DE2559665A1

DE2559665A1 - Vorrichtung zur kontinuierlichen elektrolytischen faerbebehandlung eines langgestreckten gebildes aus aluminium oder einer aluminiumlegierung

Info

Publication number: DE2559665A1
Application number: DE19752559665
Authority: DE
Inventors: Masao Abe; Yoshio Ando; Norio Murohushi; Isao Shimamura; Masaaki Takahashi; Hiroshi Watanabe
Original assignee: Toyo Giken Kogyo KK; Pilot Pen Co Ltd
Current assignee: Pilot Corp; Toyo Giken Kogyo KK
Priority date: 1974-06-08
Filing date: 1975-06-06
Publication date: 1977-06-08
Also published as: DE2525245A1; JPS50155440A; US3969211A; FR2273885B1; DE2559665B2; DE2525245C3; CA1072052A; FR2273885A1; JPS5432426B2; DE2525245B2

Description

Pcrienicmwalie

Reichel u. Reichel

Frankfurt a. M. 1

Prüflingsexemplar

8609

PILOT MAN-NEN-HITSU KABUSHIKI KAISHA, Tokio, Japan und TOYO GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA, Tokio, Japan

Vorrichtung zur kontinuierlichen elektrolyt!sehen Färbebehandlung eines langgestreckten Gebildes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur kontinuierlichen elektrolytischen Färbebehandlung eines langgestreckten Gebildes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und befaßt sich insbesondere mit einer Vorrichtung, bei der anodische Oxydations- und elektrolytische Färbevorgänge des anodischen Oxidfilms an Aluminium oder Aluminiumlegierungen vorgenommen werden. Die Erfindung ist insbesondere auf eine kontinuierlich arbeitende, elektrolytische Behandlungsvorrichtung gerichtet, die eine an den elektrolytisch behandelten Oberflächen eines Materials, beispielsweise eines Streifens, eines Bandes, eines Drahtes oder einer Folie aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, auftretende Ungleichmäßigkeit in der Farbe, die durch Konzentration eines überhohen elektrischen Stromes an der Grenzfläche zwischen dem zu behandelnden Material und einer zur anodischen Oxydation dienenden Behandlungslösung sowie einer elektrolytischen Färbelösung verursacht werden, während der elektrolytischen Färbebehandlung wirksam verhindert.

709823/0877

Da bei der üblichen elektrolytischen Färbebehandlung ein Band, ein Streifen, ein Draht oder eine Folie aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung im Anschluß an die anodische Oxydationsschichtausbildung während des elektrolytischen Färbevorganges fortlaufend als Anode der elektrolytischen Färbebehandlung mit einer verhältnismäßig niedrigen Stromdichte ausgesetzt ist, besteht die Neigung, daß die für die elektrolytische Färbebehandlung erforderliche Zeitdauer groß ist, und darüberhinaus benötigt man notwendigerweise eine elektrolytische Behandlungsvorrichtung mit großen Abmessungen. Andererseits ist es bekannt, daß man die Zeitdauer für eine derartige elektrolytische Färbebehandlung verkürzen und elektrolytische Färbebehandlungsvorrichtungen mit kleineren Abmessungen verwenden kann, wenn die elektrolytische Färbebehandlung mit einer höheren Stromdichte ausgeführt wird. Bei der Verwendung einer höheren Stromdichte tritt allerdings an der Oberfläche des behandelten Materials eine Ungleichmäßigkeit in der Farbe auf, die zu erheblichen Mangeln führt.

Es besteht daher ein Bedürfnis nach einer Vorrichtung, bei der die beschriebenen Schwierigkeiten vermieden sind. Bei einer üblichen Vorrichtung, die im Gegensatz zu der nachfolgend beschriebenen Erfindung keine Puff er einrichtung aufweist, wird die Flüssigkeitsoberfläche der Lösung gestört, wenn das Aluminium oder die Aluminiumlegierung in die elektrolytische Färbelösung eingebracht wird. Das Aluminium oder die Aluminiumlegierung rufen einen Unterschied in der Berührungszeit der Lösung in der Vorschubrichtung (Längsrichtung) hervor. Das Färben beginnt somit an einer Stelle, wo das Band in Kontakt oder Berührung gebracht wird. Derjenige Teil, der nicht in Berührung oder Kontakt gebracht wird, wird ungleichmäßig gefärbt, da mit dem Färben noch nicht begonnen wird. Es entsteht somit eine ungleichmäßige Färbung mit störenden Streifen.

709823/0877

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird derjenigen Stelle, wo der Eintritt in die elektrolytische Färbelösung erfolgt, kein elektrischer Strom zugeführt, so daß das Färben an dieser Stelle nicht beginnt. Das Färben kann somit derart gesteuert werden, daß damit erst begonnen wird, wenn das Aluminium oder die Aluminiumlegierung durch eine Puffereinrichtung getreten ist. Die durch das Einbringen des Aluminiums oder der Aluminiumlegierung hervorgerufenen Störungen in der Lösung wirken sich somit auf die Färbung nicht mehr nachteilig aus.

