållaren, passerar genom cellen 9 från toppen till botten, omlänkas där- efter i motsatt riktning och passerar genom cellen 10 från botten till toppen. Elektrolyten, som införes i kammaren 2 genom ett rör 12, når en nivå 17 och strömmar över i cellerna 9 och 10.

Under strömning ned genom dessa når den den nedre kammaren 3, från vilken den pumpas genom ett rör ll på sådant att dess nivå 16 alltid befinner sig över den nedre mynningen av cellerna 9 och 10. sätt, Skillnaden i nivå mellan vätskeytorna 17 och 16 reglerar strömningshastigheten för elektrolyten i cellerna 9 och 10. 459 341 5 Den anordning som visas på figur 2 är likartad med den på figur l med undantag av den skillnaden, att behållaren är upp- delad i tre kamrar vertikalt över varandra, åtskilda av skil- jeväggar 8 och 13. Den centrala kammaren är tom.

I detta fall pumpas elektrolyten från bottnen till toppen genom cellerna 9 och l0- Vid elektroplätering kan de fasta elektroderna vara antingen lösliga eller olösliga.

Vid elektroplätering på endast en yta av metallbandet ersättes tvâ homologa fixerade elektroder, företrädesvis 14' och l5', med plattor av isolerande material, som sträcker sig i behand- lingskamrarna till ett ställe, där de står i kontakt med den yta av bandet som icke skall beläggas och sålunda avskärmar denna i synnerhet vid dess kanter mot strömspridning runt kanterna.

Såsom angivits i det föregående lämpar sig föreliggande upp- finning för ett stort antal möjliga elektrolys- och elektro- pläteringsbehandlingar med metaller, legeringar och före- ningar. Genom lämplig kombination av ett visst antal celler, som alla är identiska, är det möjligt att genomföra rengöring och betningsbehandlingar av bandet liksom enstegs eller fler- stegs beläggningar av olika föreningar och metaller.

Vissa av dessa möjligheter beskrives i följande exempel.

Exempel l Anordningen enligt föreliggande uppfinning användes för neutral elektrolytisk betning av varmvalsat band, som under- kastats mekanisk oxidskiktsbrytande behandling med kända metoder. vid denna tillämpning utgöres de fasta elektroderna av mjukt stål för de anodiska cellerna och av bly eller blybelagt stål 459 341 6 Det band som skall behandlas ut- sättes för 20 alternerande cykler av katodisk och anodísk polaritet. för de katodiska cellerna. 20 elementärceller enligt uppfinningen användes därför i denna anordning och bandet fungerar alternativt såsom anod och såsom katod i dessa.

Elektrolyten är en vattenlösning av natriumsulfat med koncent- rationen 200 g/l vid en temperatur av 85°C och med ett pH av 7,0.

Under dessa betingelser provades bandhastigheter från 120 till 160 m/minut med strömtätheter mellan 75 och 100 A/dml. I samtliga fall blev bandet perfekt betat med en ren blank yta med markant beständighet mot rostning under lagringsperioden.

Under samma betingelser men med mindre antal celler (4 elemen- tära anodiska-katodiska celler) bereddes ytorna av kallvalsade band av mjukt stål, låglegerat stål och mikrolegerat stål för beläggning genom lätt betning och aktivering av ytan.

Behand- lingen varade mellan 0,25 och 4 sekunder.

Resultaten uttryck- ta i renhetsgrad och ytkvalitet hos banden var mycket goda även i detta fall.

Exempel 2 Kallvalsat, glödgat och polervalsat band, företrädesvis förbe- handlat såsom enligt föregående exempel, galvaniserades elekt- rolytiskt. Behandlingslösningen innehöll från 60 till 80 g/l zinkjoner i sur vattenlösning vid pH mellan 0 och 2 och vid temperaturer mellan 40 och 60°C.

Många försök genomfördes inom det område beträffande betingel- serna som anges ovan. I detta fall fungerade bandet alltid såsom katod, under det att anoderna var antingen olösliga, av blylegering, eller lösliga, av zink.

