WO2014037229A2 - Galvanische beschichtung von behandlungsgut unter verwendung einer innenanode - Google Patents

Galvanische beschichtung von behandlungsgut unter verwendung einer innenanode Download PDF

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WO2014037229A2
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carrier
cavity
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Guenther Tratz
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Atotech Deutschland Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a device, a system and a method for electroplating articles to be treated which has a cavity, in particular for electroplating using an acidic electrolyte, more particularly using an acidic electrolyte for depositing an alloy, e.g. an acid zinc-nickel electrolyte.
  • the item to be treated is introduced into a galvanic bath which is located in a treatment container.
  • metal anodes are arranged opposite the material to be treated.
  • a galvanic deposition of metal takes place on the item to be treated.
  • the geometry of the material to be treated can lead to a lower current density within the cavity of the material to be treated than at the outer surface, so that the amount of material or material thickness deposited on the inner surface of the material to be treated per area and time is smaller than on the outer surface of the material to be treated .
  • a varying thickness of the coating may be undesirable for the subsequent use of the material to be treated.
  • a device for the galvanic coating of a material to be treated which has a cavity with an inner surface to be coated, is specified.
  • the device is adapted for releasable coupling to a treatment tank.
  • the device comprises a first frame part with a first electrode for holding and electrically contacting the material to be treated.
  • the device comprises a support for a second electrode which projects into the cavity of the material to be treated held by the first electrode.
  • the carrier is mechanically connected to the first frame part such that the carrier is electrically insulated from the first frame part.
  • the carrier can be located on a second frame part, wherein the first and the second frame part are mechanically connected to each other and electrically isolated from each other.
  • the first and second electrodes are electrically isolated from each other.
  • the first electrode can be cathodically polarized and the second electrode can be anodically polarized, at least in the time average.
  • the device can be designed so that a contact of the second electrode is avoided with the material to be treated.
  • the device is preferably designed as a frame with the first frame part and the second frame part.
  • the device is adapted for releasable coupling by suitable receptacles for holding the device to a treatment container.
  • the device For treatment, the device is lowered with the material held thereon in the electrolyte-filled treatment container. It is held during the treatment of suitable shots and is contacted electrically.
  • the material to be treated can be positioned in a galvanic bath, wherein an inner anode in the cavity comes into effect during the treatment. Through the inner anode, an efficient coating of the inner surface can be achieved.
  • the carrier may be attached to a second frame part.
  • the first frame part and the second frame part can be mechanically rigidly connected to each other.
  • the device may comprise electrically insulating connecting pieces, which the first frame part and the connect the second frame part rigidly together.
  • the frame parts and the carrier may consist of electrically conductive material and are electrically insulated from the bath electrolyte, for example by a coating.
  • the second electrode may be an anode.
  • the second electrode may be a soluble anode or an insoluble anode.
  • the anode may be attached to the carrier.
  • the anode is attached to the carrier so that it can be assembled and disassembled in a simple manner, for example by means of pliers, in particular destructively dismantled, to allow quick and cost-effective installation and removal.
  • the attachment between anode and carrier is well electrically conductive.
  • the anode may have a connecting piece and the carrier may have the matching counterpart.
  • the attachment between anode and carrier can be a threaded connection.
  • the connector may have an internal thread and the counterpart an external thread.
  • Other attachment mechanisms such as a bayonet mechanism or detent locking mechanism, may also be used to secure the soluble anode to the support of the second frame member in a non-destructively releasable manner.
  • the second electrode can be constructed of several segments.
  • the plurality of segments of a second electrode may be held and electrically contacted via a common contact pin.
  • the contact pin is the carrier for the second electrode.
  • the plurality of segments may be made of a soluble material that dissolves in the electrolyte.
  • new segments may be affixed to the contact post after the segments most recently attached to the contact post have dissolved or dissolved so far that they must be replaced.
  • the contact pin may be configured so that it does not dissolve in the operation of the device or dissolves more slowly than the plurality of segments attached to the second electrode.
  • the contact pin may consist of a material which does not dissolve in anodic polarization.
  • the plurality of segments may be made of the soluble metal material with which the material to be treated is to be coated. At least two of the plurality of segments attached to the same contact pin may be made of different materials.
  • the plurality of segments may be rotationally symmetric about an axis.
  • the plurality of segments may be spherical, disc-shaped or cylindrical.
  • the plurality of segments may have a through hole or through hole for attachment to the contact pin, through which a portion of the contact pin may be performed.
  • a securing device may be attached to the contact pin to secure the plurality of segments to the contact pin.
  • a spacer may be coupled to at least one of the segments, or a plurality of spacers may be coupled to provide a clearance between the segment and the second frame member and / or a gap between the segment and another segment.
  • the spacer may be arranged on the contact pin.
  • the spacer may have a through hole or a through bore for attachment to the contact pin through which a portion of the contact pin may be made.
  • the soluble anode and the carrier may be arranged to prevent liquid entry of the electrolyte into the counterpart of the carrier when mounted.
  • the soluble anode and the carrier may have sealing surfaces which, upon attachment of the soluble anode to the carrier, engage each other such that passage of liquid of the electrolyte through the mutually coupled sealing surfaces is inhibited.
  • the device can be used for the galvanic coating of the material to be treated with a metal, e.g. Copper, nickel, zinc and tin.
  • a metal e.g. Copper, nickel, zinc and tin.
  • the device can be used for the galvanic coating of the material to be treated with only one metal.
  • the soluble anode can then consist of the metal.
  • the device can be used for a galvanic coating of the material to be treated with an alloy comprising at least a first metal and a second metal.
  • a larger amount of the first metal than the second metal can be deposited on the material to be treated.
  • the soluble anode may then consist of the second metal.
  • the first metal can be zinc (Zn).
  • the second metal may be nickel (Ni).
  • outer anodes can be mounted in the treatment container, for example at the edge of the treatment container.
  • outer anodes of the first metal and outer anodes of the second metal may be mounted in the treatment vessel.
  • the first electrode may have a first longitudinal axis and the second electrode may have a second longitudinal axis.
  • the direction of the first longitudinal axis may deviate from the horizontal such that the first electrode is directed obliquely upward in the treatment state. This allows a wedging of the material to be treated on the first electrode and thus a tight fit and a good electrical contact.
  • the direction of the second longitudinal axis may be different from the direction of the first longitudinal axis.
  • the first electrode may have a portion with a conical outer surface.
  • a holding opening of the material to be treated can be guided over the conical outer surface of the first electrode.
  • the second electrode and the support for the second electrode may be dimensioned so that the electrically conductive surface of the second electrode extends out of the cavity of the material to be treated.
  • An edge of the cavity may define a plane from which the electrically conductive surface of the second electrode protrudes outwardly by 10 to 30 mm, for example by 20 mm.
  • the carrier may be designed so that it does not protrude into the cavity of the material to be treated.
  • the first frame part may comprise a first contact section electrically connected to the first electrode and configured for releasable coupling to a first mating contact.
  • the second frame member may include a second contact portion configured for releasable coupling with a second mating contact, wherein the second contact portion is spaced from the first contact portion and electrically insulated from the first contact portion.
  • the first frame part may comprise a plurality of first electrodes.
  • the plurality of first electrodes may each have the same orientation.
  • a plurality of second electrodes, each acting as an inner anode, may be secured to the second frame member.
  • the plurality of second electrodes may each have the same orientation. In this way, the simultaneous galvanic coating of several components is facilitated.
  • the relative positions of the first electrode and associated second electrode on the device may vary to facilitate the treatment of different components.
  • a system for the galvanic coating of a material to be treated is specified, which comprises the device according to an embodiment of the invention and a treatment container.
  • the treatment container comprises a device for mechanically supporting and electrically contacting the device with the material to be treated held thereon.
  • the first and / or second mating contact may be attached.
  • the first and / or second mating contact may be elastically deformable to ensure good electrical contact with the current / voltage feed.
  • outer anodes other than the inner anode may be attached.
  • the outer anodes can be mounted completely outside the cavity of the material to be treated.
  • External anodes of a first metal and outer anodes of a different second metal may be used.
  • the first metal can be zinc (Zn).
  • the second metal may be nickel (Ni).
  • a number of outer anodes of the first metal may be larger than a number of outer anodes of the second metal.
  • the second electrodes may be made of the second metal.
  • the outer anodes attached to the treatment tank and the second electrodes fixed to the second frame part and acting as inner anodes may be configured such that a surface area of the inner anodes is from 3 to 30%, more preferably from 5 to 20%, and most preferably from 7 to 15 % of the total surface area of the anodes used on the treatment tank.
  • the system may be configured such that, during operation, a current flowing through the second electrodes accounts for 3 to 30% of the total current flowing through the various anodes (inner anodes and outer anodes), in particular from 5 to 20% of the total across the various anodes flowing current and in particular from 7 to 15% of the total current flowing through the various anodes current.
  • the treatment tank may include means for circulating the galvanic bath in the treatment tank.
  • the device may be configured to be time sequentially attached to a plurality of treatment containers of the system.
  • Several of the treatment tanks can Have mating contacts, which are designed for an electrically conductive connection with the contacts of the device.
  • the system may comprise the item to be treated, which is held on the device so that the second electrode protrudes into the cavity of the material to be treated, without touching the item to be treated.
  • a method for the galvanic coating of a material to be treated which has a cavity with an inner surface to be coated, is specified.
  • the material to be treated is attached to a device.
  • the device comprises a first frame part having a first electrode and a support for a second electrode mechanically connected to the first frame part, the first electrode and the second electrode being electrically insulated from one another on the device.
  • the material to be treated is attached to the device so that it is held by the first electrode and that the second electrode protrudes into the cavity of the material to be treated.
  • the device with the material to be treated held thereon is detachably attached to a treatment container such that the material to be treated is immersed in a galvanic bath.
  • the method may be performed with the apparatus or system of one embodiment.
  • a first voltage can be applied between the second electrode and the first electrode, or a first current can be fed in.
  • a second voltage may be applied between outer anodes and the first electrode, or a second current may be supplied.
  • First and second current or first and second voltage can be adjusted independently of each other via different power or voltage sources.
  • Embodiments of the invention may generally be used to coat metal parts or parts having a conductive surface.
  • FIG. 1 is a perspective view of a system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of a device according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a side view of the device of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a front perspective view of a portion of the device of FIG. 2.
  • FIG. 5 is a side perspective view of a portion of the device of FIG. 2.
  • FIG. 6 is a perspective view of a portion of the device of FIG. Second
  • FIG. 7 is a sectional view through a carrier of the device of FIG. Second
  • FIG. 8 is an enlarged view of the carrier and inner anode of the device of FIG. 2, when the inner anode is not attached to the carrier.
  • FIG. FIG. 9 is a schematic sectional view through a product to be treated with a part of the device of FIG. Second
  • FIG. 10 is a side view of a portion of the device of FIG. 2 for a further embodiment.
