CH122602A - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Metallüberzügen. - Google Patents

Description

  Verfahren und     Vorrichtung    zur Herstellung von     llletalliiberzügen.       Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver  fahren und eine Vorrichtung zur Herstellung  von Überzügen aus Metall, und eignet sich  insbesondere zum Überhitzen von Eisendraht  mit Blei.  



  Man hat schon vorgeschlagen, Metall  gegenstände zu überziehen, indem man sie  in eine Kammer brachte, in welche ein Me  talldampf des     Überzugsmetalles    eingeführt  wurde, so dass sieh die Metallteilchen durch  Kondensation des Metalldampfes auf den  Metallgegenständen absetzten. In gewissen  Fällen wurden diese Gegenstände in eine  Kammer     gebracht,    in welcher ein hohes Va  kuum erzeugt wurde, und wurde das in die  Kammer eingebrachte     Überzugmetall    auf den       Verdampfungspunkt    gebracht, indem ein  elektrischer Strom durch dasselbe geschickt  wurde.

   Es ist auch vorgeschlagen worden,  einen Metallfaden in einer Glas oder andern  Röhre auf Glüh- und     Verdampfungstempera-          tur    zu bringen, indem ein elektrischer Strom  durch den genannten Faden geschickt wurde,  wobei ein Vakuum von unter     @/looo    mm  Quecksilbersäule in der genannten Röhre er-    zeugt wurde und sich das verdampfte Metall  auf der Innenseite der Röhre niederschlug  und     einen    Überzug bildete.  



  Zweck vorliegender Erfindung ist nun  die Schaffung eines verbesserten Verfahrens  und einer Vorrichtung zum Überhitzen von  Metall mit Metall durch Unterwerfen des zu  überziehenden     Metalles    der Wirkung des  Metalldampfes des     Überzugmetalles,    durch  welches Verfahren und Vorrichtung Metall  kontinuierlich sehr wirksam und mit grö  sserer Geschwindigkeit als bisher und mit  erheblich geringeren Herstellungskosten über  zogen werden kann.     Mittelst    dieses Verfah  rens und der zugehörigen Vorrichtung wird  auch eine stärkere     Überzugsdicke    in ein  facherer Weise und in kürzerer Zeit als bis  her erreicht.  



  Das Verfahren gemäss Erfindung ist da  durch gekennzeichnet, dass man das zu über  ziehenden Metall durch eine Kammer führt,  in welcher eine Metalldämpfe des Überzugs  metalles enthaltende Atmosphäre kontinuier  lich erzeugt und auf einem unternormalen  Druck     erhalten    wird.      Das Verfahren kann auch .derart aus,       geübt    werden, dass man dem genannten Me  talldampf     eine    hohe elektrische Spannung  erteilt und so das zu überziehende Metall  förmlich mit feinsten Dampfteilchen be  schiesst.  



  Die zur Ausübung des Verfahrens die  nende     Vorrichtung    besitzt eine Arbeitskam  mer mit Einlass und     Auslass    für den kon  tinuierlichen Durchlauf des zu überziehen  den     Metalles    durch die genannte Kammer,  in dieser Kammer angeordnete Mittel zur Er  zeugung einer Metalldampf des Überzugs  metalles enthaltenden Atmosphäre in der  Kammer und mit dieser Kammer verbundene  Mittel, um die genannte Atmosphäre auf  einem unternormalen Druck zu erhalten.  



  Zweckmässig besitzt die Vorrichtung eine  Einrichtung, um dem genannten Metalldampf  eine hohe Spannung zu erteilen.  



  Sodann kann die Arbeitskammer mit Mit  teln verbunden werden, um in der in ihr ent  haltenen Atmosphäre einen     Unterdruck-    auf  recht zu erhalten.  



  Die Vorrichtung gemäss der Erfindung  ist in der Schnittzeichnung in einem Aus  führungsbeispiel .dargestellt.  