Anläggningen utgjordes av 12 elementarceller i serie. 459 541 7 Vid var och en av de provade betingelserna, med en bestämd bandhastighet av 90 m/minut och med användning av strömtät- heter av 100, 120 och 135 A/dmz, erhölls likformiga och kom- pakta zinkbeläggningar av 7, 8,5 och 9,5 pm motsvarande ca S0, 60 och 70 g/m2.

Av de erhållna resultaten framgår att, tack vare det hastiga utbytet av lösningen i beläggningscellerna, inverkan av för- ändringar av koncentrationen och temperaturen hos elektrolyten hålles inom mycket snäva gränser.

Exempel 3 Ett band av galvaniserat stål, företrädesvis framställt enligt ovanstående exempel, underkastas i enlighet med uppfinningen ytterligare beläggning med successiva skikt av metallisk krom och kromoxider.

Beläggningsprocessen genomföres i två steg i följd. Dessa kräver en respektive två elementarceller i serie.

Anoderna i dessa celler är samtliga av den olösliga typen, av blylegering.

Driftsbetingelserna i det första stegets cell var följande: Sammansättningen av elektrolyten var CrO3 ll5 g/l, NaP 1,73 g/l, HZSO4 0,5 ml/l, HBR4 0,5 ml/l. pH var under 0,8, temperaturen 45°C och strömtätheten 85 A/dmz. Under dessa betingelser och med en bandhastighet av 50 m/minut avsattes 0,45 g/m2 metallisk krom.

Driftsbetingelserna i det andra stegets celler var följande: Sammansättningen av elektrolyten var CrO3 40 g/1, NaF l,73 g/1, HBF4 0,5 ml/l. pH var 3, temperaturen 30°C och strömtätheten 40 A/dmz. 459 341 8 Med en bandhastighet av 50 m/minut avsattes 0,05 g/m* krom såsom oxider.

Claims (4)

459 341 PATENTKRAV

1. l. Anordning för kontinuerlig elektrolytisk behandling av metallband innefattande en behållare (1) för elektrolyt, som innefattar minst två kammare, av vilka den ena (2) är anordnad vertikalt ovanför den andra (3), k ä n n e t e c k - n a d därav att kamrarna är förenade med varandra med två elektrolytiska behandlingsceller (9, 10), varvid varje cell har formen av en kanal med rektangulär tvärsektion, som sträcker sig uppåt in i den övre kammaren (2) och nedåt in i den nedre kammaren (3), varvid minst en av de bredare väggarna i varje kanal bildas av fast anordnade elektroder (14, 15), så att det behandlade metallbandet (4) verkar såsom en elektrod med en polaritet motsatt denna hos elektroderna (14, 15), var- vid anordningen är försedd med styrrullar (5, 6, 7) för infö- ring av metallbandet (4) i behållaren (1), samt ledning av bandet ned genom en cell och upp genom den andra cellen, och organ för att bringa elektrolyt att strömma genom kanalerna från en kammare till den andra.

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k - n a d därav, att de vertikala kanalerna sträcker sig nedåt in i den nedre kammaren (3) ett stycke som uppgår till minst hälften av höjden av den nedre kammaren.

3. Anordning enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k - n a d därav, att den del av kanalerna som sträcker sig upp i den övre kammaren (2) bildar ett utlopp för elektrolyten i den övre kammaren (2), varvid elektrolyten bringas att strömma till den nedre kammaren (3) genom kanalerna, vilkas nedre myn- ningar är nedsänkta i den nedre kammaren (3).

4. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att behållaren (1) är uppdelad med två skiljeväggar (8, 13) i tre vertikalt över varandra anordnade kammare, varvid den övre kammaren (2) och den nedre kammaren (3) innehåller elektrolyten, varvid anordningen är 459 341 10 utformad för att tvinga elektrolyten att passera från den nedre (3) till den övre (2) kammaren genom de vertikala kana- lerna.