[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für die Massengalvanisierung von schüttfähigem
Gut, insbesondere zum galvanischen Abscheiden von Aluminium aus aprotischen, sauerstoff-
und wasserfreien, aluminiumorganischen Elektrolyten, mit
- einem Badbehälter zur Aufnahme eines Elektrolyten,
- einer in den Elektrolyten eintauchenden und um ihre geneigte Achse drehbaren Warentragschale,
- mindestens einer in den Elektrolyten eintauchenden und zumindest weitgehend parallel
zum Boden der Warentragschale ausgerichteten scheibenförmigen Anode und mit
- mindestens einem Mitnehmer für die Ausbreitung des schüttfähigen Gutes auf dem Boden
der Warentragschale.
[0002] Beim Massengalvanisieren von schüttfähigem Gut muß das Galvanisiergut während der
galvanischen Bearbeitung so zusammengehalten werden, daß jedes Einzelteil elektrischen
Kontakt hat. Andererseits soll das Galvanisiergut so weit wie möglich ausgebreitet
werden, damit die Metallabscheidung auf einer möglichst großen Warenoberfläche erfolgen
kann und eine möglichst gleichmäßige Stromdichte auf allen Teilen gewährleistet ist.
Diese beiden Forderungen müssen vom Warengefäß erfüllt werden. Eine weitere wesentliche
Voraussetzung für die Erzielung einwandfreier Metallüberzüge mit einer gleichmäßigen
Schichtdicke ist die ausreichende Durchmischung des Galvanisiergutes während der
galvanischen Bearbeitung. Diese Durchmischung des Galvanisiergutes wird meist durch
Drehen des Warengefäßes um eine nicht senkrechte Achse herbeigeführt, wobei je nach
Form und Wandreibung die einzelnen Teile mehr oder weniger weit nach oben gefördert
werden und dann wieder nach unten abrollen oder abgleiten. Trotz dieser Warenbewegung
sollten jedoch ein dauernder elektrischer Kontakt und eine schonende Behandlung des
Galvanisiergutes gewährleistet sein. Als weitere Erfordernisse für qualitativ hochwertige
Metallüberzüge sind schließlich noch ein ausreichender Elektrolytaustausch ein möglichst
ungehinderter Stromdurchgang zwischen Anoden und Galvanisiergut und ein ausreichende
Größe und Anodenoberfläche im Verhältnis zur Warenoberfläche zu nennen.
[0003] Das einfachste Warengefäß ist die Galvanisierglocke, ein drehbarer Topf, der zugleich
als Badbehälter dient. Eine Durchmischung des Galvanisiergutes wird dadurch erreicht,
daß man die Glocke, gegen die Senkrechte geneigt, dreht. Da die Anode in die Glocke
eingehängt wird ist die Anodenoberfläche selbst bei Benutzung von profilierten Spezialanoden
im Verhältnis zur Warenoberfläche meist zu klein. Dies führt dann aber zu geringen
Abscheideraten und somit zu einer Verlängerung der Galvanisierdauer und einer Erhöhung
des Abriebs.
[0004] Für die Massengalvanisierung werden häufig auch Galvanisiertrommeln eingesetzt,
die im Gegensatz zur Glocke nur als Warengefäß dienen und in einem Badbehälter angeordnet
werden. Eine Durchmischung des Galvanisiergutes wird durch Drehen der Galvanisiertrommeln
um eine waagrechte Achse bewirkt. Da sich die Anoden außerhalb des Trommelkörpers
befinden, können größere Anodenoberflächen realisiert werden. Andererseits muß für
den Stromdurchgang zwischen Anoden und Galvanisiergut in den Mantel des Trommelkörpers
eine Perforation eingebracht werden. Der für den Stromdurchgang verfügbare offene
Querschnitt einer derartigen Perforation ist jedoch aus Festigkeits gründen und im
Hinblick auf die Größe des Galvanisiergutes so gering bemessen, daß es zu einer erheblichen
Beeinträchtigung des Stromdurchgangs kommt. Dies führt dann aber auch hier wieder
zu geringen Abscheideraten und somit zu einer Verlängerung der Galvanisierdauer und
einer Erhöhung des Abriebs.
