DE3108615A1

DE3108615A1 - Vorrichtung zum elektrolytischen behandeln eines metallbandes

Info

Publication number: DE3108615A1
Application number: DE19813108615
Authority: DE
Inventors: Hajime Tokyo Nitto; Katusi Kitakyusyu Fukuoka Saito; Kango Kitakyusyu Fukuoka Sakai; Yasuo Fukuoka Shimokawa
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1980-03-07
Filing date: 1981-03-06
Publication date: 1982-01-14
Also published as: GB2071155B; CA1156180A; NL179662B; DE3108615C2; NL8101059A; GB2071155A; NL179662C; IT8167317A0; AU525633B2; FR2477580B1; AU6765581A; IT1144316B; US4310403A; BR8101328A; FR2477580A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrolytischen Behandeln eines Metallbandes in einem Elektrolyten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen hohen Wirkungsgrad auf und ist mit einem Elektroden-Andruckkissen zum Ausüben eines statischen Drucks auf das Band versehen.

Bekanntlich kann die Oberfläche eines Stahlbandes mit Zink oder Zinn plattiert werden, indem man das Band einer elektrolytischen Behandlung unterzieht. Hierzu wird normalerweise eine vertikal arbeitende elektrolytische Vorrichtung verwendet. Bei dieser Vorrichtung wird das Stahlband durch einen Elektrolysebehälter, der mit einem Elektrolyten gefüllt ist, über Gummiwalzen geführt, die in dem Elektrolyten untergetaucht angeordnet sind; ferner sind oberhalb der Oberfläche des Elektrolyten elektrisch leitfähige Walzen angeordnet. Beim Durchlauf durch den Elektrolyten wird das Band durch Anlegen einer Spannung zwischen dem Band als Kathode und einer Elektrodenplatte als Anode elektroplattiert, die in den Elektrolyten derartig eingehängt ist, daß ihre Oberfläche zu einer Oberfläche des Bandes weist.

Die Konstruktion der üblichen elektrolytischen Vorrichtung beruht auf dem Konzept, daß das Band in den Elektrolyten eintaucht. Hinsichtlich der Betriebsweise zeigt daher diese Vorrichtung die folgenden Nachteile:

1) Wenn die Vorrichtung aufgrund irgendwelcher Schwierigkeiten angehalten wird und der Elektrolyt aus dem Behälter entfernt werden muß, so ist diese Entnahme des Elektrolyten zeitraubend, was zu einer erheblichen Verzögerung bis zur Portsetzung des Betriebs führt, da der Behälter mit einer großen Elektrolytmenge gefüllt ist.

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2) Dem Band wird der elektrische Strom von einer leitfähigen Walze zugeführt, die oberhalb der Elektrolytoberfläche angeordnet ist. Da in diesem Fall die in den Elektrolyten eingetauchte Walze nicht—leitend sein muß, d.h. eine isolierende Walze, beispielsweise eine Gummiwalze ist, wird der Strom dem Band lediglich aus einer Richtung zugeführt. Daher entwickelt das Band, das sich zwischen den benachbarten zwei leitfähigen Walzen um die isolierende Walze herum erstreckt, einen hohen elektrisehen Widerstand, was in unerwünschter Weise zu einem

hohen Verbrauch an elektrischer Energie führt. Da ferner -■■"■ der Strom dem zwischen den Elektrodenplatten zugeführten Band lediglich aus einer einzigen Richtung zugeführt wird, müssen die Elektrodenplatten gegenüber dem Band geneigt angeordnet werden, um eine gleichförmige Verteilung des Stroms in dem verwendeten Elektrolyten zu erhalten.

3) Bei der Tauchelektrolyse ergibt sich, wenn kein Strom zugeführt wird, aufgrund der Differenz des Standardelektrodenpotential ein umgekehrtes Potential zwischen der unlöslichen Elektrode und dem zu plattierenden Material, sowie zwischen der unlöslichen Elektrode und dem Plattierung sme tall. Dadurch ergibt sich eine Potentialumkehr, und die Anode wirkt als Kathode, während die Kathode als Anode wirkt. Daher ist selbst dann, wenn unlösliches Elektrodenmaterial für die Elektrodenplatte verwendet wird, die Nutζlebensdauer der erhaltenen Elektrodenplatte nicht besonders lang.

4) Die Förderstrecke des Bandes kann aufgrund von Vibrationen oder Verdrehungen fluktuieren, die in dem Band zwischen der oberen und der unteren Walze auftreten; das Gleiche ergibt sich bei ungleichförmiger Form und C-förmiger Verwerfung des Bandes in seiner Querrichtung. Daher ist es unmöglich, die Elektrodenplatten nahe am Band anzuordnen. Bei üblichen Elektrolysevorrichtungen beträgt der Abstand zwischen der Oberfläche der Elektrodenplatte und

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der Oberfläche des Bandes von etwa 30 bis 60 ram. Dieser hohe Abstand erfordert eine hohe ElektroIysespannung, was im Hinblick auf den Energieverbrauch nachteilig ist. Ferner ist es unmöglich, die Elektrolyse mit hoher Stromdichte durchzuführen.

5) Der in dem Zwischenraum zwischen den Elektrodenplatten vorhandene Anteil des Elektrolyten wird durch den äußeren Anteil des Elektrolyten nicht ausreichend ersetzt. Dadurch verschlechtert sich der Elektrolysewirkungsgrad. Wenn ferner die Stromdichte erhöht wird, verschlechtert sich unausweichlich die Qualität der erhaltenen Plattierung sschicht.

Die JP-OS 23 985/77 beschreibt eine andere Elektrolysevorrichtung. Bei dieser Vorrichtung erfolgt die Plattierung an der Stelle, wo das Band zu einer Richtungsumkehrwalze weist, die im Elektrolyten eingetaucht ist. Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß das Band ohne Kontakt mit der Walze und unter der Wirkung eines Flussigkeitskissens geführt wird, das durch den Elektrolyten gebildet wird. Zu diesem Zweck wird der Elektrolyt durch Bohrungen in der Oberfläche der Walze eingespritzt, und gleichzeitig wirkt die Walze als Anode.

Bei dieser Elektrolysevorrichtung erfolgt jedoch das Plattieren mit in den Elektrolyten eingetauchtem Band. Daher treten bei dieser Vorrichtung die gleichen Probleme auf, die bei der zunächst beschriebenen bekannten Vorrichtung vorhanden sind, da ferner lediglich eine Oberfläche des Bandes, die zur Oberfläche der untergetauchten Walze hin weist, bei dieser Elektrolysevorrichtung plattiert wird, muß dann, wenn die beiden Seiten des Bandes plattiert werden sollen, die Plattierung mit umgekehrter Plattierungsflache des Bandes etwa unter Verwendung zweier derartiger Vorrichtungen durchgeführt werden. Daher weist diese Elektrolysevorrichtung große Abmessungen auf.

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Ferner bewegt sich, bei dieser Elektrolysevorrichtung das Band ohne direkte Berührung mit der Walze, indem der Elektrolyt auf lediglich eine Oberfläche des Bandes durch in der Oberfläche der Walze vorgesehene Bohrungen gedrückt wird, um dadurch einen bestimmten Abstand zwischen der Oberfläche des Bandes und der Oberfläche der Walze aufrechtzuerhalten. Beim Transport des Bandes entlang der Walze schwankt der Abstand zwischen der Oberfläche des Bandes und der Oberfläche der Walze in Abhängigkeit von der mechanischen Spannung des Bandes. Daher ist es schwierig, auf dem Band einen gleichförmigen Niederschlag an Plattierungsmetall zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile bekannter Vorrichtungen zu vermeiden und eine Elektrolysevorrichtung zu schaffen, die zum Behandeln eines Metallbandes geeignet ist, wobei die Elektrolyse mit hohem Wirkungsgrad und bei hoher Stromdichte erfolgt und das Band nahe der gegenüberliegenden Elektrode gehalten wird.