  • FIG. 1 1 is a plan view of contacts of the device of FIG. 2 and mating contacts for power supply.
  • FIG. Fig. 12 is a schematic side view of a device according to another embodiment.
  • the embodiments are described in the context of a system for treating laundry in which a plurality of pieces of parts having a conductive surface are immersed in a galvanic bath.
  • the devices, Systems and methods may generally be used to coat laundry having a cavity with an interior surface, and to provide not only an exterior surface but also the interior surface with a coating.
  • the coating may be a coating of a metal or an alloy of several metals.
  • the material to be treated can be provided with a coating of zinc (Zn) and nickel (Ni), preferably out of an acidic electrolyte, wherein a larger proportion of Zn is contained in the coating.
  • Zn zinc
  • Ni nickel
  • devices, systems and methods are not limited to coating with these materials.
  • identical reference numerals denote identical elements.
  • FIG. 1 is a perspective view of a system 1 for electroplating laundry according to an embodiment.
  • the system 1 comprises a treatment container 2 and a device 10.
  • the device 10 is designed as a frame on which the material to be treated is held and, moreover, also acts as a carrier for one or more inner anodes, which protrude into a cavity of the material to be treated.
  • the treatment tank 2 is filled during operation with a galvanic bath.
  • Outer anodes 3, z. B. soluble anodes are mounted in the treatment tank 2.
  • the outer anodes 3 may be attached to an edge of the treatment tank.
  • some of the outer anodes 3 may be made of the first metal and the remaining outer anodes 3 may be made of the second metal.
  • the first metal Zn and the second metal may be Ni.
  • the material to be treated can be coated so that the coating comprises a larger amount of Zn and a smaller amount of Ni, for example 10% Ni.
  • the system 1 uses one or more inner anodes.
  • the inner anode protrudes into a cavity of the material to be treated.
  • the inner anode is attached to the device 10, which also has a first electrode serving as a cathode, on which the material to be treated is held.
  • the device 10 can be reversibly detachably coupled to the treatment container 2, which comprises a receiving device for holding and contacting the device 10.
  • the treatment container 2 which comprises a receiving device for holding and contacting the device 10.
  • the device 10 can be placed on the treatment container 2, so that the material to be treated held on the device 10 is immersed in the galvanic bath.
  • a receiving device 4 of the treatment container 2 can Have contact surfaces 5, on which the device 10 can be placed.
  • a voltage supply can take place via contacts on the device 10 and corresponding mating contacts 6, 7 on the treatment container 2.
  • a power feed can be made to the device 10 at two spatially separated locations. In this case, a potential difference between the inner anode, which is attached to the device 10, and the cathode, which holds the material to be treated generated.
  • the mating contact 6, with which, for example, the cathode of the device 10 can be pulled to a negative potential, and the mating contact 7, with which, for example, the inner anode can be pulled to a positive potential, can be attached to the treatment vessel 2.
  • the power supply of the external anodes is not shown. Embodiments of the device 10 according to embodiments will be described with reference to FIG. 2 to FIG. 12 described in more detail.
  • FIG. 2 shows a plan view of the device 10 and FIG. 3 shows a side view of the device 10.
  • the device 10 acts as a frame for first electrodes used as cathodes, which hold the material to be treated, and for second electrodes used as inner anodes, which project into a cavity of the material to be treated.
  • the device 10 has a support beam 13.
  • the support beam 13 has bearing surfaces 14 which can be placed on contact surfaces 5 of the receiving device 4.
  • Contacts 16, 17 for current injection are provided on the device 10.
  • the device 10 comprises a first frame part 1 1 and a second frame part 12.
  • the first frame part 1 1 and the second frame part 12 are mechanically connected to each other.
  • the first frame part 1 1 and the second frame part 12 may be rigidly connected to each other.
  • the device 10 may comprise a plurality of connecting pieces 15 which connect the first frame part 1 1 and the second frame part 12 rigidly together.
  • the connecting pieces 15 may consist of an electrically insulating material.
  • the first frame part 1 1 and the second frame part 12 may have on their surface an electrically insulating coating, for example based on PTFE. However, such a coating leaves exposed surfaces of the first electrodes 21 and second electrodes 22 described below.
  • first frame part 11 and the second frame part 12 each have an electrically conductive material, eg copper, brass, titanium, which has an electrically conductive connection between the first contact 16 and the cathodes acting as the first electrode 21 and an electrical conductive connection between the second contact 17 and acting as inner anode second electrodes 22 produces.
  • the first electrode 21 may be made of stainless steel. It can be soldered to the first frame.
  • the first frame part 1 1 has a first electrode 21.
  • the first frame part 1 1 may have a plurality of first electrodes 21.
  • the first electrodes 21 are each arranged to hold a material to be treated 8.
  • a first electrode 21 can be inserted into a corresponding passage opening or another recess of the material to be treated 8, so that the material to be treated 8 is held on the first electrode 21.
  • the material to be treated can be polarized negatively, ie cathodically, via the first electrode 21 in order to carry out a galvanic coating process.
  • At least a second electrode 22 is attached to the second frame part 12.
  • the second frame part 12 has at least one carrier 23.
  • the second frame part 12 may have a plurality of carriers 23.
  • a plurality of second electrodes 22 may be attached to the second frame part 12.
  • Each second electrode 22 may be associated with a first electrode 21.
  • the second electrodes 22 act during operation as inner anodes.
  • the second electrodes 22 are arranged so that a second electrode 22 in each case protrudes into a cavity of the material to be treated 8, which is held on an associated first electrode 21.
  • a power supply takes place during operation via the contacts 16, 17 on the device and the associated mating contacts 6, 7 on the treatment vessel.
  • a voltage applied between the mating contacts 6, 7 can cause a potential difference between the first electrodes 21 and the second electrodes 22 assigned to them via the first frame part 11 and the second frame part 12.
  • All first electrodes 21 may be maintained at the same negative electrical potential.
  • All second electrodes 22 may be maintained at the same positive electrical potential.
  • the device 10 By using the device 10 with the first frame part 1 1 and the second frame part 12, a simple and dimensionally stable arrangement of the inner anodes relative to the treated material 8 can be achieved.
  • the arrangement of the first electrode 21 and the second electrode 22 is for the region 19 of FIG. 3 in FIG. 4 and FIG. Fig. 5 is shown more clearly in enlarged perspective views.
  • the item to be treated 8 has a cavity 9, the surface of which is also to be provided with a coating.
  • a recess 25 of the material to be treated 8 can be guided over the first electrode 21.
  • the material to be treated 8 is held by the first electrode 21 and electrically contacted.
  • the first electrode 21 may have a portion with a cone-shaped outer surface 24.
  • the item to be treated 8 can be held so that it is keyed to the cone-shaped outer surface 24.
  • the material to be treated 8 can be held by the first electrode 21 such that a longitudinal axis of the recess 25 is tilted against a first longitudinal axis 31 of the first electrode 21.
  • the carrier 23 and the attached second electrode 22 are arranged so that the second electrode 22 protrudes into the cavity 9.
  • the second electrode 22 is arranged so as not to touch the material to be treated 8 held by the associated first electrode 21.
  • the second electrode 22 may protrude substantially centrally into the cavity 9. But there are also other spatial arrangements possible.
  • the first electrode 21 may have a first longitudinal axis 31.
  • the second electrode 22 may include the second longitudinal axis 32 (shown in FIG. 7). In the use state of the device 10, both the first longitudinal axis 31 and the second longitudinal axis 32 may be tilted relative to a horizontal direction.
  • the first longitudinal axis 31 and the second longitudinal axis 32 may have different directions.
  • the second electrode 22 may be made of the first metal or the second metal. If the material to be treated 8 is to be coated so that the coating comprises a larger proportion of the first metal and a smaller proportion of the second metal, the second electrode 22 can be made of the second metal.
  • the treatment tank 2 may have a larger number of outer anodes 3 made of the first metal than the second metal.
  • the second electrode 22 used as the inner anode may be made of the metal for which a smaller number of outer anodes 3 are attached to the treatment tank.
  • the first metal may be, for example, Zn.
  • the second metal may be Ni, for example.
  • the surface of the outer anodes 3 and the surface of the second electrodes 22 acting as inner anodes may be matched to one another in the system 1.
  • the outer anodes 3 and the second electrodes 22 fixed to the second frame part 12 may be configured such that a surface area of the inner anodes 22 is from 3 to 30% of the total surface area of the anodes.
  • the system 1 may be configured such that, in operation, a current flowing through the second electrodes 22 is a proportion of 3 to 30% of the total current flowing through the various anodes (inner anodes 22 and outer anodes 3).
  • the second electrodes 22 may be soluble in the electrolyte when the material to be treated is coated.
  • the second electrodes 22 may be connected to the beams 23 of the second frame member 12 such that they can be non-destructively releasably coupled to the beams 23 and attached thereto by simple means such as pliers. This is exemplified for a second electrode 22 with reference to FIG. 6 to FIG. 8 described in more detail.
  • a corresponding configuration can be used several times.
  • FIG. 6 shows a perspective view of a section of the first frame part 1 1.
  • a surface of the first frame part 11 has an electrically insulating coating 18.
  • the coating 18 may also cover an outer surface of the carrier 23.
  • the carrier 23 has an electrically conductive surface for coupling to the second electrode 22.
  • One end 26 of the carrier 23 may be positioned so that the end 26 does not protrude into the cavity 9.
  • FIG. 7 shows a sectional view along a longitudinal axis 32 of the second electrode 22 and the carrier 23 when the second electrode 22 is fixed to the carrier 23.
  • FIG. 8 is an enlarged view in a state where the second electrode 22 is not fixed to the carrier 23.
  • the second electrode 22 and the carrier 23 have coupling means with which the second electrode 22 can be fixed to the carrier 23 in such a way that it can be detached again from the carrier 23 in a non-destructive manner.
  • the second electrode 22 may have an internal thread 33, and the carrier 23 may have a matching external thread 34.
  • the second electrode 22 may have an external thread and the carrier 23 may have a corresponding thereto Have internal thread.
  • the attachment mechanism is configured to make an electrically conductive connection.
  • the carrier 23 and the second electrode 22 may be configured to form a seal 24 when the second electrode 22 is attached to the carrier 23.
  • the second electrode 22 may have a sealing surface 35 at one axial end.
  • the carrier 23 may have a corresponding sealing surface 36 at one axial end. When the second electrode 22 is connected to the carrier 23, the sealing surfaces 35, 36 may come into abutment with one another such that a seal 24 is formed to prevent ingress of electrolyte.
  • the detachable attachment mechanism for attaching a soluble anode allows easy replacement of the soluble anode when needed.
  • the second electrodes 22 of the device 10 can be replaced by new soluble anodes.
  • the second electrode 22 does not have to be arranged completely in the cavity 9 of the material to be treated 8, but can protrude outward from the cavity 9.
  • FIG. 9 shows a sectional view along the longitudinal axis of the second electrode 22.
  • the second electrode 22 protrudes into the cavity 9.