  Die dargestellte     Vorrichtung    wurde be  sonders für das Überziehen von Eisendraht  mit Blei geschaffen. Sie umfasst eine Kam  mer 1, in .der das Überziehen vor sich geht,  und die am Boden einen Einlass 2 besitzt,  durch den der zu überziehende Draht einge  führt wird; oben befindet sich ein     Auslass    3,  durch den der fertig überzogene Draht aus  der Vorrichtung austritt. Die Kammer 1, in  der das Überziehen vor sich geht, hat im  wesentlichen die     Form    eines eisernen Zylin  ders mit einem abnehmbaren Deckel 4 am  obern Ende. Über der Mitte dieses Deckels  befindet sich ein Rohr 5, das in den     Auslass     3 übergeht. Mitten unter dem Zylinderboden  liegt ein dehnbares Rohr 6,     da.s    am Einlass 2  endet.  



       Beim    Arbeiten der     Vorrichtung    streicht  der zu überziehende Draht aufwärts durch  den Einlass 2, das dehnbare Rohr 6, dann  mitten durch den Zylinder, der den IIaupt-    teil der Arbeitskammer 1 bildet, endlich       dureli    das Rohr 5 und den     Auslass    3.  



  Sodann ist eine Einrichtung zur Erzeu  gung einer Atmosphäre von Blei- oder an  derem Metalldampf in der Arbeitskammer 1  untergebracht. Der Dampf wird durch fol  gende Teile der Vorrichtung erzeugt:  Am Deckel 4 hängt an Zuleitungsbolzen  7, 8 ein Schmelzgefäss 9 von ringförmiger  Gestalt, durch dessen Mittelöffnung 10 der  zu überziehende Draht nach oben streicht.  Der Topf 9 ruht auf einer in der Mitte durch  bohrten Scheibe 11, durch welche die Zulei  tungsbolzen 7, 8 gesteckt sind. Das Schmelz  gefäss 9 wird von einer     Induktionsspule    12  umgeben, die in einen Stromkreis von niedri  ger Spannung (sechs Volt) bei hoher Strom  stärke eingeschaltet ist; die Stromzuführung  erfolgt durch die Zuleitungsbolzen 7 und B.

    Die     Induktionsspule    12 erhitzt das Blei     bezw.     das sonstige Metall in dem Schmelzgefäss 9,  bis es Dampf an die in der Arbeitskammer 1  befindliche Luft abgibt.  



  Rings um die Induktionsspule 12 befin  det sich ein     Wärmeschutz    13 aus Graphit,  um Überhitzung der Kammerwände nahe  dem Schmelzgefäss 9 zu verhindern. Die Lei  tungsbolzen 7 und 8 hängen in Isolatoren 14,  die im Deckel 4 eingeschraubt sind.     Diese     Isolatoren können aus dem bekannten ge  schmolzenen Silikat hergestellt sein. Jeder  von ihnen ist von einem Zylinder 15 um  geben, dessen Zweck es ist, die Verdichtung  von Metalldampf auf den Isolatoren zu ver  hindern, deren Eintreten die Vorrichtung  kurzschliessen und wirkungslos machen       würde.    Der positive Pol des Niederspan  nungskreises wird vom Leitungsbolzen 7 ge  bildet und der     negative    Pol vom Leitungs  bolzen 8, wie aus der Zeichnung deutlich. zu  ersehen ist.  



  Da das Blei oder das sonstige Metall in  dem Schmelzgefäss 9 in Metalldampf umge  wandelt wird, so muss das Schmelzgefäss von  Zeit zu Zeit frisch gefüllt werden. Zu die  sem Zweck ist der obere Teil des Leitungs  bolzens 8 hohl und durch ein Rohr 16 mit      einem Füllbehälter 17 an einer passenden  und handlichen Stelle verbunden. Das Ge  fäss 17 und das Rohr 16 werden auf bekannte  und nicht dargestellte Art und Weise in hei  ssem Zustande gehalten. Der hohle Teil des  Leitungsbolzens 8 endet unten in ein     T-Stück     18, mit dem ein gebogenes Rohr 19 verbun  den ist, das in das Innere des Schmelz  gefässes 9 führt. Muss das Schmelzgefäss ge  füllt werden, so wird flüssiges Metall aus  dem Behälter 17 durch .das Rohr 16, das  Kniestück 18 und das Rohr 19 in das  Schmelzgefäss 9 gedrückt.

