WO1990010738A1 - Einrichtung zur elektrolytischen oberflächenbeschichtung von schüttfähigem gut - Google Patents

Abstract

Das Schüttgut ist in der Förderrinne eines Schwingförderers in einem Elektrolyten transportierbar. Die Förderrinne bildet eine Kathodenlaufbahn für das Schüttgut. Erfindungsgemäss ist eine Granulatanode (40) vorgesehen, die aus einem Granulat des zur Abscheidung vorgesehenen Materials besteht, das mit der Schwingung in einer der Kathodenlaufbahn (22) zugeordneten Anodenlaufbahn (44) transportierbar ist. In dieser Ausführungsform der Einrichtung mit einer Grossflächenanode aus beweglichem Granulat ergibt sich eine einfache konstruktive Lösung zur Zuführung und zum Auswechseln der Anoden und eine erhöhte Materialausnutzung der Anode. Ausserdem werden die notwendigen Stillstandszeiten vermindert.

Description

Einrichtung zur elektrolytischen Oberflächenbeschichtung von schüttfähigem Gut

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur elektroly¬ tischen Oberflächenbeschichtung von schüttfähigem Gut, vorzugs¬ weise zum galvanischen Abscheiden von Metall, insbesondere Alu- minium, aus einem Elektrolyten. Das schüttfähige Gut wird in der Kathodenlaufbahn eines Schwingförderers wenigstens teilweise im Behandlungsbad des Elektrolyten transportiert.

Es ist bekannt, daß durch Oberflächenveredlung von metallischen Bauteilen deren Lebensdauer verlängert werden kann und neue Anwendungsgebiete erschlossen werden können. Beispielsweise kann eine Beschichtung von Leichtmetall und Eisenwerkstoffen zweckmäßig sein, da es sich bei ihnen im allgemeinen um ver¬ hältnismäßig unedle Metalle handelt, deren Oberflächen unter der Einwirkung der Atmosphäre korrodieren können. Durch ent¬ sprechende Vorbehandlung erhalten die Bauteile eine blanke deckschichtfreie Oberfläche. Die metallische Beschichtuπg kann durch eine Nachbehandlung ergänzt werden.

Während der galvanischen Bearbeitung müssen die schüttfähigen Kleinteile so zusammengehalten werden, daß jedes Einzelteil elektrischen Kontakt hat. Andererseits soll das zu behandelnde Schüttgut soweit ausgebreitet werden, daß die Metallabscheidung auf einer möglichst großen Warenoberfläche erfolgen kann und eine möglichst gleichmäßige Stromdichte auf allen Teilen ge¬ währleistet ist. Eine weitere wesentliche Voraussetzung für einwandfreie Metallüberzüge mit einer gleichmäßigen Schicht¬ dicke ist eine ausreichende Durchmischung des Gutes während der galvanischen Bearbeitung. Die Einrichtungen zur elektro- lytischen Oberflächenbeschichtung sind mit Fördermitteln für den Transport des Schüttgutes durch den Elektrolyten ausgerü¬ stet, durch die in Verbindung mit entsprechenden Ein- und Aus¬ gangsschleusen eine kontinierliche oder auch intervallmäßige Eindosierung und Entnahme des Gutes ermöglicht wird. Außerdem muß sowohl die Bewegung durch den Elektrolyten sowie die Durch¬ mischung des Gutes als auch der Transport durch den Elektroly¬ ten so vorgenommen werden, daß eine schonende Behandlung des Gutes gewährleistet ist und auch empfindliche Bauteile während der galvanischen Behandlung nicht mechanisch beschädigt werden.

Zur Massengalvanisierung, insbesondere zum galvanischen Ab¬ scheiden von Aluminium, ist eine bekannte Einrichtung geeignet, bei der zum Transport des schüttfähigen Gutes durch das Behand¬ lungsbad ein Schwingförderer mit einer horizontalen und verti- kalen Schwingkomponente vorgesehen ist. Dieser Schwingförderer transportiert das schüttfähige Gut unter Ausnutzung der Massen¬ kräfte in einer wendeiförmigen Förderrinne in ansteigender Richtung um ein Zentralrohr, das mit der Förderrinne verbunden ist. Der Schwingförderer ist mit dem Zentralrohr in einem gas- dichten Behälter untergebracht, der einen Elektrolyten enthält, in den der Schwingförderer teilweise eintaucht. Als Antriebs¬ mittel dienen beispielsweise schrägwirkende Vibratoren oder schräggestellte Lenker. Solche Schwingförderer erfordern nur eine verhältnismäßig geringe Antriebskraft und ermöglichen eine schonende Förderung des schüttfähigen Gutes. Man erhält eine intensive Warenbewegung und einen guten Elektrolytaustausch sowie eine gleichmäßige Stromaufnahme über die gesamte effek¬ tive Oberfläche des ausgebreiteten Gutes (DE-OS 35 24 510).