  • the cavity 9 has an inner surface 51 of the material to be treated as a lateral edge.
  • the second electrode 22 is arranged so that it is spaced from the material to be treated 8 and this does not touch.
  • a portion of the second electrode 22 adjacent to the carrier 23 may be disposed outside the cavity 9.
  • the second electrode 22 may project outwardly from the cavity 9 by a length 53.
  • the length 53 may be determined as a distance between an end of the second electrode 22 and a plane 52.
  • the length 53 may be, for example, 10 to 30 mm.
  • the carrier and / or the second electrode may have other configurations than those described with reference to FIGS. 6 to FIG. 8 have described embodiments.
  • the second electrode may consist of a plurality of individual segments that are independently removable from the carrier and / or attachable to the carrier.
  • the coupling between the second electrode and the carrier can be realized other than by a threaded connection.
  • FIG. 10 shows a side view along the longitudinal axis of a second electrode 42. An embodiment of the carrier and the second electrode 42, as described with reference to FIG. 10, in the device 10 of FIG. 2 are used.
  • At least a second electrode 42 is attached to the second frame part 12 of the device 2.
  • the second frame part 12 has at least one carrier, which is a contact pin 43.
  • the second frame part 12 may have a plurality of contact pins 43 which each act as a support for a second electrode.
  • the second electrode 42 is attached to the contact pin 43.
  • a plurality of second electrodes 42 may be attached to the second frame part 12.
  • the contact pin 43 and the second electrode 42 attached thereto are arranged so that the second electrode 42 protrudes into the cavity 9 when the material to be treated is held by the first electrode 21.
  • the second electrode 42 is arranged so as not to touch the material to be treated 8 held by the associated first electrode 21.
  • the second electrode 42 may be constructed of a plurality of segments 45-48.
  • the plurality of segments 45-48 may be independently attached to the contact pin 43 and / or removed from the contact pin 43.
  • the plurality of segments 45-48 may abut each other when attached to the contact pin 43.
  • the plurality of segments 45-48 of the second electrode 42 may be held over the common contact pin 43 and electrically contacted.
  • the plurality of segments 45-48 and the contact pin 43 may be configured such that the contact pin 43 contacts and electrically contacts each of the plurality of segments 45-48 when the plurality of segments 45-48 are attached to the contact pin 43.
  • the contact pin 43 may be designed so that it does not dissolve in the operation of the device 10 in the electrolyte.
  • the contact pin 43 may be configured such that it dissolves more slowly, in particular much slower, during operation of the device 10 than at least one of the plurality of segments 45-48.
  • the contact pin 43 may be straight or curved.
  • the plurality of segments 45-48 of the second electrode 42 may each consist of a soluble material with which the material to be treated 8 is to be coated. In operation of the device 10, the plurality of segments 45-48 resolve.
  • the multiple segments 45-48 may all be made of a metal material which is soluble in the electrolyte when the material to be treated 8 is coated.
  • the plurality of segments 45-48 of the second electrode 42 which are mounted on the same contact pin 43, may be made of different materials.
  • the material may be different from at least two of the plurality of segments 45-48.
  • At least two of the segments 45-48 may be made of different metals.
  • the contact pin 43, to which the plurality of segments 45-48 are attached, may be made of a material that is different than the material of at least one of the plurality of segments 45-48.
  • the contact pin 43 may consist of a material which does not dissolve in anodic polarization.
  • the contact pin 43 may be made of titanium or niobium, for example.
  • the plurality of segments 45-48 of the second electrode 42 may be attached to the contact pin 43 in different ways. At least one of the segments 45-48 of the second electrode 42 may have a recess 49 through which the contact pin 43 can pass.
  • the recess 49 may be formed as a through hole or bore in the corresponding segments 45-48.
  • An inner diameter of the recess 49 may each be adapted to the outer diameter of the contact pin 43.
  • the second electrode 42 may be configured such that each of the plurality of segments 45-48 attached to a contact pin 43 has the recess 49 through which the contact pin 43 is passed.
  • connections may be used to attach at least one of the plurality of segments 45-48 to the contact pin.
  • at least one of the segments 45-48 may be threadedly attached to the contact pin 43, similarly as with reference to FIG. 8 has been described.
  • the plurality of segments 45-48 may each have an identical geometry.
  • the plurality of segments 45-48 may be rotationally symmetric about a central axis of the recess 49.
  • the plurality of segments 45-48 may be, for example, spherical, disc-shaped or cylindrical.
  • the device 10 may include a securing device 44.
  • the securing device 44 can at the Contact pin 43 may be attached to prevent inadvertent removal of the plurality of segments 45-48 of the contact pin 43.
  • the securing device 44 may be non-destructively releasably fastenable to a free end of the contact pin 43, which is not attached to the second frame part 12.
  • the securing device 44 may comprise, for example, a nut in a threaded engagement with a thread of the contact pin 43 or a splint lock.
  • the plurality of segments 45-48 can be easily replaced as needed.
  • at least one or all of the plurality of segments 45-48 may be replaced for each second electrode 42 of the device 10.
  • new segments 45-48 can be attached to the corresponding contact pin 43.
  • a spacer may be coupled to at least one of the segments 45-48, or a plurality of spacers may be coupled.
  • a spacer may be provided to provide a clearance between the segment 45 and the second frame member 12. Alternatively or additionally, a spacer may be provided to adjust a distance between one of the segments 45-48 and an immediately adjacent segment 45-48.
  • FIG. 1 1 illustrates an embodiment of an electrically conductive connection between the contacts 16, 17 of the device 10 and the mating contacts 6, 7.
  • a voltage is applied between the second electrodes 22 used as inner anodes and the first electrodes 21 used as cathodes, holding the material to be treated, applied via the device 10.
  • the contacts 16, 17 of the device 10 are electrically conductively coupled to the mating contacts 6, 7, which may be attached to the treatment tank 2.
  • the mating contacts 6, 7 may each be formed by resilient metal parts, such as spring-loaded contact jaws 55-58, to compensate for dimensional inaccuracies of the contacts 16, 17.
  • Devices with a first frame part 1 1 and a carrier 23 for an inner anode, as described with reference to FIG. 1 to FIG. 1 1 can be used in a variety of systems for electroplating.
  • the Device 10 may be used in systems comprising multiple treatment vessels.
  • the device 10 with the material to be treated held thereon can be lifted from a treatment container to a further treatment container.
  • FIG. 12 is a schematic representation of a system 61 for electroplating.
  • the system 61 comprises the treatment tank 2 and a further treatment tank 62.
  • the further treatment tank 62 may have a voltage supply for the apparatus 10.
  • the further treatment tank 62 may include outer anodes 63.
  • the further treatment tank 62 can be used for rinsing the material to be treated or for purely chemical treatment of the material to be treated. Additional treatment containers may be
  • the apparatus 10 is attached to the treatment tank 2.
  • a galvanic bath 64 is up to a level 65.
  • the device 10 is lifted to the further treatment tank 62.
  • a treatment liquid 66 is accumulated up to a level 67.
  • the device 10 is attached to the further treatment tank 62 so that the material to be treated 8 is immersed in the treatment liquid 66.
  • the second electrodes can be mechanically detachably attached to the second frame part
  • the second electrodes can also be permanently connected to the second frame part.
  • the carriers for the inner anodes can also be attached directly to the first frame part.
  • the device can also be configured such that it has only one second electrode acting as an inner anode and an associated first electrode.
  • the cavity of the material to be treated may have a cylindrical shape, the devices and methods can also be used in other shaped cavities.
  • the shape of the second electrode may be adapted to the shape of the cavity to produce a homogeneous current density in the cavity. So the electrode rod a Have thickening or bent. Also, two or more second electrodes may be disposed in a cavity. Furthermore, the second electrode may also be partially surrounded by an insulating layer in order to reduce deposition at specific locations of the cavity.
  • the devices, systems and methods of the various embodiments may be used in the treatment of metalware or other parts having a conductive surface that has a cavity.
  • An example of such items to be treated is a caliper.
  • Devices, systems and methods according to the various embodiments can be used in particular for the galvanic coating of material to be treated, which has an inner surface to be coated.

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Abstract

Eine Vorrichtung ist für eine galvanische Beschichtung eines Behandlungsgutes (8), das einen Hohlraum (9) mit einer zu beschichtenden Innenoberfläche (51) aufweist, ausgestaltet. Die Vorrichtung umfasst ein erstes Gestellteil (11) mit einer ersten Elektrode (21) zum Halten und elektrischen Kontaktieren des Behandlungsgutes (8). Die Vorrichtung umfasst ein zweites Gestellteil (12) mit einem Träger(23) für eine zweite Elektrode (22), wobei der Träger (23) eingerichtet ist, um die zweite Elektrode (22) so zu befestigen, dass die zweite Elektrode (22) in den Hohlraum (9) des von der ersten Elektrode (21) gehaltenen Behandlungsgutes (8) hineinragt, ohne das Behandlungsgut (8) zu berühren. Das erste Gestellteil (11) und das zweite Gestellteil (12) sind mechanisch miteinander verbunden sind. Die erste Elektrode (21) und die zweite Elektrode (22) sind elektrisch gegeneinander isoliert.

