Verfahren zur Erzeugung von rohrförmigen Metallgebilden durch elektrolytischen Niederschlag auf einer die elektrolytische Zelle durchlaufenden liathode lind Vor- richtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Gegenstand der Erfindung ist ein Ver fahren zur elektrolytischen Erzeugung von rohrförmigen Metallgebilden durch elektro lytischen Niederschlag auf einer die elektro lytische Zelle durchlaufenden Kathode und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Gemäss der Erfindung wird zwischen der Kathode, auf der sich das Me tall niederschlägt und die durch die elektro lytische Zelle hindurchläuft, und den Anoden gleichzeitig eine kreisende Relativbewegung herbeigeführt.
Hierdurch kann erreicht werden, dass die niedergeschlagene Metallschicht auf dem gan zen Umfang der Kathode gleich dick wird. Man kann diese Relativbewegung dadurch erreichen, dass man die Kathode kontinuier lich um ihre Längsachse dreht oder die Ano den um die Kathode kreisen lässt.
Zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung sind elektrolytisch leitende Kerne, vorzugsweise Metallkerne, erforderlich, die Stab-, Draht- oder Rohrform haben können. Verwendet man einen Draht, beispielsweise einen Stahldraht, und schlägt darauf zuin Beispiel Kupfer nieder, so erhält man einen kupferplattierten Stahldraht, der durch die Verbindung der hohen Zugfestigkeit der Stahlseele mit der hohen Leitfähigkeit des Kupfermantels einen vorzüglichen Leiter ab gibt.
Verwendet man als Kern Drähte, Rohre oder Stäbe aus einem leicht schmelzbaren Me tall, zum Beispiel aus Blei, und schlägt dar auf zum Beispiel Kupfer, Eisen oder derglei chen. nieder, so erhält man ein Gebilde, aus dem sich der Kern leicht wieder heraus schmelzen lässt, so dass ein Rohr aus Kupfer, Eisen oder dergleichen zurückbleibt.
Man kann aber als Kernmetall auch eine vollkommen homogene Legierung, die Sili zium oder auch Chrom enthält, zum Beispiel einen Siliziumstahl mit etwa 17 % Si verwen den, dessen Homogenität so hoch sein muss, dass sich der Metallniederschlag von dem daraus hergestellten Kern abziehen lässt, ohne dabei beschädigt zu werden und ohne Löcher aufzuweisen.
Beispielsweise Ausführungsformen von Einrichtungen zur Durchführung des Verfah rens nach der Erfindung sind in der Zeich nung dargestellt.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Vorrichtung, mittelst welcher auf einem end losen Draht, Stab oder Rohr ein anderes Me tall niedergeschlagen werden kann; Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die elektrolytische Zelle nach Fig. 1; Fig. 3 und 4 sind ein Längsschnitt bezw. ein Querschnitt durch eine Vorrichtung, durch die ein Draht, Stab oder Rohr in Richtung seiner Achse fort bewegt und gleichzeitig um diese Achse ge dreht werden kann, ohne auf eine Rolle auf gewickelt zu werden;
Fig. 5 zeigt, teilweise im Schnitt, eine Verbindungsstelle zweier rohrförmiger Kathodenkerne, Fig. 6 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur konti nuierlichen Herstellung des Kerndrahtes aus geschmolzenem Metall, Fig. 7 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, zweier übereinander stehender rotierender Zellen mit senkrecht hindurchgeführter Kathode, Fig. 8 einen axialen Schnitt durch eine Stopfbüchse für die Vorrichtung nach Fig. 7.
In Fig. 1 ist 1 ein Trog, in dem der Elek trolyt 2 in ständiger Zirkulation gehalten wird. Es ist nur eine solche Zelle dargestellt, aber es können auch mehrere hintereinander geschaltete Zellen verwendet werden, beson ders wenn dicke Metallniederschläge erzeugt werden sollen. Auf dem Boden und an den Seitenwänden des Troges 1 sind die Anoden 3 angeordnet. Stopfbüchsen 5 und 6 dienen zur Hindurchführung der Kathode, die nur aus einem endlosen Draht besteht, der der Länge nach durch die Zelle gezogen wird.
Will man die Stopfbüchse am Tragende in Fortfall bringen, so führt man die Kathode in ansteigender Bahn durch den Elektrolyten, so dass sie über dem Elektrolytspiegel bezw. dem Trogrand austritt. Der Kathodendraht wird vor seinem Eintritt in die Zelle von einer Spule 7 abgewickelt, die um ihre Achse 8 drehbar in dem Schneckenradkranz 9 ge lagert ist, der durch eine Schnecke 10 ge dreht wird. Kugellager 13 zwischen dem Ständer 12 und dem Scbneckenradkranz 9 vermindern die Reibung. Die Schnecke 10, die in wagrechten Lagern 11 des Gehäuses 12 ruht, erhält ihren Antrieb über ein Kegel getriebe 15 von einer Welle 11.
