DE2008606A1

DE2008606A1 - Apparat fur die kontinuierliche Be handlung von elektrolytisch zu beeinflussen dem Metalldraht und Verfahren zur kontinuier liehen Behandlung von elektrolytisch zu beeinflussenden Metalldrahten

Info

Publication number: DE2008606A1
Application number: DE19702008606
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Hirose Takashi Nikko Tochigi Kamata (Japan) P
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1970-01-06
Filing date: 1970-02-24
Publication date: 1971-09-16
Also published as: GB1302793A; DE2008606B2; US3676322A

Description

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Dipl.-lng. Heinx L««s«r, Pat«r,tonwalt D —8 München 81, Cosi'mostrafce 81 · Telefon: (0811) 48 38 20 The Furukawa Electric Company Limited L 8977

8, 2-chome, Maronouchi, Chiyoda-ku, L/ach

Tokyo, Japan

Apparat für die kontinuierliche Behandlung von elektrolytisch zu beeinflussendem Metalldraht und Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung von elektrolytisch zu beeinflussenden Metalldrähten

Die Erfindung bezieht sich auf einen Apparat und auf ein Verfahren für die kontinuierliche Behandlung elektrolytisch zu beeinflussender Metalldrähten und zwar elektrolytisch polierter und/oder elektrolytisch plattierter Metalldrähte.

Elektrolytisch zu behandelnde Drähte, werden in den bekannten Apparaten geradlinig oder nach einer Zickzack-Linie duroh eine elektrolytische Zelle geführt, was zur Folge hat, daβ bei einer lang andauernden Behandlung eine verhältnismäßig lange elektrolytische Zelle benötigt wird. Wenn außerdem eine Vielzahl von Drähten gleichzeitig behandelt werden soll, so muß die Zelle auch eine verhältnismäßig große Breite aufweisen. Ein weiterer Nachteil der bekannten Apparate liegt darin, daß sie wegen der benötigten großen Elektrolytmenge nicht gerade wirtschaftlich sind, Ihre Instandhaltung Schwierigkeiten bereitet und der Wirkungsgrad verhältnismäßig gering iat.

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Dipl.-Inq. H«nz UiMt, fat«ntanwoit D —8 MünOien 81. Cosiimntrafc· 81 · Telefon: (0811) 48 3820

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Mtngel zu beseitigen und einen Apparat zur Verfugung zu stellen, der trotz kontinuierlicher Behandlung einen guten Wirkungsgrad erreichen läßt.

Ein Apparat, der diese Aufgabe lust, 1st gekennzeichnet durch mindestens ein Kontakte für die eine Elektrode bildendes PUhrungsrollenpaar für den zu behandelnden Draht und einen zwischen den Führungsrollen angeordneten, mindestens eine als Anode oder als Kathode verwendbare Elektrodenplatte in sich aufnehmenden Elektrolytbehälter, der durch sdt Abstand von seinen Sohmalseiten angeordnete, zu diesen parallel lau -fende Wände in mehrere Räume aufgeteilt 1st, und dadurch, daβ sowohl die Schmalseiten als auch die Wände Durohtrittssohlltze aufweisen und die außenliegenden Räume an einen innenliegenden Raum über ein an sich bekanntes Umlaufsystem derart angeschlossen sind, daß das Niveau der ElektrolytflUsslgkeit im innen liegenden Raum auf konstanter Höhe gehalten werden kann. Ein derart gestalteter Apparat kann sowohl für das elektrolytische Polieren als auch fUr die Elektro-Plattierung von Metalldrähten verwendet werden. Abgesehen davon, daß die eingangserwihnten Nachteile ausgeschaltet sind, ist ein solcher Apparat ganz besonders zweckmäßig, wenn Metalldrähte, die zu plattleren sind, mehrfach durch einen Elektrolyten hindurchgezogen werden müssen, um «Ine Vielzahl von Plattlerungssohlchten aufbringen zu können. Die verschiedenen Plattierungssohichten haften sehr gut auf dem Draht und aneinander, wenn der Draht zunächst durch einen Behälter hindurch-und dann noch ein oder mehrere Male durch den Behälter hindurchgezogen wird, wobei die Oberfläche durch FlUsslgkeitsdusohen oder Spritzwasser dann feuoht gehalten wird« wenn sich der Draht außerhalb des Elektrolytbehälters befindet.