Description

Galvanische Beschichtung von Behandlungsgut unter Verwendung einer
Innenanode
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zum galvanischen Beschichten von Behandlungsgut, welches einen Hohlraum aufweist, insbesondere zum galvanischen Beschichten unter Verwendung eines sauren Elektrolyten, ganz besonders unter Verwendung eines sauren Elektrolyten zur Abscheidung einer Legierung, z.B. eines sauren Zink-Nickel-Elektrolyten. HINTERGRUND
Zur Beschichtung von Behandlungsgut, wie beispielsweise Metallwaren oder Teilen, die eine leitfähige Oberfläche aufweisen, wird bei herkömmlichen Beschichtungsverfahren das Behandlungsgut in ein galvanisches Bad eingebracht, das sich in einem Behandlungsbehälter befindet. In dem Behandlungsbehälter sind gegenüber dem Behandlungsgut Metallanoden angeordnet. Bei Anlegen einer Spannung zwischen Metallanoden und Behandlungsgut erfolgt eine galvanische Abscheidung von Metall auf dem Behandlungsgut. Wenn das Behandlungsgut nicht nur an einer äußeren Oberfläche beschichtet werden soll, sondern einen Hohlraum aufweist, können derartige herkömmliche Verfahren Unzulänglichkeiten aufweisen. Beispielsweise kann die Geometrie des Behandlungsgutes dazu führen, dass innerhalb des Hohlraums des Behandlungsgutes eine geringere Stromdichte herrscht als an der äußeren Oberfläche, so dass die an der Innenoberfläche des Behandlungsgutes pro Fläche und Zeit abgeschiedene Materialmenge bzw. Materialdicke kleiner ist als an der Außenoberfläche des Behandlungsgutes. Um eine bestimmte Solldicke der Beschichtung auch an der Innenoberfläche sicherzustellen, kann es erforderlich sein, den Behandlungsprozess länger laufen zu lassen, als es nötig wäre um die Sollschichtdicke an der Außenoberfläche zu erreichen. Dadurch resultieren erhöhte Prozesskosten. Auch eine variierende Dicke der Beschichtung kann für den späteren Einsatz des Behandlungsgutes unerwünscht sein. ZUSAMMENFASSUNG
Es besteht ein Bedarf an Vorrichtungen, Systemen und Verfahren zur galvanischen Beschichtung, die Vorteile im Hinblick auf die oben genannten Probleme bieten.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren mit den in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmalen erreicht. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Nach einer Ausführungsform wird eine Vorrichtung zur galvanischen Beschichtung eines Behandlungsgutes, das einen Hohlraum mit einer zu beschichtenden Innenoberfläche aufweist, angegeben. Die Vorrichtung ist für eine lösbare Kopplung mit einem Behandlungsbehälter eingerichtet. Die Vorrichtung umfasst ein erstes Gestellteil mit einer ersten Elektrode zum Halten und elektrischen Kontaktieren des Behandlungsgutes. Die Vorrichtung umfasst einen Träger für eine zweite Elektrode, die in den Hohlraum des von der ersten Elektrode gehaltenen Behandlungsgutes hineinragt. Der Träger ist mit dem ersten Gestellteil derart mechanisch verbunden, dass der Träger gegenüber dem ersten Gestellteil elektrisch isoliert ist. Dazu kann sich der Träger an einem zweiten Gestellteil befinden, wobei das erste und das zweite Gestellteil mechanisch miteinander verbunden und gegeneinander elektrisch isoliert sind. Somit sind die erste und die zweite Elektrode elektrisch gegeneinander isoliert. Durch Verbinden der Vorrichtung mit einer geeigneten Strom- /Spannungsquelle kann, zumindest im zeitlichen Mittel, die erste Elektrode kathodisch und die zweite Elektrode anodisch polarisiert werden. Die Vorrichtung kann so ausgeführt sein, dass eine Berührung der zweiten Elektrode mit dem Behandlungsgut vermieden wird. Die Vorrichtung ist vorzugsweise als ein Gestell mit dem ersten Gestellteil und dem zweiten Gestellteil ausgestaltet. Die Vorrichtung ist für eine lösbare Kopplung durch geeignete Aufnahmen zum Halten der Vorrichtung an einem Behandlungsbehälter eingerichtet. Zur Behandlung wird die Vorrichtung mit dem daran gehaltenen Behandlungsgut in den mit Elektrolyt gefüllten Behandlungsbehälter eingesenkt. Sie wird während der Behandlung von geeigneten Aufnahmen gehalten und wird elektrisch kontaktiert. Durch die Vorrichtung kann das Behandlungsgut in einem galvanischen Bad positioniert werden, wobei während der Behandlung eine Innenanode in dem Hohlraum zur Wirkung kommt. Durch die Innenanode kann eine effiziente Beschichtung der Innenoberfläche erreicht werden. Der Träger kann an einem zweiten Gestellteil befestigt sein. Das erste Gestellteil und das zweite Gestellteil können mechanisch starr miteinander verbunden sein. Die Vorrichtung kann elektrisch isolierende Verbindungsstücke umfassen, die das erste Gestellteil und das zweite Gestellteil starr miteinander verbinden. Die Gestellteile und der Träger können aus elektrisch leitfähigem Material bestehen und sind gegen den Badelektrolyt elektrisch isoliert, z.B. durch eine Beschichtung. Die zweite Elektrode kann eine Anode sein. Die zweite Elektrode kann eine lösliche Anode oder eine unlösliche Anode sein. Die Anode kann an dem Träger befestigt sein. Vorzugsweise ist die Anode so an dem Träger befestigt, dass sie in einfacher Art, z.B. mit Hilfe einer Zange, montiert und demontiert, insbesondere zerstörungsfrei demontiert werden kann, um eine schnelle und kostengünstige Montage und Demontage zu ermöglichen. Die Befestigung zwischen Anode und Träger ist gut elektrisch leitfähig. Dazu können die Anode ein Verbindungsstück und der Träger das dazu passende Gegenstück aufweisen. Die Befestigung zwischen Anode und Träger kann eine Gewindeverbindung sein. Dann kann das Verbindungsstück ein Innengewinde und das Gegenstück ein Außengewinde aufweisen. Auch andere Befestigungsmechanismen, beispielsweise ein Bajonett-Mechanismus oder Rast-Verriegelungsmechanismus, können verwendet werden, um die lösliche Anode in zerstörungsfrei lösbarer Weise an dem Träger des zweiten Gestellteils zu befestigen.
Die zweite Elektrode kann aus mehreren Segmenten aufgebaut sein. Die mehreren Segmente einer zweiten Elektrode können über einen gemeinsamen Kontaktstift gehalten und elektrisch kontaktiert werden. Der Kontaktstift ist der Träger für die zweite Elektrode.
Die mehreren Segmente können aus einem löslichen Material bestehen, das sich in dem Elektrolyten löst. Im Gebrauch der Vorrichtung können neue Segmente an dem Kontaktstift befestigt werden, nachdem sich die zuletzt an dem Kontaktstift angebrachten Segmente aufgelöst haben oder so weit aufgelöst haben, dass sie ersetzt werden müssen.
Der Kontaktstift kann so ausgestaltet sein, dass er sich im Betrieb der Vorrichtung nicht auflöst oder sich langsamer auflöst als die daran befestigten mehreren Segmente der zweiten Elektrode. Der Kontaktstift kann aus einem Material bestehen, welches sich bei anodischer Polarisation nicht auflöst.
Die mehreren Segmente können aus dem löslichen Metallmaterial bestehen, mit dem das Behandlungsgut beschichtet werden soll. Wenigstens zwei der mehreren Segmente, die an demselben Kontaktstift angebracht sind, können aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Die mehreren Segmente können um eine Achse rotationssymmetrisch sein. Die mehreren Segmente können kugelförmig, scheibenförmig oder zylinderförmig sein. Die mehreren Segmente können zur Befestigung an dem Kontaktstift ein durchgehendes Loch oder eine durchgehende Bohrung aufweisen, durch die ein Abschnitt des Kontaktstifts durchgeführt sein kann. An dem Kontaktstift kann eine Sicherungseinrichtung angebracht sein, um die mehreren Segmente an dem Kontaktstift zu sichern.
Mit wenigstens einem der Segmente kann ein Abstandshalter gekoppelt sein oder können mehrere Abstandshalter gekoppelt sein, um einen Abstand zwischen dem Segment und dem zweiten Gestellteil und/oder einen Abstand zwischen dem Segment und einem weiteren Segment herzustellen. Der Abstandshalter kann an dem Kontaktstift angeordnet sein. Der Abstandshalter kann zur Befestigung an dem Kontaktstift ein durchgehendes Loch oder eine durchgehende Bohrung aufweisen, durch die ein Abschnitt des Kontaktstifts durchgeführt sein kann.
Die lösliche Anode und der Träger können eingerichtet sein, um im befestigten Zustand einen Flüssigkeitseintritt des Elektrolyten in das Gegenstück des Trägers zu vermeiden. Die lösliche Anode und der Träger können Dichtflächen aufweisen, die bei Befestigung der löslichen Anode an dem Träger so miteinander in Eingriff treten, dass ein Durchtritt von Flüssigkeit des Elektrolyt durch die miteinander gekoppelten Dichtflächen unterbunden wird.
Die Vorrichtung kann für die galvanische Beschichtung des Behandlungsgutes mit einem Metall, z.B. Kupfer, Nickel, Zink und Zinn, verwendet werden. Die Vorrichtung kann für die galvanische Beschichtung des Behandlungsgutes mit nur einem Metall verwendet werden. Die lösliche Anode kann dann aus dem Metall bestehen.
Die Vorrichtung kann für eine galvanische Beschichtung des Behandlungsgutes mit einer Legierung bestehend zumindest aus einem ersten Metall und einem zweiten Metall verwendet werden. Dabei kann eine größere Menge des ersten Metalls als des zweiten Metalls an dem Behandlungsgut abgeschieden werden. Die lösliche Anode kann dann aus dem zweiten Metall bestehen. Das erste Metall kann Zink (Zn) sein. Das zweite Metall kann Nickel (Ni) sein.
Zusätzlich zu der Innenanode, die in den Hohlraum des Behandlungsgutes hineinragt, können Außenanoden in dem Behandlungsbehälter angebracht sein, beispielsweise am Rand des Behandlungsbehälters. Dabei können Außenanoden aus dem ersten Metall und Außenanoden aus dem zweiten Metall im Behandlungsbehälter angebracht sein. Die erste Elektrode kann eine erste Längsachse aufweisen und die zweite Elektrode kann eine zweite Längsachse aufweisen. Die Richtung der ersten Längsachse kann derart von der Horizontalen abweichen, dass die erste Elektrode im Behandlungszustand schräg nach oben gerichtet ist. Dies ermöglicht ein Verkeilen des Behandlungsgutes auf der ersten Elektrode und damit einen festen Sitz und eine gute elektrische Kontaktierung. Die Richtung der zweiten Längsachse kann von der Richtung der ersten Längsachse verschieden sein. Sie ist derart, dass ein homogenes elektrisches Feld an der Hohlraumoberfläche erreicht wird. Die erste Elektrode kann einen Abschnitt mit konischer Außenoberfläche aufweisen. Zum Halten des Behandlungsgutes kann eine Halteöffnung des Behandlungsgutes über die konische Außenoberfläche der ersten Elektrode geführt werden.
Die zweite Elektrode und der Träger für die zweite Elektrode können so dimensioniert sein, dass die elektrisch leitende Oberfläche der zweiten Elektrode sich aus dem Hohlraum des Behandlungsgutes heraus erstreckt. Ein Rand des Hohlraums kann eine Ebene definieren, von der die elektrisch leitende Oberfläche der zweiten Elektrode um 10 bis 30 mm, beispielsweise um 20 mm, nach außen hervorragt. Der Träger kann so ausgestaltet sein, dass er nicht bis in den Hohlraum des Behandlungsgutes hineinragt.
Das erste Gestellteil kann einen mit der ersten Elektrode elektrisch leitend verbundenen ersten Kontaktabschnitt umfassen, der für eine lösbare Kopplung mit einem ersten Gegenkontakt ausgestaltet ist. Das zweite Gestellteil kann einen zweiten Kontaktabschnitt umfassen, der für eine lösbare Kopplung mit einem zweiten Gegenkontakt ausgestaltet ist, wobei der zweite Kontaktabschnitt von dem ersten Kontaktabschnitt beabstandet und elektrisch gegen den ersten Kontaktabschnitt isoliert ist.