Diese Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht ausgezeichnete Betriebsbedingungen, wobei während des Betriebs auftretende Schwierigkeiten leicht eliminiert werden können, in dem die Behandlungsstrecke für einen sehr kurzen Zeitraum angehalten wird. Erfindungsgemäß wirkt auf das Band ein statischer Druck, und zwar mit Hilfe einer Auswurfvorrichtung für den Elektrolyten, um Vibrationen, Verdrehungen, C-Verwerfungen und ein Versetzen des Stahls zu verhindern.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der elektrische Widerstand des Bandes im Gegensatz zu bekannten elektrolytischen Vorrichtungen auf einen außerordentlich niedrigen Wert reduziert werden, und die elektrolytische Behandlung kann bei hoher Stromdichte und unter stabilen Bedingungen in

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einfacher Weise erfolgen. Ferner kann in einfacher Weise das Band einseitig oder differentiell auf zwei Seiten plattiert werden, bei dem die Metalldicke auf der Vorderseite des Bandes sich von der auf der Rückseite unterscheidet, 5

Außerdem kann erfindungsgemäß ein Überzug von Plattierungsmetall auf den Randbereichen des Bandes verhindert werden, um einen gleichförmigen Niederschlag des Plattierungsmetalls auf dem Band zu erhalten.
10

Ferner kann ein Niederschlag auf der leitenden Walze leicht entfernt werden.

Außerdem ist die Nutzlebensdauer der Elektrode erhöht. 15

Schließlich ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Vielzweck-Elektrolyse, beispielsweise eine Kombination von zwei oder mehr Oberflächenbehandlungen, wie Entfetten, Abbeizen, Elektroplattieren und Formgebung. 20

Die erfindungsgemäße Elektrolysevorrichtung zeichnet sich unter anderem durch die folgenden Merkmale aus: Das Band wird in dem Elektrolysebehandlungsraum in dem Behälter gehalten, ohne es in den Elektrolyten einzutauchen; dabei wird das Band in diesem Behandlungsraum einer elektro-Iytischen Behandlung unterworfen, indem der Elektrolyt zur Oberfläche des Bandes aus einem sogenannten "Elektrodenkissen" herausgedrückt oder ausgeworfen wird, so daß in dem Zwischenraum zwischen dem Elektrodenkissen und dem Band ein statischer Druck aufgebaut wird; das Elektrodenkissen ist an einer vorgegebenen Stelle innerhalb des Elektrolysebehandlungsraums so angeordnet, daß es zur Oberfläche des Bandes weist. Somit unterscheidet sich der Elektrolysebehandlungsraum der erfindungsgemäßen Vorrichtung völlig von der bekannten Vorrichtung. So ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Elektrolysebehälter nicht mit dem Elektrolyten

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gefüllt, und das Elektrodenkissen ist in Form eines Hohlkastens aufgebaut; der statische Druck entwickelt sich zwischen dem Kissen und dem Band, in-dem der Elektrolyt durch die Düse des Kissens zum Band herausgedrückt wird. Dadurch vermeidet die erfindungsgemäße Vorrichtung verschiedene Nachteile der bekannten Tauch-Elektrolysevorrichtung. So kann beispielsweise bei vertikalem Elektrolysebehälter auch die untere Walze als leitende Walze verwendet werden, und ferner kann das Band sich stabil bewegen, da Vibrationen des Bandes verhindert und Verformungen des Bandes korrigiert werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ferner vorteilhaft, da der Elektrolysebehälter nicht mit Elektrolyt gefüllt ist, so daß eine Reparatur der leitenden Walze, beispielsweise die Entfernung eines Niederschlags von der Oberfläche der Walze, leicht ausgeführt werden kann, indem eine Auswurf- oder Spritzöffnung vorgesehen wird, durch die ein Elektrolyt auf die Oberfläche der leitenden Walze gespritzt wird, die sich außer Kontakt mit dem Band befindet.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer bekannten Elektrolysevorrichtung,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrolysevorrichtung, Fig. 3-5 Querschnittsansichten weiterer erfindungsgemäßer

Ausführungsformen,

Fig. 6 eine Ansicht zur Erläuterung der Wirkung des erfindungsgemäßen Elektrodenkissens,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Elektrodenkissens,

Fig. 8A Darstellungen zur Erläuterung von Schlitzformen des erfindungsgemäßen Elektrodenkissens,

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Fig. 9ä Querschnittsansichten des erfindungsgemäßen ^xs Elektrodenkissens von der Seite,

Fig. 10 graphische Darstellungen zur Darstellung der Beziehungen zwischen dem Abstand zwischen der Oberfläche des Bandes und der Oberfläche der Düse und

der Stützkraft der Flüssigkeit für das statische und das dynamische Druckkissen, Fig. 11 eine Darstellung zur Erläuterung der auf das Band einwirkenden Rückstellkraft bei statischem Druckkissen,

Fig. 12 eine graphische Darstellung der auf das Band einwirkenden Rückstellkraft bei statischem Druckkissen,

Fig. 13A Darstellungen zur Erläuterung eines Verfahrens ^{und 13B} zum Bestimmen der Rückstellkraft,

Fig. 14 eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen

Elektrolysevorrichtung mit einer Einrichtung zum Entfernen eines Niederschlags auf der leitenden Walze,

Fig. 15 eine Darstellung zur Erläuterung der Plattierung auf einer Oberfläche und der differentiellen Plattierung auf zwei Oberflächen mittels eines erfindungsgemäßen Elektrodenkissens mit statischem Druck, und

Fig. 16. eine Darstellung zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Maßnahmen zum Verhindern eines Kantenüberzugs mit Hilfe des Elektrodenkissens mit statischem Druck.

Gemäß Fig. 1 weist eine bekannte Elektrolysevorrichtung zum elektrolytischen Behandeln eines Metallbandes mit einem Elektrolyten einen Elektrolysebehälter 1 auf, der mit einem Elektrolyten 6 gefüllt ist. Ein Stahlband 4 bewegt sich durch den Elektrolysebehälter 4 über Gummiwalzen 2, die im Elektrolyten 6 untergetaucht sind, und über leitende Walzen 3, die oberhalb der Oberfläche des Elektrolyten 6 angeordnet

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sind.. Beim Durchlauf durch den Elektrolyten 6 wird das Band 4 elektroplattiert oder elektrolytisch entzundert, in_dem eine Spannung zwischen dem Band 4 als Kathode und einer Elektrodenplatte 5 als Anode angelegt wird, die in dem Elektrolyten 6 hängt, so daß die Oberfläche der Elektrodenplatte 5 zu einer Oberfläche des Bandes 4 weist.

In Fig. 2 ist schematisch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrolysevorrichtung dargestellt. Ein Elektrolysebehandlungsraum 11a wird durch einen kastenförmigen Elektrolysebehälter 11b definiert, an dessen Boden sich ein Flüssigkeitsvorrat 12 befindet. Ferner sind mehrere leitfähige Walzen 13 zum Führen des Metallbandes 14 sowie zum Zuführen eines Stroms zum Metallband 14 sowie ein Paar sogenannter "Elektrodenkissen" 15 vorgesehen. Die leitfähigen Walzen 13 sind an einer oberen und einer unteren Stelle innerhalb des Behandlungsraums 11a angeordnet. Der Metallstreifen 14 bewegt sich entlang einem vorgegebenen auf- und abwärts gerichteten Zickzack-Weg, der sich durch den BehandlungsrauEi 11a und um die leitfähigen Walzen 13 herum erstreckt. Die Elektrodenkissen 15 sind nahe am Band 14 angeordnet, das zwischen den oberen und unteren leitfähigen Walzen 13 geführt wird; die Elektrodenkissen 15 sind annähernd symmetrisch gegenüber dem Band 14 angeordnet. Die Elektrodenkissen 15 sind so ausgebildet, daß sie aus der zum Band 14 hinweisenden Oberfläche einen Elektrolyten zum Band 14 hin auswerfen (herausspritzen) können. Der Elektrolyt wird dem Elektrodenkissen 15 mit Hilfe einer Pumpe 16 unter einem vorgegebenen Druck zugeführt (vgl. Fig. 2). Nach dem Herausdrükken strömt der Elektrolyt nach unten in den Flüssigkeitsvorrat 12, aus dem der Elektrolyt über 'die Pumpe 16 dem Elektrodenkissen 15 erneut zugeführt wird. Der umzuwälzende Elektrolyt kann in üblicher Weise vor der Pumpe 16 gesammelt und erwärmt werden. In Fig. 2 ist lediglich ein Paar Elektroden-

kissen 15 dargestellt. In der Praxis weist jedoch die

erfindungsgemäße Elektrolysevorrichtung meist ein oder mehrere L 130062/0616 ^J

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zusätzliche Paare Elektrodenkissen auf, die entlang dem
Transportweg des Bandes zwischen den oberen und unteren
leitenden Walzen 13 innerhalb des Behälters 11b angeordnet sind.
5

Die Fig. 3 bis 5 zeigen schematische Ansichten weiterer erfindungsgemäßer Ausführungsformen der Elektrolysevorrichtung. Fig. 3 zeigt ebenso wie Fig. 1 eine vertikale Elektrolysevorrichtung. In diesem Fall ist der Behandlungsbehälter 11b in zwei oder mehr Abschnitte unterteilt, so daß der Behandlungsraum in dem Behälter in zwei oder mehr Abschnitte 11c, 11d, 11e ... unterteilt ist. Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform bewegt sich das Band 14 horizontal
durch den Behandlungsraum 11a in dem Behälter 11b. Mehrere Elektrodenkissen15 sind entlang der Transportstrecke des
Bandes 14 angeordnet. Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführurigsform bewegt sich das Band 14 ebenfalls horizontal
durch den Behandlungsraum in den Behälter 11b. In diesem
Fall ist jedoch der Behandlungsraum in zwei Abschnitte 11c und 11d unterteilt.

Die Fig. 6 zeigt Einzelheiten einer Seitenansicht eines erfindungsgemäß einsetzbaren Elektrodenkissens 15. Das Elektrodenkissen 15 weist ein hohlkastenTörmiges Bauteil auf

und weist im wesentlichen parallel und in dem erforderlichen Abstand t zum Band 14. Das Elektrodenkissen 15 weist
mehrere Austrittsschlitze 17 für den Elektrolyten auf, die in der zum Band 14 weisenden Vorderseite ausgebildet sind. In jedem Kissenpaar sind die zueinander weisenden Schlitzpaare 17 unter einem symmetrischen Winkel zueinander angeordnet. Ferner sind die Schlitze 17 so angeordnet, daß sie gemäß Fig. 7 zum Band 14 weisen. Wenn der Elektrolyt dem
Elektrodenkissen 15 von hinten zugeführt und durch die
Schlitze 17 zum Band 14 herausgedrückt wird, so strömt der

³^ Elektrolyt, in den durch die Pfeile in Fig. 6 dargestellten Richtungen, so daß ein statischer Druck zwischen der

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Vorderseite des Kissens 15 und der zum Kissen 15 weisenden Oberfläche des Bandes 14 ausgebildet wird. Da jedes Paar Elektrodenkissen 15 zum Band 14 weist, wird auf beide Seiten des Bandes 14 ein statischer Druck ausgeübt. Durch diesen statischen Druck wird das Band 14 stabil abgestützt und am Vibrieren gehindert, darüberhinaus werden Verformungen korrigiert.

Wenn andererseits die Vorderseite des Elektrodenkissens 15, die zum Band 14 weist, so ausgebildet ist, daß sie als ■ ■ Elektrode wirkt, so kann das Metallband 14 elektrolytisch behandelt werden, da sich zwischen dem Elektrodenkissen 15 und dem Metallband 14 der Elektrolyt befindet. Dadurch erhält man die gewünschte plattierte Metallschicht auf der Oberfläche des Bandes. Die Oberflächenschicht des Elektrodenkissens kann aus einem elektrolytisch unlösbaren metallischem Elektrodenmaterial bestehen, beispielsweise aus einer Platte aus einer Blei-Zinn-Legierung oder aus einer mit Platin plattierten Titanplatte. Vorzugsweise kann die Oberflächenschicht des Elektrodenkissens aus einer Titanplatte bestehen, die mit einem Edelmetall, wie Platin, plattiert ist, da ein derartiges Material eine lange Nutzlebensdauer aufweist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann jedes Elektrodenkissen mit mindestens einem Paar Schlitze versehen sein, die sich parallel zur Längs- oder Querrichtung des Elektrodenkissens erstrecken. In diesem Fall sind vorzugsweise mindestens zwei Paar Schlitze vorgesehen. Ferner kann jedes Elektrodenkissen mit mindestens einem Schlitz versehen sein, der sich unter einem Winkel zur Längs- oder Querrichtung des Elektrodenkissens erstreckt, und ferner ist mindestens ein Schlitz vorgesehen, der sich parallel zur Längs- oder Querrichtung des Elektrodenkissens erstreckt.

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Die Fig. 8A bis D zeigen jeweils Ausführungsformen einer schlitzförmigen Düse des Elektrodenkissens. Bei Fig. 8A weist das Elektrodenkissen 15 einen einzigen rechteckigen Schlitz auf, der die Oberfläche der Elektrode 15a umgibt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8D ist der Schlitz wie bei Fig. 8A ausgebildet, jedoch mehrfach vorhanden (Vielfachschlitz) . Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8B weist ein rechteckiger Schlitz 17 zwei Brückensegmente 17a und 17b auf. In diesem Fall werden drei statische Druckzonen zwisehen dem Elektrodenkissen .und dem Metallband erzeugt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8C weist ein rechteckiger Schlitz 17 vier Brückensegmente 17c, 17d, 17e und 17f auf, so daß fünf statische Druckzonen zwischen dem Elektrodenkissen und dem Metallband erzeugt werden. Bei den Schlitzen gemäß den Fig. 8B und 8C kann der rechteckige Schlitz mit einem oder mehreren Brückensegmenten in zwei oder mehr unabhängige Schlitze unterteilt werden, durch die der Elektrolyt mit einer vorgegebenen Strömungsrate und/oder Druck des Elektrolyten unabhängig voneinander abgegeben werden kann.

Wenn der Schlitz Mehrfachsegmente aufweist, so dient das äußerste Segment als Vorhang, um zu verhindern, daß der in dem Zwischenraum zwischen dem Elektrodenkissen und dem Metallband befindliche Elektrolyt im Innern Blasen aufnimmt, so daß die Bewegung des Bandes stabil bleibt. Die mehrfachen Brückensegmente des Schlitzes sind besonders dann wirksam, wenn die Breite des zu behandelnden Bandes sich ändert. So weist z.B. in Fig. 8C der Schlitz 17 mehrere rechteckige Segmente auf, die jeweils eine statische Druckzone auf einem Metallband in geeigneter Weise ausbilden, dessen Breite der Breite des rechteckigen Segments im Schlitz 17 entspricht. Dies bedeutet, daß der Schlitz gemäß Fig. 8C für verschiedene Breiten des Metallstreifens eingesetzt werden kann. Somit ist die Lage der Brückensegmente in Abhängigkeit

von der Breite der zu behandelnden Metallbänder variabel. 35

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Bei einer anderen Ausführungsforia des Schlitzes können die Anzahl der Schlitze oder Segmente auf einen höheren Wert als bei den Fig. 8C und 8D erhöht werden. Alternativ kann der Schlitz in der Form gemäß Fig. 8E ausgebildet sein. 5

Gemäß den Fig. 9A bis C ist jedes Elektrodenkissen 15 mit einer Elektrodenoberflächenschicht 15a und einem rückwärtigen Kastenteil 15b versehen. Der Kastenteil 15b kann ferner mehreren einzelne Kammern aufweisen, die der Anzahl der "^ Schlitzsegmente entsprechen (vgl. Fig. 9B^ gemäß Fig. 9C ist eine beliebige Anzahl von Kammern vorgesehen. Bei dem Kastenteil gemäß den Fig. 9B oder 9C können die Drucke und/ oder die Strömungsraten des den entsprechenden Kammern zugeführten Elektrolyten individuell gesteuert werden. Daher kann jede Vorrichtung zum Zuführen des Elektrolyten zu jeder Kammer (zu jedem Schlitzsegment) mit einer Einrichtung zum Steuern der Zuführgeschwindigkeit oder -rate und/oder des Drucks des Elektrolyten versehen sein. Beispielsweise kann gemäß Fig. 8D jeder der drei rechteckigen Schlitze unabhängig mit einer eigenen Elektrolytzuführvorrichtung verbunden sein, die eine Einrichtung zum Steuern der Zuführrate und/oder des Drucks des Elektrolyten aufweist.