Da während der Beschichtung das Material der Anoden abgetragen und auf dem Schüttgut abgeschieden wird, müssen die Anoden be¬ kanntlich nach einer vorbestimmten Anzahl von Betriebsstunden ausgewechselt werden. Ferner will man eine hohe Materialausnut¬ zung der Anoden erreichen und außerdem soll die Anlagenverfüg- barkeit dadurch erhalten bleiben, daß die Stillstandszeiten zum Anodenwechsel vermindert werden.

Bei der elektrolytischen Oberflächenbeschichtung von schütt¬ fähigem Gut, insbesondere bei der galvanischen Abscheidung von Aluminium in einem Schwiπgfördersystem, können die Anoden von außen zugänglich an der Innenwand des Behälters oder an einem sogenannten Aπodenschachtdeckel angeordnet sein. Da die Anoden durch ^"den Beschichtungsvorgang verbraucht werden, ist ihre Lebensdauer auf eine vorbestimmte Anzahl von Betriebsstunden begrenzt. Sie werden deshalb bei einem Verbrauch von etwa 60 bis 70 % ihres Materials ausgetauscht. Dies ist erforderlich, weil die Anoden andernfalls bei einem ungleichmäßigen Abtrag durchkorrodiereπ können und die verbleibenden Reststücke sich durch ihr Eigengewicht verbiegen und damit einen Kurzschluß zur Kathode herstellen können. Zum Anodenwechsel muß die mit etwa 100^βC warmem Elektrolyten gefüllte Anlage abgekühlt, entleert, mit Toluol gespült und getrocknet werden. Die elektrischen Anschlußleitungen der Anoden werden gelöst, die Anoden ausge¬ tauscht durch Öffnungen in der Behälterwand und zur Wiederin- betriebnahme der Einrichtung verlaufen diese Arbeitsgänge in umgekehrter Reihenfolge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur elektrolytischen Oberflächenbeschichtung von Schüttgut mit einem Schwingfördersystem anzugeben, das einen besonders ein¬ fachen Aufbau hat und ein einfaches Auswechseln der Anode er¬ ermöglicht. Insbesondere soll die Lebensdauer der Anode erheb¬ lich verlängert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit dem kennzeichnen¬ den Merkmal des Anspruchs 1. In dieser Ausführungsform der Ein¬ richtung zur Oberflächenbeschichtung kann nach einer vorbe¬ stimmten Zahl von Betriebsstunden restliches Anodenmaterial auf einfache Weise aus der Anlage entfernt und neues Anodenmaterial als Granulat zugeführt werden. Kathoden- und Anodenlaufbahπ werden zweckmäßig an gemeinsamen Tragholmen befestigt, die zugleich als Stromzuführung für die Kathode dienen. Diese Tragholme werden dann zweckmäßig mit dem Zentralrohr verbunden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der als Ausführungsbeispiel eine Einrichtung zum galvanischen Abscheiden von Aluminium schematisch veran¬ schaulicht ist. Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch die An- läge und in Figur 2 ist die Gestaltung der Elektroden und ihre elektrische Kontaktierung veranschaulicht.

In der Einrichtung gemäß Figur 1 zur elektrolytischen Oberflä¬ chenbeschichtung von schüttfähigem Gut, vorzugsweise zum gal- vanischen Abscheiden von Metall, insbesondere Aluminium, aus einem aprotischen, Sauerstoff- und wasserfreien aluminiumorga¬ nischen Elektrolyten ist zum Transport von zu beschichtendem schüttfähigem Gut ein Schwingförderer vorgesehen. Der Schwing¬ förderer enthält ein Zentralrohr 2 mit einem Boden 3, einem Deckel 4 sowie einer Seitenwaπd 5. Das Zentralrohr 2 ragt aus einem Behälter 6 heraus, dessen ringscheibenförmiger Deckel 7 über eine flexible Verbindung 8 an der Seitenwand 5 des Zen¬ tralrohres 2 befestigt ist. Die Seiteπwand des Behälters 6 ist mit dem Boden verbunden. Der Boden 3 des Zentralrohres 2 ruht schwingfähig auf Federn 9 und einem Gaspolster 10, das nach Art einer Taucherglocke zwischen dem Boden 3 des Zentralrohres 2 und einem ringzylindrischen Fortsatz 11 des Zentralrohres 2 sowie einem Elektrolyten 12 eingeschlossen ist, von dem auch das Zentralrohr 2 teilweise umgeben ist. Oberhalb des Elektro- lyten 12 wird ein Gasraum 14 gebildet, der vorzugsweise mit Stickstoff gefüllt sein kann. Das Zentralrohr 2 ist mit einem Schwingantrieb 16 versehen, der an einem Lagerbock 17 oberhalb des Deckels 4 des Zentralrohres 2 angeordnet ist.

