DE642665C - Verfahren zur fortlaufenden elektrolytischen Herstellung von Metallbaendern - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 12. MÄRZ 1937

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 48 a GRUPPE

H139973 VIJ48 a

- Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. Mai 1934 ab

Für die fortlaufende elektrolytische Herstellung von Metallbändern und -blechen ist eine endlos 'sich abwälzende Mutterkathode erforderlich, auf der das zu erzeugende Metallband niedergeschlagen wird, um nach. Erlangung ausreichender Stärke abgezogen zu werden, damit es, sich nunmehr selbst tragend, in nachgeschalteten Elektrolysebädern weiter ' verstärkt werden kann. Als. Mutterkathode für eine derartige Metallbandherstellung sind bisher Walzenflächen oder ringförmig in sich geschlossene Metallbänder vorgeschlagen worden.

Beide Einrichtungen weisen erhebliche

!5 Mängel auf. Walzenflächen sind für den praktischen Betrieb zu wenig leistungsfähig. Die elektrolytische Erzeugung" einer Metallschicht, ζ. Β. aus Kupfer, Nickel, Bronze, Messing, Blei usw., geht auch bei sehr hoher Stromdichte (z.B. 500 bis ioooAmp./qm) so langsam vor sich, daß für praktisch brauchbare Abzugsgeschwindigkeiten der Walzendurchmesser viel zu groß wird. Insbesondere, wenn man beachtet, daß statt mit 500 bis 1000 Amp./qm betriebstechnisch meist nur mit 120 bis 180 Amp./qm gearbeitet -werden kann. Ein weiterer Nachteil der walzenförmigen Niederschlagsflächen besteht darin, daß die zugehörigen Anoden in Form einer Zylindermarjitelfläche zur Anwendung gebracht werden müssen, was umständliche Vorbereitungsarbeiten erfordert.

Auch ringförmig zusammengelötete oder -geschweißte Metallbander, wie sie z. B. für Filmgießmaschinen üblich sindj konnten nicht mit Erfolg als laufende Mutterkathode für elektrolytisch endlos zu erzeugende Metallbänder verwendet werden. Im . Elektrolysebad und beim Abheben des Metallfilms erleiden sie, vor allen Dingen an den Lötstellen, einen derart schnellen Verschleiß, daß sie allzu häufig ausgewechselt werden müssen..

Die nachstehend zu beschreibende Erfindung vermeidet alle diese Übelstände dadurch, daß sie das 'eigene, in der Erzeugung befindliche Metallband nach seiner Entstehung und hinreichenden Verdickung unter Auflegung einer leitenden Zwischenschicht fortlaufend als Niederschlagsfläche benutzt. Auf diese Weise stehen beliebig lange Kathodenflächen zur Verfügung, die keiner Abnutzung unterliegen, da sie dauernd neu erzeugt und nur einmal· als Mutterkathode verwendet werden. Die Metallniederschlagung erfolgt auf völlig ebene, senkrecht verlau- 55 ■ fende Bandflächen, dergestalt, daß die zur Raffinierung kommenden Anoden zweiseitig abgearbeitet werden können, was von ganz erheblicher Bedeutung für die Gleichmäßigkeit des erzeugten Metallbandes ist.

Abb. ι und 2 der beiliegenden Zeichnungen zeigen in Form schematisierter' Längsschnitte zwei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung.

In Abb. ι handelt es sich, um zwei Elektrolysebäder oder -baugruppen ι und 2, durch die das in der Erzeugung befindliche Metallband vermittels oben und unten angeordneter Umkehrwalzen 3 bzw. 4 geführt wird. Im ersten Bad läuft der Metallfilm als übereinanderliegendes Doppelband, im zweiten Bad als einfaches Band. An den oberen Walzen 3 erhält die laufende Kathode ihre Stromzufuhr. Zwischen je zwei oberen Walzen wird eine Anode 5 in das Elektrolysebad gehängt.

