DE2038325A1 - Electrolytic lacquering - with diaphragm fitted baths - Google Patents

Abstract

Electrolytic lacquering process comprises the insertion of at least one electrically insulating barrier between the workpiece electrode and the electrode made of the plating material to extend the current path between the electrodes. The barriers may have any shape and have holes but are all in the current path to make it describe a labyrinth type path. The process permits the selective variation of deposits on a given workpiece, and also helps to improve their overall quality by yielding denser deposits.

Description

Elektrotauchverfahren Die Erfindung betrifft ein Elektrotauchverfahren, bei welchem ein zu beschichtendes Werkstück und mindestens eine Gegenelektrode in ein Bad aus im Gleichstromfeld trennbaren Bestandteilen eingetaucht und an unterschiedliche elektrische Potentiale gelegt werden. Electrodeposition process The invention relates to an electrodeposition process, in which a workpiece to be coated and at least one counter electrode in a bath of components that can be separated in the direct current field and immersed in different electrical potentials are placed.

Es ist bekannt, ein Elektrolackierverfahren durchzuführen, bei dem das an eine Elektrode angeschlossene Werkstück in ein Tauchbad eingeführt und dort im Gleichstromfeld mit einer Lackbeschichtung versehen wird. Die auf dem Werkstück abgeschiedene Lackmenge ist praktisch der Stromdichte und damit bei sonst unveränderlichen Arbeitsbedingungen der Stromstärke proportional. Die Stromstärke kann bei den bekannten Verfahren durch ein Regelgerät, das gleichzueitig die zur Umformung benötigten Gleichrichter enthält, variiert werden.It is known to carry out an electrical painting process in which the workpiece connected to an electrode is introduced into an immersion bath and there is provided with a lacquer coating in the direct current field. The one on the workpiece The amount of varnish deposited is practically the current density and therefore otherwise unchangeable Working conditions proportional to the current strength. The amperage can be used with the known Process by a control device, which at the same time has the rectifier required for the conversion contains, can be varied.

Ein Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß lediglich die Stromstärke und damit die Stromdichte als ganzes verändert werden kann, daß eine Anderung der Stromverteilung aber nicht möglich ist. Würde an einer Stelle x eines Werkstückes zu einem bestimmten Zeitpunkt bei einer bestimmten Stromstärke eine Schichtdicke von ca. 40/u erzielt, an der Stelle y aber eine Schichtstärke von ca. 20/u, so würde sich bei verminderter Stromstärke an der Stelle x beispielsweise eine Schichtstärke von ca. 20/u einstellen, während die Schichtstärke an der Stelle y ca. 10/u zu diesem Zeitpunkt betragen würde. Das Verhältnis der Schichtstärken an den Stellen x und y bleibt jedes Mal das gleiche, wenn die übrigen Parameter nicht verändert werden.A disadvantage of the known method is that only the current strength and thus the current density can be changed as a whole that however, it is not possible to change the power distribution. Would at one point x of a workpiece at a certain point in time at a certain current strength a layer thickness of approx. 40 / u is achieved, but a layer thickness at point y of approx. 20 / u, with a reduced current intensity at point x, for example Set a layer thickness of approx. 20 / u while the layer thickness is at the point y would be about 10 / u at this point in time. The ratio of the layer thicknesses at the points x and y remains the same every time the remaining parameters cannot be changed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen und ein Elektrotauchverfahren anzugeben, mit dem sich durch gezielte Maßnahmen eine gewünscht stromdichte Verteilung und damit eine entsprechende Schichtstärkenverteilung erzielen läßt, Diese Aufgabe wird bei einem Elektrotauchverfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen Werkstück und Gegenelektrode mindestens eine den Stromweg verlängernde Blende aus elektrisch isolierendem Material in das Bad eingesetzt wird.The object of the present invention is to eliminate these disadvantages and to specify an electrodeposition process with which a desired current-density distribution and thus a corresponding layer thickness distribution can be achieved, This task is in an electrodeposition of the aforementioned Art according to the invention in that between the workpiece and the counter electrode at least a diaphragm made of electrically insulating material extending the current path into the Bath is used.

Durch das Einsetzen der Blende zwischen Werkstück und Gegenelektrode wird erreicht, daß der Strom nicht mehr auf dem kürzesten Weg zwischen Werkstück und Gegenelektrode fließen kann, sondern den Umweg um die Blende herum nehmen muß. Es bilden sich also Stromwege um die Ränder der Blende herum aus, der Strom verteilt sich und bewirkt eine gleichmäßigere Ablagerung von Lacklerpartikeln über die Fläche des Werkstückes, als dies nach dem herkömm- lichen Verfahren möglich ist.By inserting the cover between the workpiece and the counter electrode it is achieved that the current no longer takes the shortest route between the workpiece and counter electrode can flow, but must take the detour around the diaphragm. Current paths are thus formed around the edges of the diaphragm, which distributes the current and causes a more even deposition of paint particles over the surface of the workpiece than is the case according to the conventional possible procedures is.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß mehrere Blenden, von denen mindestens eine mit einer Öffnung versehen ist, so zwischen Werkstück und Gegenelektrode hintereinander angeordnet werden, daß der Strom einen labyrinthartigen Weg durchfließt. Schon bei Verwendung einer einfachen scheibenförmigen Blende wird der Stromweg verlängert.According to an expedient development of the invention, provision can be made be that several diaphragms, of which at least one is provided with an opening are arranged one behind the other between the workpiece and the counter electrode, that the stream flows through a labyrinthine path. Even when using a The current path is lengthened with a simple disk-shaped diaphragm.

Der Gesamtwiderstand der Badfläche ergibt sich aus dem spezifischen Widerstand des Bades multipliziert mit der Länge des Stromweges. Er ist maßgebend für die zwischen den Elektroden fließende Stromstärke. Diese muß so gewählt werden, daß die Ablagerung von Lack nicht zu schnell vor sich geht, so daß die Gefahr einer in sich lockeren und wenig haltbaren Beschichtung besteht, sie muß aber andererseits so groß sein, daß die Beschichtung in einem vertretbaren Zeitaufwand durchgeführt werden kann. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Blenden ist es möglich, den Stromweg zu verlängern und damit den Badwiderstand zu erhöhen. Das gilt umsomehr bei Verwendung mehrerer Blenden, die labyrinthartig zusammengesetzt sind, weil hier der Strom einen mäanderförmigen Weg durchfließen muß.The total resistance of the bath surface results from the specific Resistance of the bath multiplied by the length of the current path. He is authoritative for the current intensity flowing between the electrodes. This must be chosen so that the deposition of paint does not happen too quickly, so that the danger of a there is a loose and unstable coating, but it must on the other hand be so large that the coating can be carried out in a reasonable amount of time can be. The inventive use of diaphragms, it is possible to To extend the current path and thus to increase the bath resistance. That is all the more true when using several diaphragms, which are put together like a labyrinth, because here the current must flow through a meandering path.

Diese Verhältnisse sollen kurz an einem Beispiel erläutert werden: Es soll ein größeres Blech im Elektrotauchverfahren beschichtet werden, wobei der spezifische Widerstand der zur Beschichtung eingesetzten Badflüssigkeit 500 Ohm cm beträgt. Der Elektrodenabstand von einem Punkt des als Anode geschalteten Werkstücks zur Kathode wird ohne Einfügung von Blenden nacheinander auf A=30 cm, B=60 cm und C= 100 cm festgelegt. Dabei ergibt sich im Falle A eine Stromdichte von 0,02 A/cm², im Falle B eine Stromdichte von 0,01 A/cm² und im Falle C eine Stromdichte von 0,006 A/cm², jeweils bezogen auf die zu beschichtende Oberfläche, falls ein Potentialgefälle von etwa 300 Volt vorliegt. Würde zum Beispiel bei einer Stromdichte von 0,02 A/cm2 in einer Beschichtungszeit von 2 Minuten eine Schichtdicke von 40/u erzielt, so würde sich diese im Falle B auf ea.20/u und im Falle C auf ca.These relationships should be briefly explained using an example: A larger sheet is to be coated in the electrodeposition process, with the specific resistance of the bath liquid used for coating 500 ohms cm. The electrode distance from a point on the workpiece connected as the anode becomes the cathode without inserting diaphragms one after the other to A = 30 cm, B = 60 cm and C = 100 cm fixed. This results in the Trap A is a current density of 0.02 A / cm², in case B a current density of 0.01 A / cm² and in case C a current density of 0.006 A / cm², in each case based on the surface to be coated, if one There is a potential gradient of about 300 volts. For example, at a current density of 0.02 A / cm2 in a coating time of 2 minutes a layer thickness of 40 / u achieved, this would be ea.20 / u in case B and approx.

12/u verringern, wenn die gleiche Beschichtungszeit und gleichbleibende äußere Beschichtungsverhältnisse vorliegen. Eine Zwischenleiterwirkung wird durch ein vollständiges Isolieren des Beckens verhindert.12 / u decrease if the same coating time and constant external coating conditions exist. An intermediate conductor effect is through prevents complete isolation of the pelvis.

Aus dieser Betrachtung wird erkennbar, daß es mit der Erfindung nicht nur möglich ist, eine gewünschte Stromverteilung auf einem Werkstück zu erzielen, sondern daß sie sich außerdem dazu eignet, die Stromwege und damit die erforderliche Beschichtungszeit so zu wählen, daß sich günstige Betriebsbedingungen einstellen.From this consideration it can be seen that this is not the case with the invention it is only possible to achieve a desired current distribution on a workpiece, but that it is also suitable for the current paths and thus the required Choose the coating time so that the operating conditions are favorable.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auch dann möglich, wenn der das Bad aufnehmende, aus leitfähigem Material bestehende Behälter als Gegenelektrode an einem Potential angeschlossen wird. Es ist bereits bekannt, den Behälter selbst als Gegenelektrode zu verwenden, um zu erreichen, daß das Werkstück von allen Seiten möglichst gleichmäßig beschichtet wird. Es kann dennoch zweckmäßig sein, an verschiedenen Stellen vor den Behälterwänden Blenden anzubringen, um eine noch gleichmäßigere stromdichte Verteilung zu erreichen. Die Blenden verursachen eine Streuung der Stromverteilung. Sie können zur Erzielung einer gleichmäßigen Stromdichte mit Öffnungen in Form einer Perforierung versehen sein. Erforderlichen- falls können auch gebogene oder profilierte Blenden verwendet werden.The method according to the invention can also be used when the container, which is made of conductive material and which receives the bath, acts as a counter electrode is connected to a potential. It is already known the container itself to be used as a counter electrode to reach the workpiece from all sides is coated as evenly as possible. It can still be useful at different Place covers in front of the container walls in order to ensure an even more uniform finish to achieve current-density distribution. The diaphragms cause the current distribution to be scattered. You can achieve a uniform current density with openings in the form of a Be perforated. Required- if necessary, curved ones can also be used or profiled panels can be used.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described below with reference to the figures some embodiments explained in more detail.

Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung der Blenden zwischen jeder Elektrode und dem Werkstück, Fig. 2 veranschaulicht die Erhöhung des Badwiderstandes bei Einfügen einer Blende, Fig. 3 und 4 zeigen jeweils eine einen labyrinthartigen Weg ergebende Blendenanordnung und Fig. 5 zeigt in einem Diagramm den Verlauf der Stromstärke als Funktion der Zeit bei einer Anordnung ohne Blenden und einer Anordnung mit Blenden.Fig. 1 shows schematically the arrangement of the apertures between each Electrode and the workpiece, Fig. 2 illustrates the increase in the bath resistance when inserting a diaphragm, FIGS. 3 and 4 each show a labyrinth-like Path resulting diaphragm arrangement and FIG. 5 shows in a diagram the course of the Amperage as a function of time for an arrangement without diaphragms and an arrangement with bezels.

Gemäß Fig. 1 ist ein mit Badflüssigkeit 3 gefüllter Behälter 1 vorgesehen, in den das zu beschichtende Werkstück 2 eingetaucht wird. Das Werkstück befindet sich im vorliegenden Falle in der Behältermitte und ist von mehreren Elektroden 4 mit Abstand umgeben, die an negatives Potential angeschlossen sind und somit als Anoden wirken.According to FIG. 1, a container 1 filled with bath liquid 3 is provided, in which the workpiece 2 to be coated is immersed. The workpiece is located In the present case, it is in the middle of the container and is made up of several electrodes 4 surrounded at a distance, which are connected to negative potential and thus as Anodes work.

Das Werkstück 2 ist an positives Potential gelegt. Die Beschichtung kann gegebenenfalls auch mit umgekehrter Polung durchgeführt werden. Zwischen dem Werkstück 2 und den Gegenelektroden 4 sind jeweils Blenden 5 aus einem nichtleitenden Material, beispielsweise aus Kunststoff, angeordnet. Die Blenden sind flächenförmig. Sie können beispielsweise rechteckige oder runde Form haben.The workpiece 2 is placed at positive potential. The coating can also be carried out with reverse polarity if necessary. Between the Workpiece 2 and the counter electrodes 4 are each aperture 5 made of a non-conductive Material, for example made of plastic, arranged. The panels are flat. For example, they can be rectangular or round in shape.

Der zwischen Werkstück 2 und den Gegenelektroden 4 fließende Strom wird durch die in das Bad eingefügten Blenden 5 umgeleitet, so daß der mit dem elektrischen Strom verbundene Materialtransport ebenfalls eine Streuung erfährt und ein gleichmäßiges Absetzen des Elektrotauchlackes an dem Werkstück 2 erfolgt.The current flowing between the workpiece 2 and the counter-electrodes 4 is diverted by the inserted in the bath aperture 5, so that with the electrical Electricity-related material transport also experiences a scatter and a uniform one The electrodeposition paint is deposited on the workpiece 2.

Eine andere Wirkung der Blenden soll an Fig. 2 verdeutlicht werden. In das Elektrotauchlack enthaltende Bad 3 ist das Werkstück 7 und die Gegenelektrode 4 eingetaucht.Another effect of the diaphragms is to be illustrated in FIG. 2. The workpiece 7 and the counter-electrode are in the bath 3 containing the electrodeposition paint 4 immersed.

Das Werkstück liegt an positivem, die Gegenelektrode an negativem Potential. Zwischen Werkstück 7 und Gegenelektrode 4 ist eine aus der Flüssigkeit herausragende, senkrechtstehende Blende 8 in Form einer ebenen Scheibe eingefügt. Ohne diese nichtleitende Blende würde der Strom hauptsächlich in der Nähe der geraden Verbindungslinie 9 zwischen Werkstück 7 und Gegenelektrode 4 fließen. Da dieser Weg aber durch die Blende 8 unterbrochen ist, nimmt der Strom den Weg entlang der Linien 10,11 um die Blende herum. Auf diese Weise wird ein größerer Stromweg und eine Erhöhung des wirksamen Badwiderstandes erzielt.The workpiece is on the positive, the counter electrode on the negative Potential. Between the workpiece 7 and the counter electrode 4 there is one from the liquid protruding, vertical aperture 8 inserted in the form of a flat disc. Without this non-conductive bezel, the current would mainly be near the straight line Connecting line 9 between workpiece 7 and counter electrode 4 flow. Since this But the path is interrupted by the diaphragm 8, the current takes the path along the Lines 10,11 around the aperture. This way, a greater current path and an increase in the effective bath resistance is achieved.

Man kann unter Nutzbarmachung dieses Prinzips Becken mit geringeren Abmessungen und damit weniger Badflüssigkeit verwenden und die gleichen Wirkungen erzielen, wie mit solchen Becken, in denen das Werkstück von der Gegenelektrode ohne Verwendung von Blenden einen größeren Abstand hat.One can make use of this principle basins with smaller ones Use dimensions and thus less bath liquid and the same effects achieve, as with such basins, in which the workpiece from the counter electrode has a greater distance without the use of bezels.

Die Figuren 3 und 4 stellen Schnittzeichnungen dar, um die Blendenform besser zu verdeutlichen. Zwischen dem an positivem Potential liegenden Gegenelektrode 15, die als großflächige Ebene ausgebildet ist, sind Blenden 13,14 vor der Gegenelektrode 15 angeordnet. Die Blende 14 ist beispielsweise eine runde Scheibe kleineren Durchmessers, während die Blende 13 aus einer größeren rechteckigen Fläche besteht, in deren Mitte sich eine runde Öffnung 13a befindet, deren Durchmesser kleiner ist als der Scheibendurchmesser der Blende 14. Gemäß Fig. 4 ist zusätzlich vor der Blende 13 eine weitere scheibenförmige Blende 16 angeordnet, deren Form und Größe derjenigen der Figur 14 entspricht. In beiden Fällen ergibt sich ein labyrinthartiger Stromweg zwischen den Blenden hindurch.Figures 3 and 4 represent sectional drawings to the diaphragm shape better to illustrate. Between the counter electrode which is at positive potential 15, which is designed as a large-area plane, are diaphragms 13, 14 in front of the counter electrode 15 arranged. The aperture 14 is, for example, a round disc of smaller diameter, while the aperture 13 consists of a larger rectangular area, in the middle of which a round opening 13a is located, the diameter of which is smaller than the disc diameter the diaphragm 14. According to FIG. 4, in front of the diaphragm 13 there is also another disk-shaped one Orifice 16 is arranged, the shape and size of which corresponds to that of FIG. In In both cases there is a labyrinthine flow path between the diaphragms.

Der Strom muß, ausgehend von der Gegenelektrode 15, zunächst um die Blende 14 herum und durch die Öffnung 13a fließen. Bei der Anordnung nach Fig. 4 erfolgt danach noch eine Streuung durch die Blende 16. Bei Hintereinanderreihung zahlreicher derartiger Blenden ist eine beträchtliche Erhöhung des Stromweges und damit eine Vergrößerung des Badwiderstandes bei kleinen Behälterabmessungen möglich.The current must, starting from the counter electrode 15, first to the Flow around aperture 14 and through opening 13a. In the arrangement according to FIG then there is still a scattering by the diaphragm 16. In the case of one behind the other numerous such apertures is a considerable increase in the current path and This makes it possible to increase the bath resistance with small container dimensions.

Fig. 5 zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromstärken bei einem Elektrotauchbad ohne Blende und einem Elektrotauchbad mit Blende. Man erkennt, daß die Stromstärke 20, die sich ohne Blende ergibt, nach dem Eintauchen des Werkstückes schnell auf einen Maximalwert ansteigt, um dann etwa nach einer Exponentialfunktion abzufallen. Bei Verwendung einer Blende dagegen ergibt sich die weniger steil ansteigende und abfallende Kurve 21, die den Maximalwert der Kurve 20 zwar nicht erreicht, die aber breiter gestreut ist und aus der hervorgeht, daß mit einer gleichmäßiger über die Zeit verteilten Stromverteilung gearbeitet wird.Fig. 5 shows the time course of the current intensities in an electrodeposition bath without cover and an electro-immersion bath with cover. It can be seen that the current strength 20, which arises without a diaphragm, quickly appears after the workpiece has been immersed rises a maximum value, in order then to fall according to an exponential function. When using a diaphragm, on the other hand, there is the less steeply rising and falling curve 21, which does not reach the maximum value of curve 20, but which is more widely scattered and from which it can be seen that with a more evenly spread over the Time-distributed power distribution is being worked on.

Durch die Erfindung ist es möglich, einfachere Gleichrichtergeräte für die Stromerzeugung zu verwenden, da die Stromregelung innerhalb des Bades selbsttätig erfolgt.The invention makes it possible to use simpler rectifier devices to be used for power generation, as the power control within the bathroom is automatic he follows.

Es erübrigt sich unter Umständen das Hochregeln der Badspannung bei eingetauchten Werkstücken. Daraus resultiert wiederum eine Beschichtungszeitverkürzung. Ferner werden die Eintauchvorgänge des Werkstückes in das Bad erleichtert. Während bisher das Eintauchen mit einer geringeren Vorspannung oder ohne Spannung durchgeführt wurde, um die Spannung danach langsam hochzuregeln, erlaubt es die Erfindung, das Werkstück unter Nennspannung bei gleichzeitiger Erzielung eines einwandfreien Beschickungsergebnisses in das Bad einzuführen, da die Stromstärke, bedingt durch den Abstand zwischen Werkstück und Gegenelektrode, auf ein Minimum gesenkt werden kann.It may not be necessary to increase the Bath voltage with immersed workpieces. This in turn results in a reduction in the coating time. Furthermore, the process of immersing the workpiece in the bath is facilitated. While so far, the immersion has been carried out with a lower preload or without tension was to increase the voltage slowly afterwards, the invention allows that Workpiece under nominal voltage while at the same time achieving perfect loading results to introduce into the bath, as the current strength, due to the distance between the workpiece and counter electrode, can be reduced to a minimum.

Das gleiche gilt auch für das Ausfahren der Werkstücke.The same also applies to extending the workpieces.

Die Erfindung betrifft in gleicher Weise ein Elektrotauchbad, in welchem eine oder mehrere Blenden in der BadSlüssigkeit zwischen Werkstück und Gegenelektrode angeordnet sind.The invention relates in the same way to an electrodeposition bath in which one or more orifices in the bath liquid between the workpiece and the counter electrode are arranged.

Claims (5)

Patentansprüche Claims l.lElektrotauchverfahren, bei welchem ein zu beschichtendes Werkstück und mindestens'eine Gegenelektrode in ein Bad, welches im Elektrotauchverfahren abscheidbare Stoffe enthält, eingetaucht und an unterschiedliche elektrische Potentiale gelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Werkstück und Gegenelektrode mindestens eine den Stromweg verlängernde Blende aus elektrisch isolierendem Material in das Bad eingesetzt wird.l.lElectrodeposition process in which a workpiece to be coated and at least one counterelectrode in a bath which is carried out in the electrodeposition process Contains separable substances, immersed and at different electrical potentials are placed, characterized in that between the workpiece and the counter electrode at least one diaphragm made of electrically insulating material that extends the current path is used in the bathroom. 2. Elektrotauchverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Blenden, von denen mindestens eine mit einer Öffnung versehen ist, so zwischen Werkstück und Gegenelektrode hintereinander angeordnet werden, daß der Strom einen labyrinthartigen Weg durchläuft.2. Electrodeposition process according to claim 1, characterized in that that several diaphragms, of which at least one is provided with an opening, so be arranged one behind the other between the workpiece and the counter electrode that the Stream traverses a labyrinthine path. 3. Elektrotauchverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der das Bad aufnehmende, aus leitfähigem Material bestehende und als Gegenelektrode an ein Potential angeschlossene Behälter unmittelbar mit Blenden versehen ist.3. Electrodeposition process according to claim 1 or 2, characterized in that that the bath receiving, made of conductive material and as a counter electrode Containers connected to a potential are directly provided with screens. 4. Elektrotauchverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende zur Erzielung einer gleichmäßigen Stromdichte am Werkstück mit Öffnungen versehen wird.4. Electrodeposition process according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the aperture to achieve a uniform current density on Workpiece is provided with openings. 5. Elektrotauchverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung einer gebogenen oder profilierten Blende.5. Electrodeposition process according to one of the preceding claims, characterized by the use of a curved or profiled screen. L e e r s e i t eL e r s e i t e