Nach der Erfindung soll daher eine verbesserte Vorrichtung der beschriebenen Art geschaffen werden, die in einer vorbestimmten Zone in einer elektrolytischen Färbezelle eine das elektrische Feld puffernde oder dämpfende Einrichtung aufweist. Diese Puffereinrichtung für das elektrische Feld soll derart ausgebildet sein, daß bei einer elektrolytischen Färbebehandlung mit einer hohen Stromdichte ein übermäßig hoher elektrischer Strom daran gehindert wird, sich an der Grenzfläche zwischen einem Band, einem Streifen, einem Draht oder einer Folie aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und einer elektrolytischen Färbelösung zu konzentrieren, und zwar insbesondere dann, wenn das aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehende Gebilde in die elektrolytische Färbelösung eingebracht oder aus ihr genommen wird.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.

Eine derart ausgebildete elektrolytische Färbebehandlungsvorrichtung bietet die folgenden Vorteile:

709823/0877

1. Da die elektrolytische Färbebehandlung innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Zeitperiode mit einer hohen Stromdichte vorgenommen werden kann, sind mit dem Erfindungsgegenstand wirtschaftliche Vorteile erzielbar, die insbesondere auf einer Herabsetzung der Behandlungs- und damit der Produktionskosten beruhen·

2. Es wird eine gleichförmige und homogene Qualität und Güte des Produkts erzielt, womit eine größere Widerstandsfähigkeit und Haltbarkeit sowie ein gutes äußeres Erscheinungsbild verbunden sind·

3. Die elektrolytische Färbebehandlungsvorrichtung kann mit verhältnismäßig kleinen Abmessungen ausgebildet werden und weist eine einfache Konstruktion auf, was zu einer Herabsetzung der Erstellungskosten für die Vorrichtung führt.

Die Erfindung wird somit in der Schaffung einer kontinuierlichen elektrolytischen Färbebehandlurigsvorrichtung für elektrolytische Färbevorgänge an einem Gebilde, wie einem Band, einem Streifen, einem Draht oder einer Folie aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gesehen, die eine das elektrische Feld puffernde oder dämpfende Einrichtung aufweist. Die Puff er einrichtung enthält vorzugsweise mehrere, sich selbsttragende oder freistehende Platten aus einem Kunstharz oder einem ähnlichen Werkstoff mit elektrischen Isoliereigenschaften· Die das elektrische Feld puffernde Einrichtung befindet sich in der Zelle mindestens in einer solchen Zone, in der die Puffereinrichtung die Konzentration eines übermäßig hohen elektrischen Stroms an der Grenzfläche zwischen dem Gebilde und der elektrolytischen Färbelösung wirksam unterbinden kann. Dadurch wird eine ungleichmäßige Färbung des Gebildes während des elektrolytischen Färbevorganges durch eine hohe Stromkonzentration, insbesondere bei der Behandlung mit einer hohen Stromdichte, verhindert.

709823/0877

Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen an Hand von Zeichnungen erläutert· Es zeigt.

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer nach der Erfindung ausgebildeten elektrolytischen Färbevorrichtung im Längsschnitt,

Fig· 2 eine schematische Stirnansicht der dargestellten Vorrichtung im Querschnitt, und

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche, nur teilweise dargestellte, schematische Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung. . . ...... :

Der Aufbau und die Arbeitsweise einer nach der Erfindung ausgebildeten elektrolytischen Behandlungsvorrichtung zum elektrolytischen Färben werden im einzelnen an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Die Erfindung soll allerdings auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht beschränkt sein.

In der Fig. 1 ist eine nach der Erfindung ausgebildete Vorrichtung zum elektrolytischen Färben dargestellt. Die Vorrichtung dient zum Ausführen eines elektrolytischen Färbevorgangs auf einer anodischen Oxidschicht, die auf der Oberfläche des Bandes 3 ausgebildet ist· Die Vorrichtung enthält eine elektrolytische Färbezelle 13 mit einer darin befindlichen elektrolytischen Färbelösung 14, eine Elektrode 15 aus Kohle, Blei, Nickel oder einem ähnlichen, mit einem Wechselstrom (oder einem wechselstromüberlagerten Gleichstrom) gespeisten Werkstoff und eine Reihe von in einer besonderen Stellung angeordneten Pufferplatten 19 für das elektrische Feld mit elektrischen Isoliereigenschaften (beispielsweise Polyvinylchlorid und Polyäthylen).