[0005] Aus der DE-C- 830 862 ist eine Einrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei
welcher die Warentragschale in ihrem Innern mit Rippen versehen ist, welche eine gleichmäßige
Verteilung des schüttfähigen Gutes auf dem Boden der Warentragschale begünstigen.
Die Rippen nehmen das schüttfähige Gut bei einer Drehung der Warentragschale mit
nach oben, d. h. der auf den Boden der Warentragschale bezogene Ausbreitungsgrad
wird durch die Rippen erheblich gesteigert. Sowohl die Warentragschale als auch ein
zur Aufnahme des fertig galvanisierten Gutes dienender Behälter sind um eine oberhalb
des Badbehälters gelagerte gemeinsame Welle derart schwenkbar gelagert, daß beide
Behälter in eine solche gegenseitige Lage gebracht werden können, daß das schüttfähige
Gut aus der Warentragschale in den Aufnahmebehälter entleert und dieser aus dem Elektrolyten
herausgeschwenkt werden kann, während gleichzeitig die Warentragschale in die Arbeitsstellung
zurückgeführt wird.
[0006] Aus aprotischen, sauerstoff- und wasserfreien, aluminiumorganischen Elektrolyten
abgeschiedenes Aluminium zeichnet sich durch seine Duktilität, Porenarmut, Korrosionsfestigkeit
und Eloxierfähigkeit aus. Da der Zutritt von Luft durch Reaktion mit Luftsauerstoff
und Luftfeuchtigkeit eine erhebliche Verringerung der Leitfähigkeit und Lebensdauer
dieser Elektrolyten bewirkt, muß das Galvanisieren in einer unter Luftabschluß arbeitenden
Einrichtung vorgenommen werden. Damit auch beim Be- und Entladen dieser unter Luftabschluß
arbeitenden Einrichtungen der Zutritt von Luft verhindert werden kann, sind außerdem
Ein- und Ausfuhrschleusen erforderlich, die als Gasschleusen, als Flüssigkeitsschleusen
oder als kombinierte Gas-Flüssigkeits-Schleusen ausgebildet sind. Bei der Massenaluminierung
unter Verwendung aprotischer, sauerstoff- und wasserfreier, aluminiumorganischer
Elektrolyte kommt also zu den bereits erwähnten Schwierigkeiten zusätzlich noch das
Problem hinzu, den Zutritt von Luft zum Elektrolyten möglichst weitgehend zu verhindern.
[0007] Aus der DE-PS 30 23 129 ist eine Einrichtung zum galvanischen Abscheiden von Aluminium
aus sauerstoff- und wasserfreien, aluminiumorganischen Elektrolyten bekannt, bei welcher
eine um ihre waagerechte Achse drehbare Galvanisiertrommel in einem gasdicht verschließbaren
Badbehälter angeordnet ist. Die mit einer Perforation versehene Galvanisiertrommel
ist von zwei Anoden umgeben, die so verstellt werden können, daß sie eine Öffnung
für das zu entleerende Schüttgut bilden. Das Beladen der Galvanisiertrommel erfolgt
duch eine in das Innere des Badbehälters über eine Schleuse führende Transporteinrichtung,
die über einer verschließbaren Öffnung der Galvanisiertrommel endet, wobei das Öffnen
und Schließen der Galvanisiertrommel von außen vorgenommen wird. Zum Entleeren der
Galvanisiertrommel dient ein als Ausfuhrschleuse ausgebildeter Ablaßbehälter, der
unterhalb des Badbehälters angeordnet ist und mit diesem über ein absperrbares, rohrförmiges
Verbindungsstück in Verbindung steht.
[0008] Bei der bekannten Einrichtung zum galvanischen Abscheiden von Aluminium wurde das
Problem den Zutritt von Luft zum Elektrolyten zu verhindern zufriedenstellend gelöst.
