DE3246690C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die elektrolytische Behandlung von Metallbahnen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche elektrolytische Behandlung von Metallbahnen kann für verschiedene Zwecke eingesetzt werden, wie beispiels­ weise für das Aufbringen eines galvanischen Überzuges, für die elektrolytische Ablagerung, für das Eloxieren bzw. das anodische Oxidieren, für die Körnung bzw. Granu­ lierung sowie für Reinigungszwecke.

Eine Vorrichtung der genann­ ten Art ist aus der JP-OS 55-21 840 bekannt.

Bei der elektrolytischen Behandlung von Metallbahnen für die Massenproduktion wird eine hohe Produktivität ange­ strebt. Deshalb wird im allgemeinen die elektrolytische Behandlung von Metallbahnen bei ziemlich hohen Stromdich­ ten durchgeführt. Die elektrolytische Behandlung bei die­ sen hohen Stromdichten begünstigt jedoch die Erzeugung von Blasen, die wiederum der Oberfläche der Metallbahn ein ungleichmäßiges Aussehen geben. Oft erscheinen ungleich­ mäßige Farbschattierungen auf der Oberfläche der Metallbahn, woraus man erkennen kann, daß die elektrolysierte Oberflä­ che nicht gleichmäßig ist. Darüber hinaus ist für die elek­ trolytische Behandlung bei so hohen Stromdichten die An­ legung von höheren Spannungen erforderlich, wodurch wieder­ um der Energieverbrauch ansteigt. Es war deshalb bisher sehr schwierig, die angestrebte hohe Produktivität bei so hohen Stromdichten aufrechtzuerhalten.

Das oben angesprochene Problem bereitet dann besondere Schwierigkeiten, wenn breite Metallbahnen auf beiden Sei­ ten elektrolytisch behandelt werden sollen. Es wird deshalb seit längerer Zeit nach Wegen gesucht, das Auftreten von Blasen zu verhindern und damit die obenerwähnten Nachtei­ le zu vermeiden.

Blasen werden zwangsläufig dann erzeugt, wenn ein Metall einer elektrolytischen Behandlung unterworfen wird. Die Haftung oder Adsorption dieser Blasen an der Oberfläche des Metalls und die Verweilzeit oder langsame Bewegung dieser Blasen verursacht die oben erwähnte ungleichmäßige elektrolytische Behandlung der Metalloberfläche. Der Elektrolyt muß deshalb stark und effektiv in Bewegung gehalten bzw. gerührt werden, um die ungünstigen Auswirkun­ gen der Blasen so gering wie möglich zu halten.

Bisher wurde diese Bewegung des Elektrolyten erreicht, in­ dem der Elektrolyt im Umlauf umgewälzt wurde. Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine herkömmliche Elektrolyseeinrichtung für die kontinuierliche Eloxierung einer Aluminiumbahn. Wie man in Fig. 1 erkennt, wird eine Aluminiumbahn 1 durch Rollen 4 in eine erste Elektrolyse­ vorrichtung 2 geführt, die mit einem Elektrolyten 3 gefüllt ist; durch diesen Elektrolyten 3 fließt ein elektrischer Strom. Die Aluminiumbahn 1 wird in den Elektrolyten 3 ein­ getaucht gehalten. Mehrere Anodenplatten 5, die mit einer positiven Elektrode einer Energiequelle verbunden sind, sind so angeordnet, daß sie der Aluminiumbahn 1 gegenüber­ liegen. Deshalb wirkt die Aluminiumbahn 1 während der Elektrolyse in der ersten Elektrolysevorrichtung 2 als Ka­ thode. Die Aluminiumbahn 1 wird dann einer zweiten Elektro­ lysevorrichtung 6 zugeführt. Die zweite Elektrolysevorrich­ tung 6 und die erste Elektrolysevorrichtung 2 sind durch Trennplatten 7 voneinander getrennt. Die zweite Elektroly­ sevorrichtung 6 ist mit einem Elektrolyten 8 gefüllt. Meh­ rere Kathodenplatten 9 und 9′, die mit der negativen Elek­ trode der Energiequelle verbunden sind, sind so angeordnet, daß sie der Aluminiumbahn 1 gegenüberliegen. Damit dient also in der zweiten Elektrolysevorrichtung 6 die Aluminium­ bahn 1 als Anode.

Die Elektrolyse führt zu einer Oxidation der Oberfläche der Aluminiumbahn 1, wodurch auf dieser Oberfläche ein Oxid-Film erzeugt wird. Während des oben beschriebenen Arbeitsgangs werden die Elektrolyten 3 und 8 über Saugroh­ re 10 aus dem Bad abgezogen und dann den Elektrolysevor­ richtungen 2 und 6 jeweils über Zuführrohre 11 wieder zuge­ führt. Die Umwälzung der Elektrolyten erfolgt durch Pumpen P, die in den Abflußrohren 10 vorgesehen sind. Auf diese Weise werden also die Elektrolyten 3 und 8 umgewälzt und dabei in Bewegung gehalten.

Die Rührfunktion dieser Umwälzung der Elektrolyten ist je­ doch begrenzt und reicht nicht aus, um die bei der Elektrolyse erzeugten Blasen von der Oberfläche der Aluminiumbahn 1 zu entfernen. Außerdem neigen die Blasen dazu, länger auf der unteren Oberfläche der Aluminiumbahn 1 zu verweilen als auf ihrer oberen Oberfläche. Außerdem hat der Elektro­ lyt unter der Aluminiumbahn 1, anders als der Elektrolyt, der die obere Oberfläche der Aluminiumbahn 1 bedeckt, keine frei Oberfläche, so daß dieser Elektrolyt weniger wirksam umgerührt wird als der Elektrolyt über der Bahn 1, deren obere Oberfläche frei ist. Dementsprechend besteht die Gefahr, daß auf der unteren Oberfläche der Aluminium­ bahn 1 ein ungleichmäßiger, eloxierter Film abgelagert wird, also im Vergleich mit dem Film, der sich auf der oberen Oberfläche befindet, ein qualitativ minderwertiger eloxierter Film auf der unteren Oberfläche erzeugt wird.

In einem Versuch, den obenerwähnten Nachteil zu vermei­ den, wurde die Umwälzgeschwindigkeit des Elektrolyten er­ höht. Als Alternative hierzu ist die Aluminiumbahn in ver­ tikaler Richtung durch die Elektrolyseanlage transportiert worden.

Für die Erhöhung der Umwälzgeschwindigkeit des Elektroly­ ten wird jedoch eine Pumpe mit größerer Kapazität benötigt, wodurch sich wiederum eine Erhöhung des Energieverbrauchs, zusätzliche Rohrleitungen, sowie zusätzlicher Raum für die Unterbringung der Pumpe ergeben. Außerdem führt die so erzielte Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Elektro­ lyten manchmal zur Erzeugung von zusätzlichen Blasen, und zwar aufgrund von Kavitation sowie von Luft, die durch den von der Auslaßöffnung des Zuführrohrs nach unten zu der Elektrolysevorrichtung tropfenden Elektrolyten mitgerissen wird; in diesen Fällen wird es praktisch unmöglich, das Auftreten von Blasen in der gewünschten Weise zu vermeiden. Und schließlich wird der Elektrolyt nur in der Nähe des Bereiches unter der Auslaßöffnung des Zuführrohrs stark bewegt, wodurch sich ebenfalls eine Einschränkung der Wir­ kung dieses Verfahrens ergibt.

Mit der obenerwähnten, zweiten Alternative sollen die ungünstigen Wirkungen der Blasen vermieden werden, indem die Aluminiumplatte vertikal durch das Bad transportiert wird. In der Praxis ist jedoch dieses Verfahren für die Massenproduktion ungeeignet, weil technische Probleme bei der Zuführung der elektrischen Energie zu der Metallbahn sowie bei der Wartung der Anlage auftreten, die bei die­ sem alternativen Verfahren erforderlich ist.