Alle diese Elektrodenkissen müssen in der Lage sein, den Zwischenraum zwischen der Vorderseite des Kissens und der Bandoberfläche mit dem Elektrolyten auszufüllen und auf das Band einen statischen Druck auszuüben, in—dem der Elektrolyt zum Band hin herausgedrückt wird. Das Elektrodenkissen kann _: in geeigneter Weise ausgebildet werden, und zwar in Abhängigkeit von der Position des Kissens und dem vorgesehenen Zweck.

Bei der erfindungsgemäßen Elektrolysevorrichtung sollte der Abstand t zwischen der Oberfläche des Bandes 14 und der Vorderseite des Elektrodenkissens 15 in vorteilhafter Weise möglichst klein sein. Dadurch können Vibrationen des Bandes

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durch den statischen Druck verhindert werden, der in dem Zwischenraum zwischen der Oberfläche des Bandes 14 und der Vorderseite des Elektrodenkissens 15 erzeugt wird. Je kleiner der Abstand t ist, umso höher ist die Fähigkeit, mit dem Elektrolyten das Band abzustützen. Erfindungsgemäß beträgt der Abstand t vorzugsweise etwa 10 mm oder weniger.

Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Elektrolysevorrichtung beruht darauf, daß mindestens ein Paar Elektrodenkissen, mit denen ein statischer Druck auf das Band ausgeübt werden kann, entlang der Bewegungsstrecke des Metallbandes angeordnet sind, so daß die Vorderseiten der Elektrodenkissen zur Oberfläche des Bandes weisen. Die durch die Elektrodenkissen, die einen statischen Druck erzeugen, erzielten Vorteile werden im Vergleich mit anderen Elektrodenkissen erläutert, die einen dynamischen Druck auf das Metallband ausüben.

Die Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen dem Abstand zwischen einer Düse oder einem Schlitz und der Oberfläche des Bandes sowie der Stützfähigkeit oder der Kraft eines herausgedrückten Elektrolyten bei einem Metallband, wenn der statische bzw. der dynamische Druck auf dem Metallband erzeugt werden. Bei Kurve 2 in Fig. 10 zeigt sich, daß die Stützkraft des unter einem dynamischen Druck heraustretenden Elektrolyten fast konstant ist, selbst wenn sich der Abstand zwischen dem Schlitz und der Oberfläche des Bandes ändert; dagegen ist gemäß der Kurve 1 die Stützkraft des unter einem statischen Druck stehenden, abgegebenen Elektrolyten in Abhängigkeit vom Abstand variabel. Gemäß der Kurve 1 wird die Stützkraft mit abnehmendem Abstand größer und mit zunehmendem Abstand kleiner. Daher führen der statische und der dynamische Druck zu einem erheblichen unterschied bezüglich einer Änderung der Stützkraft oder der Stützfähigkeit aufgrund des Abstandes

zwischen dem Schlitz und der Oberfläche des Bandes.

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Gemäß Fig. 11 sind mit statischem Druck arbeitende Elektrodenkissen 15X und 15Y so angeordnet, daß sie zueinander weisen und dabei dazwischen das Band 14 halten. Der Elektrolyt wird zum Band 14 durch die Schlitze 17 herausgedrückt, und gleichzeitig behandelt der herausgedrückte Elektrolyt das Metallband elektrolyt!sch.

Wenn die elektrolytische Behandlung beim Herausdrücken des Elektrolyten durch den Schlitz 17 der mit statischem Druck arbeitenden Elektrokissen, die in der vorstehenden Weise angeordnet sind, erfolgt, so wird gemäß Fig. 11 selbst dann das Band 14 in etwa die Mitte zwischen den Kissen zurückbewegt, wenn das Band 14 außer Gleichgewicht kommt; dies ergibt sich aufgrund der Rückstellkraft, die durch den herausgedrückten Elektrolyten auf das Band ausgeübt wird. Daher ist es möglich, das Band stabil zu halten und einen Kontakt des Bandes mit dem Elektrodenkissen zu vermeiden. Wenn das Gleichgewicht des Bandes 14 gestört ist,{vgl. Fig. 11), so ist der Abstand zwischen der Oberfläche des Bandes 14 und der Vorderseite des Elektrodenkissens 15Y geringer in der Nähe der Kante A des Bandes, während der Abstand zwischen der Oberfläche des Bandes 14 und der Vorderseite des Elektrodenkissens 15X in der Nähe der Kante A des Bandes größer ist. Dadurch ist gemäß Fig. 10 die Stützfähigkeit des herausgedrückten Elektrolyten aufgrund des statischen Drucks höher auf der Seite des Kissens 15Y und niedriger auf der Seite des Kissens 15X. Daher wirkt eine Kraft in Richtung des in Fig. 11 eingezeichneten Pfeils auf das Band 14, so daß dieses zurück zur Mitte gedrückt wird, wo die Stützkräfte von den beiden Seiten im Gleichgewicht sind. Aus den gleichen Gründen wirkt gemäß dem Pfeil in Fig. 11 eine Kraft in entgegengesetzter Richtung auf das Band in der Nähe der Kante B, so daß dieses in der Mitte zwischen den beiden Kissen gehalten wird.

Wie vorstehend ausgeführt, wirkt bei Einsatz des mit statischem Druck arbeitenden Elektrodenkissens die Rückstellkraft

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aufgrund des statischen Drucks auf das Band/ so daß dieses in der Mitte zwischen den Elektrodenkissen stabil gehalten werden kann. Dadurch kann der Abstand zwischen der Oberfläche des Elektrodenkissens und der Oberfläche des Bandes verringert werden, so daß die Elektrolysespannung vermindert und ein hoher elektrischer Strom dem Band zugeführt werden können. Ein weiterer Vorteil der mit statischem Druck arbeitenden Elektrodenkissen beruht darauf, daß die beiden Oberflächen des Bandes gleichzeitig elektrolytisch behandelt werden können.

Wenn dagegen mit dynamischem Druck arbeitende Elektrodenkissen verwendet werden, ist die Haltekraft des abgegebenen Elektrolyten für das Band weitgehend konstant, und zwar selbst dann, wenn sich der Abstand zwischen der Oberfläche des Bandes und der der Düse ändert. Wenn daher das Band außer Gleichgewicht kommt und zu einem Elektrodenkissen hin geneigt wird, so kann das Band nicht in die Ausgangsstellung zurückgestellt werden, da auf das Band keine Rückstellkraft einwirkt. Wenn daher die Position des Bandes bei Verwendung des mit dynamischem Druck arbeitenden Elektrodenkissens korrigiert werden soll, muß der Abgabedruck des Elektrolyten an bestimmten Stellen des Elektrodenkissens gesteuert werden. Es ist jedoch praktisch unmöglich, das Band stabil in der Mitte zwischen einem Paar Elektrodenkissen lediglich durch dynamischen Druck zu halten.

Ein Verfahren zum elektrolytischen Behandeln eines Bandes unter Verwendung von mit dynamischem Druck arbeitenden Elektrodenkissen ist aus der JP-AS 18 167/78 sowie aus den JP-OSen 138 831/79 und 133 839/77 bekannt. Die JP-OS 18 167/78 weist darauf hin, daß die beiden Oberflächen des Bandes plattiert werden können. Da jedoch dieses Verfahren die oben erläuterten Nachteile der mit dynamischem Druck arbeitenden Elektrodenkissen aufweist, ist es in der Praxis nicht eingesetzt worden. Andererseits beschreiben die JP-OSen 138 831/79

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und 133 839/77 ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit denen lediglich eine Oberfläche des Bandes durch Ausstoßen des Elektrolyten auf die Oberfläche durch ein mit dynamischem Druck arbeitendes Elektrodenkissen plattiert werden kann.

