ITMI20010548A1

ITMI20010548A1 - Apparato per la produzione di fogli metallici per via elettrolitica

Info

Publication number: ITMI20010548A1
Application number: IT2001MI000548A
Authority: IT
Inventors: Massimiliano Bestetti
Original assignee: Consorzio Politecnico Innovazi
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2002-09-15
Also published as: WO2002075024A1; EP1370717A1

Description

DESCRIZIONE

dell’invenzione industriale dal titolo:

“Apparato per la produzione di fogli metallici per via elettrolitica.”

La presente invenzione si riferisce ad un apparato per la produzione di fogli metallici per via elettrolitica.

La produzione di metalli per via elettrolitica da soluzioni acquose (ad esempio l'elettroestrazione dello zinco) è effettuata generalmente in celle ad elettrodi piani e paralleli. Il metallo è depositato su un substrato conduttore (ad esempio in lega di alluminio nel caso della deposizione di zinco). Quando il deposito raggiunge un determinato spessore si interrompe il processo di elettrodeposizione, si estraggono i catodi e si distacca meccanicamente il deposito di metallo ottenuto dal substrato. Il substrato è poi utilizzato per una nuova deposizione.

Esistono anche alcune applicazioni (ad esempio nella produzione del foglio di rame) in cui il catodo è in forma di tamburo. La superficie cilindrica è il substrato su cui avviene la deposizione (ad esempio nel caso del foglio di rame il tamburo è realizzato in titanio). Il tamburo è posto in rotazione durante la deposizione del metallo. Il deposito cresciuto sulla superficie cilindrica viene rimosso in maniera continua dal substrato. H tamburo è posto in rotazione sull'asse mediante meccanismi che agiscono sull'asse del tamburo stesso. La corrente elettrica raggiunge la superficie del tamburo passando attraverso contatti striscianti posizionati sull'asse del tamburo. Gli elettrodi a tamburo rotante hanno il vantaggio di non richiedere costosi metodi di rimozione del metallo dal substrato e operano in modo meno discontinuo rispetto al caso degli elettrodi a facce piane e parallele.

In vista dello stato della tecnica descritto, uno scopo della presente invenzione è quello di provvedere ad un apparato per la produzione di fogli metallici per via elettrolitica che risulti concettualmente più semplice rispetto all'arte nota.

In accordo con la presente invenzione, questi ed altri scopi vengono raggiunti mediante un apparato per la produzione di fogli metallici per via elettrolitica comprendente: almeno un anodo; almeno un catodo avente una superficie su cui si depositerà del metallo in modo da formare detti fogli metallici; un bagno elettrolitico in cui è posto detto anodo e detto catodo; mezzi di alimentazione elettrica di detto catodo; mezzi di rimozione continua di detti fogli metallici; mezzi di azionamento atti a porre detta superficie in movimento; caratterizzato dal fatto che detta superficie è costituita da un nastro di foglio continuo conduttivo deformabile; detti mezzi di azionamento di detta superficie in movimento comprendono detti fogli metallici.

Grazie alla presente invenzione è possibile realizzare un apparato concettualmente semplice in particolare per quanto riguarda la movimentazione dell'elettrodo e la alimentazione elettrica; ed inoltre che unisca i vantaggi degli apparati a elettrodi piani e paralleli (compattezza) e quelli degli apparati a tamburo (continuità di funzionamento).

Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione pratica, illustrata a titolo di esempio non limitativo in figura 1, la quale mostra un disegno schematico di un esempio di realizzazione dell'apparato in accordo alla presente invenzione.

In figura 1 è mostrata una cella elettrolitica 10 contenente un elettrolita acquoso 11. All'interno della cella elettrolitica 10 sono poste due piastre 12 costituenti gli anodi della cella 10. Tra le due piastre 12 è posto un elettrodo (catodo) avente la forma di un nastro continuo 14 di materiale conduttore sulla cui superficie avviene la deposizione del metallo 15. Il nastro continuo 14 è libero di ruotare attorno a due alberi 13, aventi un basso coefficiente di attrito di strisciamento tra la superficie interna del substrato e l'albero stesso. Nell'esempio di realizzazione mostrato in figura 1 è mostrato solo un catodo 14 e due anodi 12, ma in una realizzazione industriale è possibile utilizzare più anodi e catodi posti affiancati tra di loro.