Das etwa 0,02 bis o,imm starke Metallband 6 tritt als Mutterkathode an der Walze 7 in das erste Elektrolysebad. Durch eine Auftragvorrichtung 8, die beispielsweise nach Art eines Druckfarbenwerkes arbeitet, wird es mit einer dünnen, gleichmäßigen Schicht aus fetthaltiger Graphitemulsion oder mit solchen Stoffen überzogen, wie sie in der Industrie der Metallraffinierung bei der Vorbehandlung der Mutterbleche üblich sind (Harzseifen, Slushingoil, Ambroil usw.).

Auf die in der einen oder anderen Weise angebrachte Zwischenschicht schlägt sich bei der Elektrolyse, beginnend an der Stelle 9, ein Metallfilm nieder. Durch Anordnung! einer ausreichenden Anzahl von Umkehrwalzen wird unter Zuhilfenahme zweckmäßig gewählter Stromdichten die Behandlungsdauer so bemessen, daß der entstandene Metallfilm am Walzenpaar 10, 11 in ausreichender Stärke von seiner Unterlage abgehoben werden kann.

Die Trennung der beiden übereinanderliegenden Metallbänder erfolgt an den Walzen 10 und 11 unter Mithilfe eines Trennmessers 12. Nach dem Verlassen des Walzenpaares 10, 11 sind zwei Metallbänder 6 und 13 vorhanden. Das untere Metallband wird zunächst durch eine Waschvorrichtung 14 geleitet, wie sie in ähnlicher Weise bei maschinellen Galvanisierungsanlagen üblich sind. Hier wird die bei 7 aufgetragene Zwischenschicht entfernt.

Hinter der Waschvorrichtung 14 gelangt das Metallband 13 an der Walze 17 in die zweite Badabteilung, um dort in der gewünschten Weise noch weiter verstärkt zu werden. Den Abschluß der Elektrolyse bildet ein Spülbecken 18, wo das fertige Metallband durch Wasser von den anhaftenden Badresten, befreit wird. Durch ein kräftiges Zugwalzenpaar 19 oder durch eine geeignete Aufwickelvorrichtung wird das fertige Band fortlaufend abgezogen.

Das am Walzenpaar 10, 11 abgehobene obere Metallband 6 kehrt in den Mutterkathodenkreislauf zurück, um von neuem als Niederschlagsfläche verwendet zu werden. Zunächst wird es dem Waschtrog 20 zugeleitet.

Er arbeitet in gleicher Weise wie das bereits erwähnte Waschbad 14. Das von allen Zwischenschichtresten gereinigte Metallband 6 wird über die bereits erwähnte Walze 7 in den Kreislauf zurückgeführt.

Die Leitwabe 22 kann mit einer Spannwalze ausgestattet werden, durch deren Wirkung die in sich zurückkehrende Metallbandschleife 6 überall straffe Führung erhält. Ist 7" nach längerer Betriebsdauer die Schleife zu lang geworden, so wird ein entsprechendes Stück herausgeschnitten, worauf die beiden Enden mit Hilfe eines untergelegten dünnen Metallbleches wieder zusammengelötet werden. Von Zeit zu Zeit müssen auch die Ränder des in sich zurücklaufenden Bandteiles glattgeschnitten werden, \vas sich mit Hilfe eines eingebauten Randschneiders leicht be werkstelligen läßt. ·

Zum Abfangen des bei der Elektrolyse entstehenden Metallschlammes sind oberhalb der unteren Umkehrwalzen Schlammrinnen bzw. Spültaschen 23 angebracht.

Die Dicke des hergestellten Metallbandes wird bei gleichbleibender Strombelastung durch Veränderung der Abzugsgeschwindigkeit und bei gleichbleibender Abzugsgeschwindigkeit durch Veränderung der Strombelastung geregelt. In der ersten Badabteilung muß jedoch mit der Strombelastung auf die endgültige Dicke des Bandes Rücksicht genommen werden. Wird beispielsweise ein Metallband von 0,5 mm Stärke hergestellt, so erfordert die erste Badabteilung etwa den zehnten Teil der im zweiten Bad angelegten Stromstärke, damit der Metallfilm an den Trennwalzen 10, 11 eine Stärke von 0,05 mm besitzt. Soll jedoch ein Metallblech von 2 mm Stärke erzeugt werden, so dürfen in der ersten Badabteilung nur etwa 3 °/o der im zweiten Bad wirkenden Stromstärke angelegt werden, da andernfalls der Metallfilm an der Trennstelle bereits zu stark wäre.