Erfindungsgemäß werden die vorstehenden Nachteile von mit dynamischem Druck arbeitenden Elektrodenkissen vermieden. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht somit in der Verwendung von unter statischem Druck arbeitenden Elektrodenkissen. Dadurch kann das Band, wie vorstehend ausgeführt, stabil zwischen den Elektrodenkissen gehalten werden.

Die Wirkung der Rückstellkraft, die bei mit statischem Druck arbeitenden Elektrodenkissen auftritt, wird nachstehend näher erläutert.

Die Fig. 12 zeigt eine graphische Darstellung von Daten der Rückstellkraft bei mit statischem Druck arbeitenden Elektrodenkissen, wobei Schlitze gemäß den Fig. 13A bzw. 13B verwendet werden. Insbesondere weisen die Schlitze einen Winkel « von 45°, 60° bzw. 90° bezüglich der Vorderseite des Elektrodenkissens sowie eine Dicke t von beispielsweise 2,5 mm auf. Diese Elektrodenkissen weisen zueinander und zwischen ihnen befindet sich das Band 14. Das Band 14 ist frei drehbar um seinen Mittelpunkt, d.h. einen Punkt O, wobei der Abstand zwischen dem Mittelpunkt 0 und der Vorderseite des Elektrodenkissens 15 mit· h_ und der Abstand zwischen •if- der Kante A des Bandes 14 und der Vorderseite des Elektrodenkissens 15 mit h bezeichnet ist. Der Unterschied (h_Q-h) gibt die Differenz zwischen dem Abstand h_Q von der Vorderseite des Elektrodenkissens zum Mittelpunkt 0 des Bandes einerseits und dem Abstand h von der Vorderseite des Elektrodenkissens zur Kante A des Bandes an.

Die in den Fig. 13A und B dargestellten Schlitze weisen die nachstehenden Abmessungen auf:

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S₁ = 450 mm, S₂ = 300 nun, L₁ = 300 mm und L₂ = 480 mm (Breite des Elektrodenkissens 15). Diese Schlitze können bei Metallbändern mit einer Breite W von etwa 500 mm eingesetzt werden. In Fig. 12 ist die auf das Band in der Nähe der Kante A einwirkende Stützkraft gegen die Differenz (h_Q - h) aufgetragen.

Die Fig. 12 zeigt, daß die von einem mit dem statischen Druck arbeitenden Elektrodenkissen durch Abgabe des Elektrolyten erzeugte Stützkraft stark von dem Winkel abhängt, unter dem der Elektrolyt durch den Schlitz des Kissens abgegeben wird. Danach erhält man die höchste Stützkraft, wenn der Schlitz einen Winkel von 90° zur Vorderseite des Elektrodenkissens aufweist. Die nächst höhere Stützkraft erhält man, wenn der Schlitz nach innen um einen Winkel von 60 oder 12O° zur Vorderseite des Elektrodenkissens geneigt wird. Wenn der Schlitz nach einwärts um einen Winkel von 45 oder 135° zur Oberfläche des Elektrodenkissens geneigt ist, so erhält man eine kleine Kraft, die zum Stützen des Bandes nicht ausreicht.

Daher ist es bevorzugt, daß das mit statischem Druck arbeitende Elektrodenkissen mit Schlitzen versehen ist, die den Elektrolyten nach einwärts unter einem Winkel von 60 bis 120° zur Vorderseite des Elektrodenkissens abgeben können. Dies konnte durch einen Pilot-Test bestätigt werden. Ferner ist ein Doppelschütz vorteilhafter als ein einfacher Schlitz.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem vorstehenden Aufbau ist nicht nur einsetzbar bei einem Band mit geradem, fast vertikalem Transport, sondern auch bei einem Band mit fast geradem Transport und unter einem bestimmten Winkel oder bei einem Band mit geradlinigem, horizontalem Transport. Im letzten Fall ist die Vorderseite des Elektrodenkissens fast parallel zur Oberfläche des Bandes.

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Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Elektrolysevorrichtung wird nachstehend mit Bezug auf die Vorrichtung gemäß Fig. 2 näher erläutert.

Nachdem das Band einer Vorbehandlung unterzogen worden ist, wird es in den Elektrolysebehälter 11b eingeführt und dann entlang einer vorgegebenen Wegstrecke über obere und untere, leitfähige Walzen 13 durch den Behälter 11b transportiert, die auf beiden Seiten der Elektrodenkissen 15 in Transportrichtung des Bandes angeordnet sind. Wenn das Band 14 mit einem hohen elektrischen Strom mit Hilfe einer anderen Einrichtung beaufschlagt werden kann, so kann eine der oberen und unteren, leitfähigen Walzen als Leiter verwendet werden, während die anderen Walzen durch nicht-leitfähige Walzen, wie Gummiwalzen, ersetzt werden. Ein oder mehrere Paare von Elektrodenkissen sind in dem Innenraum 11a des Behälters 11b angeordnet, durch den sich das Band 14 auf einer vorgegebenen Wegstrecke bewegt. Die Vorderseite jedes Elektrodenkissens weist zu einem anderen Elektrodenkissen, und die Oberfläche des Bandes wird durch die leitfähigen Walzen gehalten. Wenn das Band 14 einer elektrolytischen Behandlung ausgesetzt wird, so fließt ein elektrischer Strom über das Band 14 und die Vorderseite des an einer bestimmten Stelle angeordneten Elektrodenkissens 15, so daß das Band 14 und die Kissenoberfläche als Kathode bzw. Anode wirken, während der Elektrolyt auf die Oberfläche des Bandes 14 durch die Schlitze 17 des Elektrodenkissens 15 herausgedrückt wird. Das Band 14 wird durch die leitfähige Walze 13 mit einem elektrischen Strom beaufschlagt. Wenn der Elektrolyt herausgedrückt wird, wird der Zwischenraum zwischen der Oberfläche des Bandes 14 und der Vorderseite der Elektrodenkissen 15 mit dem herausgedrückten Elektrolyten aufgefüllt. Dann wird das Band 14 einer elektrolytischen Behandlung unterworfen, so daß das gewünschte Metall auf den Oberflächen des Bandes 14 niedergeschlagen oder die Oberfläche des Bandes 14 elektrolytisch entzundert wird. Wird bei der Elektroplattie-

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rung die elektrolytische Behandlung wiederholt, so wird eine gewünschte Dicke des Niederschlags auf den Oberflächen des Bandes 14 ausgebildet. Danach verläßt das plattierte Band 14 den Behandlungsraum 11a und wird dann dem nachfolgenden Prozess unterworfen.

Der Elektrolyt wird mit einem bestimmten Druck dem Elektrodenkissen 15 mit Hilfe einer Pumpe 16 zugeführt und mit einer bestimmten Strömungsrate (Strömungsgeschwindigkeit oder Strömungsmenge pro Zeiteinheit) durch die Schlitze 17 der Elektrodenkissen gedrückt, so daß der Elektrolyt die Oberflächen des Bandes 14 erreicht. Nachdem der herausgedrückte Elektrolyt seine Funktion erfüllt hat, fällt er auf den Boden des Behälters 11b herab und wird dann in dem Flüssigkeitsvorrat 12 gesammelt. Dieser gesammelte Elektrolyt wird erneut der Pumpe 16 zugeführt, aus der er den Elektrodenkissen 15 erneut zugeführt wird.