Der Antrieb 16 bewirkt in Verbindung mit einem in der Figur nicht dargestellten Mechanismus eine Schwingbewegung des Zen¬ tralrohres 2 und damit einer das Schüttgut 20.enthaltenden Förderrinne, die eine Kathodenlaufbahn 22 bildet, die wendei¬ förmig um das Zentralrohr 2 angeordnet und mit dieser verbunden ist. Die Förderrinne 21 ist mit Tragholmen 24 bis 31 versehen, die in vorbestimmten Abständen um das Zentralrohr 2 angeordnet sind. Die Tragholme 24 bis 29 dienen sowohl als mechanische Weiterung als auch als Stromzuführung für die Kathodenlaufbahn 22 und damit, auch des Schüttgutes 20. Zwei weitere Tragholme 30 und 31, die sich oberhalb des -Elektrolyten 12 befinden, dienen lediglich zur Befestigung der Kathodenlaufbahn 22. Jeweils die übereinander angeordneten Tragholme 24 bis 26 und 27 bis 29 sind mit Hilfe einer Kontaktschiene 32 bzw. 33 mit einem Elek¬ trodenanschluß 34 bzw. 35 elektrisch leitend verbunden. Zur Zuführung des Schüttgutes ist eine Zufuhrschleuse 38 und zur Entnahme des Schüttgutes eine Ausfuhrschleuse 39 vorgesehen.

Zwischen den Wendeln der Förderrinne ist eine Granulatanode 40 vorgesehen, die aus einem Granulat des Materials besteht, das zur Beschichtung des Schüttgutes vorgesehen ist und durch die Schwingbewegung des Zentralrohres 2 einer perforierten Anoden¬ laufbahn 42 transportiert wird, die aus elektrisch isolierendem Material besteht. Als Stromzuführung für die Granulatanode 40 sind Kontaktbolzen 46 bis 49 vorgesehen. Die übereinander ange- ordneten Kontaktbolzen 46 und 47 sind über eine Kontaktschiene 52 sowie einen flexiblen Verbinαungsleiter 54 mit einem Elek¬ trodenanschluß 56 verbunden, der an eine in der Figur nicht dargestellte Spannungsquelle angeschlossen ist. In gleicher Weise sind die Kontaktbolzen 48 und 49 über eine Kontaktschiene 53 sowie einen flexiblen Verbindungsleiter 55 mit einem Elek¬ trodenanschluß 57 verbunden, der ebenfalls an eine in der Figur nicht dargestellte Versorgungsspannung angeschlossen ist. In dieser Ausführungsform der Einrichtung kann während der Ab¬ scheidung kontinuierlich verbrauchtes Anodenmaterial durch neues Granulat ersetzt werden. Zu diesem Zweck ist für die Zu- führung und gegebenenfalls auch für die Entnahme des Anoden¬ materials eine in der Figur nicht dargestellte'Schleuse vorge¬ sehen. Diese Schleusen können beispielsweise gegenüber den Schleusen 38 und 39 für das Schüttgut 20 um 90" versetzt sein.

In der Ausführungsform gemäß Figur 2 ist lediglich ein Teil der Figur 1 mit dem Tragholm 25 dargestellt, der am Zentralrohr 2 befestigt und mit der Kontaktschiene 32 elektrisch leit.end ver¬ bunden ist. Die Kathodenlaufbahn 21, die das Schüttgut 20 ent- hält, ist mit dem Tragholm 25 verschraubt. Zu diesem Zweck dienen Schrauben 61, die aus elektrisch leitendem Material be¬ stehen und die insbesondere mit vergrößerten Köpfen versehen sein können. Diese Schrauben, beispielsweise für jeden der Tragholme sechs Stück, von denen in der Figur zur Vereinfachung nur drei angedeutet sind, dienen sowohl zur mechanischen Be¬ festigung der Kathodenlaufbahn 22 auf dem Tragholm 25 als auch zur Stromübertragung von der Kontaktschiene 32 zur Kathoden¬ laufbahn 22. Der Tragholm 25 ist gegen das Zentralrohr 2 elek¬ trisch isoliert. Der Tragholm 25 enthält einen metallischen Kontaktbolzen 65 , der von einem Mantel 66 umgeben ist, der aus elektrisch isolierendem Material, vorzugsweise aus Hartgewebe, bestehen kann. Die Schrauben 61 bilden eine elektrische Verbin¬ dung zwischen dem Schüttgut 20 und dem Kontaktbolzen 65 , der mit der Kontaktschiene 32 elektrisch leitend verbunden ist. Die Granulatanode 40 ist über eine Schraubverbindung mit Schrauben 64, die sowohl zur Befestigung als auch zur elektrischen Kon- taktierung der Granulatanode 40 dienen, mit dem elektrisch iso¬ lierten Kontaktbolzen 46 verbunden, der an die Kontaktschiene 52 angeschlossen ist. Die elektrische und chemische Isolierung der Kontaktschiene 52 und des Kontaktbolzens 46 ist zur Verein¬ fachung in der Figur nicht dargestellt.