      Um den     Schmelzpunkt    des Bleies oder  des sonstigen Metallei in dem     Schmelzgefäss     9 zu erniedrigen und so. die Schwierigkeiten  zu vermeiden, die sich aus hoher Temperatur  in der Arbeitskammer 1 ergeben und sonst  anderweitig ausgeglichen werden müssten,  sind Einrichtungen getroffen, um die Wolke  metallischen Dampfes in der Kammer 1 un  ter vermindertem Druck zu halten. Diese  Einrichtungen umfassen ein Saugrohr 20,  das von dem Rohr 5 zu einer geeigneten Va  kuumpumpe von bekannter Form und Ar  beitsweise führt, die.daher nicht gezeigt ist.

    Hierdurch wird die Luft aus der Kammer 1  abgesaugt, bis ein Druck von etwa 250 mm  Quecksilbersäule erreicht ist, oder mit andern  Worten, bis ein Druck von     annähernd    500 mm  unter dem normalen     Luftdruck    am Meeres  spiegel erreicht ist, der so gleichmässig als  möglich zu erhalten ist.    Um die Wirksamkeit des     Arbeitsraumes     und des Dampfes darin zu erhöhen, sind fer  ner noch     Einrichtungen    getroffen, um das  Innere der Kammer, worin sich metallischer  Dampf befindet, von Wasserdampf zu be  freien. Zu diesem Zweck führt eine Saug  leitung 21 von dem dehnbaren Rohr 6 durch  eine Trockenkammer 22 zu einer geeigneten  Vakuumpumpe, welche dieselbe sein kann,  wie diejenige an der Leitung 20.

   Eine Pfanne  23 mit     Phosphor-Pentogyd    oder einem an  dern     wasseraufsaugenden    Salz ist in der  Trockenkammer 22 aufgestellt und dient als       Wasserentziehungsmittel    zur.     Entfernung    des    Wasserdampfes aus dem Innern der Arbeits  kammer.  



  Zur Reinigung des Drahtes unmittelbar  vor seinem Eintritt in die Arbeitskammer 1.  ist ein Sandstrahlgebläse am Einlass 2 ange  ordnet. Dieses Sandstrahlgebläse besteht aus  einem geeigneten Bläser von bekannter Form  und Wirkungsweise, der daher nicht darge  stellt ist, und einem Sandblasrohr 24, das  sich in das Rohr 6 nahe beim Einlass 2  derart öffnet,     .dass    die     Blasrichtung    nach  aussen durch den Einlass 2 geht; hierdurch  wird der Draht unmittelbar vor seinem Ein  tritt in die Arbeitskammer 1 wirksam ge  reinigt und eine saubere Oberfläche zu guten  Aufnahme des Bleies oder des sonstigen       Überzugmetalles    gesichert.

   Ausserdem ver  hindert,der austretende Strahl von Luft und  Sand wirksam den Eintritt von Luft durch  den Einlass 2, und man vermeidet so eine  Störung des Unterdruckes in der Kammer 1.  



  Um den Überzug auf dem Draht, unmit  telbar nachdem er aufgebracht ist, zu küh  len, ist eine     Einrichtung    zur Zuführung von  Kühlluft angeordnet, die durch den Einlass 3  nach aussen bläst. Diese besteht aus einem  gebogenen Rohr 25, das mit dem     Auslass    3  so verbunden ist, dass ein Strom von kühler  Luft zugleich mit dem Draht durch den Aus  lass 3 nach aussen streicht, wodurch der Über  zug auf dem letzteren gekühlt wird. Der  Luftstrom, der das Rohr 25 durchfliesst,  stammt aus einer geeigneten Luftpumpe von  bekannter Form und Arbeitsweise, die daher  nicht gezeigt ist. So wird der Eintritt von  Luft und eine Störung des Unterdruckes in  der Kammer 1 vermieden.  