Bei der vorstehenden Elektrolysebehandlung wird das Band 14 mit dem Elektrolyten behandelt, der durch die Schlitze 17 der Elektrodenkissen 15 herausgedrückt wird, die sich an vorgegebenen, bestimmten Stellen befinden, während das Band in dem Behandlungsraum gehalten wird. Daher kann wirksam verhindert werden, daß das Band 14 unter der Wirkung des statischen Drucks der großen Masse des Elektrolyten vibriert. Wird beispielsweise der Elektrolyt zum Band herausgedrückt, das in eine flüssige Phase eingetaucht ist, so wird die Strömungsgeschwindigkeit des Elektrolyten wegen de_s Widerstandes der Flüssigkeit vermindert, so daß der herausgedrückte Elektrolyt einen geringen statischen Druck zeigt. Wenn dagegen der Elektrolyt erfindungsgemäß etwa in Luft herausgedrückt wird, so ist die Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit des herausgedrückten Elektrolyten sehr gering, und daher zeigt der herausgedrückte Elektrolyt einen hohen statischen Druck. Da ferner der herausgedrückte Elektrolyt mit hoher Strömungsgeschwindigkeit durch den Zwischenraum zwi-

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sehen dem Band 14 und dem Elektrodenkissen 15 strömt, ist der Zwischenraum immer mit frischem Elektrolyten gefüllt. Ferner ergibt sich in dem Zwischenraum eine ausreichende Versorgung und Diffusion von Ionen in dem Elektrolyten, so daß die Stromdichte erhöht werden kann. Eine hohe Stromdichte ist besonders wirksam zur Erhöhung des Wirkungsgrades bei der elektrolytischen Behandlung. Beispielsweise beträgt die Stromdichte bei einer üblichen Elektrolysevorrichtung etwa 20 bis 30 A/dm². Bei der erfindungsgemäßen Elektrolysevorrichtung können jedoch Stromdichten von 150 A/dm² und mehr angewendet werden. Da ferner der statische Druck in dem Zwischenraum zwischen dem Elektrodenkissen 15 und dem Band 14 erzeugt werden kann, erreicht man einen stabilen Transport des Bandes 14 auf seinem Transportweg in dem Zwischenraum, so daß der Abstand zwischen der Vorderseite des Elektrodenkissens 15 und der Oberfläche des Bandes 14 vermindert werden kann. Diese Verminderung des Abstands gestattet die Verringerung der Elektrolysespannung und führt ! damit zu einer Energieeinsparung.

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Da ferner das Band 14 durch den Elektrolysebehandlungsraum geführt und dabei in dem Zwischenraum gehalten wird, ohne daß es in den Elektrolyten eintaucht, können bei dem vertikalen Elektrolysebehälter, wie Führungswalzen für das Band, die an den oberen und den unteren Abschnitten des Behälters 11b angeordnet sind, als leitende Walzen verwendet werden. Obwohl die untere Walze bei üblichen vertikalen Elektrolysevorrichtungen als isolierende Walze ausgebildet sein muß, können erfindungsgemäß diese Walzen auch als leitende WaI-zen in dem Elektrolysebehälter eingesetzt werden. Daher kann das Band mit einem hohen Strom beaufschlagt werden, und der Widerstand des Bandes 14 kann auf 1/3 oder weniger im Vergleich zu bekannten vertikalen Elektrolysevorrichtungen vermindert werden. Da ferner das Band 14 mit einem elektrischen Strom mit Hilfe der oberen und unteren leitenden Walzen beaufschlagt wird, sollte das Elektrodenkissen 15 nicht gegen-

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über dem Band 14 geneigt werden; vielmehr kann das Kissen 15 im wesentlichen parallel zum Band 14 angeordnet werden. Daher erhält man eine gleichförmige Stromdichte in dem Band 14 während der gesamten elektrolytischen Behandlung. 5

Selbst bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten vertikalen Elektrolysevorrichtung können alle Haltewalzen 13 an den beiden Seiten der Elektrodenkissen 15, die entlang dem auf und ab des Zickzackweges des Bandes 14 angeordnet sind, als leitende Walzen verwendet werden, so daß man die gleichen . Vorteile wie bei der horizontalen Elektrolysevorrichtung erzielt.

Da ferner bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Band durch den elektrolytischen Behandlungsraum transportiert und dabei in dem Zwischenraum so gehalten wird, daß es nicht in den Elektrolyten eintaucht, ergibt sich ein weiterer Vorteil.

Beim Elektroplattieren eines Bandes werden das Bandmetall, intermetallische Verbindungen sowie andere Materialien auf der Oberfläche der leitenden Walze während der elektrolytischen Behandlung niedergeschlagen. Wenn diese Niederschläge nicht von der leitenden Walze entfernt werden, so ergeben sich unweigerlich verschiedene Probleme, beispielsweise ein erhöhter elektrischer Widerstand zwischen dem Band 14 und der leitenden Walze 13, eine erhöhte Spannung zwischen dem Elektrodenkissen, ein Lichtbogenpunkt auf der Oberfläche des Bandes sowie Kratzer auf der plattierten Oberfläche des Bandes.

Bei üblichen Elektrolysevorrichtungen werden die Niederschläge durch Abschleifen mit Hilfe einer mechanischen Schleifvorrichtung entfernt, die an der Oberfläche der leitenden WaI-ze angeordnet ist. Gemäß Fig. 14 ist diese mechanische Schleifvorrichtung im allgemeinen an der Oberfläche der zu-

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sätzlichen leitenden Walze 13' vorgesehen, die die Oberseite des Bandes berührt, da die mechanische Schleifvorrichtung relativ groß ist und daher nur schwer in einem kleinen Raum unterhalb der leitfähigen Walze 13 angeordnet werden kann, die die Unterseite des Bandes gemäß Fig. 14 berührt. Das mechanische Entfernen der Niederschläge auf der Oberfläche der gleitenden Walze ist jedoch von Nachteilen begleitet, da eine große Wahrscheinlichkeit für eine Beschädigung der Oberfläche der teueren leitenden Walze vorliegt. Ferner ist ein kontinuierlicher Betrieb wegen der Verstopfung mit Abriebmaterial nur schwer möglich. Außerdem werden die Niederschläge nicht vollständig entfernt, d.h. der Wirkungsgrad beim Entfernen der Niederschläge ist gering.

Demgegenüber können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die vorstehenden Nachteile vermieden werden, indem eine Einrichtung zum Herausdrücken eines Elektrolyten gegen einen Abschnitt der Oberfläche der leitenden Walze vorgesehen wird, die in Transportrichtung des Bandes nach mindestens einem Paar der Elektrodenkissen angeordnet ist, wobei dieser Abschnitt der ümfangsfläche der leitenden Walze das Band nicht berührt. Dies bedeutet, daß gemäß Fig. 14 bei fortschreitender elektrolytischer Behandlung oder bei zeitweiser Unterbrechung der elektrolytischen Behandlung, der gleiche

Elektrolyt, der für die elektrolytische Behandlung verwendet wird, oder eine Flüssigkeit mit der gleichen Zusammensetzung wie der Elektrolyt durch eine Düse 19 zu einem Abschnitt der Oberfläche jeder leitenden Walze 13 befördert wird, wobei dieser Abschnitt das Band 14 nicht berührt, so

daß die Niederschläge auf der Oberfläche der leitenden Walzen hauptsächlich aufgrund der chemischen Lösungswirkung denherausgedrückten Flüssigkeit kontinuierlich entfernt werden:

Die Einrichtung zum Entfernen der Niederschlage,durch die der Elektrolyt herausgedrückt wird, beispielsweise eine

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Austrittsdüse, ist einfacher und kompakter aufgebaut als die bekannte mechanische Schleifvorrichtung. Daher kann die erfindungsgemäße, kompakte Einrichtung an Stellen verwendet werden, wo die übliche Schleifvorrichtung nicht eingesetzt werden kann, beispielsweise an einer engen Stelle unterhalb der oberen leitenden Walze oder oberhalb der unteren leitenden Walze der vertikalen Elektrolysevorrichtung.

Wenn der Niederschlag auf der Oberfläche der leitenden WaI-ze mit Hilfe der erfindungsgemäßen elektrolytisehen Düsenanordnung entfernt wird, ohne die Oberfläche der leitenden Walze zu beschädigen, kann letztere über einen langen Zeitraum hinweg ohne die Notwendigkeit eines Ersatzes durch eine neue leitende Walze kontinuierlich benutzt werden. Daher ist diese erfindungsgemäße Einrichtung außerordentlich vorteilhaft.