709823/0877

Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Pufferplatten 19 in eine Zone zwischen einer Stelle 16, wo das Band 3 in die Lösung 14 eintritt, und der dieser Stelle gegenüberliegenden Vorderkante 1S₁ der Elektrode 15 angeordnet. Die Seiten- und Bodenkanten der Platten stehen in enger Berührung mit den Seitenwänden und der Bodenwand der Zelle 13* Die oberen Kanten der Platten 19 ragen dabei über die Oberfläche der Lösung 14 hinaus. Die Platten 19 haben einen geeigneten Abstand voneinander. Jede der Pufferplatten 19 ist an einem untergetauchten Abschnitt mit einer länglichen Öffnung 18 versehen, die derart ausgelegt ist, daß das Band 3 durch die Pufferplatten laufen kann.

Wie es aus der Fig. 2 hervorgeht, weisen die Pufferplatten 19 in ihrer Oberfläche Schlitze oder längliche Öffnungen 18 auf, die den Durchtritt des Bandes 3 durch die Platten gestatten. Die länglichen Öffnungen 18 werden von Aussparungen an den oberen Kanten der unteren Halbteile 19-j der Pufferplatten 19 gebildet. Die nicht weggeschnittenen Abschnitte der Oberkanten der unteren Halbteile 19-j liegen an den geradlinig verlaufenden unteren Kanten der oberen Halbteile 19₂ der Pufferplatten 19 an.

Bei dieser Vorrichtung zum elektrolytischen Färben wird das Band 3 kontinuierlich in die elektrolytische Färbelösung eingebracht, um die auf der Oberfläche des Bandes ausgebildete aiiodische Oxidschicht .zu färben. Wenn das Band 3 in die Lösung 14 eingeleitet wird, tritt eine Konzentration der gesamten Menge an elektrischem Strom an der Grenzfläche zwischen dem Band 3 und der Lösung 14 an der Stelle 16 auf,¹ wo das Band 3 in die Lösung 14 eintritt. Wenn der elektrolytische Färbevorgang mit einer hohen Stromdichte ausgeführt werden soll, stellt man eine ungleichmäßige Färbung fest, es sei denn, daß eine das elektrische Feld puffernde Einrichtung in Form der Platten. 19 vorgesehen ist. Wenn die elektrolytische Färbevorrichtung mit einer solchen

709823/0877

•J.

Puffereinrichtung ausgestattet ist, bewirkt diese eine Pufferung oder Dämpfung des elektrischen Feldes, so daß eine gleichmäßige und gleichförmige Farbgebung sichergestellt ist, die frei von irgendwelchen Unregelmäßigkeiten in der Färbung ist.

Obwohl sich der elektrische Strom an der Grenzfläche zwischen dem Band und der Lösung zum Zeitpunkt des Austretens des gefärbten Bandes aus der elektrolyt!sehen Färbelösung konzentriert, wird das Band durch den Strom nicht beeinträchtigt, da das Band bereits gefärbt worden ist.

An einer nach der Erfindung ausgebildeten elektrolytischen Färbevorrichtung und einer herkömmlichen Vorrichtung wurden vergleichende Versuche durchgeführt· Bei den Versuchen wurde ein Band und eine Folie aus Aluminium verwendet, auf deren Oberfläche eine anodische Oxidschicht aufgebracht war. Das Band und die Folie wurden mit einer elektrolytischen Färbelösung aus Stannosulfat mit 3 g/l» Nickelsulfat mit 30 g/l und Schwefelsäure mit 20 g/l bei einer Temperatur von 25 ⁰C und bei einer Wechselspannung von 15 V behandelt.

Bei der Verwendung der herkömmlichen Vorrichtung, d.h. ohne die Puffereinrichtung für das elektrische Feld, nahmen das Band und die Folie aus Aluminium eine Bronzefärbung an, die eine beachtliche Ungleichförmigkeit aufwies. Im Gegensatz dazu wurde bei Verwendung einer nach der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung mit drei, das elektrische Feld puffernden Platten aus Polyvinylchlorid, die eine Dicke von 2 mm hatten und in einem Abstand von 30 mm voneinander in der oben angegebenen Zone angeordnet waren, eine bronzenfarbene elektrolytische Färbung erzielt, die vollkommen frei von Ungleichförmigkeiten und Ungleichmäßigkeiten in der Farbe war.