Wie bei anderen Einrichtungen zum Trommelgalvanisieren kommt es jedoch auch hier zu
einer Beeinträchtigung des Stromdurchgangs zwischen den außerhalb des Trommelkör
pers angeordneten Anoden und dem sich im Inneren der Trommel befindlichen Galvanisiergut.
[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der eingangs genannten
Art den auf den Boden der Warentragschale bezogenen Ausbreitungsgrad des schüttfähigen
Gutes noch weiter zu verbessern. Die Einrichtung sollte überdies so konzipiert sein,
daß sie mit einem vertretbaren, zusätzlichen Aufwand unter Luftabschluß betrieben
und zur Massenaluminierung unter Verwendung aprotischer, sauerstoff- und wasserfreier,
aluminiumorganischer Elektrolyte eingesetzt werden kann.
[0010] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Mitnehmer durch eine spiralförmig
verlaufende Bahn gebildet ist. Eine derartige spiralförmige Bahn wirkt als Transporteinrichtung,
welche das schüttfähige Gut aus den tieferen Bereichen der Warentragschale ständig
in die oberen Bereiche fördert. Hierdurch kann eine vollständig gleichmäßige Bedeckung
des Bodens der Warentragschale mit schüttfähigem Gut erreicht werden, wobei die spiralförmige
Bahn auch gleichzeitig die Durchmischung des Gutes in starkem Maße fördert. Die Bahn
kann auf besonders einfache Weise durch ein in den Boden der Warentragschale eingebrachtes
Profil gebildet werden. Mit einem im Querschnitt sägezahnförmigen Profil kann dann
insbesondere die Mitnahme des Gutes in die höhergelegenen Bereiche der Warentragschale
noch weiter verbessert werden.
[0011] Zur Verbesserung des Elektrolytaustausches kann der Boden der Warentragschale aber
auch mit einer Perforation versehen werden. In diesem Fall kann außerdem unterhalb
des Bodens eine mit Abstand parallel zum Boden ausgerichtete Zusatz-Anode angeordnet
werden. Hierdurch wird die Anodenoberfläche noch weiter vergrößert, so daß besonders
hohe Abscheideraten erzielt werden können.
[0012] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in der peripheren
Wand der Warentragschale ein Schieber für den Austrag des Gutes angeordnet. Wird dieser
Schieber in der tiefstgelegenen Stellung seiner Umlaufbahn geöffnet, so ergibt sich
eine selbsttätige Entleerung der Warentragschale.
[0013] Für eine gute Durchmischung des Gutes hat es sich als besonders günstig herausgestellt,
wenn der Neigungswinkel der Achse der Warentragschale zur Waagerechten etwa 30 bis
38° beträgt.
[0014] Ist der Neigungswinkel der Achse der Warentragschale zur Waagerechten einstellbar,
so wird im Hinblick auf die Ausbreitung und Durchmischung eine besonders gute Anpassung
an die Erfordernisse des jeweiligen Galvanisiergutes ermöglicht. Vorzugsweise ist
der Neigungswinkel der Achse dann über die Schrägstellung des gesamten Badbehälters
einstellbar. Hierdurch wird dem Umstand Rechnung getragen, daß bei einer Verstellung
der Achse die parallele Ausrichtung der Anode zum Boden der Waentragschale aufrechterhalten
werden soll. Über die Schrägstellung des gesamten Badbehälters kann dann auf besonders
einfache Weise eine synchrone Verstellung von Warentragschale und Anode gewährleistet
werden. Zur einfachen Veränderung seiner Schrägstellung ist der Badbehälter zweckmäßigerweise
schwenkbar auf einem Gestell angeordnet.