In einer weiteren Ausführungsform gemäß Figur 3 ist die Katho¬ denlaufbahn 22, die das Schüttgut 20 enthält, über Schrauben 61 bis 63 sowie Kontaktbolzen 67 bis 69 mit der Kontaktschiene 32 elektrisch leitend verbunden. Für das in der Anodenlaufbahn 42 enthaltene Anodengranulat 40 ist jedoch eine besondere Strom¬ zuführung 70 vorgesehen, die aus dem Anodengranulat 40 besteht. Diese Stromzuführung 70 besteht aus einem isolierten Fallrohr 72, das mit dem Anodengranulat 40 gefüllt ist. In dieses Ano¬ dengranulat 40 ragt ein elektrischer Leiter 74 hinein, der durch das Fallrohr 72 hindurchgeführt ist und über den flexi¬ blen Verbindungsleiter 54 mit dem Anodenanschluß 56 verbunden ist. Die Zuführung des Granulats 40 zur Stromzuführung 70 er- folgt durch eine nicht näher bezeichnete Öffnung im Deckel 7 des Behälters 6. Oberhalb des Deckels 7 ist dann eine Schleuse 78 vorgesehen, die in bekannter Weise aufgebaut sein kann und in der Figur lediglich strichpunktiert angedeutet ist.

Die Granulatanode 40 wird mit der Schwingung des Zentralrohres 2 in der Anodeπlaufbahn 42 vorzugsweise in einem geschlossenen Kreislauf bewegt. Zu diesem Zweck kann beispielsweise die Ano¬ denlaufbahn mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Rückführeinrichtung versehen sein, die beispielsweise aus einer von außen steuerbaren Klappe bestehen kann, mit deren Hilfe das Anodengranulat 40 von einem oberen Teil der Anodenlaufbahn 42 auf einen unteren Teil wieder herunterfällt. In gleicher Weise kann auch das Schüttgut 20 in einen geschlossenen Kreislauf ge¬ führt werden, bis man eine ausreichende Beschichtung erhalten hat.

In der Ausführungsform gemäß Figur 4 ist außer der Stromzufüh¬ rung 70 mit dem Fallrohr 72 und dem Leiter 74 der Anodensäule noch eine zusätzliche Stromzuführuπg 71 zugeordnet. In dieser Stromzuführung 71 wird durch das Granulat 40 ebenfalls eine

Anodensäule gebildet, die von einem Leiter 75 kontaktiert wird, der in die Anodensäule im oberen Teil des Fallrohres 73 hinein¬ ragt.

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur elektrolytischen Oberflächenbeschichtung von schüttfähigem Gut, vorzugsweise zum galvanischen Abscheiden von Metall aus einem Elektrolyten, mit einem Schwingförderer, des¬ sen als Kathodenlaufbahn dienende Förderrinne wendeiförmig um ein Zentralrohr angeordnet ist, das teilweise in den Elektroly¬ ten eintaucht und einem Schwingantrieb versehen ist, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Granulat- anode (40) vorgesehen ist, die aus einem Granulat des zur Ab¬ scheidung vorgesehenen Materials besteht, das mit der Schwin¬ gung in einer perforierten Anodenlaufbahn (42) transportierbar ist (Figur 1).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Anodenlaufbahn (42) mit etwa gleicher Krümmung und wenigstens annähernd konstantem Abstand zur Kathodenlaufbahn (22).

3. Einrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß die Kathodenlaufbahn (22) auf Traghol¬ men (24 bis 29) gelagert ist, die am Zentralrohr (2) befestigt sind und zugleich als elektrische Stromzuführung dienen.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß die Anodenlaufbahn (42) an den Tragholmen (24 bis 29) der Kathodenlaufbahn (22) befestigt ist (Figuren 2 und 3).

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, g e ¬ k e n n z e i c h n e t durch eine Stromzuführung (70) für die Granulatanode (40) , die teilweise aus Granulat besteht (Figuren 3 und 4).

6. Anordnung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß eine Stromzuführung (70) in der Form eines Fallrohres (72) vorgesehen ist, das wenigstens teilweise mit Granulat gefüllt ist, und daß ein elektrischer Anschlußlei¬ ter (72) vorgesehen ist, der in das Granulat hineinragt und mit einem Anodenanschluß (56) verbunden ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, g e k e n n ¬ z e i c h n e t durch eine zusätzliche Stromzuführung (71), die aus Granulat besteht (Figur 4).