Die Wirksamkeit bei der Entfernung des Niederschlags kann erhöht werden, indem man die physikalische Wirkung, d.h.

einen hohen Austrittsdruck, mit einer chemischen Lösungswirkung kombiniert einsetzt. Vorzugsweise wird daher der Elektrolyt zum Entfernen des Niederschlags mit hohem Druck herausgedrückt. Die chemische Lösungswirkung kann ferner dadurch verstärkt werden, daß man dem herauszudrückenden Elektrolyten Luft, ein sauerstoffhaltiges Gas, sauerstoffreiche Luft oder reinen Sauerstoff beigibt.

Mit der erfindungsgemäßen Elektrolysevorrichtung kann das Plattieren einer Oberfläche des Bandes sowie das differentielle Plattieren zweier Oberflächen des Bandes, wobei sich die auf den beiden Oberflächen niedergeschlagenen Schichtdicken voneinander unterscheiden, leicht und in vorteilhafter Weise durchgeführt werden. Wenn das Band 14 der elektrolytischen Behandlung durch Zufuhr des Elektrolyten in eine der Elektrodenkissen 15, die gemäß Fig. 2 symmetrisch zum Band 14 angeordnet sind, sowie durch Zufuhr eines Gases,

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beispielsweise Luft, in das andere Kissen unterworfen wird, so erfolgt die elektrolytische Plattierungsbehandlung lediglich zwischen dem Elektrodenkissen, aus dem der Elektrolyt austritt, und der Oberfläche des Bandes, zu der der Elektrolyt herausgedrückt wird. Dadurch wird lediglich diese Oberfläche plattiert, und die andere Oberfläche bleibt unplattiert. In diesem Fall wirkt auf das Band 14 von beiden Seiten der statische Druck ein, da die Fluide (der Elektrolyt und die Luft) zu den beiden Oberflächen des Bandes 14 herausgedrückt werden, so daß das Band durch den statischen Druck abgestützt wird. In diesem Fall sollte der Auslaßdruck auf mindestens einer Seite des Bandes so gesteuert werden, daß die statischen Drucke auf den beiden Seiten des Bandes sich im Gleichgewicht befinden. Diese einseitige Plattierung bewirkt auch ein Sauberbleiben der nicht-plattierten Oberfläche, da der Elektrolyt am Herumströmen zu der nicht zu plattierenden Oberfläche durch das ausströmende Gas, wie Luft, gehindert wird.

Das einseitige Plattieren kann auch in der nachstehenden Weise durchgeführt werden. Gemäß Fig. 15 wird der Elektrolyt lediglich dem einen Elektrodenkissen 15X eines Paars Elektrodenkissens zugeführt, die gegenüber dem Band 14 symmetrisch angeordnet sind, während dem anderen 15Y der Elektrolyt mit einem hohen Gehalt an Gasblasen zugeführt wird. Den gashaltigen Elektrolyten erhält man durch Einleiten des Gases in ein Versorgungsrohr 20 für den Elektrolyten über ein Gaszuführungsrohr 21, das mit dem Rohr 20 gemäß Fig. 15 verbunden ist. Dann wird lediglich dem Elektrodenkissen 15X, dem lediglich der Elektrolyt zugeführt wird, ein Strom zugeführt. Dadurch wird lediglich die eine Oberfläche des Bandes, auf die der Elektrolyt auftrifft, plattiert, während die andere Oberfläche des Bandes gegen eine

Plattierung geschützt wird.
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Die in Fig. 15 dargestellten Elektrodenkissen können auch zum Durchführen der differentiellen zweiseitigen Plattierung eingesetzt werden, wobei die entsprechenden Niederschlagsdicken auf den beiden Oberflächen des Bandes gesteuert werden.

Wenn der Elektrolyt Blasen enthält, so ist die elektrische Leitfähigkeit des Elektrolyten vermindert. Aus diesem Grund wird den beiden Elektrodenkissen ein Strom zugeführt und dabei die Menge des dem Elektrolyten in dem Elektrodenkissen 15Y beizugebenden Gases mit Hilfe eines Steuerventils 22 gesteuert. Dadurch kann die Dicke des auf der Oberfläche des Bandes, die zum Elektrodenkissen 15Y weist, niedergeschlagenen Metalls wahlweise gesteuert werden. Wenn die entsprechenden Dicken der Niederschläge auf den beiden Oberflächen des Bandes unterschiedlich voneinander sein sollen, etwa in Abhängigkeit von dem gewünschten Einsatzzweck, kann man dem Elektrolyten für lediglich das eine Elektrodenkissen

eine gewünschte Gasmenge beigeben.
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Es ist bekannt, daß beim Elektroplattieren eine größere Strommenge durch die Kante eines Bandes, die zu einer Elektrode weist, fließt, und daher ist die Menge an niedergeschlagenem Metall an dem Rand der Oberfläche des Bandes größer als an dem Mittelabschnitt der Oberfläche des Bandes in dessen Querrichtung. Diese Phänomen nennt man "Kantenüberbeschichtung". Erfindungsgemäß kann eine derartige Kanten-überbeschichtung ebenfalls verhindert werden.

Gemäß Fig. 16 sind in den Elektrodenkissen 15, die symmetrisch gegenüber dem Band 14 angeordnet sind, neben dem Schlitz 17 zum Herausdrücken des Elektrolyten Düsen oder Öffnungen 18 für das an den Rändern in Querrichtung der Elektrodenkissen vorgesehen, so daß diese Öffnungen 18 zu

den Rändern des Bandes 14 weisen. Erfindungsgemäß wird dann der Elektrolyt zum Band 14 durch den Schlitz 17 herausge-

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drückt, und gleichzeitig wird ein Gas zu den Randabschnitten des Bandes 14 durch die Öffnungen 18 herausgedrückt/um ein Gas-Flüssigkeits-Gemisch zu bilden/ das dann in Berührung mit den Randabschnitten des Bandes 14 kommt. Dadurch wird die elektrische Leitfähigkeit zwischen den Randabschnitten der Oberfläche des Bandes und den entsprechenden Abschnitten der Oberfläche der Elektrodenkissen vermindert. Dementsprechend kann durch Steuern der zugeführten Gasmenge die Menge an auf dem Randabschnitt des Bandes niedergeschlagenen Metalls auf einen bestimmten Wert eingestellt werden, um etwa eine gleichförmige Menge an niedergeschlagenem Metall .auf dem Band in dessen Querrichtung zu erhalten.

Selbst wenn eine einseitige oder die differenzielle, zweiseitige Plattierung gemäß Fig. 15 durchgeführt wird, kann die Kanten-Überbeschichtung verhindert werden, in dem man an den Rändern der Elektrodenkissen Gasaustrittsöffnungen vorsieht, die zu den Rändern des Bandes in dessen Querrichtung weisen.

Je größer der Durchmesser der in dem Elektrolyten enthaltenen Blasen, um so geringer ist die elektrische Leitfähigkeit des verwendeten Elektrolyten. Um daher eine bestimmte Leitfähigkeit zu erzielen, müssen die Blasen einen geringen Durchmesser aufweisen. Der Durchmesser der Blasen beträgt gewöhnlich 1 mm oder weniger, vorzugsweise 100 μπι oder weniger.

Wenn bei der elektrolytischen Behandlung mit de:f erfindungsgemäßen Vorrichtung Schwierigkeiten auftreten, so wird die Zufuhr des Elektrolyten zu dem Elektrodenkissen sofort unterbrochen. Bei Unterbrechung, der Elektrolytzufuhr strömt der in dem Zwischenraum zwischen dem Elektrodenkissen und dem Band befindliche Elektrolyt nach unten. Dadurch tritt keine Beschädigung eines Passivierungs-

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Oxidfilms auf der Oberfläche des Elektrodenkissens aufgrund einer Potentialumkehr ein, die bei Unterbrechung der Stromzufuhr erzeugt wird; dieses Phenomen tritt bei üblichen Tauch-Elektrolysevorrichtungen auf. Da, wie vorstehend ausgeführt, die Elektrodenoberfläche in dem Elektrolyten unlöslich ist, kann man die Nutzlebensdauer der erhaltenen Elektrode in erheblichem Maße verlängern. Wenn ferner das Elektrodenkissen in geeigneter Weise derart abgestützt ist, daß es in Querrichtung und senkrecht zur Oberfläche des Bandes frei bewegt werden kann, so kann das Elektrodenkissen sofort in eine Schutzzone transportiert werden, wenn die Stromzufuhr unterbrochen wird. Die Reparatur des Elektrodenkissens oder der Ersatz eines benutzten Elektrodenkissens durch ein neues Elektrodenkissen können ebenfalls sehr leicht durchgeführt werden. Ferner kann der Abstand zwischen dem Paar Elektrodenkissen wahlweise eingestellt werden.