Führungs rollen 16 vor der Stopfbüchse 5 bewirken, dass der Kerndraht 4 (die Kathode) zentrisch in bezug auf den Schneckenradkranz 9 in die Zelle eintritt. Ähnliche Führungsrollen 17 sind am andern Ende der Zelle angeordnet. Der Draht 4, auf dem sich während des Durchganges durch die Zelle ein Metall mantel niedergeschlagen hat, wird unter Spannung auf eine Spule 18 aufgewickelt, deren Achse 19 in dem Schneckenradkranz 20 gelagert ist. Auch dieser Schneckenrad kranz ist in dem Gehäuse 21 drehbar gela gert und erhält seinen Antrieb von einer Schnecke 22., die von der-Welle 14 und dem Kegelgetriebe 23 gedreht wird. Die Schnek- kenradkränze 9 und 20 drehen sich also genau synchron.
Auf der Spule 18 ist eine Kegelradscheibe 24 befestigt, die mit einem Kegelradring 25 des Gehäuses 21 in Eingriff steht. Durch die Drehung der Welle 14, die selbst durch Elektromotor oder Transmission angetrieben werden kann, wird eine syn chrone Drehung der Schnecken 10 und 22 und damit der Schneckenradkränze 9 und 20, sowie der Spulen 7 und 18 bewirkt. Auf diese Weise wird der Kathode 4 auf ihrem Wege durch die Zelle 1 eine dauernde Dre hung um ihre Achse erteilt.
Da ferner die Spule 1.8 mit der Kegel radscheibe 24 verbunden ist, die mit dem Kegelradring 25 in Eingriff steht, wird sie auch um ihre Achse 19 gedreht, weil sich die Kegelradscheibe 24 während der Drehung des Schneclzenradlzranzes 20 an dem fest stehenden Kegelradring 25 abwälzt. Die Spule 1.8 übt dadurch auf den Draht 4 einen dauernd wirkenden Zug aus. Natürlich kön nen zwischen der Spule 18 und dem Kegel radring 25 Übersetzungsgetriebe eingeschaltet werden, wenn der Kathode 4 eine langsamere oder schnellere Bewegung durch die Zelle erteilt werden soll.
Bevor der Kathodendraht 4 in die Zelle eintritt, kann er gereinigt und auch poliert werden, wobei die Reinigungs- und Polier vorrichtungen am besten mit dem Schnecken radkranz 9 verbunden werden, so dass sie mit ihm zugleich umlaufen. Auf diese Weise wird eine Torsionsbeanspruchung des Drahtes 4 vermieden.
Damit der Draht 4 während seines Weges durch die Zelle 1 nicht durchhängt, sind Stützlager 27 vorgesehen, die gleichzeitig als Glätter für das auf dem Draht nieder geschlagene Metall dienen. Diese Stützlager, von denen eines in Fig. 2 für sich dargestellt ist, bestehen aus je einem Bügel 28 mit zwei fest angeordneten Glättstücken 31, zum Bei spiel aus Achat, nichtrostendem Stahl oder dergleichen. Das dritte Glättstück 31 ist in einer Fassung 3,2 einstellbar befestigt und wird von einer Feder 33 gegen die Kathode 4 gedrückt.
Die Bügel sind an einer Gleit schiene 29 befestigt, die in Führungsschienen 30 gleitet und mit dem Exzenterantrieb 36, 37, 38 verbunden ist, der sie hin- und her bewegt.
In Fig. 3 und 4 ist eine Vorrichtung ge zeigt, mit deren Hilfe ein Rohr oder ein Stab, der auf eine Spule nicht aufgewickelt werden kann, durch die Zelle hindurch ge zogen und gleichzeitig in Drehung versetzt werden kann. Diese Vorrichtung entspricht im wesentlichen der entsprechenden Vorrich tung bei der Einrichtung nach Fig. 1, doch ist hier die Spule 18 durch ein Paar Klemm rollen 39 und 40 ersetzt, die das Metallrohr 51 dicht umschliessen und in Querstegen 41 des Schneckenradkranzes 42 gelagert sind. Die Walze 39 trägt an einem Ende ein Zahn rad 47, das mit dem Zahnrad 48 kämmt.
Die ses letztere Zahnrad sitzt. auf der gleichen Welle wie das Kegelrad 49, das mit dem feststehenden Kegelradriug 50 in Eingriff steht. Auf der andern Seite trägt die Walze 39 ein Zahnrad 45, durch da@, über dis Zahnrad 46" die zweite Walze 40 angetrieben wird. Dreht sich der Schneckenradkranz 42 unter der Einwirkung der Schnecke 44, so wälzt sich das Kegelrad 49 an dem fest stehenden Kegelradring 50 ab und versetzt dadurch, über die Zahnräder 48 und 47. die Walze 39 in Umdrehung, die über die Zahn räder 45 und 46 die zweite Walze 40 mit nimmt.
Wird bei der Vorrichtung nach Fig. 1 die Zugvorrichtung 21 durch die Zugvorrichtung gemäss Fig. 3 und 4 ersetzt, so kann man auch ein steifes Rohr durch die Zelle hin durchführen und gleichzeitig in Umdrehung versetzen, ohne ein Abspringen des elektroly tisch erzeugten Überzuges befürchten ziz müssen. Die Vorrichtung gemäss der linken Seite der Fig. 1 kann beibehalten werden, wenn das Kernrohr oder der Kerndraht ge nügend biegsam ist, um aufgespult zu wer den. Im andern Falle ist auch diese Vorrich tung durch eine Vorrichtung nach Fig. 3 und 4 zu ersetzen.