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Dipl.-Ing. Η·ίηΐ Umw. Pcilentanwoit D— 8 München 81, Cosimasha&· 81 · T«Mon: (OBIl) 48 3820

Zweckmäßig ist es, dafür zu sorgen, daß jede Führungsrolle am Umfang alt einer Vielzahl von Rillen versehen 1st. Die FUhrungsrollen bzw. Führungsrollen-Paare können horizontal oder vertikal angeordnet sein, wenngleich es besonders zweokmäflig ist, die Drehachsen der FUhrungsrollen lotrecht anzuordnen. ZeckmKßig ist es weiterhin, dafür zu sorgen, daß die durch die Drehachsen der FUhrungsrollen festgelegte Ebene Symmetrieebene zweier Elektrolytbehäfcer ist. Unabhängig von Mitteln, die einen Draht feucht halten, während er außerhalb eines bzw. außerhalb mehrerer Elektrolytbehälter bewegt wird, sollte dafür gesorgt werden, daß dem bzw. den Elektrolytbehältern Vorbehandlungs- und Nachbehandlungsbehälter zugeordnet sind. Ist die durch die Drehachsen der FUhrungsrollen festgelegte Ebene Syametrieebene zweier Elektrolytbehälter, dann sind die Vor- und die Nachbehandlungsbehälter praktisch in der gleichen lotrechten Ebene angeordnet, so daß auch dadurch in einer Fabrikhalle od.dgl. zur Verfügung stehende Raum sehr gut ausgenutzt werden kann.

Die Erfindung wird anhand der ein AusfUhrungsbeispiel eines erflndungsgeaäß ausgebildeten Apparates veranschaulichenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Apparat, Fig. 2 eine Seitenansicht des Apparates,

Pig* 3 eine perspektivische Darstellung der FUhrungsrollen ■it einen Metalldraht, und

Fig* 4 «ine perspektivische Darstellung zweier benachbarter Elektrolytbehälter mit einem nur schematisch angedeuteten Metalldraht.

Flg. 1 und 2 zeigen einen Elektrolytbehälter 1, elektrisch leitende FUhrungsrollen 2, Wellen 3 der FUhrungsrollen 2,

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Dipl.-lng. Heinx Lewer, Pctentanwolt D — 8 München 81, CoiitTiaittafc« 81 · Telefon: (0B11) 48 38 20

Rillen 4 am Umfang der Führungsrolle!! 2, einen zu behandelnden, im Falle einer normalen Elektro-Plattierung als Kathode und bei elektrolytischem Polieren als Anöde eingesetzten Draht 5» In den Elsktrolytbehältern 1 angeordnete Elektrodenplatten 6, welche im Falle der Elektro-Plattierung als Anoden und beim elektrolytischen Polieren als Kathoden eingesetzt sind» mit den Führungsrollen 2 elektrisch verbundene und von diesen drehbare elektrische Kontakte 7» eine elektrische Leitung 8, eine elektrische Stromquelle 9 fUr die Elektrolyse, eine Abwickelhaspel 10, Vorbehandlungsvorrichtungen 11 und 12, Nachbehandlungsvorrichtungen 13 und 14 und eine Aufwickelhaspel 15.

r Fig. 3 zeigt die FUhrungsrollen 2a und 2b während des Be-

]' handlungsvorganges, deren Umfange eine Vielzahl von Rillen

4 aufweisen, so daß der zu behandelnde Draht 5 beim Umwik-

] kein in diesen Rillen liegt und, während sich die FUhrungs-

rollen 2a und 2b drehen, in Richtung der Pfeile bewegt wird.

' Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung eines Elektro-

j lytbehälters 1, durch den der zu behandelnde Draht in Rieh-

• tung der Pfeile bewegt wird.