Das erste Gestellteil kann eine Mehrzahl von ersten Elektroden aufweisen. Die mehreren ersten Elektroden können jeweils dieselbe Ausrichtung aufweisen. An dem zweiten Gestellteil kann eine Mehrzahl von zweiten Elektroden befestigt sein, die jeweils als Innenanode wirken. Die mehreren zweiten Elektroden können jeweils dieselbe Ausrichtung aufweisen. Auf diese Weise wird die gleichzeitige galvanische Beschichtung mehrerer Bauteile erleichtert. Bei weiteren Ausgestaltungen können die Relativpositionen von erster Elektrode und zugeordneter zweiter Elektrode an der Vorrichtung variieren, um die Behandlung unterschiedlicher Bauteile zu ermöglichen. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein System zum galvanischen Beschichten eines Behandlungsgutes angegeben, das die Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und einen Behandlungsbehälter umfasst. Der Behandlungsbehälter umfasst eine Einrichtung, um die Vorrichtung mit dem daran gehaltenen Behandlungsgut mechanisch abzustützen und elektrisch zu kontaktieren.
An dem Behandlungsbehälter können der erste und/oder zweite Gegenkontakt befestigt sein. Der erste und/oder zweite Gegenkontakt kann elastisch deformierbar sein, um einen guten elektrischen Kontakt zur Strom-/Spannungseinspeisung sicherzustellen.
In dem Behandlungsbehälter können Außenanoden angebracht sein, die von der Innenanode verschieden sind. Die Außenanoden können vollständig außerhalb des Hohlraums des Behandlungsgutes angebracht sein. Es können Außenanoden aus einem ersten Metall und Außenanoden aus einem davon verschiedenen zweiten Metall verwendet werden. Das erste Metall kann Zink (Zn) sein. Das zweite Metall kann Nickel (Ni) sein. Eine Anzahl von Außenanoden aus dem ersten Metall kann größer sein als eine Anzahl von Außenanoden aus dem zweiten Metall. Die zweiten Elektroden können aus dem zweiten Metall bestehen. Die am Behandlungsbehälters angebrachten Außenanoden und die zweiten Elektroden, die an dem zweiten Gestellteil befestigt sind und als Innenanoden wirken, können so ausgestaltet sein, dass eine Oberfläche der Innenanoden von 3 bis 30%, insbesondere von 5 bis 20% und insbesondere von 7 bis 15% der Gesamtoberfläche der Anoden, die an dem Behandlungsbehälter verwendet werden, beträgt.
Das System kann so ausgestaltet sein, dass im Betrieb ein über die zweiten Elektroden fließender Strom ein Anteil von 3 bis 30% des insgesamt über die verschiedenen Anoden (Innenanoden und Außenanoden) fließenden Stroms, insbesondere von 5 bis 20% des insgesamt über die verschiedenen Anoden fließenden Stroms und insbesondere von 7 bis 15% des insgesamt über die verschiedenen Anoden fließenden Stroms ist.
Der Behandlungsbehälter kann eine Einrichtung zum Umwälzen des galvanischen Bades in dem Behandlungsbehälter aufweisen. Die Vorrichtung kann so ausgestaltet sein, dass sie an mehreren Behandlungsbehältern des Systems zeitsequentiell angebracht werden kann. Mehrere der Behandlungsbehälter können Gegenkontakte aufweisen, die für eine elektrisch leitende Verbindung mit den Kontakten der Vorrichtung ausgestaltet sind.
Das System kann das Behandlungsgut umfassen, das an der Vorrichtung so gehalten wird, dass die zweite Elektrode in den Hohlraum des Behandlungsgutes hineinragt, ohne das Behandlungsgut zu berühren.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum galvanischen Beschichten eines Behandlungsgutes, das einen Hohlraum mit einer zu beschichtenden Innenoberfläche aufweist, angegeben. Das Behandlungsgut wird an einer Vorrichtung angebracht. Die Vorrichtung umfasst ein erstes Gestellteil mit einer ersten Elektrode und einen mit dem ersten Gestellteil mechanisch verbundenen Träger für eine zweite Elektrode, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode an der Vorrichtung elektrisch gegeneinander isoliert sind. Das Behandlungsgut wird so an der Vorrichtung angebracht, dass es von der ersten Elektrode gehalten wird und dass die zweite Elektrode in den Hohlraum des Behandlungsgutes hineinragt. Die Vorrichtung mit dem daran gehaltenen Behandlungsgut wird lösbar an einem Behandlungsbehälter derart angebracht, dass das Behandlungsgut in ein galvanisches Bad eingetaucht wird. Weitere Merkmale des Verfahrens und die damit jeweils erreichten Wirkungen entsprechen den Merkmalen der Vorrichtung und des Systems nach Ausführungsbeispielen. Das Verfahren kann mit der Vorrichtung oder dem System nach einem Ausführungsbeispiel durchgeführt werden. Bei dem Verfahren kann eine erste Spannung zwischen der zweiten Elektrode und der ersten Elektrode angelegt werden bzw. es kann ein erster Strom eingespeist werden. Eine zweite Spannung kann zwischen Außenanoden und der ersten Elektrode angelegt werden bzw. es kann ein zweiter Strom eingespeist werden. Erster und zweiter Strom bzw. erste und zweite Spannung können unabhängig voneinander über unterschiedliche Strom- oder Spannungsquellen einstellbar sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung können allgemein zur Beschichtung von Metallteilen oder Teilen, die eine leitfähige Oberfläche aufweisen, eingesetzt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter oder vorteilhafter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
FIG. 1 ist eine Perspektivansicht eines Systems nach einem Ausführungsbeispiel.
FIG. 2 ist eine Draufsicht einer Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. FIG. 3 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung von FIG. 2. FIG. 4 ist eine perspektivische Frontalansicht eines Teils der Vorrichtung von FIG. 2. FIG. 5 ist eine perspektivische Seitenansicht eines Teils der Vorrichtung von FIG. 2. FIG. 6 ist eine Perspektivansicht eines Teils der Vorrichtung von FIG. 2.
FIG. 7 ist eine Schnittansicht durch einen Träger der Vorrichtung von FIG. 2.
FIG. 8 ist eine vergrößerte Ansicht des Trägers und der Innenanode der Vorrichtung von FIG. 2, wenn die Innenanode nicht an dem Träger befestigt ist.
FIG. 9 ist eine schematische Schnittansicht durch ein Behandlungsgut mit einem Teil der Vorrichtung von FIG. 2.
FIG. 10 ist eine Seitenansicht eines Teils der Vorrichtung von FIG. 2 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
FIG. 1 1 ist eine Draufsicht von Kontakten der Vorrichtung von FIG. 2 und Gegenkontakten zur Stromeinspeisung. FIG. 12 ist eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN Die Ausführungsbeispiele werden im Kontext eines Systems zum Behandeln von Behandlungsgut beschrieben, bei dem mehrere Stücke von Teilen, die eine leitfähige Oberfläche aufweisen, in ein galvanisches Bad eingetaucht werden. Die Vorrichtungen, Systeme und Verfahren können allgemein zur Beschichtung von Behandlungsgut verwendet werden, das einen Hohlraum mit einer Innenoberfläche aufweist, und bei dem nicht nur eine Außenoberfläche, sondern auch die Innenoberfläche mit einer Beschichtung versehen werden soll. Die Beschichtung kann eine Beschichtung aus einem Metall oder einer Legierung aus mehreren Metallen sein. Beispielsweise kann das Behandlungsgut mit einer Beschichtung aus Zink (Zn) und Nickel (Ni), vorzugsweise aus einem sauren Elektrolyten heraus, versehen werden, wobei ein größerer Anteil von Zn in der Beschichtung enthalten ist. Vorrichtungen, Systeme und Verfahren sind jedoch nicht auf die Beschichtung mit diesen Materialien beschränkt. In den Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen identische Elemente.
FIG. 1 ist eine Perspektivansicht eines Systems 1 zum galvanischen Beschichten von Behandlungsgut nach einem Ausführungsbeispiel. Das System 1 umfasst einen Behandlungsbehälter 2 und eine Vorrichtung 10. Die Vorrichtung 10 ist als ein Gestell ausgebildet, an dem das Behandlungsgut gehalten wird und das darüber hinaus auch als Träger für eine oder mehrere Innenanoden wirkt, die in einen Hohlraum des Behandlungsgutes hineinragen.
Der Behandlungsbehälter 2 ist im Betrieb mit einem galvanischen Bad gefüllt. Außenanoden 3, z. B. lösliche Anoden, sind in dem Behandlungsbehälter 2 angebracht. Die Außenanoden 3 können an einem Rand des Behandlungsbehälters befestigt sein. Wenn das Behandlungsgut mit einer Beschichtung versehen werden soll, die eine Legierung aus einem ersten Metall und einem zweiten Metall umfasst, können einige der Außenanoden 3 aus dem ersten Metall bestehen und die restlichen Außenanoden 3 können aus dem zweiten Metall bestehen. Beispielsweise kann das erste Metall Zn und das zweite Metall Ni sein. Das Behandlungsgut kann so beschichtet werden, dass die Beschichtung einen größeren Mengenanteil Zn und einen kleineren Mengenanteil Ni, beispielsweise 10% Ni, umfasst.
Zusätzlich zu den Außenanoden 3 werden bei dem System 1 eine oder mehrere Innenanoden verwendet. Die Innenanode ragt jeweils in einen Hohlraum des Behandlungsgutes hinein. Die Innenanode ist an der Vorrichtung 10 angebracht, die auch eine als Kathode dienende erste Elektrode aufweist, an der das Behandlungsgut gehalten wird. Die Vorrichtung 10 kann reversibel lösbar mit dem Behandlungsbehälter 2 gekoppelt werden, der eine Aufnahmevorrichtung zum Halten und Kontaktieren der Vorrichtung 10 umfasst. Beispielsweise kann die Vorrichtung 10 auf den Behandlungsbehälter 2 gesetzt werden, so dass das an der Vorrichtung 10 gehaltene Behandlungsgut in das galvanische Bad getaucht ist. Eine Aufnahmevorrichtung 4 des Behandlungsbehälters 2 kann Anlageflächen 5 aufweisen, auf die die Vorrichtung 10 aufgesetzt werden kann. Eine Spannungszuführung kann über Kontakte an der Vorrichtung 10 und entsprechende Gegenkontakte 6, 7 an dem Behandlungsbehälter 2 erfolgen. Eine Stromeinspeisung kann an der Vorrichtung 10 an zwei räumlich getrennten Stellen erfolgen. Dabei wird eine Potenzialdifferenz zwischen der Innenanode, die an der Vorrichtung 10 angebracht ist, und der Kathode, die das Behandlungsgut hält, erzeugt. Der Gegenkontakt 6, mit dem beispielsweise die Kathode der Vorrichtung 10 auf ein negatives Potenzial gezogen werden kann, und der Gegenkontakt 7, mit dem beispielsweise die Innenanode auf ein positives Potenzial gezogen werden kann, können an dem Behandlungsbehälter 2 befestigt sein. Die Stromeinspeisung der Außenanoden ist nicht dargestellt. Ausgestaltungen der Vorrichtung 10 nach Ausführungsbeispielen werden unter Bezugnahme auf FIG. 2 bis FIG. 12 näher beschrieben.