  Natürlich muss die Kammer 1 sehr heiss  gehalten werden, und, um sie daher gut  gegen     Wärmeabfluss    zu schützen, umgibt  man sie mit     einer-Vakuumkammer    26, in  welcher eine möglichst vollständige Luft  leere aufrecht erhalten werden muss. Diesem  Zwecke dient eine Saugleitung 27, .die aus  dem     Innern    der Vakuumpumpe 26 durch  eine Trockenkammer 28 zu einer Vakuum  pumpe führt, die von bekannter Bauart und      Arbeitsweise, daher nicht besonders darge  stellt ist. Die Trockenkammer 28 ist der  Kammer 22 gleich und enthält ein gleiches  wasserentziehendes Mittel.  



  Um die Arbeitskammer 1 und die Va  kuumkammer 26 oben am Deckel zu kühlen,  ist eine Reihe Wasserrohre 29 oben auf der  Aussenfläche des Deckels 4 der Arbeitskam  mer aufgewunden und eine ähnliche Reihe  Wasserrohre 80 ebenso auf dem Deckel der  Vakuumkammer 26.  



  Soweit die Vorrichtung bisher beschrie  ben     ist,    reicht sie bis zum Überziehen eines  Drahtes mit Blei hin, wenn nur ein dünner       Überzug    mittelst Niederschlagung gewünscht  wird. Braucht man dagegen einen dicken  Überzug, so ist es höchst erwünscht, dass die  Atmosphäre metallischen Dampfes in der  Kammer 1 von hoher elektrischer Spannung  ist, die zur Folge hat,     da,ss    der Draht bei sei  nem Durchgang durch die Kammer mit un  zähligen kleinsten     Bleidampfteilchen        förm-          licb    beschossen wird,

   die sich rasch anhäufen  und eine dicke und haltbare     Überzugsschicht          ergeben.    Diesem     Zweck    dient ein Hochspan  nungskreis von etwa-     2000    Volt, dem der  Dampf in der Kammer 1 selbst als Leiter  angehört.  



  Überzieht man mittelst Niederschlagung  allein, so würde der Niederschlag auch zu  stande kommen, wenn man Atmosphären  druck anwenden würde, obwohl ein niedriger  Druck rascheren Niederschlag zur Folge hat.  Je niedriger der Druck, desto niedriger die  Temperatur, bei der das Verfahren durch  geführt werden kann. Überzieht man aber  elektrisch, entweder allein oder in Verbin  dung mit Niederschlag, so ist der Unterdruck  notwendig, und es muss verhältnismässig  hochgespannter Gleichstrom verwendet wer  den.

   Man hat dabei zwar die Wahl der Pole  frei, jedoch ist es besser und führt zu rascherer  Ablagerung, wenn man die Metallteilchen  von der Kathode her aufschleudern lässt, das  heisst, wenn das Metall, das den Überzug er-         Angenommen,    die     Luftentleerungspum-          pen    haben lange genug gearbeitet, um einen       Unterdruck    in der Kammer 1 und     einen    ge  nügend niedrigen Druck in der     Vakuumkam-          mer    26 zu erzeugen, und der Niederspan  nungskreis mit der Induktionsspule 12 habe  lange genug gearbeitet, um das Blei oder das  sonstige Metall in dem Schmelzgefäss 9 so  weit zu erhitzen,