Eine elektrolytische Vielfachbehandlung kann man erreichen durch serielle Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

So kann beispielsweise der elektrolytische Behälter in zwei oder mehr Abschnitte unterteilt werden, beispielsweise in drei Abschnitte gemäß Fig. 3. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform kann in dem ersten Abschnitt A eine elektrolytische Entfettung vorgenommen werden; in dem zweiten Abschnitt B erfolgt beispielsweise ein Abwaschen mit kaltem oder heißem Wasser; in dem dritten Abschnitt C kann beispielsweise das Band elektrolytisch abgebeizt werden. Wenn in dem Behälter ein zusätzlicher Abschnitt vorhanden ist, so kann das elektrolytische Plattieren in dem nicht dargestellten, zusätzlichen Abschnitt erfolgen. Damit kann das Band verschiedenen Oberflächenbehandlungen unterworfen werden, beispielsweise einer Kombination von Abbeizen, Plattieren und einer anderen chemischen Behandlung oder eine Kombination mit Entfetten, Waschen mit Wasser und eine andere chemische Behandlung.

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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auch eine Hochstrom-Elektrolysebehandlung möglich. Daher kann die Anzahl an elektrolytischen Behältern wesentlich verringert werden im Vergleich zur Anzahl der Behälter bei üblichen Elektrolysevorrichtungen. Unabhängig davon, ob eine Einzweck- oder eine Mehrzweck-Elektrolyse in dem elektrolytischen Verfahren., beispielsweise Elektroplattieren, durchgeführt werden, kann die erfindungsgemäße Elektrolysevorrichtung kompakt aufgebaut werden, so daß die Länge der Vorrichtungsstraße erheblich vermindert wird.

Wie vorstehend ausgeführt, beruht die erfindungsgemäße Vorrichtung auf dem Grundgedanken, daß das Band in einem Zwischenraum gehalten und lediglich an einer bestimmten Stel-Ie in diesem Zwischenraum einer elektrolytischen Behandlung unterworfen wird. Das erfindungsgemäße Konzept unterscheidet sich entscheidend von dem bekannter elektrolytischer Verfahren. Daher werden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung praktisch alle Nachteile der bekannten Tauch-Elektrolysevorrichtung vermieden. Da ferner die Zufuhr des Elektrolyten mit hoher Strömungsgeschwindigkeit (Menge) möglich ist, wird der Wirkungsgrad bei der Elektrolysebehandlung erhöht, und es ist eine Elektrolysebehandlung mit hoher Stromdichte möglich.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das verwendete Elektrodenkissen nicht nur als Elektrode sondern· auch als mit einem statischen Druck arbeitendes Kissen arbeitet, das Vibrationen des Bandes verhindert.

Durch dieses Merkmal kann das Elektrodenkissen näher an die Wand angeordnet werden. In Verbindung mit einer Verringerung des elektrischen Widerstandes des Bandes aufgrund der ausschließlichen Verwendung von leitenden Walzen trägt diese sehr enge Anordnung in starkem Maße zur Einsparung von Energiekosten bei. Ferner ist die Wartung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in vorteilhafter Weise sehr einfach.

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Somit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl hinsichtlich der Betriebsbedingungen als auch vom industriellen Standpunkt außerordentlich vorteilhaft.

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Claims

VOSSIUS-VOSSIUS- TAU-CH N-E-B-- H-EUN EMANN · RAUH

PATENTANWÄLTE

SIEBERTSTRASSE 4-8OOO MÜNCHEN 86 · PHONE: (O89) 47 4O75 CABLE: B E N ZO LPATENT MÖNCHEN · TELEX 5-29 45 3 VOPAT D

Mfa 198?

u.Z.: R 040 (He/kä)
Case: NSC-2917-DE

NIPPON STEEL CORPORATION
Tokio, Japan
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" Vorrichtung zum elektrolytischen Behandeln eines Metallbandes "

Patentansprüche

Vorrichtung zum elektrolytischen Behandeln eines Metallbandes (14) mit einem Elektrolyten, gekennzeichnet durch

a) einen Behälter (11b) zur Festlegung eines elektrolytischen Behandlungsraums für das Metallband (14),

b) mehrere leitende Walzen (13) , die entlang einem sich durch den Behandlungsraum erstreckenden Transportweg des Metallbandes (14) angeordnet sind,

c) mindestens ein Paar Elektrodenkissen (15) , wobei jedes Paar zwischen den leitenden Walzen (13) angeordnet ist, einen Abstand gegenüber dem Transportweg des Metallbandes (14) aufweist und wobei die Elektrodenkissen zueinander weisen, wobei jedes Elektrodenkissen (15) mit mindestens einem Schlitz (17) versehen ist, durch den der Elektrolyt zur Oberfläche des Metallbandes (14) hinausgedrückt wird, so daß sich ein ausreichend hoher statischer Druck des hinausgedrückten Elektrolyten bildet, um das Metallband (14) auf dem Transportweg in dem Zwischenraum zwischen den Elektrodenkissen (15)

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zu halten,

d) eine Einrichtung (16) zum Zuführen des Elektrolyten zu jedem Schlitz (17) und durch

e) eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung zwischen mindestens einer der leitenden Walzen (13) und den Elektrodenkissen (15).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen (13) so angeordnet sind, daß sie einen nach oben und nach unten gerichteten, zickzackförmigen Transportweg für das Metallband (14) bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen (13) so angeordnet sind, daß sie einen horizontalen Transportweg für das Metallband (14) bilden.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausstoßrichtungen der Schlitze (17) der Elektrodenkissen (15) um einen Winkel von 60 bis 120° zur Oberfläche der Elektrodenkissen (15) geneigt sind, die zum Transportweg des Metallbandes (14) weisen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenöchicht jedes Elektrodenkissens (TS), die zum Transportweg des Metallbandes (14) weist, aus metallischem Elektrodenmaterial besteht, das in dem Elektrolyten unlöslich ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Elektrodenmaterial eine mit einem Edelmetall plattierte Titanplatte ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (19) zum Ausstoßen eines Elektrolyten zu einem Abschnitt der Umfangsfläche jeder leitenden Walze (13), die in Transportrichtung des Metallbandes

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(14) hinter mindestens einem Paar Elektrodenkissen (15) angeordnet ist, wobei der Abschnitt der ümfangsflache der Walze (13) nicht mit dem Metallband (14) in Berührung steht, um unerwünschte Niederschlage von der Ümfangsflache der Ie itenden Walze (13) zu entfernen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsraum in zwei oder mehr Abschnitte (11c bis e) unterteilt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Einleiten von Gasblasen in den auszustoßenden Elektrolyten.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein Paar Düsen (18) zum Ausstoßen eines Gases zu den beiden Rändern des Metallbandes (14), das sich zwischen einem Paar Elektrodenkissen (15) befindet, wobei die Düsen (18) an den beiden Randabschnitten mindestens eines Elektrodenkissens (15) angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Rückführen des Elektrolyten durch die Elektrodenkissen (15) und den Boden des Behälters (11b).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Elektrodenkissen (15) mit mindestens einem Schlitzpaar versehen ist, das sich parallel zur Längs- oder Querrichtung des Elektrodenkissens erstreckt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Schlitzpaare vorhanden sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Elektrodenkissen (15) mindestens

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1 einen Schlitz, der sich unter einem Winkel zur Längs- oder Querrichtung des Elektrodenkissens erstreckt, und mindestens einen Schlitz aufweist, der sich parallel zur Längs- oder Querrichtung des Elektrodenkissens erstreckt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolytzuführeinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der Zufuhrrate und/oder des Drucks des Elektrolytens aufweist. 10

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