[0015] Die erfindungsgemäße Einrichtung kann mit relativ geringem zusätzlichen Aufwand
für die Massenaluminierung unter Verwendung aprotischer, sauerstoff- und wasserfreier,
aluminiumorganischer Elektrolyte eingesetzt werden. Dies wird dadurch erreicht, daß
der Badbehälter gasdicht verschließbar ist und daß für das Einbringen und Austragen
des Gutes Schleusen vorgesehen sind. Der Badbehälter ist dann vorzugsweise mit einem
im Bereich der Anode angeordneten Deckel versehen, so daß die Anode bei geöffneten
Deckel leicht zugänglich ist und ggf. problemlos ausgetauscht werden kann.
[0016] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird
im folgenden näher beschrieben.
[0017] Es zeigen in stark vereinfachter schematischer Darstellung:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Einrichtung für die Massenaluminierung von schüttfähigem
Gut, wobei die Warentragschale durch einen entsprechenden Querschnitt des Badbehälters
sichtbar ist,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung und
Fig. 3 eine detaillierte Darstellung des Bodens der Warentragschale, in welchen durch
ein im Querschnitt sägezahnförmiges Profil eine spiralförmig verlaufende Bahn als
Mitnehmer gebildet ist.
[0018] Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Einrichtung für die Massenaluminierung von schüttfähigem
Gut G in der teilweise aufgebrochenen Draufsicht bzw. im Längsschnitt. In einem auf
einem Gestell Ge schräg angeordneten und mit Hilfe eines Deckels D gasdicht verschlossenen
Badbehälter Bb befindet sich ein aprotischer, sauerstoff- und wasserfreier, aluminiumorganischer
Elektrolyt, wobei der oberhalb des Elektrolytspiegels Esp liegende Bereich mit einem
Inertgas, wie z. B. Stickstoff, beaufschlagt ist.
[0019] Das zu aluminierende schüttfähige Gut G, bei welchem es sich beispielsweise um Schrauben,
Muttern, Bolzen, Abstandsbuchsen und dergl. handelt, wird über eine in Fig. 2 nur
angedeutete Einfuhrschleuse Es und ein sich daran anschließendes schräges Fallrohr
Fr in den Badbehälter Bb eingebracht und fällt dann auf den Boden B einer insgesamt
mit W bezeichneten und in den Elektrolyten vollständig eintauchenden Warentragschale.
Die Warentragschale W besitzt die Form eines äußerst flachen Kreiszylinders, dessen
periphere Wand mit Wa bezeichnet ist.
[0020] Bei der Beladung der Warentragschale W mit dem zu galvanisierenden Gut und beim
Galvanisierbetrieb wird die Warentragschale W in Richtung des Pfeiles U um ihre zur
Waagerechten geneigte Achse Ac gedreht. Die entsprechende Antriebswelle Aw der Warentragschale
Wl ist mit dem Boden B fest verbunden, durch die Wandung des Badbehälters Bb gas-
und flüssigkeitsdicht hindurchgeführt und in einem von außen an der Wandung des Badbehälters
Bb angebrachtes Lagergehäuse Lg gelagert. Der der Antriebswelle Aw zugeordnete Antrieb
ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
[0021] Eine in geringem Abstand parallel zum Boden B und damit auch zum ausgebreiteten Gut
G angeordnete scheibenförmige Anode A ist in Fig. 2 lediglich rein schematisch angedeutet.
Die isolierte Befestigung dieser aus Reinaluminium bestehenden und aus mehreren Segmenten
zusammengesetzten Anode A im Badbehälter Bb geht aus Fig. 2 nicht hervor. Es ist
jedoch erkennbar, daß die Anode A bei geöffnetem Deckel D leicht ausgewechselt werden
kann.