   dass Dampf in die Luft der  Arbeitskammer 1 aufsteigt und so darin eine  Wolke von Blei oder anderem metallischem  Dampf erzeugt; so wird der Hochspannungs  kreis geschlossen und drückt der Dampf  wolke eine hohe elektrische     Spannung    auf.  Dann wird der zu überziehende Draht auf  wärts durch die     Vorrichtung    geführt, zum  Beispiel von einem Draht, der bereits seinen  Überzug hat und der zu diesem Zweck mit  dem Anfang des neuen Drahtes verbunden ist.    Der eintretende Draht ist am Einlass  durch das Sandstrahlgebläse vollständig ge  reinigt, und, sobald er die Stelle gerade über  dem Schmelzgefäss 9 erreicht,     bewirkt    der  Temperaturunterschied zwischen dem heissen  Dampf und dem kalten Draht ein Nieder  schlagen des Dampfes auf der Drahtober  fläche.

   Dies tritt bei Anwendung des Hoch  spannungskreises nicht eher ein, als bis das  Beschiessen des Drahtes mit     unzähligen    fein  sten Dampfteilchen anfängt. Dieses Bom  bardement ist vom     Temperaturunterschied     zwischen Dampf und Draht unabhängig und  beruht allein auf der hohen elektrischen       Spannung    des Metalldampfes. Es dauert  auch nach Aufhören des vom Temperatur  unterschied herrührenden     Niederschlages    an,  und bis ein bestimmter Punkt des Drahtes     bei     seinem Aufwärtsgange das Rohr 5 erreicht  hat, ist ein dicker Überzug von Blei oder  einem sonstigen Metall auf den Draht förm  lich     aufgeliä,mmert    und haftet fest daran.

    Die Eigenschaft des Metalldampfes, von  selbst zu haften, ist, wenn sowohl Nieder  schlag, als auch hohe elektrische Spannung           lichkeit    begrenzt wird, den Draht zu hand  haben.  



  Sobald erst einmal eine Atmosphäre me  tallischen Dampfes erzeugt ist, dauert der  Vorgang beständig fort, so lange, als das  Metall im Schmelzgefäss 9 genügend ergänzt  wird. Wenn der fertig überzogene Draht aus  dem     Ausla.ss    3 austritt, ist der Überzug durch  den Luftstrom, der rings um den Draht mit  diesem zugleich durch den     Auslass    fliesst, be  reits abgekühlt.  



  Stopfbüchsen, deren Aufbau und Wir  kungsweise bekannt und daher nicht gezeigt  wird, können an Stelle der nach aussen ge  richteten Luftströme am Einlass 2 und am       Auslass    3 Verwendung finden, wenn es ge  wünscht wird.  



  Auch kann man .die Rohre am Einlass 2  und     Auslass    3 etwa 6 m lang machen und  braucht in diesem Falle weder Stopfbüchsen,  noch nach aussen gerichtete Luftströme, um  den Unterdruck in der Arbeitskammer auf  recht zu erhalten, und zwar deshalb, weil im  Verhältnis zu dem kleinen Durchmesser des  Ein- und Auslasses derart grosse Längen es  den Pumpen auch so ermöglichen, den Unter  druck in der Arbeitskammer zu halten. Fer  ner kann man, falls gewünscht, am     Auslass    3  eine     Glättvorrichtung    für den überzogenen  Draht von bekannter und daher nicht dar  gestellter     Bauart    und Wirkungsweise an  ordnen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH <B>1:</B> Verfahren zur Herstellung von Metall überzügen, dadurch gekennzeichnet, dass man das zu überziehende Metall durch eine Kam mer führt, in welcher eine Metalldämpfe des Überzugsmetalles enthaltende Atmosphäre kontinuierlich erzeugt und auf einem unter normalen Druck erhalten wird. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man dem ge nannten Metalldampf eine hohe elektri sche Spannung erteilt und so das zu über- ziehende Metall förmlich mit feinsten Dampfteilchen beschiesst. 2: Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, @dass der Metalldampf unter einem Druck von zirka 250 mm Quecksilber . Säule steht. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass der Metalldampf unter einer Spannung von zirka 2000 Volt steht. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die genannte Atmosphäre frei von Wasserdampf ist. 5. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass das über zogene Metall nach dem Passieren,durch die genannte Atmosphäre unmittelbar durch einen Kühlluftstrom gezogen wird.