FIG. 2 zeigt eine Draufsicht der Vorrichtung 10 und FIG. 3 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung 10. Die Vorrichtung 10 wirkt als ein Gestell für als Kathoden verwendete erste Elektroden, die das Behandlungsgut halten, und für als Innenanoden verwendete zweite Elektroden, die in einen Hohlraum des Behandlungsgutes hineinragen.
Die Vorrichtung 10 weist einen Trägerbalken 13 auf. Der Trägerbalken 13 weist Auflageflächen 14 auf, die auf Anlageflächen 5 der Aufnahmevorrichtung 4 aufgelegt werden können. Kontakte 16, 17 für eine Stromeinspeisung sind an der Vorrichtung 10 vorgesehen.
Allgemein umfasst die Vorrichtung 10 ein erstes Gestellteil 1 1 und ein zweites Gestellteil 12. Das erste Gestellteil 1 1 und das zweite Gestellteil 12 sind miteinander mechanisch verbunden. Das erste Gestellteil 1 1 und das zweite Gestellteil 12 können starr miteinander verbunden sein. Die Vorrichtung 10 kann mehrere Verbindungsstücke 15 umfassen, die das erste Gestellteil 1 1 und das zweite Gestellteil 12 miteinander starr verbinden. Die Verbindungsstücke 15 können aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen. Das erste Gestellteil 1 1 und das zweite Gestellteil 12 können an ihrer Oberfläche eine elektrisch isolierende Beschichtung, z.B. auf PTFE-Basis, aufweisen. Eine derartige Beschichtung lässt jedoch Oberflächen der nachfolgend beschriebenen ersten Elektroden 21 und zweiten Elektroden 22 freiliegend. Im Inneren weist das erste Gestellteil 1 1 und das zweite Gestellteil 12 jeweils ein elektrisch leitfähiges Material, z.B. Kupfer, Messing, Titan, auf, das eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Kontakt 16 und den als Kathoden wirkenden ersten Elektroden 21 bzw. eine elektrische leitende Verbindung zwischen dem zweiten Kontakt 17 und den als Innenanoden wirkenden zweiten Elektroden 22 herstellt. Die erste Elektrode 21 kann aus Edelstahl bestehen. Sie kann an das das erste Gestell angelötet sein.
Das erste Gestellteil 1 1 weist eine erste Elektrode 21 auf. Das erste Gestellteil 1 1 kann eine Mehrzahl erster Elektroden 21 aufweisen. Die ersten Elektroden 21 sind jeweils eingerichtet, um ein Behandlungsgut 8 zu halten. Beispielsweise kann eine erste Elektrode 21 in eine korrespondierende Durchgangsöffnung oder eine andere Ausnehmung des Behandlungsgutes 8 eingeführt werden, so dass das Behandlungsgut 8 an der ersten Elektrode 21 gehalten wird. Über die erste Elektrode 21 kann das Behandlungsgut im Betrieb des Systems 1 negativ, also kathodisch, polarisiert werden, um einen galvanischen Beschichtungsprozess durchzuführen.
An dem zweiten Gestellteil 12 ist wenigstens eine zweite Elektrode 22 befestigt. Das zweite Gestellteil 12 weist wenigstens einen Träger 23 auf. Das zweite Gestellteil 12 kann eine Mehrzahl von Trägeren 23 aufweisen. An dem Träger 23 ist eine zweite Elektrode 22 befestigt. Insgesamt können an dem zweiten Gestellteil 12 mehrere zweite Elektroden 22 befestigt sein. Jeder zweiten Elektrode 22 kann eine erste Elektrode 21 zugeordnet sein. Die zweiten Elektroden 22 wirken im Betrieb als Innenanoden. Die zweiten Elektroden 22 sind so angeordnet, dass eine zweite Elektrode 22 jeweils in einen Hohlraum des Behandlungsgutes 8 hineinragt, das an einer zugeordneten ersten Elektrode 21 gehalten wird.
Eine Stromeinspeisung erfolgt im Betrieb über die Kontakte 16, 17 an der Vorrichtung und die diesen zugeordneten Gegenkontakte 6, 7 an dem Behandlungsbehälter. Eine zwischen den Gegenkontakten 6, 7 angelegte Spannung kann über das erste Gestellteil 1 1 und das zweite Gestellteil 12 eine Potenzialdifferenz zwischen den ersten Elektroden 21 und den diesen zugeordneten zweiten Elektroden 22 hervorrufen. Alle ersten Elektroden 21 können auf demselben negativen elektrischen Potenzial gehalten werden. Alle zweiten Elektroden 22 können auf demselben positiven elektrischen Potenzial gehalten werden. Durch Verwendung der zweiten Elektrode 22, die in den Hohlraum des Behandlungsgutes 8 hineinragt, kann bei der galvanischen Beschichtung eine höhere Stromdichte in dem Hohlraum des Behandlungsgutes 8 erreicht werden. Es kann auch eine gleichmäßigere Dicke der Beschichtung an Innen- und Außenoberflächen des Behandlungsgutes 8 erreicht werden. Durch Verwendung der Vorrichtung 10 mit dem ersten Gestellteil 1 1 und dem zweiten Gestellteil 12 kann eine einfache und dimensionsstabile Anordnung der Innenanoden relativ zu dem Behandlungsgut 8 erreicht werden. Die Anordnung der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 ist für den Bereich 19 von FIG. 3 in FIG. 4 und FIG. 5 deutlicher in vergrößerten Perspektivansichten dargestellt.
Das Behandlungsgut 8 weist einen Hohlraum 9 auf, dessen Oberfläche ebenfalls mit einer Beschichtung versehen werden soll. Um das Behandlungsgut 8 an der Vorrichtung 10 anzubringen, kann eine Ausnehmung 25 des Behandlungsgutes 8, beispielsweise eine Durchgangsöffnung, über die erste Elektrode 21 geführt werden. Das Behandlungsgut 8 wird von der ersten Elektrode 21 gehalten und elektrisch kontaktiert. Die erste Elektrode 21 kann einen Abschnitt mit konusförmiger Außenoberfläche 24 aufweisen. Das Behandlungsgut 8 kann so gehalten werden, dass es an der konusförmigen Außenoberfläche 24 verkeilt ist. Das Behandlungsgut 8 kann so von der ersten Elektrode 21 gehalten werden, dass eine Längsachse der Ausnehmung 25 gegen eine erste Längsachse 31 der ersten Elektrode 21 verkippt ist. Der Träger 23 und die daran befestigte zweite Elektrode 22 sind so angeordnet, dass die zweite Elektrode 22 in den Hohlraum 9 hineinragt. Die zweite Elektrode 22 ist so angeordnet, dass sie das Behandlungsgut 8, das von der zugeordneten ersten Elektrode 21 gehalten wird, nicht berührt. Die zweite Elektrode 22 kann im Wesentlichen mittig in den Hohlraum 9 hineinragen. Es sind aber auch andere räumliche Anordnungen möglich.
Die erste Elektrode 21 kann eine erste Längsachse 31 aufweisen. Die zweite Elektrode 22 kann die (in FIG. 7 dargestellte) zweite Längsachse 32 aufweisen. Im Gebrauchszustand der Vorrichtung 10 können sowohl die erste Längsachse 31 als auch die zweite Längsachse 32 relativ zu einer Horizontalrichtung gekippt sein. Die erste Längsachse 31 und die zweite Längsachse 32 können unterschiedliche Richtungen aufweisen.
Wenn das Behandlungsgut 8 mit einer Beschichtung versehen werden soll, die ein erstes Metall und ein zweites Metall umfasst, kann die zweite Elektrode 22 aus dem ersten Metall oder dem zweiten Metall bestehen. Wenn das Behandlungsgut 8 so beschichtet werden soll, dass die Beschichtung einen größeren Mengenanteil des ersten Metalls und einen kleineren Mengenanteil des zweiten Metalls umfasst, kann die zweite Elektrode 22 aus dem zweiten Metall bestehen. Der Behandlungsbehälter 2 kann eine größere Anzahl von Außenanoden 3 aus dem ersten Metall als aus dem zweiten Metall aufweisen. Die als Innenanode verwendete zweite Elektrode 22 kann aus demjenigen Metall bestehen, für das eine geringere Anzahl von Außenanoden 3 an dem Behandlungsbehälter angebracht ist. Das erste Metall kann beispielsweise Zn sein. Das zweite Metall kann beispielsweise Ni sein. Die Oberfläche der Außenanoden 3 und die Oberfläche der als Innenanoden wirkenden zweiten Elektroden 22 können bei dem System 1 aufeinander abgestimmt sein. Die Außenanoden 3 und die zweiten Elektroden 22, die an dem zweiten Gestellteil 12 befestigt sind, können so ausgestaltet sein, dass eine Oberfläche der Innenanoden 22 von 3 bis 30% der Gesamtoberfläche der Anoden beträgt. Das System 1 kann so ausgestaltet sein, dass im Betrieb ein über die zweiten Elektroden 22 fließender Strom ein Anteil von 3 bis 30% des insgesamt über die verschiedenen Anoden (Innenanoden 22 und Außenanoden 3) fließenden Stroms ist. Die zweiten Elektroden 22 können in dem Elektrolyt löslich sein, wenn das Behandlungsgut beschichtet wird. Die zweiten Elektroden 22 können so an den Trägeren 23 des zweiten Gestellteils 12 verbunden sein, dass sie mit einfachen Mitteln, wie z.B. einer Zange, zerstörungsfrei lösbar mit den Trägeren 23 gekoppelt und daran befestigt werden können. Dies wird beispielhaft für eine zweite Elektrode 22 unter Bezugnahme auf FIG. 6 bis FIG. 8 näher beschrieben. Für eine Vorrichtung 10, an der mehrere zweite Elektroden 22 angebracht sind, die als Innenanoden verwendet werden, kann eine entsprechende Ausgestaltung mehrfach verwendet werden.
FIG. 6 zeigt eine Perspektivansicht eines Abschnitts des ersten Gestellteils 1 1. Eine Oberfläche des ersten Gestellteils 1 1 weist eine elektrisch isolierende Beschichtung 18 auf. Die Beschichtung 18 kann auch eine Außenoberfläche des Trägers 23 bedecken. Der Träger 23 weist jedoch eine elektrisch leitende Oberfläche für eine Kopplung mit der zweiten Elektrode 22 auf. Ein Ende 26 des Trägers 23 kann so positioniert sein, dass das Ende 26 nicht in den Hohlraum 9 hineinragt.
FIG. 7 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Längsachse 32 der zweiten Elektrode 22 und des Trägers 23, wenn die zweite Elektrode 22 an dem Träger 23 befestigt ist. FIG. 8 zeigt eine vergrößerte Darstellung in einem Zustand, in dem die die zweite Elektrode 22 nicht an dem Träger 23 befestigt ist.