; Der als AusfUhrungsbeispiel dargestellte Apparat enthält ; zwei parallel nebeneinander und in den Bewegungsrichtungen ; des Drahtes 5 angeordnete Elektrolytbehälter la und Ib, deren Stirnflächen, bzw. Schmalseiten die FUhrungsrollen 2a und 2b vertikal und drehbar gelagert zugeordnet sind. Diese FUhrungsrollen 2a und 2b sind Über Kontakte 7 mit den Elektroden der elektrischen Stromquelle 9 verbunden, «rührend die Elektrolytbehälter la und Ib ebenso mit der Stromquelle 9 über die Elektrodenplatten 6 verbunden sind. Zwischen den Drahteintritts- und Drahtaustrittsstellen jedes Behälters sind zwei Trennwände 16 vorgesehen, die mit

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Dipt.-Ing. Heini less«, Pal«fiton*s^:t D —8 Miindien 3\, Cosimast'üfe« 81 - Te!efon: (08Π) 18 38 20

verhältnismäßig geringem Abstand von den Schmalseiten 17 angeordnet sind. Jede Trennwand 16 und jede Schmalseite 17 ist mit schmalen Schlitzen 18 bzw. 19 für das Hindurchtreten des Drahtes versehen. Der Draht wird so durch die Schlitze 18 und 19 geführt und fortbewegt, daß er weder die Trennwände 16, noch die Schmalseiten 17 der Behälter berührt. Der im von den Trennwänden 16 abgegrenzten mittlere! Teil jedes Behälters 1 befindliche Elektrolyt dringt zwar durch einen Schlitz 18 in einen Raum 20, wird aber mittels eines an sich bekannten, in den Zeichnungen nicht dargestellten Umlaufsystems zwecks erneuter Verwendung in den mittleren Teil des Elektrolytbehälters zurückgebracht. Durch zweokmä0ige Wahl der Sehlitzmaße und der Mittel des Umlaufsyatems kann der Verlust des Elektrolyten vermieden werden.

Der von der Abwickelhaspel 10 abgezogene bzw. gelieferte Draht 5 (Pig.1 und 2) geht zunächst durch die Vorbehandlungsbäder 11 und 12 und wird dann zur untersten Rille 4a der FührungsroIlen 2a geführt, gleitet durch den ^filektrolytbehälter la zur untersten Rille 4b der Führungsrolle 2b, um dann auf dem Rückweg durch den Elektrolytbehälter Ib zur zweituntersten Rille 4c der Führungsrolle 2a zu gelangen.

Der Metalldraht 5 gleitet dann wieder von der Führungsrolle 2a durch den Elektrolytbehältör la, über die Führungsrolle 2b in den Elektrolytbehälter Ib usw. bis zur obersten Rille 4z der Führungsrolle 2b, anschließend dann durch die Nachbehändlungsbäder 15 und 14 und wird dann auf die Aufwickelhaspel 15 aufgerollt.

In der oben erwähnten Anordnung der Erfindung sind die Elektroj-ytbehälter, Schlitze und Führungsrollen als hintereinander angeordnet beschrieben. Dasselbe Prinzip kann bei parallel zueinander angeordneten Elementen (Elektrolytbe-

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Dipl.-lng. Hvini U*t«r, PoUntonwalt 0 — 8 München 81, Cosimastrafc· 81 · T»t«fon: (OBII) 48 38 20

halter, Schlitze und Führungsrollen) angewendet werden. Auf diese Weise wird der Draht 5 während seines Öle1tens durch die Elektrolytbehälter la und Ib einer elektrolytischen Behandlung unterzogen.

BrflndungsgemäB kann eine sehr wirkungsvolle und einwandfreie Behandlung erzielt werden, wie aus den nachstehenden Beispielen zu ersehen 1st.