70 9823/0877

Bei der praktischen Anwendung der Pufferplatten für das elektrische Feld gemäß der Erfindung in einer elektrolytischen Behandlungsvorrichtung oder einer elektrolytischen Färbezelle, werden die Konstruktionsmerkmale der das elektrische Feld puffernden Platten, beispielsweise die Anordnungszone, das Material, die Dicke, die Anzahl und der Abstand zwischen den einzelnen Platten, entsprechend dem zu behandelnden Material und den elektrolytischen Behandlungsbedingungen ausgewählt. Wenn das Band derart geführt wird, daß es beim Durchtritt durch die längliche öffnung in den Pufferplatten mit ihnen nicht in Berührung kommt, kann man die Pufferplatten auch aus einem Werkstoff herstellen, der keine elektrischen Isoliereigenschaften aufweist.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Puffereinrichtung für das elektrische Feld mit elektrischen Isoliereigenschaften ist es möglich, mehrere Kontakteinrichtungen in Form von Rollen aus einem Werkstoff mit elektrischen Isoliereigenschaften vorzusehen, und zwar in einer solchen Weise, daß die Kontakteinrichtungen zwischen den Pufferplatten beide Oberflächen oder eine Oberfläche des durch die Platten tretenden Bandes berühren. Durch die Verwendung einer Kontakteinrichtung dieser Art kann man die Pufferwirkung der Pufferplatten auf das elektrische Feld weiter verbessern. Um einen glatten oder reibungsfreien Durchtritt des Bandes durch die Pufferplatten zu gewährleisten, sollten die darin vorgesehenen länglichen öffnungen hinreichend groß sein. Die Größe dieser Öffnungen nimmt jedoch unmittelbar Einfluß auf die Wirkung der Pufferplatten, und zwar in einer solchen Weise, daß bei einer größeren Öffnungsfläche die erwünschte Dämpf ungs- oder Pufferwirkung auf das elektrische Feld kleiner wird. Aus diesem Grunde wird es bevorzugt, die genannten Kontakt, oder Berührungseinrichtungen zu verwenden, die die Schlitze oder länglichen Öffnungen zu beiden Seiten des Bandes abschließen, so

709823/0877

•ΑΛ.

daß die Wirkung der das elektrische Feld puffernden Platten erhöht wird.

In der Fig· 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem mehrere Pufferplatten 19 für das elektrische Feld vorgesehen sind, deren Anzahl jedoch kleiner ist als bei den vorausgegangenen beschriebenen Beispielen. Weiterhin sind mehrere berührende Führungseinrichtungen 20 in Form von Rollen vorgesehen, die zwischen den Pufferplatten in der elektrolytischen Färbezelle angeordnet sind.

Falls das Band glatt durch die Puffereinrichtung geführt werden kann, ist es nicht erforderlich, daß die Kontakteinrichtungen drehbar ausgebildet sind·

709823/0877

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur kontinuierlichen elektrolytischen Färbebehandlung eines langgestreckten Gebildes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit einer elektrolytischen Färbezelle, einer darin befindlichen elektrolytischen Färbebehandlungslösung und einer Elektrode, die zusammen mit dem Gebilde eine elektrische Schaltung darstellt, an die eine elektrische Spannung legbar ist,
gekennzeichnet durch
eine Puffereinrichtung 19, 20) für das elektrische Feld mit einer Durchgangsöffnung (18) zum Durchtritt des Gebildes (3) und dadurch, daß die Puffereinrichtung in einer Zone (17) zwischen einer Stelle (16), wo das Gebilde (3) in die Lösung (14) eintaucht, und einer dieser Stelle
gegenüberliegenden Kante (15-j) der Elektrode (15) angeordnet ist und die Puffereinrichtung mindestens eine
selbststehende Platte aufweist, deren Abmessungen derart sind, daß die Seiten und der Boden der Platte in enger Berührung mit den beiden Seitenwänden und der Bodenwand der Zelle (13) stehen und der obere Teil der Platte über den Spiegel der Lösung (14) hinausragt,
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Puffereinrichtung aus einem Werkstoff mit einer elektrischen Isoliereigenschaft besteht.

709823/0877
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Puffereinrichtung mit einer Anzahl von berührenden Führungseinrichtungen (20) ausgerüstet ist, die sich zwischen der Puffereinrichtung (<!9) parallel zu ihr in der Nähe der Durchgangsöffnung erstrecken und zum Herabsetzen der nicht besetzten Spaltfläche der Durchgangs Öffnung in der Puffereinrichtung in gleitender Berührung mit den beiden Oberflächen des Gebildes (3) stehen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die berührende Führungsvorrichtung Rollen enthält, die in drehbarer Berührung mit den Oberflächen des Gebildes stehen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Puffereinrichtung aus einem Material mit elektrisch leitenden Eigenschaften besteht und eine berührende Führungseinrichtung aufweist, die sich zwischen der Puffereinrichtung parallel zu ihr in der Nähe der Durchgangsöffnung erstreckt und zum Herabsetzen der nicht besetzten Spaltfläche der Durchgangsöffnung in der Puffereinrichtung in gleitender Berührung mit den Oberflächen des Gebildes steht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die berührende Führungseinrichtung Rollen enthält, die in drehbarer Berührung mit den Oberflächen des Gebildes stehen.

70 9823/0877