Die zweite Elektrode 22 und der Träger 23 weisen Kopplungsmittel auf, mit denen die zweite Elektrode 22 an dem Träger 23 so befestigt werden kann, dass sie zerstörungsfrei wieder von dem Träger 23 gelöst werden kann. Dazu kann die zweite Elektrode 22 ein Innengewinde 33 aufweisen, und der Träger 23 kann ein dazu passendes Außengewinde 34 aufweisen. Andere Ausgestaltungen sind möglich. Beispielsweise kann die zweite Elektrode 22 ein Außengewinde aufweisen und der Träger 23 kann ein dazu korrespondierendes Innengewinde aufweisen. Der Befestigungsmechanismus ist so ausgestaltet, dass eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt wird.
Um den Befestigungsmechanismus zu schützen, können der Träger 23 und die zweite Elektrode 22 so ausgestaltet sein, dass sie eine Dichtung 24 ausbilden, wenn die zweite Elektrode 22 an dem Träger 23 befestigt ist. Die zweite Elektrode 22 kann eine Dichtfläche 35 an einem axialen Ende aufweisen. Der Träger 23 kann eine korrespondierende Dichtfläche 36 an einem axialen Ende aufweisen. Wenn die zweite Elektrode 22 mit dem Träger 23 verbunden ist, können die Dichtflächen 35, 36 so in Anlage aneinander kommen, dass eine Dichtung 24 ausgebildet wird, um einen Eintritt von Elektrolyt zu verhindern.
Durch den lösbaren Befestigungsmechanismus zur Befestigung einer löslichen Anode kann die lösliche Anode bei Bedarf einfach ausgetauscht werden. Insbesondere können die zweiten Elektroden 22 der Vorrichtung 10 durch neue lösliche Anoden ersetzt werden.
Die zweite Elektrode 22 muss nicht vollständig in dem Hohlraum 9 des Behandlungsgutes 8 angeordnet sein, sondern kann nach außen aus dem Hohlraum 9 abstehen.
FIG. 9 zeigt eine Schnittansicht entlang der Längsachse der zweiten Elektrode 22. Die zweite Elektrode 22 ragt in den Hohlraum 9 hinein. Der Hohlraum 9 weist als seitlichen Rand eine Innenoberfläche 51 des Behandlungsgutes auf. Die zweite Elektrode 22 ist so angeordnet, dass sie von dem Behandlungsgut 8 beabstandet ist und dieses nicht berührt. Ein Abschnitt der zweiten Elektrode 22, der zu dem Träger 23 benachbart ist, kann außerhalb des Hohlraums 9 angeordnet sein. Die zweite Elektrode 22 kann um eine Länge 53 aus dem Hohlraum 9 nach außen herausragen. Die Länge 53 kann als Abstand zwischen einem Ende der zweiten Elektrode 22 und einer Ebene 52 bestimmt werden. Die Länge 53 kann beispielsweise von 10 bis 30 mm betragen. So kann eine bessere Abscheidung von Metall beispielsweise am Rand des Hohlraums 9 erreicht werden. Der Träger und/oder die zweite Elektrode können bei Vorrichtungen nach Ausführungsbeispielen andere Ausgestaltungen als die unter Bezugnahme auf FIG. 6 bis FIG. 8 beschriebenen Ausgestaltungen aufweisen. Beispielsweise kann die zweite Elektrode aus einer Mehrzahl von einzelnen Segmenten bestehen, die unabhängig voneinander von dem Träger entfernbar und/oder an dem Träger anbringbar sind. Die Kopplung zwischen der zweiten Elektrode und dem Träger kann auf andere Weise als durch eine Gewindeverbindung realisiert werden. FIG. 10 zeigt eine Seitenansicht entlang der Längsachse einer zweiten Elektrode 42. Eine Ausgestaltung des Trägers und der zweiten Elektrode 42, wie sie unter Bezugnahme auf FIG. 10 beschrieben wird, kann bei der Vorrichtung 10 von FIG. 2 verwendet werden.
An dem zweiten Gestellteil 12 der Vorrichtung 2 ist wenigstens eine zweite Elektrode 42 befestigt. Das zweite Gestellteil 12 weist wenigstens einen Träger auf, der ein Kontaktstift 43 ist. Das zweite Gestellteil 12 kann eine Mehrzahl von Kontaktstiften 43 aufweisen, die jeweils als Träger für eine zweite Elektrode wirken. Die zweite Elektrode 42 ist an dem Kontaktstift 43 befestigt. Insgesamt können an dem zweiten Gestellteil 12 mehrere zweite Elektroden 42 befestigt sein.
Der Kontaktstift 43 und die daran befestigte zweite Elektrode 42 sind so angeordnet, dass die zweite Elektrode 42 in den Hohlraum 9 hineinragt, wenn das Behandlungsgut von der ersten Elektrode 21 gehalten wird. Die zweite Elektrode 42 ist so angeordnet, dass sie das Behandlungsgut 8, das von der zugeordneten ersten Elektrode 21 gehalten wird, nicht berührt.
Die zweite Elektrode 42 kann aus mehreren Segmenten 45-48 aufgebaut sein. Die mehreren Segmente 45-48 können voneinander unabhängig an dem Kontaktstift 43 angebracht und/oder von dem Kontaktstift 43 entfernt werden. Die mehreren Segmente 45-48 können aneinander anliegen, wenn sie an dem Kontaktstift 43 angebracht sind.
Die mehreren Segmente 45-48 der zweiten Elektrode 42 können über den gemeinsamen Kontaktstift 43 gehalten und elektrisch kontaktiert werden. Die mehreren Segmente 45-48 und der Kontaktstift 43 können so ausgestaltet sein, dass der Kontaktstift 43 jedes der mehreren Segmente 45-48 berührt und elektrisch kontaktiert, wenn die mehreren Segmente 45-48 an dem Kontaktstift 43 angebracht sind. Der Kontaktstift 43 kann so ausgestaltet sein, dass er sich im Betrieb der Vorrichtung 10 in dem Elektrolyten nicht auflöst. Der Kontaktstift 43 kann so ausgestaltet sein, dass er sich im Betrieb der Vorrichtung 10 langsamer, insbesondere viel langsamer, auflöst als wenigstens eines der mehreren Segmente 45-48. Der Kontaktstift 43 kann gerade oder gebogen sein. Die mehreren Segmente 45-48 der zweiten Elektrode 42 können jeweils aus einem löslichen Material bestehen, mit dem das Behandlungsgut 8 beschichtet werden soll. Im Betrieb der Vorrichtung 10 lösen sich die mehreren Segmente 45-48 auf. Die mehreren Segmente 45-48 können alle aus einem Metallmaterial bestehen, das in dem Elektrolyten löslich ist, wenn das Behandlungsgut 8 beschichtet wird.
Die mehreren Segmente 45-48 der zweiten Elektrode 42, die auf demselben Kontaktstift 43 angebracht sind, können aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Insbesondere kann das Material von wenigstens zwei der mehreren Segmente 45-48 verschieden sein. Wenigstens zwei der Segmente 45-48 können aus unterschiedlichen Metallen bestehen.
Der Kontaktstift 43, an dem die mehreren Segmente 45-48 angebracht sind, kann aus einem Material bestehen, das vom Material wenigstens eines der mehreren Segmente 45-48 verschieden ist.
Der Kontaktstift 43 kann aus einem Material bestehen, welches sich bei anodischer Polarisation nicht auflöst. Der Kontaktstift 43 kann beispielsweise aus Titan oder Niob bestehen.
Die mehreren Segmente 45-48 der zweiten Elektrode 42 können auf unterschiedliche Weise an dem Kontaktstift 43 angebracht sein. Wenigstens eines der Segmente 45-48 der zweiten Elektrode 42 kann eine Ausnehmung 49 aufweisen, durch die der Kontaktstift 43 treten kann. Die Ausnehmung 49 kann als Durchgangsloch oder Bohrung in den entsprechenden Segmenten 45-48 gebildet sein. Ein Innendurchmesser der Ausnehmung 49 kann jeweils an den Außendurchmesser des Kontaktstifts 43 angepasst sein. Die zweite Elektrode 42 kann so ausgestaltet sein, dass jedes der mehrere Segmente 45-48, die an einem Kontaktstift 43 angebracht sind, die Ausnehmung 49 aufweist, durch die der Kontaktstift 43 durchgeführt ist.
Andere Arten von Verbindungen können verwendet werden, um wenigstens eines der mehreren Segmente 45-48 an dem Kontaktstift anzubringen. Beispielsweise kann wenigstens eines der Segmente 45-48 über eine Gewindeverbindung an den Kontaktstift 43 angebracht sein, ähnlich wie unter Bezugnahme auf FIG. 8 beschrieben wurde.
Die mehreren Segmente 45-48 können jeweils eine identische Geometrie aufweisen. Die mehreren Segmente 45-48 können rotationssymmetrisch um eine Mittelachse der Ausnehmung 49 sein. Die mehreren Segmente 45-48 können beispielsweise kugelförmig, scheibenförmig oder zylinderförmig sein.
Um die mehreren Segmente 45-48 an dem Kontaktstift 43 zu sichern, kann die Vorrichtung 10 eine Sicherungseinrichtung 44 umfassen. Die Sicherungseinrichtung 44 kann an dem Kontaktstift 43 angebracht sein, um ein unbeabsichtigtes Entfernen der mehreren Segmente 45-48 von dem Kontaktstift 43 zu verhindern. Die Sicherungseinrichtung 44 kann zerstörungsfrei lösbar an einem freien Ende des Kontaktstifts 43, das nicht an dem zweiten Gestellteil 12 angebracht ist, befestigbar sein. Die Sicherungseinrichtung 44 kann beispielsweise eine Mutter in einem Gewindeeingriff mit einem Gewinde des Kontaktstifts 43 oder eine Splintsicherung umfassen.