Beispiel It

Bin 2 ram starker, auf eine Abwickelhaspel aufgerollter Meesingdraht (Cu 65£* Zn 35$) wurde abgewickelt, für mehrere Sekunden in NaOH-Lösung getaucht, mit Wasser gewasohen und dann erfindungsgemäß im Plattierungsapparat einer Nickel-Plattierung unterzogen.

Die Zusammensetzung des Nickel-Plattlerungsbades wart Nlokel-Sulfat 250 g/l Borsäure 30 g/l Chlorniokel 120 g/l

Die aua rostfreien Stahlrollen bestehenden FUhmngarollen Mit einem Durchmesser von 25 cm wurden mit einer Oesohwindigkeit von 15 U/min gedreht, um die Drehgeschwindigkeit von 11,8 a/mln zu erhalten« Die Länge der Nickel-Plattie* tmngsbäder in Jedem der beiden Behälter betrug 5 m und der Draht wurde 30 aal hin- und hergeführt, so daβ die gesamte Liege de» eingetauchten Drahtes 300 m (30 Stufen χ 2 Behälter χ 5m) betrug. Die zugefUhrte Stromstärke betrug 5 A/dm² bei einer 100*-igeη Leistungsfähigkeit, so dafl die Stärke des sä Meesingdraht haftenden Nl oke!Überzugs 25 micron war.

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(0611)483820

Um mittels einer für die Herstellung von Niekel-plattiertem Messingdraht bekannten Plattierungsmethode denselben Produktions-Prozentsatz wie oben zu erreichen, wäre zumindest die außergewöhnliche Länge des Plattierungsbehälters von 300 m nötig, anderenfalls würde der Prozentsatz bei denselben Bodenflächen-Ausmaßen wie im gezeigten Beispiel ungefähr l/60 des oben Erreichten betragen.

Beispiel 2:

Ein 20 mm starker, auf eine Abwickelhaspel 10 aufgerollter Stahldraht wurde fUr mehrere Sekunden in eine Ortho-Natrlumsilikat-Lösung eingetaucht, mit Wasser gewaschen und dann zwecks Kupfer-Elektro-Platt*erung für eine Minute der Wirkung eines 20 g/l Kupfercyanid und 43 g/l Aurikaliumcyanld enthaltenden Elektrolyts unterzogen und erneut mit Wasser gewaschen, dann einer haftenden Zinn-Plattierimg unterzogen, mit Wasser gewaschen, getrocknet und auf die Aufwickelhaspel 15 aufgerollt. Die erwähnte Zinn-Piattierung erfolgte wie nachstehend erläutert:

Das Plattierungsbad enthielt nur 120 g/l Aurikaliumstannat. Die FUhrungsrollen 2 hatten einen Durchmesser von 25 cm, waren aus Titanium hergestellt und wurden mit einer Geschwindigkeit von 15 U/min gedreht, so daß die Durchlaufgeschwindigkeit des Kupfer-plattierten Stahldrahtes ebenfalls 11,8 m/min betrug. Die Badlänge in jedem Behandlungsbehälter war auch 5 m und der Draht wies 30 stufenweise Windungen auf, so daS die gesamte Länge des eingetauchten Drahtes ebenfalls 300 m (30 Stufen χ 2 Behälter χ 5m) betrug. Die zugeführte Stromstärke betrug 283 A/dm bei einer 85#- igen Leistungsfähigkeit, so daß die Stärke der Zinnplattie· rung auf dem Kupfer-plattierten Draht 10,5 Mikron betrug.

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Oipl.-lng. Ηβίηι Lett·«, Patenten volt D — 8 München 31, Cosiniavliofie 81 Telefon: (06)1) 48 38 20

Um mittels einer bekannten, für zinnplattierten Stahldraht verwendeten Plattierungsmethode denselben Produktions-Prozentsatz zu erreichen, wäre zumindest die außergewöhnliche Länge von 300 m für den Plattierungsbehälter, sowie eine erheblich größere Breite der Behälter nötig, besonders dann, wenn eine Vielzahl von Elektro-Plattierungen durchgeführt wird. Jedoch, bei gleichbleibenden Behälterausmaßen würde die Produktivität nur ungefähr 1/50 der oben genannten betragen.