Während des Durchganges durch die Zelle wird die Kathode von den Stützlagern 27 am Durchhängen verhindert und gleich zeitig der sich auf ihr bildende Niederschlag geglättet und dichter gemacht, da ja die Glättstücke 31 unter der Einwirkung des Exzenters 3,6, 37, 38 eine hin- und her gehende Bewegung ausführen.
Fig. 5 zeigt, wie man bei der Herstellung endloser Rohre die Enden von Kernrohr stücken miteinander verbinden kann. Das Ende 53: des fast verbrauchten Kernrohr stückes wird mit dem Ende 54 des neuen Kernrohrstückes durch ein zwischengescho benes Rohrstück 44 verbunden und gege benenfalls verlötet.
Statt das Metall auf einen bereits ferti"- vorhandenen Draht oder Rohr niederzuschla gen, kann auch der Draht bezw. das Rohr unmittelbar vor der Zelle hergestellt werden, beispielsweise mit Hilfe einer Strangpresse. Der aus dieser Presse austretende Strang ge- langt dann unmittelbar in die Stopfbüchse 5 (Fig. 1).
Statt einer Strangpresse für festes Metall (zum Beispiel Blei) kann auch eine Vorrich tung verwendet werden, aus der geschmol zenes Metall in Form eines Stranges heraus gedrückt wird, wobei es zu einem Draht oder Rohr erstarrt. Eine Einrichtung dieser Art ist in Fig. 6 gezeigt. 56 ist ein beheizter Schmelzkessel. Der Kolben 58 presst einen Metallstrang 57 durch die gekühlte enge Lei tung 59, in der das Metall zu einem Stab oder Draht 60 erstarrt; dieser kann durch die Stopfbüchse 61 sogleich in die Zelle 1 ein geführt werden.
Statt der bisher beschriebenen Anord nung, bei der die Kathode wagrecht durch die Zelle geführt wird, kann man auch eine senkrechte Anordnung benutzen, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist. Hier tritt die Kathode 70 in die Zelle 71 von oben ein und durch einen stopfbüchsenartig vorspringenden Teil 72 des Zellenbodens hindurch in die darunter liegende nächste Zelle 73 usw. Die Zellen ruhen drehbar auf Stützlagern 74 und sind mit Zahnkränzen 75 versehen, die mit Zahn rädern 76 der Antriebswelle 77 in Eingriff stehen. Hier rotieren also die Zellen mit den Anoden 78, während die Kathode 70 nicht rotiert, sondern nur in der Richtung ihrer Achse abwärts gezogen wird.
Eine Stopfbüchse, die für die senkrechte Anordnung gemäss Fig. 7 besonders geeignet ist, ist in Fig. 8 dargestellt. Hier wird der endlose Kathodendraht 90, der auch durch einen Stab oder ein Rohr ersetzt sein kann, durch eine Hülse 9,1 geführt, die von unten her in die Zelle 92 hineinragt. An ihrem untern Ende ist diese Hülse durch eine Dich tung und eine Büchse 93 verschlossen. Auf der Unterlage 95 ruht der Flansch der Hülse 91 mit Kugellagern auf. In der Durch brechung des Bodens der Zelle 92 ist die Hülse 91 durch einen zweiten Stopfbüchsen ring 96 und eine zweite Dichtung eingedich tet.
Bei dieser Anordnung rotiert die Zelle 92 um die Hülse 91, die ebenso wie die Kathode 90 keine Drehung ausführt. Hingegen wird die Kathode 90 durch die Hülse 91 hindurch senkrecht nach abwärts gezogen.
Bei der Durchführung der Rohrherstellung nach dem oben geschilderten Verfahren be reitet es gewisse Schwierigkeiten, die Metall niederschläge vom Kern abzuziehen. Diese Schwierigkeiten verschwinden, wenn man vollkommen homogene Chrom- oder Silizium legierungen als Kernmaterial verwendet. Man hat schon vorgeschlagen, Kathoden aus Chrom oder Chromlegierungen herzustellen, doch sind die Metallniederschläge von solchen Kathoden nur anfänglich leicht abzuziehen, nach einiger Zeit haften aber die Nieder schläge an den Kathoden sehr fest und wer den beim Abziehen zerrissen. Verwendet man aber vollkommen homogene Legierungen des Chroms, Siliziums oder beider Metalle, so verschwinden diese Nachteile.
An Stelle von Metallkernen können auch nichtmetallische, plastische Massen verwendet werden, die mit Graphit überzogen oder in anderer Weise elektrisch leitend gemacht wurden.
Werden leichtschmelzbare Metallkerne verwendet, so kann das Kernmetall aus dem darauf niedergeschlagenen Rohr durch Er hitzen und Schmelzen wieder entfernt wer den.