[0022] Während der galvanischen Aluminiumabscheidung wird die Warentragschale W in Richtung
des Pfeils U um ihre geneigte Achse Ac gedreht, wobei das Gut G gleichzeitig durchmischt
wird. Aufgrund des unbehinderten Durchgangs des Galvanisierstroms zwischen der Anode
A und der Warenoberfläche können hohe Abscheideraten erzielt werden, so daß das Gut
G bereits nach einer relativ kurzen Verweilzeit wieder ausgetragen werden kann. Hierzu
wird über ein im unteren Bereich der Warentragschale W am Badbehälter Bb befestigtes
pneumatisches oder hydraulisches Betätigungselement Be ein in der peripheren Wand
Wa angeordneter Schieber Sch hochgezogen. Auf diese Weise wird die Warentragschale
auf einfache Weise rasch entleert. Das Gut G gelangt dann in den unteren trichterförmig
ausgebildeten Bereich des Badbehälters Bb, an welchen sich ein erstes Absperrorgan
Ao1, ein als Ausfuhrschleuse As wirkender Ablaßbehälter und ein zweites Absperrorgan
Ao2 anschließen. Das Ausbringen des Gutes G umfaßt dann folgende Schritte:
a) Öffnen des Absperrorgans Ao1, so daß das Gut G und ein Teil des Elektrolyten in
die Ausfuhrschleuse As eintreten.
b) Schließen des Absperrorgans Ao1.
c) Elektrolyten aus Ausfuhrschleuse As in den Badbehälter Bb zurückpumpen.
d) Ausfuhrschleuse As zum Spülen des Gutes G aus einem Vorratsbehälter mit Toluol
füllen.
e) Toluol in Vorratsbehälter zurückpumpen.
f) Absperrorgan Ao2 zum Entleeren der Austragsschleuse As öffnen.
[0023] Der Badbehälter Bb ist auf einem Gestell Ge schräg angeordnet, wobei die Schrägstellung
durch Verschwenken des gesamten Badbehälters Bb verändert werden kann. Hierzu ist
der Badbehälter Bb in seinem unteren Bereich über eine Drehachse Da an das Gestell
Ge angelenkt, während ein pneumatisch oder hydraulisch betätigbarer Verstellzylinder
Vz über einen ersten Drehpunkt Dp1 an den oberen Bereich des Badbehälters Bb und
über einen zweiten Drehpunkt Dp2 an das Gestell Ge angelenkt ist. Auf diese Weise
kann über den Verstellzylinder Vz die Schräg stellung des Bedbehälters Bb und damit
auch der Neigungswinkel α der Achse Ac der Warentragschale W1 zur Waagerechten eingestellt
werden. Ggf. wird auch beim Entleeren der Warentragschale W der Neigungswinkel α
verringert.
[0024] Für die in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellte Einrichtung können folgende
Abmessungen und Betriebswerke genannt werden:
[0025] Durchmesser der Warentragschale W1: 3,0 m
Schüttgewicht des Gutes G: ca. 300 kg
Anodische Stromdichte: 1,0 A/dm²
Kathodische Stomdichte: 0,5 - 1,0 A/dm²
Neigungswinkel α : 30 - 38°
Drehzahl der Warentragschale W1: 2 - 12 U/min
[0026] Die Drehzahl und der Neigungswinkel α können dabei so auf das jeweils zu aluminierende
Gut G abgestimmt werden, daß sich die in Fig. 1 dargestellte vollständig gleichmäßige
Ausbreitung des Gutes G ergibt. Diese optimale Ausbreitung des Gutes G wird auch durch
einen Mitnehmer bewirkt, dessen Wirkungsweise anhand der Fig. 3 erläutert wird.
[0027] Fig. 3 zeigt, daß der Boden B der Warentragschale W mit einem im Querschnitt sägezahnförmigen
Profil versehen ist, welches eine in Form einer Spirale verlaufende Bahn Ba bildet.
Diese spiralförmige Bahn Ba bildet einen optimal wirkenden Mitnehmer, der durch die
Drehung der Warentragschale W seinerseits eine Fördereinrichtung bildet, die das
Gut G aus dem unteren Bereich in den oberen Bereich der Warentragschale W transportiert.
Im oberen Bereich rutscht das Gut G dann über die geneigten Flanken des sägezahnförmigen
Profils ab, wordurch sich eine sehr gute Durchmischung ergibt. Anhand von Versuchen
konnte festgestellt werden, daß für jedes Gut G ein Neigungswinkel α und eine Drehzahl
eingestellt werden können, bei welchen das Gut G bei sehr starker Durchmischung nahezu
vollständig über die gesamte Bodenfläche der Warentragschale W ausgebreitet wird.
[0028] Im unteren Bereich der Fig. 3 ist angedeutet, daß in dem Boden B der Warentragschale
W eine Perforation P eingebracht werden kann, durch welche der Elektrolytaustausch
weiter verbessert wird. Ferner ist angedeutet, daß dann im Abstand parallel zum Boden
B eine Zusatz-Anode ZA angeordnet werden kann, die wie die ebenfalls nur angedeutete
Anode A aus Reinaluminium besteht und aus mehreren Segmenten zusammengesetzt ist.
Durch die Perforation P und die Zusatz-Anode ZA wird der Stromdurchgang weiter verbessert
und eine zusätzliche Steigerung der Abscheideraten bewirkt. Es sind auch Mehrfachanordnungen
gemeinsam drehbarer Warentragschalen W denkbar, wobei hier dann die Zusatz-Anode
ZA gleichzeitig als Hauptanode der nachfolgenden Warentragschale W dient.
Bezugszeichenliste
[0029] A Anode
Ac Achse
Ao1, Ao2 Absperrorgan
As Ausfuhrschleuse
Aw Antriebswelle
B Boden
Ba spiralförmige Bahn Bb Badbehälter Be Betätigungselement D Deckel
Da Drehachse
Dp1, Dp2 Drehpunkt
Es Einfuhrschleuse
Esp Elektrolytspiegel
Fr Fallrohr
G schüttfähiges Gut
Ge Gestell
Lg Lagergehäuse
P Perforation
Sch Schieber
U Pfeil
Vz Verstellzylinder
W Warentragschale
Wa periphere Wand
ZA Zusatz-Anode
α Neigungswinkel
1. Einrichtung für die Massengalvanisierung von schüttfähigem Gut, insbesondere zum
galvanischen Abscheiden von Aluminium aus aprotischen, sauerstoff- und wasserfreien,
aluminiumorganischen Elektrolyten, mit
- einem Badbehälter zur Aufnahme eines Elektrolyten,
- einer in den Elektrolyten eintauchenden und um ihre geneigte Achse drehbaren Warentragschale,
- mindestens einer in den Elektrolyten eintauchenden und zumindest weitgehend parallel
zum Boden der Warentragschale ausgerichteten scheibenförmigen Anode und mit
- mindestens einem Mitnehmer für die Ausbreitung des schüttfähigen Gutes auf dem Boden
der Warentragschale, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer durch eine spiralförmig verlaufende Bahn (Ba) gebildet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (Ba) durch ein in den Boden (B) der Warentragschale (W) eingebrachtes
Profil gebildet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein im Querschnitt sägezahnförmiges Profil.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (B) der Warentragschale (W) mit einer Perforation (P) versehen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Bodens (B) eine mit Abstand parallel zum Boden (B) ausgerichtete
Zusatz-Anode (ZA) angeordnet ist.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der peripheren Wand (Wa) der Warentragschale (W) mindestens ein Schieber
(Sch) für den Austrag des Gutes (G) angeordnet ist.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (α) der Achse (Ac) der Warentragschale (W) zur Waagerechten
etwa 30 bis 38° beträgt.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Niegungswinkel (α) der Achse (Ac) der Warentragschale (W) zur Waagerechten
einstellbar ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (α) der Achse (Ac) über die Schrägstellung des gesamten Badbehälters
(Bb) einstellbar ist.
10.Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Badbehälter (Bb) schwenkbar auf einem Gestell (Ge) angeordnet ist.
11.Einrichtung nach einem der vorhergenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Badbehälter (Bb) gasdicht verschließbar ist und daß für das Einbringen und
Austragen des Gutes (G) Schleusen (Es, As) vorgesehen sind.
12.Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Badbehälter (Bb) mit einem im Bereich der Anode (A) angeordneten Deckel (D)
versehen ist.