Beispiel 3t

j PUr dieses Beispiel wurde derselbe Elektro-Plattierungs- ! apparat und dieselbe Durchlaufgeschwindigkeit des Drahtes, j wie in Beispiel 2 angeführt, für eine Kadmium-Plattierung

verwendet. Ein Messingdraht von 1,5 mm Durchmesser wurde j auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 vorbehandelt, mit \ Kupfer plattiert und in einem 30 g/l Kadmiumoxyd und 120 g/l Natriumcyanid enthaltenden Bad einer starken Kadmiumpiattie- : rung unterzogen, wobei die Stromstärke 565 A/dm betrug, ! um eine 35 Mikron starke gleichmäßige Kadmiumplattlerung !

. des Drahtes unter denselben Plattierungsbedingungen wie in Beispiel 1 zu erhalten.

Der durch Beispiel ? erhaltene zinnplattierte Stahldraht und der durch Beispiel 3 erreichte Kadmium-plattierte Messingdraht sind als frei von Oberflächenrissen befunden worden und weisen Oleichmäßigkeit und hohe Adhäsion auf.

Au* der vorerwähnten Beschreibung geht hervor, daB für diese Erfindung keine solch aufwendige Ausrüstungen mit recht grofier Bodenoberfläche wie für bekannte Verfahren notwendig •ind, und daß durch diese Erfindung große wirtschaftliche und technische Vorteile erzielt werden können, indem die

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Dipl.-Ing. Heinz lesser, PöUmtanvrolt D —8 München 81, Cosimastralje 81 · Telefon: (0811) 48 3820

Qualität des plattierten Drahtes besser und der Arbeitswirdungsgrad erheblich höher ist.

Beispiel 4;

Ein reiner, 3 mm starker, auf einer Abwickelhaspel 10 aufgerollter Kupferdraht wurde für 20 Sekunden in Äthyltrichloriddampf entfettet, dann in einem erfindungsgemäßen Polierep- · parat poliert, mit Wasser gewaschen, getrocknet und aufgerollt. Die elektrolytische Polierung erfolgte wie nachstehend;

Als Elektrolyt wurde Phophorsäure (spezifisches Gewicht 1*5 g/cnr) verwendet, wobei er bei 25°C und einer Stromspannung von 1,6 V erzeugt wurde. Die PUhrungsrollen 2 des erfindungsgemäßen Polierapparates waren aus Titan hergestellt, hatten einen Durchmesser von 25 cm und wurden mit einer Geschwindigkeit von 5*1 U/min gedreht, so daß die Durchlaufgeschwindigkeit des Drahtes 4 m/min betrug. Es wurden zwei Behandlungsbehälter verwendet, wobei die Länge des Behandlungsbades innerhalb Jeden Behälters 1 m betrug, und der Draht 30 stufenweise Umwindungen aufwies, so daß die gesamte Länge des in den Elektrolyten eingetauchten. Drahtes 60 m (30 Stufen χ 2 Behälter χ Im) erreichte.

Die Tauchdauer (Polierdauer) wird mit Hilfe der oben erwähnten Faktoren errechnet: 60 m : 4 m/min » 15 min. Daraus geht hervor, daß der erfindungsgemäße Apparat einen außergewöhnlich hohen Wirkungsgrad aufweist, da er eine elektrolytische Sohnellpolierung von nur 15 Minuten bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von 4 m/min und einem 1 Meter langen Behälter erlaubt. Für dieses Beispiel war ein Kupferdraht mit großem Durahmesser und großer elektrischen Leitbarkeit verwendet worden. Werden DrKhte mit kleiner elektrischen LeIt-

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Dipi.-Ing. Heini leuer. Pottmtotiwolt 0 — 8 Mur.dimi 81. Coiimastroft· 81 ■ Telefon; (0611) 48 38 20

barkeit und kleinerem Durchmesser, wie z.B. aus Stahl, behandelt, so treten noch andere Vorteile auf, denn bei einer langwierigen elektrolytischen Polierung von Stahldrähten in einem bekannten Apparat ist es nötig, an verschiedenen Stellen Kontakte für die Stromzufuhr zum als Elektrode verwendeten Draht vorzusehen, so daß sich die Kosten für die Ausrüstung erhöhen.

Diese Erfindung beseitigt also, wie oben erwähnt, den Nachteil der bekannten Apparate, der darin besteht, dafl ein sehr großer Apparat mit großer Bodenfläche benötigt wird, und bringt erhebliche Vorteile, Indem die Qualitätskontrolle bei elektrolytlachen Behandlungen viel leichter ist, außerdem ein hoher Wirkungsgrad und große Einsparungen erzielt werden können, die Qualität des elektrolytisch behandelten Drahtes verbessert wird, ferner besonders die Anode (bei Elektro-Plattierung) leicht und ständig ergänzt werden kann, und indem die bei einem gewöhnlichen Apparat für lang andauernde Behandlungen benötigten Zwischenkontakte der Elektrode durch die mit Rillen versehenen PUhrungsrollen ersetzt werden können.

Der Anwendungsbereich des erindungsgemäßen Apparates ist sehr groß, der Apparat kann für alle Arten von elektrolytIschen Behandlungen verwendet werden und durch entsprechende Wahl des Elektrolyts, der Zahl der Rillen an den Pührungsrollen, der Durohlaufgeachwindigkeit des Drahtes und des Anschlusses an dl· Stromquelle jeden beliebigen elektrolytisch behandelten Draht erzeugen.

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Claims

Patentansprüche

Ί./Apparat für die kontinuierliche Behandlung von elektrolytisch zu beeinflussendem Metalldraht, der mindestens aus einem Elektrolytbehälter besteht, dem Führungsmittel für den Draht zugehddriet sind, gekennzeichnet durch mindestens ein Kontakte für die eine Elektrode bildendes PUhrungsrollenpaar (2j2a,2b) für den Draht (5) und einen zwischen den Führungsrollen angeordneten, mindestens eine als Anode oder als Kathode verwendbare Elektrodenplatte (6) in sich aufnehmenden Elektrolytbehälter (1;la,Ib),der durch mit Abstand von seinen Schmalselten (17) angeordnete, zu diesen parallel laufende Trennwände (16) in mehrere Räume aufgeteilt ist, und dadurch, daß sowohl die Schmalseiten (17) als auch die Trennwände (16) mindestens je rlnen Durshtrit-ts· schlitz (l8jl9) aufweisen, und die außen liegenden Räume an einen innen liegenden Raum (20) über ein an sich bekanntes Umlaufsystem derart angeschlossen sind, daß das Niveau der Elektrolytflüssigkeit im innen liegenden Raum (20) auf konstanter Höhe gehalten werden kann.
2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzel chnet, daß jede Führungsrolle (2a,?b) am Umfang mit einer Vielzahl von Rillen (h) versehen ist.
3. Apparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen (j5) der FUhrungsrollen (2j2a,2b) lotrecht angeordnet sind.
4. Apparat nach einem oder mehreren der Ansprtiohe 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Drehachsen (j5) der FUhrungsrollen (2;2a,2b)

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Oifrf-In«. Heinz Ιμμτ. PoUntofiwolt D — 8 Mön*«n 81. Cotimastraft· 81 · Telefon: (0811) 48 38 20

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festgelegte Ebene Symtnetrieebene zweier Elektrolytbehälter (1) let.
5. Apparat nach einen oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet* daß dem bzw. den Elektrolytbehältern Vorbehandlunge-und Nachbehandlungs-Behälter (11,12113,I¹O zugeordnet sind.
6. Verfahren für die kontinuierliche Behandlung von elektrolytisch zu beeinflussenden Metalldrähten, d a d u r ο h gekennzeichnet, daß ein zu behandelnder Draht mehrfach durch mindestens einen Elektrolytbehälter hindurchgeführt und dabei ständig in feuohtem Zustand gehalten wird.

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