Il metallo 15 si deposita sul nastro continuo 14 e viene rimosso dalla superficie nella forma di un foglio continuo 16 ad esempio mediante un meccanismo a puleggia su cui si avvolge il foglio di metallo 16 prodotto. Il foglio di metallo 16, rimosso dal nastro continuo 14, passa attorno ad un albero 17, allineato con il nastro continuo 14, e procede verso una puleggia 18 su cui viene avvolto. La puleggia 18, messa in rotazione tramite un motore non mostrato nella figura, tira il foglio di metallo 16 che si avvolge attorno ad essa. L'azione svolta dalla puleggia 18, tirando il foglio di metallo 16, mette in movimento il nastro continuo 14 grazie all'adesione esistente tra esso ed il metallo depositato, e nello stesso tempo ne permette il distacco nel punto 20 del nastro continuo 14.

Infatti, essendo l'albero 17 allineato con il nastro continuo 14, nel punto 20 in cui il metallo 15 dovrebbe passare attorno ad un albero 13, esso si stacca dal nastro continuo 14 e si forma il foglio di metallo 16. Nell'esempio riportato in figura 1, l'albero 17 è allineato con il nastro continuo 14 in modo da permettere la rimozione del foglio di metallo 16. Altri mezzi equivalenti di rimozione possono essere utilizzati.

Le piastre 12 costituenti gli anodi della cella sono connessi al polo positivo di un generatore di tensione 19. Il terminale negativo del generatore di tensione 19 è connesso direttamente al foglio di metallo 16, il quale fornisce corrente al catodo costituito dal nastro continuo 14. Ad esempio, la puleggia 18 può essere elettrificata mediante uno o più contatti elettrici striscianti posti sull'albero di rotazione della puleggia stessa. La corrente passa cosi dalla puleggia 18 al foglio di metallo 16 e quindi alla cella elettrolitica 10.

Il nastro continuo 14 comprende una superficie esterna dove si deposita il metallo 15 ed una superficie interna (cioè quella che non è direttamente affacciata sugli anodi 12) dove non si deve depositare il metallo 15. A questo scopo la superficie interna deve essere isolata elettricamente, quindi è rivestita di un materiale isolante (ad esempio mediante opportuni rivestimenti organici). Anche i bordi del nastro continuo 14 (seppure di dimensioni minime) devono subire lo stesso trattamento di isolamento elettrico.

Al fine di garantire una lunga vita operativa ed evitare eventuali rotture del nastro continuo 14 esso deve essere costituito da un materiale opportuno e deve avere uno spessore adeguato in relazione al diametro degli alberi 13.

Lo stato di massima sollecitazione del nastro continuo 14, cioè quello lungo la direzione di avvolgimento, è dato in prima approssimazione dalla formula

dove:

s è lo spessore del foglio metallico;

r il raggio di curvatura dell’albero attorno al quale il foglio è piegato;

E è il modulo elastico del metallo;

v è il modulo di Poisson del metallo.

La formula vale per spessori del foglio piccoli rispetto al raggio di curvatura, e nel caso in cui il foglio non sia soggetto a trazione da parte del metallo 15 deposto (ossia è immobile).

Lo stato di massima sollecitazione, lungo la direzione di avvolgimento, si ha sulle superfici esterna (di trazione) ed interna (di compressione).

La geometria (ossia r ed s) e la composizione del foglio metallico vanno scelti in modo che la massima sollecitazione a cui è sottoposto il materiale sia inferiore al limite di fatica.

Ad esempio nel caso delle leghe di alluminio (E ~ 70000 MPa e v ~ 0,33) il limite di fatica Lf ha valori compresi tipicamente nell’intervallo 20÷160 MPa.

II valore assoluto dello stato di massima sollecitazione è dato dai valori di Tabella 1 (i valori di r e s per cui lo stato di massima sollecitazione è inferiore al limite di fatica del materiale adottato per realizzare il substrato sono quelli ritenuti accettabili).