Für die Herstellung sehr starker Metallbauder (etwa 2 bis 3 mm Blechstärke) werden die letzten Umkehrwalzen der zweiten Badabteilung mit Hilfswalzen ausgestattet, welche das nicht mehr genügend schmiegsame Metallband zum Zwecke der Weiterbeförderung no fortlaufend umbiegen. In diesen Fällen wird man den Abstand zwischen oberer und unterer Umkehrwalze so groß wie irgend möglich machen (evtl. 6 bis 8 mm). Durch die zum Transport starker Blechbänder, 2 bis 3 mm, ^1J5 nötigen Hilfswalzen kann man in Verbindung mit langsam zunehmendem Walzendurchmesser auf das in der Erzeugung befindliche Band eine kräftige Streckwirkung ausüben, was die Güte des Bleches günstig beeinflußt.

Der Hauptvorteil der Erfindung, deren wesentliches Kennzeichen das spiralförmig

in sich zurückkehrende, mit Zwischenschicht doppelt übereinanderliegende Metallband ist, besteht darin, daß' beliebig länge, jedesmal ■ frische, noch nicht zur MetalhnederscMagung benutzte Kathodenflächen zur Verfügung stehen. Hierdurch ist es einerseits möglich, am Anfang der Metallfilmbildung mit so geringen Stromdichten zu arbeiten (80 bis 150 Amp./qm), wie sie in der Galvanoplastik üblich sind. Andererseits aber besteht Gewähr dafür, daß sich die frisch hergestellte, gut gereinigte und nur ein einziges Mal als Mutterkathode zu benutzende Metallfläche vermittels !einfacher Vorrichtungen ohne Schwierigkeit so gleichmäßig mit einer hauchdünnen und 'einwandfreien Zwischenschicht belegen läßt, wie es für die Gewinnung guter Metallbänder erforderlich ist.

Ohne 'das Wiesen der Erfindung zu ändern, kann die aus Abb. 1 ersichtliche Anordnung in vielfacher Weise andersartig ausgestaltet werden. Statt mit doppelt übereinanderliegenden! Metallband kann man beispielsweise auch in dreifacher Schicht arbeiten, um mit Hilfe der Mutterkathode gleichzeitig zwei Metallbänder zu erzeugen, von denen das eine in den Kreislauf des Verfahrens zurückkehrt. Die für eine derartige Ausführung des Verfahrens nötige Anordnung ist aus Abb. 2. " 30 ersichtlich.

Das in sich zurückkehrende Metallband wird durch (einen Behälter 25 geführt, der mit einer geeigneten Emulsion angefüllt ist (Graphitparaffin, Harzseifen). Hier belegt es. sich zweiseitig mit einer elektrisch leitenden, die Haftung des galvanischen Niederschlages hindernden Zwischenschicht- An der Stelle 26 beginnt durch die Wirkung der auf jeder Bandseite angebrachten Anoden 27 die bei-

4Q derseitige Metallniederschlagung. Nachdem das auf diese Weise entstehende dreischichtige Metallband genügend lange Zeit der Elektrolyse ausgesetzt war, wird an den Walzenpaaren 28, 29 und 30, 31 die Trennung in drei Einzelbänder vorgenommen. Hiervon kehrt das obere Band als Mutterkathode in den Kreislauf zurück, während die beiden anderen Bänder über entsprechende Leitwalzen laufen, um bei 32 und 33 in die Reinigurigs- oder gegebenenfalls in weitere Elektrolysebäder überführt zu werden.

Die mechanische Einrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens für die fortlaufende elektrolytische Herstellung von Metallbändern wird hinsichtlich Stuhlung, Walzenform und -durchmesser, Lagerung und Antrieb den Gepflogenheiten und Erfahrungen solcher Fabrikationsgebiete angepaßt, die mit endlosen Bahnen von meist erheblicher Breite zu arbeiten pflegen (Papierfabrikation, Druckereimaschinen usw.).