Durch den zerstörungsfrei lösbaren Befestigungsmechanismus zur Befestigung der mehreren Segmente 45-48 der löslichen zweiten Elektrode 43 können die mehreren Segmente 45-48 bei Bedarf einfach ausgetauscht werden. Insbesondere können für jede zweite Elektrode 42 der Vorrichtung 10 jeweils wenigstens eines oder alle der mehreren Segmente 45-48 ersetzt werden. Dazu können neue Segmente 45-48 an dem entsprechenden Kontaktstift 43 befestigt werden. Mit wenigstens einem der Segmente 45-48 kann ein Abstandshalter gekoppelt sein oder können mehrere Abstandshalter gekoppelt sein. Ein Abstandshalter kann vorgesehen sein, um einen Abstand zwischen dem Segment 45 und dem zweiten Gestellteil 12 herzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Abstandshalter vorgesehen sein, um einen Abstand zwischen einem der Segmente 45-48 und einem unmittelbar benachbarten Segment 45-48 einzustellen. Der Abstandshalter kann an dem Kontaktstift 43 angebracht sein. Der Abstandshalter kann zur Befestigung an dem Kontaktstift 43 ein durchgehendes Loch oder eine durchgehende Bohrung aufweisen, durch die ein Abschnitt des Kontaktstifts 43 durchgeführt sein kann. FIG. 1 1 illustriert eine Ausgestaltung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Kontakten 16, 17 der Vorrichtung 10 und den Gegenkontakten 6, 7. Im Betrieb des Systems 1 wird eine Spannung zwischen den als Innenanoden verwendeten zweiten Elektroden 22 und den als Kathoden verwendeten ersten Elektroden 21 , die das Behandlungsgut halten, über die Vorrichtung 10 angelegt. Die Kontakte 16, 17 der Vorrichtung 10 werden elektrisch leitend mit den Gegenkontakten 6, 7 gekoppelt, die an dem Behandlungsbehälter 2 angebracht sein können. Die Gegenkontakte 6, 7 können jeweils durch federnde Metallteile, z.B. federnd gelagerte Kontaktbacken 55-58, ausgebildet sein, um Maßungenauigkeiten der Kontakte 16, 17 auszugleichen. Vorrichtungen mit einem ersten Gestellteil 1 1 und einem Träger 23 für eine Innenanode, wie sie unter Bezugnahme auf FIG. 1 bis FIG. 1 1 beschrieben wurden, können bei einer Vielzahl von Systemen zur galvanischen Beschichtung verwendet werden. Insbesondere kann die Vorrichtung 10 bei Systemen verwendet werden, die mehrere Behandlungsbehälter umfassen. Die Vorrichtung 10 mit dem daran gehaltenen Behandlungsgut kann von einem Behandlungsbehälter zu einem weiteren Behandlungsbehälter übergehoben werden. FIG. 12 ist eine schematische Darstellung eines Systems 61 zur galvanischen Beschichtung. Das System 61 umfasst den Behandlungsbehälter 2 und einen weiteren Behandlungsbehälter 62. Der weitere Behandlungsbehälter 62 kann eine Spannungszuführung für die Vorrichtung 10 aufweisen. Der weitere Behandlungsbehälter 62 kann Außenanoden 63 umfassen. Alternativ kann der weitere Behandlungsbehälter 62 zum Spülen des Behandlungsgutes oder zur rein chemischen Behandlung des Behandlungsgutes verwendet werden. Zusätzliche Behandlungsbehälter können vorgesehen sein.
Im Betrieb des Systems 61 wird die Vorrichtung 10 an dem Behandlungsbehälter 2 angebracht. In dem Behandlungsbehälter 2 befindet sich ein galvanisches Bad 64 bis zu einem Niveau 65. Für eine nachfolgende Behandlung in dem weiteren Behandlungsbehälter 62 wird die Vorrichtung 10 zu dem weiteren Behandlungsbehälter 62 übergehoben. In dem weiteren Behandlungsbehälter 62 ist eine Behandlungsflüssigkeit 66 bis zu einem Niveau 67 angestaut. Die Vorrichtung 10 wird so an dem weiteren Behandlungsbehälter 62 angebracht, dass das Behandlungsgut 8 in die Behandlungsflüssigkeit 66 eingetaucht ist.
Abwandlungen des in den Figuren dargestellten und detailliert beschriebenen Ausführungsbeispiels können bei weiteren Ausführungsbeispielen realisiert werden.
Während im Kontext von Ausführungsbeispielen eine Vorrichtung beschrieben wurde, bei der die zweiten Elektroden mechanisch lösbar an dem zweiten Gestellteil angebracht werden können, können bei weiteren Ausführungsbeispielen die zweiten Elektroden auch unlösbar mit dem zweiten Gestellteil verbunden sein. Die Träger für die Innenanoden können auch direkt an dem ersten Gestellteil angebracht sein. Die Vorrichtung kann auch so ausgestaltet sein, dass sie nur eine als Innenanode wirkende zweite Elektrode und eine zugeordnete erste Elektrode aufweist.
Während der Hohlraum des Behandlungsgutes eine Zylinderform aufweisen kann, können die Vorrichtungen und Verfahren auch bei anders geformten Hohlräumen eingesetzt werden.
Die Form der zweiten Elektrode kann der Form des Hohlraumes angepasst sein, um eine homogene Stromdichte in dem Hohlraum zu erzeugen. So kann der Elektrodenstab eine Verdickung aufweisen oder gebogen sein. Auch können zwei oder mehr zweite Elektroden in einem Hohlraum angeordnet sein. Ferner kann die zweite Elektrode auch teilweise mit einer isolierenden Schicht umgeben sein, um eine Abscheidung an bestimmten Stellen des Hohlraumes zu reduzieren.
Die Vorrichtungen, Systeme und Verfahren nach den verschiedenen Ausführungsbeispielen können bei der Behandlung von Metallwaren oder anderen Teilen mit einer leitenden Oberfläche, die einen Hohlraum aufweisen, eingesetzt werden. Ein Beispiel für derartiges Behandlungsgut ist ein Bremssattel. Vorrichtungen, Systeme und Verfahren nach den verschiedenen Ausführungsbeispielen können insbesondere zur galvanischen Beschichtung von Behandlungsgut eingesetzt werden, das eine zu beschichtende Innenoberfläche aufweist.
Bezugszeichenliste
1 System zum galvanischen Beschichten
2 Behandlungsbehälter
3 Außenanode
4 Auf n a h m evo rri ch tu n g
5 Anlagefläche
6, 7 Gegenkontakt
8 Behandlungsgut
9 Hohlraum
10 Vorrichtung für eine galvanische Beschichtung
1 1 erstes Gestellteil
12 zweites Gestellteil
13 Trägerbalken
14 Auflagefläche
15 Verbindungsstück
16, 17 Kontakt
18 isolierende Beschichtung
19 vergrößerter Bereich
21 erste Elektrode
22 zweite Elektrode
23 Träger
24 Abschnitt mit konusformiger Außenoberfläche
25 Ausnehmung
26 Ende des Trägers
31 erste Längsachse der ersten Elektrode
32 zweite Längsachse der zweiten Elektrode
33 Innengewinde
34 Außengewinde
35, 36 Dichtfläche
42 zweite Elektrode
43 Kontaktstift
44 Sicherungseinrichtung
45-48 Elektrodensegment
49 Ausnehmung
51 zu beschichtende Innenoberfläche
52 Randebene Länge
-58 Kontaktbacken
System zum galvanischen Beschichten weiterer Behandlungsbehälter Außenanoden
galvanisches Bad
Niveau
Behandlungsflüssigkeit
Niveau

Claims

P AT E N TA N S P R Ü C H E
1 . Vorrichtung für eine galvanische Beschichtung eines Behandlungsgutes (8), das einen Hohlraum (9) mit einer zu beschichtenden Innenoberfläche (51 ) aufweist, wobei die Vorrichtung (10) für eine lösbare Kopplung mit einem Behandlungsbehälter (2) eingerichtet ist und umfasst:
ein erstes Gestellteil (1 1 ) mit einer ersten Elektrode (21 ) zum Halten und elektrischen
Kontaktieren des Behandlungsgutes (8), und
einen Träger (23; 43) für eine zweite Elektrode (22; 42), wobei der Träger (23; 43) eingerichtet ist, um die zweite Elektrode (22; 42) so zu befestigen, dass die zweite Elektrode (22; 42) in den Hohlraum (9) des von der ersten Elektrode (21 ) gehaltenen Behandlungsgutes (8) hineinragt, ohne das Behandlungsgut (8) zu berühren, wobei das erste Gestellteil (1 1 ) und der Träger (23; 43) mechanisch miteinander verbunden sind, und wobei die erste Elektrode (21 ) und die zweite Elektrode (22; 42) elektrisch gegeneinander isoliert sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
wobei die zweite Elektrode (22; 42) eine lösliche Anode ist, die an dem Träger (23; 43) befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
wobei die lösliche Anode einen Verbindungsabschnitt (33; 49) für eine zerstörungsfrei lösbare Befestigung an dem Träger (23; 43) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3,
wobei die lösliche Anode und der Träger (23) eingerichtet sind, um in einem gekoppelten Zustand einen elektrisch leitenden Bereich (34) des Trägers (23) gegen Flüssigkeitseintritt abzudichten.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Elektrode (21 ) eine erste Längsachse (31 ) aufweist und die zweite Elektrode (22; 42) eine zweite Längsachse (32) aufweist, die von der ersten Längsachse (31 ) verschieden ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Vorrichtung (10) einen mit der ersten Elektrode (21 ) elektrisch leitend verbundenen ersten Kontaktabschnitt (16) umfasst, der für eine lösbare Kopplung mit einem ersten Gegenkontakt (6) ausgestaltet ist, und
wobei die Vorrichtung (10) einen mit der zweiten Elektrode (22; 42) elektrisch leitend verbundenen zweiten Kontaktabschnitt (17) umfasst, der für eine lösbare Kopplung mit einem zweiten Gegenkontakt (7) ausgestaltet ist, wobei der zweite Kontaktabschnitt (17) von dem ersten Kontaktabschnitt (16) beabstandet und elektrisch gegen den ersten Kontaktabschnitt (16) isoliert ist.
7. System zum galvanischen Beschichten eines Behandlungsgutes (8), umfassend die Vorrichtung (10) nach Anspruch 6 und
einen Behandlungsbehälter (2), an dem der erste Gegenkontakt (6) und der zweite Gegenkontakt (7) befestigt sind, wobei der erste Gegenkontakt (6) und/oder der zweite Gegenkontakt (7) elastisch deformierbar ist.
8. Verfahren zum galvanischen Beschichten eines Behandlungsgutes (8), das einen Hohlraum (9) mit einer zu beschichtenden Innenoberfläche (51 ) aufweist, wobei das Verfahren umfasst:
Anbringen des Behandlungsgutes (8) an einer Vorrichtung (10), die ein erstes
Gestellteil (1 1 ) mit einer ersten Elektrode (21 ) und einen mit dem ersten Gestellteil (1 1 ) mechanisch verbundenen Träger (23; 43) mit einer zweiten Elektrode (22; 42) umfasst, wobei die erste Elektrode (21 ) und die zweite Elektrode (22; 42) elektrisch gegeneinander isoliert sind, wobei das Behandlungsgut (8) so an der Vorrichtung (10) angebracht wird, dass es von der ersten Elektrode (21 ) gehalten wird und dass die zweite Elektrode (22; 42) in den Hohlraum (9) des Behandlungsgutes (8) hineinragt, und
lösbares Anbringen der Vorrichtung (10) mit dem Behandlungsgut (8) an einem Behandlungsbehälter (2) derart, dass das Behandlungsgut (8) in ein galvanisches Bad (64) eingetaucht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
wobei die zweite Elektrode (22; 42) eine lösliche Anode ist,
wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
Ersetzen der löslichen Anode durch eine weitere lösliche Anode.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei das Verfahren mit der Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 -6 ausgeführt wird.
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