Nel caso delle leghe di titanio (E ~ 110000 MPa e v ~ 0,33) il limite di fatica Lf ha valori compresi tipicamente nell’intervallo 130÷1000 MPa.

Il valore assoluto dello stato di massima sollecitazione è dato dai valori di Tabella 2 (i valori di r e s per cui lo stato di massima sollecitazione è inferiore al limite di fatica del materiale adottato per realizzare il substrato sono quelli ritenuti accettabili).

In un esempio di realizzazione della presente invenzione, per ottenere fogli di metallo 16 di Zinco, le due piastre 12 costituenti gli anodi della cella 10 sono formati da una lega di Piombo e Argento. In un altra forma di realizzazione sono formati dai cosiddetti Anodi Dimensionalmente Stabili e quindi da una lega tipicamente ma non esclusivamente di Titanio, e di una miscela di Ossidi di Iridio e Tantalio. Il nastro continuo 14 è formato da una lega di Alluminio dello spessore di 0,15 mm ed i raggi dei due alberi 13 è di 50 mm. I due alberi 13 sono posti ad una distanza di 1 m, e la larghezza del nastro continuo 14 è di 1 m. Il generatore di tensione 19 è in grado di fornire una corrente fino a 10000 A/m<2>.

Nella fase iniziale di avviamento dell'apparato si deve depositare un primo strato di metallo 15 sul nastro continuo 14, se ne rimuove un lembo e si aggancia alla puleggia 18, quindi il processo procede in modo autonomo.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Apparato per la produzione di fogli metallici (16) per via elettrolitica comprendente: almeno un anodo (12); almeno un catodo (14) avente una superficie su cui si depositerà del metallo (15) in modo da formare detti fogli metallici (16); un bagno elettrolitico (11) in cui è posto detto anodo (12) e detto catodo (H); mezzi di alimentazione elettrica (19, 18, 16) di detto catodo (14); mezzi di rimozione continua (17, 18) di detti fogli metallici (16); mezzi di azionamento (18, 16) atti a porre detta superfìcie in movimento; caratterizzato dal fatto che detta superficie è costituita da un nastro di foglio continuo (14) conduttivo deformabile; detti mezzi di azionamento di detta superficie in movimento comprendono detti fogli metallici (16).
2. Apparato per la produzione di fogli metallici per via elettrolitica in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto foglio continuo (14) conduttivo deformabile è in movimento attorno a due alberi (13).
3. Apparato per la produzione di fogli metallici per via elettrolitica in accordo alla rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che ciascun albero (13) avente un raggio prefissato di curvatura e detto foglio conduttivo (14) avente uno spessore prefissato in modo che detto foglio conduttivo (14) operi in condizioni di sicurezza rispetto al limite di fatica.
4. Apparato per la produzione di fogli metallici per via elettrolitica in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti mezzi di alimentazione elettrica (19, 18, 16) di detto catodo (14) comprendono detti fogli metallici (16).
5. Apparato per la produzione di fogli metallici per via elettrolitica in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti mezzi di alimentazione elettrica (19, 18, 16) comprendono una puleggia (18) su cui si possono avvolgere detti fogli metallici (16), detta puleggia (18) essendo alimentata elettricamente.
6. Apparato per la produzione di fogli metallici per via elettrolitica in accordo alla rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che detti mezzi di azionamento (18, 16) comprendono un albero motorizzato posto in rotazione su cui è fissata detta puleggia (18) su cui si possono avvolgere detti fogli metallici (16) che a loro volta mettono in movimento detto foglio conduttivo (14).
7. Apparato per la produzione di fogli metallici per via elettrolitica in accordo alla rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che detti fogli metallici (16) sono alimentati elettricamente mediante un contatto elettrico posto su detto albero motorizzato.
8. Apparato per la produzione di fogli metallici per via elettrolitica in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti fogli metallici (16) consistono in un unico foglio continuo metallico.
9. Apparato per la produzione di fogli metallici per via elettrolitica in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto foglio conduttivo deformabile (14) comprende una superficie interna che è rivestita di un materiale isolante.