Die 'elektrische Einrichtung richtet sich nach den Erfordernissen der Galvanotechnik. Wie hereits erwähnt, wird der laufenden Kathode an den oberen Umkehrwalzen der Strom zugeführt. Zu 'diesem Zweck können diese Walzen mit leitender Oberfläche (säurebeständiger Chromnickelstahl) und angebautem Schleifring ausgestattet werden. Man kann die Walzen aber auch mit nichtleitender 7°" Oberfläche verwenden (Porzellanwalzen, Bake-Etwalzen, Hartgumrniwalzen usw.) und die möglichst über die ganze Bandbreite sich erstreckenden Schleifkontakte unmittelbar auf das laufende Metallband legen.

Zu diesem Zweck wird über zwei benachharte obere Umkehrwalzen (Abb. 2) auf das laufende Metallband ein mit zwei muldenförmigen Vertiefungen versehenes Metallstück 34'gelegt (Gußeisen), das an den Auflageflächen aufgelötete Einsätze 3 5 aus dem gleichen Metall besitzt, z. B. Kupfer, aus, dem das in der Erzeugung befindliche Metall-.band hergestellt wird. Die laufende Kathode bewirkt durch die mitgenommene Badflüssigkeit eine genügende Kühlung, so daß ein unzulässiger Stromverlust an den Übergangsstellen nicht ^eintreten kann.

Statt mit löslichen Anoden kann das Verfahren in gleicher Weise auch mit unlöslichen Anoden betrieben werden (Laugereibetriebe). Hier bietet es besonders große Vorteile, weil die Anlage völlig kontinuierlich ohne jede Anodenauswechslung und Mutterblecherneuerung arbeitet.

Zur erstmaligen Inbetriebsetzung der aus Abb. ι oder 2 schematisch ersichtlichen Betriebsanlagen verwendet man ein Hilfsband., das aus graphitiertem Paraffinpapier besteht oder aus einzelnen Metallbandstreifen zusammengelöitet ist. Dieses Hilfsband wird beispielsweise giemäß Abb. r in die Anlage eingezogen, dergestalt, daß es in der ersten Badabteilung doppelt übereinanderliegt. Man elektrolysiert sodann einige Zeit bei stillstehendem Bande. Hat sich hierbei ein genügend starker Metallniederschlag gebildet, so· wird die Anlage mit der vorgeschriebenen Abzugsgeschwindigkeit in Betrieb gesetzt, worauf sie ohne Unterbrechung beliebig lange Zeit hintereinander laufen kann. Beim Stillstand der Anlage bleibt das Band darin, während die Badflüssigkeit abgelassen wird, so daß die Anlage ohne Hilfsband jederzeit wieder anlaufen kann. J-¹S

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   I. Verfahren zur fortlaufenden elektrolytischen Herstellung von Metallbändern, dadurch gekennzeichnet, daß man auf einer bandförmig durch das Bad bewegten Mutterkathoide einen Metallfilm nie-

   derschlägt, diesen durch eine an der Austrittsstelle des Bandes aus dem Bade angeordnete Trennvorrichtung von der Unterlage laufend ablöst und an die Eintrittsstelle der bandförmigen Mutterkathode in das Bad zurückführt, wo die entstandene Folie unmittelbar anschließend an, die bisher verwendete Mutterkathode nun ihrerseits als Mutterkathode dienend durch das elektrolytische Bad geführt wird, um nach dem Verlassen des Bades und Abtrennung der erzeugten und zur Eintrittsstelle des Bandes in das Bad zurückkehrenden Metallfolie der üblichen Nachbehandlung unterworfen zu werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man das in sich zurückkehrende Band zweiseitig als elektrolytische Niederschlagsfläche benutzt, so daß an der Trennstelle (28, 29) drei übereinanderliegende Metallschichten vorhanden sind, von denen zwei (32, 33) endgültig abgezogen werden, während die dritte als Niederschlagsfläche in den Kreislauf des Verfahrens zurückkehrt.
3. 3. Vorrichtung zur kathodischen Stromzufuhr bei der Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn-; zeichnet, daß über je zwei benachbarte Walzen eine Metallplatte (34) gelegt wird, die mit zylinderförmigen Aussparen- * gen versehen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen