CZ2004141A3 - Zařízení pro galvanické vylučování hliníku a/nebo slitin z hliníku z organokovových elektrolytů - Google Patents

Description

Zařízení pro galvanické vylučování hliníku a/nebo slitin z hliníku z organokovových elektrolytů

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro galvanické vylučování hliníku a/nebo slitin z hliníku z organokovových elektrolytů, obsahujících alkylaluminiový komplex, na materiálech určených k potahování, sestávající z nosného rámu s ložiskovým kozlíkem a přepravním dílem, z alespoň jednoho galvanizačního bubnu, z alespoň jedné hnací jednotky pro galvanizační buben a z jednoho nebo více nosných ramen pro galvanizační buben.

Dosavadní stav techniky

Galvanické potahování malých dílů nebo součástek a sypného materiálu ve vodných roztocích, jako je například niklování nebo zinkování, se obvykle provádí v rotujících perforovaných bubnech z polyethylenu nebo polypropylenu. Tyto bubny jsou poháněny elektromotory, které jsou uspořádány v plastové skříni na nosném stojanu. Přenos proudu do předmětů určených k potahování se většinou provádí pomocí ohebných měděných lanek, která jsou uspořádána na bubnech bočně a pro zamezení nežádoucího narůstání kovu jsou obklopena měkkou hadicí z PVC.

Galvanické vylučování hliníku nebo slitin hliníku není v důsledku velmi nízkého vylučovacího potenciálu hliníku z vodných roztoků možné. Proto je zapotřebí provádět galvanické vylučování z bezvodých organických systémů. Za tím účelem se používají

·· ···· ··· ···· ·· · · ·· · zejména elektrolyty obsahující alkylaluminium. Přitom se obvykle používají organická rozpouštědla. Vylučování jemně krystalického hladkého hliníku a vrstev ze slitin hliníku se proto výborně provádí z bezvodých alkylaluminiových organických elektrolytových systémů, přičemž komplexy alkylaluminia se rozpouštějí v aromatických uhlovodících, jako je toluen.

Galvanizační bubny používané při galvanizaci ve vodných roztocích však nemohou být použity v organických elektrolytových systémech. Souvisí to s použitými organickými rozpouštědly a s provozními teplotami v rozsahu od 90 do 100 °C, při nichž se toto galvanizování provádí. Při těchto teplotách a v příslušných organických rozpouštědlech nejsou obvykle bubny určené pro vodné systémy odolné. Rozpadají se nebo rozpouštějí a mohou proto elektrolyty znečistit. Proto dále existuje nebezpečí, že by se bubny zdeformovaly tak silně, že by již nebyla zaručena jejich mechanická stabilita.

Z dosavadního stavu techniky jsou však rovněž známé galvanizační systémy pro sypný materiál, které se používají v organických médiích, zejména pro vylučování hliníku. Tyto galvanizační systémy se však v praxi doposud nemohly prosadit.

Patří k nim rovněž dosavadní stav techniky popsaný ve spise EP 0 042 503 Al. V tomto spise je popsáno zařízení pro galvanické vylučování hliníku z organických elektrolytů. Tento vynález má za cíl vytvořit zařízení, u něhož nemusí být galvanizační buben pro naplnění předměty nebo vyjmutí těchto předmětů vyjímání z galvanizační vany. Tento dosavadní stav techniky popisuje, že pro plnění galvanizačního bubnu se používá dopravní zařízení určené pro dopravu dílů určených k potahování, které vede přes propust do vnitřku galvanizační vany, a které končí nad uzavíratelným otvorem • 9 9 9 · 9 · ·

99 9 999 9 · · · · galvanizačního bubnu. Otevírání a zavírání bubnu se může provádět zvenčí a pro vyprázdnění bubnu je použita výstupní nádoba, do níž se přivádí inertní plyn a inertní kapalina, a která je uspořádána pod galvanizační vanou a je s ní spojena pomocí uzavíratelného trubkového spojovacího dílu.

U tohoto dosavadního stavu techniky se jedná o velmi složitou konstrukci galvanizačního bubnu, která se doposud v praxi nemohla prosadit.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit zařízení pro galvanické vylučování hliníku z organických elektrolytových systémů, u něhož bude galvanizační buben modifikován tak, aby byl odolný v použitých médiích a při použitých teplotách, a bude opatřen bezpečným pohonem v hořlavých médiích a přesto umožní vysoce kvalitní potahování hliníkem nebo jeho slitinami.

Uvedený úkol splňuje zařízení pro galvanické vylučování hliníku a/nebo slitin z hliníku z organokovových elektrolytů, obsahujících alkylaluminiový komplex, na materiálech určených k potahování, sestávající z nosného rámu s ložiskovým kozlíkem a přepravním dílem, z alespoň jednoho galvanizačního bubnu, z alespoň jedné hnací jednotky pro galvanizační buben a z jednoho nebo více nosných ramen pro galvanizační buben, podle vynálezu, jehož podstatou je, že hnací jednotka je uspořádána v zapouzdřené plynotěsné skříni, galvanizační buben obsahuje perforovanou vnitřní trubku, která je uspořádána v jeho podélné ose a je bočně otevřena, přičemž boční otvory jsou uspořádány přímo proti přívodu elektrolytu v nádobě na elektrolyt, a přičemž galvanizační buben je proveden • · ··· · · · 9 · 9 9 · · · · ···<· ·· · · 9 · · · · • · · · ·· · 9 9 9 9 z materiálu odolného jak ve vodných, tak i organokovových elektrolytech při teplotách do 110 °C.

Zapouzdřením hnací jednotky v plynotěsné skříni bude pohon bubnu podstatně bezpečnější v hořlavých kapalinách. Skříň je s výhodou provedena z ušlechtilé oceli a hnací hřídel pro buben je veden stěnou skříně prostřednictvím plynotěsné hřídelové průchodky s těsněním, s výhodou z polytetrafluorethylenu.

Pro zajištění hnacího motoru a pro přídavné zabezpečení proti vnikání hořlavých organických rozpouštědel se do skříně přivádí inertní plyn, jako například dusík nebo argon, a udržuje pod přetlakem s výhodou v rozsahu od 10 do 30 kPa. Skříň je dále opatřena plnicím ventilem a pojistným tlakovým vypouštěcím ventilem se zpětnou klapkou.

Při každém nakládání a vykládání bubnu se ve stanici automaticky do skříně hnací jednotky vhání prostřednictvím plnicího ventilu inertní plyn s tlakem, který je v rozsahu přibližně od 10 do 20 kPa nad nastavenou hodnotou vypouštěcího ventilu. Přitom se atmosféra inertního plynu ve skříni hnací jednotky po každém potahování vypláchne a ve skříni se po každém cyklu nově nastaví přetlak. Doba vyplachování, popřípadě množství vyplachovacího inertního plynu, se nastavuje řídicím zařízením.

Dalším problémem galvanizačních bubnů známých z dosavadního stavu techniky je odolnost materiálu bubnu. Dosavadní materiály používané pro bubny, jako je například polyethylen a polypropylen, nejsou v organických rozpouštědlech, která se používají pro potahování hliníkem, v průběhu času stabilní.

Tento problém je vyřešen použitím vhodných plastů, které se v organických rozpouštědlech nerozpouštějí a jsou vyztuženy skleněnými vlákny. Galvanizační bubny jsou s výhodou vyrobeny z polyfenylensulfidu vyztuženého alespoň skleněnými vlákny, s podílem skleněných vláken alespoň 40 % hmotn. Tím je zaručena chemická odolnost galvanizačních bubnů při teplotách elektrolytu až do 110 °C, stejně jako jejich odolnost proti otěru.

Podle výhodného provedení jsou rovněž hnací ozubená kola vyrobena z tohoto materiálu. Další přídavná výhoda spočívá v tom, že tento materiál je odolný i vůči zředěným kyselinám a louhům, takže je možno provádět předběžné a dodatečné zpracování dílů určených k potahování ve vodných systémech, jako kyselinách a/nebo louzích, ve stejných bubnech bez přečerpávání.

Opatření galvanizačního bubnu perforovanou vnitřní trubkou má za následek zlepšení přečerpávání elektrolytu. Při galvanickém vylučování kovů z organických elektrolytů hraje oběh elektrolytu nanejvýš důležitou roli, protože v důsledku omezené rozpustnosti organokovových komplexů při nedostatečném oběhu elektrolytu může velmi rychle dojít ke snížení množství kovových iontů v mezní vrstvě kapaliny na výrobku. Tím může dojít ke kvalitativním ztrátám při potahování materiálů, zejména ke spalování materiálů určených k potahování, ke vzniku příliš drsných a nerovných vrstev a, za určitých okolností, dokonce k rozkladu elektrolytu. Tento problém vyvstává zvláště při vylučování slitin hliníku, je však pozorován i u vylučování čistého hliníku. Pro odstranění tohoto problému je zařízení podle vynálezu opatřeno v bubnu perforovanou vnitřní trubkou, která je uspořádána v podélné ose galvanizačního bubnu, a která je opatřena bočními otvory směřujícími ke stěně nádoby na elektrolyt. Při uložení zařízení podle vynálezu v lázni elektrolytu se tyto boční otvory vnitřní trubky nacházejí přímo proti přívodním potrubím elektrolytu ve stěně nádoby. Tím se dosáhne toho, že při nanášení potahu vysokou rychlostí se čerstvý elektrolyt čerpá vnitřní trubkou k předmětům určeným k potahování, čímž je zajištěna jeho dobrá výměna a nemůže docházet ke vzniku výše popsaných nevýhod.

Podle dalšího výhodného provedeni je možné uspořádat v této vnitřní trubce přídavnou pomocnou anodu, aby nemohlo docházet k dalšímu zvyšování lokální koncentrace kovových iontů, a aby se rychlost potahování zvýšila.

V dosavadním stavu techniky jsou nosná ramena známých bubnů většinou pogumována, takže nejsou odolná vůči lázním z organických elektrolytů. To platí i pro obvyklé pláště z PVC používané u vodičů proudu, neboli přípojnic, pro přívod proudu do elektrolytu. Při použití takového uspořádání je proto nutno počítat s narůstáním kovu na vedení proudu. Podle vynálezu je tento problém vyřešen tím, že nosné rameno je provedeno jako duté těleso z oceli opatřené jádrem z polyfenylensulfidu. V tomto jádru z izolačního materiálu je uspořádána přípojnice pro přívod proudu pro elektrolýzu) Teprve uvnitř bubnu je v uložení nosného ramena vytvořeno spojení mezi přípojnicí a kontaktem v potahovaných předmětech. Tímto druhem konstrukce odpadá nutnost chránit přípojnice přídavně proti nežádoucímu narůstání kovu. Nosné rameno samotné nemá žádný elektrický potenciál a je přídavně chráněno zvenčí nanesenou vrstvou plastu, s výhodou vrstvou z PVDF (polyvinylidenfluoridu) nebo termoplastických fluorovaných uhlovodíků na bázi ethylenu a chlortr i fluor ethylenu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladném provedení podle přiloženého obr. 1.

• · · ·

• · ·

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn nosný rám 1. s ložiskovým kozlíkem 12, obsahující jednotlivé elementy zařízení, jako galvanizační buben 13, hnací jednotku 3_ a nosná ramena 11. Na nosných ramenech 11 jsou uspořádány přepravní díly 4., které slouží pro spouštění zařízení do příslušných elektrolytických nebo oplachovacích lázní a pro jejich nadzvedávání z těchto lázní.

Na nosném rámu 1. je uspořádána zapouzdřená hnací jednotka 3. ve formě hnacího motoru, která je zavěšena elektricky izolovaně a je opatřena plynotěsnou hřídelovou průchodkou 5_. Na konci hřídele je uspořádáno hnací ozubené kolo 6., které je s výhodou provedeno z polyfenylensulfidu. Prostřednictvím tohoto hnacího ozubeného kola 6 je poháněn galvanizační buben 13, který je s výhodou proveden z polyfenylensulfidu vyztuženého skleněnými vlákny. Galvanizační buben 13 je spojen s nosným rámem 1_ pomocí nosných ramen 11. Nosná ramena 11 jsou s výhodou provedena z ušlechtilé oceli, jsou dutá a z vnějšku potažena vrstvou polymerů obsahujících fluor. V dutině nosných ramen 11 se nachází izolační materiál, v němž jsou uspořádány přípojnice 9., 10 pro přívod proudu pro elektrolýzu.

Galvanizační buben 13 je uložen v ložiskovém kozlíku 12. Galvanizační buben 13 má perforované boční stěny 14 a je dále opatřen perforovanou vnitřní trubkou 15, která je bočně otevřena. Touto vnitřní trubkou 15 může být s výhodou do galvanizačního bubnu 13 zavedena vnitřní pomocná anoda 17, aby se dosáhlo vyšších koncentrací elektrolytu na materiálu určeného k potahování. Výstupní kontakty 18 uspořádané v galvanizačním bubnu 13 jsou s výhodou provedeny z mědi.

Uvnitř galvanizačního bubnu 13 se dále nacházejí ohebné kontakty 16 pro přenos proudu.

Pro přívod proudu do materiálu určeného k potahování slouží přípojnice 9_. Tato přípojnice 9.j^e uvnitř držáku galvanizačního bubnu 13 izolována. Skříň hnací jednotky 3. je opatřena odvětráním 7 inertního plynu, opatřeným zpětnou klapkou.

Pomocí zařízení podle vynálezu je možno provádět vysoce kvalitní potahování hliníkem nebo slitinami hliníku. Je rovněž možné potahování hořčíkem a slitinami hořčíku, přičemž potom se použijí odpovídající elektrolyty obsahující alkylmagnesium. Zařízení podle vynálezu má přitom dlouhou životnost a může být použito i ve vodných systémech, například pro oplachování.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro galvanické vylučování hliníku a/nebo slitin z hliníku z organokovových elektrolytů, obsahujících alkylaluminiový komplex, na materiálech určených k potahování, sestávající z nosného rámu s ložiskovým kozlíkem a úložným dílem pro přepravu, z alespoň jednoho galvanizačního bubnu, z alespoň jedné hnací jednotky pro galvanizační buben a z jednoho nebo více nosnými rameny pro galvanizační buben, vyznačující se tím, že hnací jednotka (3) je uspořádána v zapouzdřené plynotěsné skříni, galvanizační buben (13) obsahuje perforovanou vnitřní trubku (15), která je uspořádána v jeho podélné ose a je bočně otevřena, přičemž boční otvory jsou uspořádány přímo proti přívodu elektrolytu v nádobě na elektrolyt, a přičemž galvanizační buben (13) je proveden z materiálu odolného jak ve vodných, tak i organokovových elektrolytech při teplotách do 110 °C.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že galvanizační buben (13) je proveden z polyfenylensulfidu vyztuženého skleněnými vlákny s alespoň 40 % hmotn. skleněných vláken.
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že hnací jednotka (3) je opatřena automatickým zařízením pro přívod inertního plynu a udržování jeho tlaku.
4. 4. Zařízení podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že ve vnitřní trubce (15) je pro zvýšení koncentrace kovových iontů uspořádána pomocná anoda (17).
5. 5. Zařízení podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že hnací jednotka (3) má hnací hřídel, který je veden plynotěsnou hřídelovou průchodkou (5) z polytetrafluorethylenu stěnou skříně hnací jednotky (3).
6. 6. Zařízení podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že nosná ramena (11) jsou provedena jako dutá tělesa z oceli a jsou opatřena jádrem (10) z polyfenylensulfidu.
7. 7. Zařízení podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že nosná ramena jsou na vnější straně opatřena plastovou vrstvou z polyvinylidenfluoridu nebo z termoplastického fluorovaného uhlovodíku na bázi ethylenu a chlortrifluorethylenu.
8. 8. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že v jádru z polyfenylensulfidu jsou uspořádány přípojnice pro přívod proudu pro elektrolýzu.