Ein drittes Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht, ist in der eingangs genannten JP-OS 55-21 840 beschrieben. Dabei werden elektrisch isolierende Trennplatten auf jeder Seite der Aluminiumbahn so angeordnet, daß die Trennplatten parallel zueinander sind und sich über die Länge der Aluminiumbahn in dem Bad erstrecken; dabei verlaufen die Trennplatten auch in einer Richtung, die im wesentlichen senkrecht zu den Oberflächen der Aluminiumbahn ist. Dadurch definieren die Trennplatten einen Kanal, so daß die durch die Umwälzung des Elektrolyten hervorgerufene Rührbewegung noch effektiver in dem Bereich des Bades in der Nähe der Aluminiumbahn konzentriert werden kann. Dieses Verfahren soll die Auswirkung der Rührbewegung möglichst groß machen, die durch die Umwälzung des Elektrolyten verursacht wird, indem der Bereich der Umwälzung schmaler gemacht und be­ grenzt wird. Das Ergebnis ist jedoch im wesentlichen das Gleiche wie bei dem obenerwähnten ersten Vorschlag, näm­ lich der Verwendung eines größeren Pumpsystems, so daß die gerade beschriebene Trennplattenmethode im wesentlichen die gleichen Nachteile hat, wie sie oben für das erste Ver­ fahren angegeben wurden.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die gleichmäßige Be­ handlung der oberen und unteren Oberfläche einer Metall­ bahn zu schaffen, die zwischen zwei in einem Elektrolyten eingetauchten Elektrolyseplatten hindurchtransportiert wird, wobei die oben erläuterten Nachteile vermieden wer­ den.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbeson­ dere darauf, daß in einem den Elektrolyten enthaltenden Bad wenigstens ein isolierendes Element so angeordnet ist, daß sich das isolierende Element längs der Breite der Me­ tallbahn erstreckt und im Abstand von einer Seite der Me­ tallbahn angeordnet ist. Dementsprechend unterbricht das isolierende Element die Strömung des Elektrolyten, wenn dieser im Umlauf durch das Bad geführt wird, so daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Elektrolyten in der Nähe der Oberfläche der Metallbahn erhöht wird. Nach einer bevor­ zugten Ausführungsform sind mehrere isolierende Elemente so angeordnet, daß sie sich von der oberen und unteren Oberfläche des Bades erstrecken, wodurch die Rühr- bzw. Bewegungsgeschwindigkeit an beiden Oberflächen der Me­ tallbahn erhöht wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die schemati­ schen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine herkömmliche Vorrich­ tung für die Eloxierung einer Aluminiumbahn, und

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Vorrichtung für die Eloxierung bzw. Anodisierung einer Aluminium­ bahn nach der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausfüh­ rungsform einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfin­ dung für die Eloxierung bzw. Anodisierung einer Aluminium­ bahn. Um die Darstellung zu vereinfachen, werden gleiche Bezugszeichen für die Elemente verwendet, die den in Fig. 1 angegebenen entsprechen. Wie man in Fig. 2 erkennt, sind die ersten Elektrolysevorrichtung 2 und die zweite Elektrolysevorrichtung 6 jeweils mit elektrisch isolieren­ den Elementen 12 und 12′ bzw. 13 und 13′ versehen. Diese elektrisch isolierenden Elemente erstrecken sich in Rich­ tung der Breite der Aluminiumbahn 1 und dienen dazu, die Umwälzung der Elektrolyten 3 und 8 in den Elektrolysevor­ richtungen 2 bzw. 6 zu unterbrechen. Die elektrisch isolie­ renden Elemente 12, 12′, 13, 13′ ragen von der oberen Ober­ fläche der Elektrolysevorrichtung 2, 6 nach unten bzw. von der unteren Fläche der Elektrolysevorrichtungen 2, 6 nach oben und enden kurz vor Erreichen eines Bereiches, an dem die Anoden- und Kathoden-Platten 5, 5′, 9, 9′ an­ geordnet sind, so daß die Elektrolyten in der Nähe der Oberflächen der Aluminiumbahn stark bewegt und damit um­ gerührt werden. Dementsprechend wird die Haftung und das Verweilen der Blasen, die bei der Elektrolyse entstehen, an der Oberfläche der Aluminiumbahn verhindert, so daß sich gleichmäßig eloxierte Oberflächen auf der Aluminium­ bahn ergeben.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind die elektrisch isolierenden Elemente bei beiden Elektrolysevorrichtungen über und unter der Aluminiumplatte angeordnet. Das Ziel der Erfindung wird jedoch auch durch eine Ausführungsform mit elektrisch isolierenden Platten erreicht, die in die­ sen Elektrolysevorrichtungen entweder über oder unter der Aluminiumbahn angeordnet sind. Die elektrisch isolierenden Elemente sind nach einer bevorzugten Ausführungsform so vorgesehen, daß sie einen Teil des Raums zwischen den Elek­ trodenplatten 9 und 9′ bedecken. Das heißt, daß die elektrisch isolierenden Elemente in einem Abstand von wenigstens 5 mm von der Oberfläche der Aluminiumbahn angeordnet werden sollten. Selbstverständlich können die elektrisch isolie­ renden Elemente auch an anderen Stellen, als sie in Fig. 2 dargestellt sind, vorgesehen werden. Die elektrisch isolie­ renden Elemente können auch effektiv zwischen den Kanten der Aluminiumbahn angeordnet werden. Die elektrisch iso­ lierenden Elemente sollten aus Materialien hergestellt sein, die durch die Elektrolyse nicht beschädigt werden; gute Ergebnisse wurden mit Kunststoffmaterialien, wie bei­ spielsweise Polyvinylchlorid oder glasfaserverstärkten Kunststoffen sowie keramischen Werkstoffen erhalten. Zur Vereinfachung der Handhabung sollten die elektrisch isolie­ renden Elemente als Platte oder Block ausgebildet sein. Bei Bedarf können jedoch auch andere Formen für die elek­ trisch isolierenden Elemente verwendet werden.

Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung bietet nicht nur bei der elektrolytischen Behandlung beider Seiten der Metallbahn Vorteile, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, sondern auch bei elektrolytischen Behandlung einer Seite der Metallbahn.

Die vorliegende Erfindung ist besonders für die elektro­ lytische Behandlung breiter Metallbahnen und hier speziell für die elektrolytische Behandlung von Metallbahnen mit einer Breite von mehr als 300 mm, bevorzugt 700 mm, geeig­ net.

Obwohl in der obigen Beschreibung die Eloxierung einer Aluminiumbahn erwähnt wurde, ist das Grundprinzip der Er­ findung nicht auf dieses Elektrolyseverfahren beschränkt, sondern die Erfindung kann in gleicher Weise auch bei der elektrolytischen Behandlung von Bahnen aus anderen Metal­ len eingesetzt werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung für die elektrolytische Behandlung einer Metallbahn, enthaltend eine erste, mit einem ersten Elektrolyten gefüllte Elektrolysevorrichtung, wenigstens eine Elektrodenplatte, die stationär in den ersten Elek­ trolyten eingetaucht ist, eine Einrichtung zum Trans­ portieren der Metallbahn an der Elektrodenplatte vorbei durch die erste Elektrolysevorrichtung, eine Einrichtung zum Umwälzen des Elektrolyten in der ersten Elektrolyse­ vorrichtung, und wenigstens ein isolierendes Element, das in der ersten Elektrolysevorrichtung so angeordnet ist, daß es sich im Abstand von der Metallbahn befindet, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Element (12) einer Seite der Metallbahn (1) gegenübersteht und sich quer zur Transportrichtung der Metallbahn (1) erstreckt, um die Strömung des in der ersten Elektrolysevorrichtung (2) umgewälzten Elektrolyten (3) zu unterbrechen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbahn (1) zwischen zwei Elektrodenplatten (5, 5′) hindurchtransportiert wird, die in den ersten Elektrolyten (3) eingetaucht sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites isolierendes Element (12′) in dem ersten Bad quer zur Transportrichtung der Metallbahn (1), der anderen Seite derselben gegenüberstehend, angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der bzw. des isolierenden Elemente(s) (12, 12′) die obere Oberfläche bzw./oder den Boden der ersten Elektrolysevorrichtung (2) berührt und sich von dieser Stelle in einer Richtung erstreckt, die im wesentlichen senkrecht zu der Metallbahn (1) ver­ läuft, und daß das freie Ende der bzw. des isolierenden Elemente(s) (12, 12′) näher bei den bzw. der Ober­ fläche(n) der Metallbahn (1) angeordnet ist als die Elektrodenplatten (5, 5′) in der Elektrolysevorrichtung (2).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die isolierenden Elemente (12, 12′) zwischen den beiden Seitenrändern der Metallbahn (1) erstrecken.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Element (12, 12′) aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt ist, zu de­ nen Kunststoff-Materialien und keramischen Werkstoffe ge­ hören.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Elektrolysevorrichtung (6) vorgesehen ist, enthaltend Elektroden (9, 9′), die in einen zweiten, in der zweiten Elektrolysevorrichtung enthaltenen Elektrolyten (8) eingetaucht sind, wobei die zweite Elektrolysevorrichtung (6) mit der ersten Elek­ trolysevorrichtung (2) durch Trennplatten (7) hindurch verbunden ist, daß die zweite Elektrolysevorrichtung gleich der ersten Elektrolysevorrichtung (2) aufgebaut ist, und daß die Elektrodenplatten (5, 5′) in der ersten Elektrolysevorrichtung (2) eine Polarität haben, die entgegengesetzt zu der Polarität der Elektrodenplatten (9, 9′) in der zweiten Elektrolysevorrichtung (6) ist.