   PATENTANSPRUCH II: Vorrichtung zur Herstellung von Metall überzügen nach Patentanspruch I, gekenn zeiQhnet durch eine Arbeitskammer mit Ein lass und Auslass für den kontinuierlichen Durchlauf des zu überziehenden Metalles durch die genannte Kammer, in dieser Kam mer angeordnete Mittel zur Erzeugung einer Metalldampf des Überzugsmetalles enthal tenden Atmosphäre in der Kammer und mit dieser Kammer verbundene Mittel, um die genannte Atmosphäre auf einem unternor malen Druck zu erhalten. UNTERANSPRÜCHE: 6.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, ge kennzeichnet durch eine Einrichtung, um dem genannten Metalldampf eine hohe elektrische Spannung erteilen zu können. 7. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass die genannte Einrichtung einen den Metalldampf in .der Arbeitskammer einschliessenden elektrischen Stromkreis von zirka. 2000 Volt Spannung enthält. B. Vorrichtung nach Patentanspruch II, ge kennzeichnet durch am Einlass in die Arbeitskammer angeordnete Mittel zum Reinigen des zu überziehenden Metalles beim Eintritt in die Kammer. 9.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, ge kennzeichnet durch am Austritt aus der Arbeitskammer angeordnete Mittel zum Kühlen des überzogenen Metalles heim Verlassen der Arbeitskammer. 10. Vorrichtung nach Patentanspruc.li II und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass Einlass und Auslass eine im Ver hältnis zum Durchmesser grosse Länge besitzen. 11.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 8 und 9, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Verhinderung von Lufteintritt durch den Einlass und den Auslass, welche Einrichtungen nach aussen gerichtete Luftströme durch den Einlass und den Auslass hindurch erzeu gen, wobei der Luftstrom am Einlass auch einen Sandstrahl mitreisst, um das eintretende Gut zu reinigen, und der Luftstrom am Auslass gleichzeitig dazu dient, den Überzug auf dem austretenden Gut zu kühlen. 12.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 8 und 9, gekennzeich net durch Mittel zur Befreiung des Me talldampfes von Feuchtigkeit, welche Mittel eine Saugleitung aufweisen, die von der Kammer ausgeht und ein was serentziehendes Salz enthält. 13. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 8 und 9, dadurch ge kennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeu gung der im Patentanspruch genannten Atmosphäre in der Arbeitskammer ein Schmelzgefäss für das Überzugsmetall und einen eine dieses CTefäss umgebende Induktionsspule einschliessenden Strom kreis von niederer Spannung und hoher Stromstärke enthalten. 14.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unterallsprücheü 8, 9 und 13, gekenn zeichnet durch eine Einrichtung zum Nachfüllen geschmolzenen kIetalles in das Schmelzgefäss. 1.5.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 8, 9, 13 und 14, da durch gekennzeichnet, dass das Schmelz gefäss an einem Deckel der Kammer mit- telst Zuleitungsbolzen für die Induk tionsspule aufgehängt ist und Vorkeh rungen zur Verhinderung von Kurz schluss durch Niederschlag des Metall dampfes auf die Zuleitungsbolzen um gebenden Isolatoren getroffen sind, wobei diese Vorkehrungen in Zylindern be stehen, welche die Isolatoren umgeben, die die Zuleitungsbolzen am Kammer deckel umschliessen. 16.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 8 und 9, gekennzeich net durch eine luftleere Kammer zum Wärmeschutz rings um die Arbeitskam mer, wobei die luftleere Kammer mit einem Wasserentziehungsmittel in Ver bindung steht. 17. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 8, 9 und 16, gekenn zeichnet durch Einrichtungen zur Küh lung eines Deckels der Arbeitskammer und eines Deckels der luftleeren Kam mer.