用於對棒進行連續鍍鉻的生態學方法及相關裝置與流程

2023-05-15 05:26:41 1

本發明涉及藉助於三價鉻而非六價鉻的電解沉積而在長形金屬件比如棒上沉積硬且厚的鉻。

更具體地，本發明涉及通過使三價鉻的電解溶液以湍流的方式在環形陽極內強制流通的同時使金屬件在環形陽極內向前移動的連續鍍鉻方法。

背景技術：

鍍鉻是將鉻鍍覆在由鐵或鋼製成的產品上以保護產品免受腐蝕，從而由於被電沉積的鉻的高硬度而賦予該產品較高的耐損性。

鍍鉻的所述特性主要取決於給定距離下微觀裂隙的數目。一般來說，期望具有高裂隙密度的結構，這是因為具有高裂隙密度的結構往往具有更小的應力、更高的可潤滑能力、較高的耐磨性以及更好的耐腐性。

此外，裂隙的非對應性提供了針對腐蝕的更好的保護以及覆蓋物的更低的可滲透性，這是因為各鉻層的微觀裂隙的對應性的可能性趨於零。

為了獲得裂隙的非對應性以及沉積物的較低的可滲透性，採用的是沉積多個疊置沉積物或多層鍍鉻。

如今，金屬棒的多層鍍鉻是藉助於使用六價鉻的多個連續的過程來實現的。

所述過程可以是靜態類型或動態類型，其中，在靜態類型，電解溶液被放置在供待被鍍鉻的件浸入的罐中，在動態類型，連續流通的電解溶液被設置在供用作陰極的待被鍍鉻的棒連續穿過的一個或更多個環形陽極內。

專利申請mi98a002595中記載了該動態類型的過程的示例，該過程提供了使用串聯的特定空心陽極，通過這些串聯的空心陽極，電解溶液被動態地並以非湍流的方式相對於行進的棒軸向地給送。在所述專利申請中，根據記載，由於這種類型的給送並且由於這種類型的電極，可以使用約300ampere/dm2的電流密度。

前述設備中使用的陽極是環形類型的，其沿著冠狀部被穿有三個串聯的孔，這三個串聯的孔用於限定穩定的周圍環境(電解溶液)。

無論以何種方式，本申請人所進行的試驗都表明僅第一陽極用以所述高電流密度，而在第二陽極和第三陽極中，電過程在所指定的電流密度處沒有被激活，除非該電流密度從300ampere/dm2降低至70ampere/dm2。

申請人實際上已經發現，如果在所有三個陽極上都使用至少300ampere/dm2的電流密度，其中，這三個陽極如在使用六價鉻的其他過程中那樣由鉛實現並且在由鉛形成的鍍鉻室中操作，則僅工作一個月之後，由於因高電流密度產生的高熱量，我們發現陽極已經變形，從而帶來陽極與陰極(棒)之間短路的風險，因而對於與三個串聯的陽極同時工作的情況，我們將使用50ampere/dm2的低電流密度：這明顯意味著顯著的生產缺陷，因為較低的電流密度意味著為了具有特定厚度的沉積物，棒穿過鍍鉻陽極的行進速度較低，從而減緩了操作速度。如可以發現的，使用一個陽極與三個陽極之間的生產差異意味著工業產率降低66％。

此外，前述專利申請等中描述的方法以及其他已知方法是基於六價鉻的電解溶液的使用，而這如果一方面確定良好的鍍鉻結果，則另一方面將代表相當嚴重的環境汙染。

因此，在連續鍍鉻領域中，高度地需要尋找在工業產率方面高效並且同時消除使用六價鉻以具有較高的環境可持續性的硬鉻沉積的方法。

特別地，即使立法者允許延長使用三氧化鉻一段時間來對抗大量的財政徵收和累積以及極大地減少的數量，許多國家規定(reach和epa)已將2017年規定為禁止三氧化鉻的最後期限。

三價鉻實際上用於一些裝飾鍍鉻的方法，在該方法中，提供了鉻的薄膜沉積(<1微米)，而今天，就申請人已知的，該薄膜沉積方法不可能實現與硬鉻的沉積物(厚度約50-60微米)有關的高質量。

技術實現要素：

本發明的公開範圍旨在至少部分地克服已知技術的缺點，提供了能夠以高電流密度、高工業產率且低環境影響進行操作的方法和設備。

該範圍和其他範圍由根據本發明的具有所附獨立權利要求1所列特徵的設備實現。

從屬權利要求中顯示了本發明的優選實施方式。

本發明的目的在於：為了在長形金屬件、比如棒上獲得厚硬鉻的沉積物而使用cr3+的電解溶液通過鉻的電解沉積來實施，該cr3+的電解溶液被強制以湍流的方式在至少一個鍍鉑鈦陽極中流通，所述至少一個鍍鉑鈦陽極被高度穿有或微穿有例如網或微穿孔網並且用來代替由鉛形成的空心陽極。就「鍍鉑鈦」而言，以此限定了可以在鈦上執行的任何類型的鍍層，該鍍層包括用鈮或其他貴金屬形成的鍍層。

本申請人已經發現，前述的代替由鉛形成的穿孔陽極的用鍍鉑鈦形成的高度穿孔的陽極可以製成如mi98a002595那樣工作的設備的三個陽極並且也可以在至少300ampere/dm2的電流密度處工作。

此外，在鍍鉑鈦陽極上不會發生cr3+的自然氧化：事實上應當指出，在基於六價鉻的常規方法中，由鉛、鉛與錫的合金或鉛與銻的合金構成的陽極——遠不止於被氧化為二氧化鉛(汙染泥漿)——導致陰極產生的離子cr3+的鉻酸(cr6+)的氧化，這對於將離子cr3+保持在特定值內以獲得最佳沉積物是必需的。

總體上設想的是使用基於三價鉻和呈氟化物的催化劑與不溶性陽極的組合的浴，該浴能夠保持阻礙cr3+的氧化的電極電位。

此外，在已知的方法中，比如在mi98a002595的方法中，當使用尺寸減小並且因此面積小的陽極時，如果陽極電流密度變高，則在低電流效率下發生三價鉻的再氧化，使得電解液中的cr3+的量逐步增大以進行氧化，從而影響最佳沉積。這種情況發生的原因是陽極自身覆蓋有一層二氧化鉛：如果沒有形成該膜，則形成一層鉛鉻，鉛鉻的特徵是不允許三價鉻的再氧化。

鍍鉑鈦陽極提供了一系列的優點，其中有：減少了環境影響(鉛是有毒的)，高電流密度下的優異的可工作性，以及因此具有的高穿透力。

事實上，由於鍍鉑鈦陽極可以毫無問題地承受的電流密度遠高於已知的由鉛形成的陽極，因此可以以必要的高電流密度進行操作，以獲得鍍鉻浴的高穿透力。

此外，由於鍍鉑鈦陽極在高電流密度下不會改變幾何形狀，因此與已知的鉛陽極相比，陰極/陽極的距離不會改變，從而允許減小陽極/陰極的間距而不存在短路的問題，因此確定了更均勻的沉積。

已證明，對於含有氟化物催化劑的浴，使用鍍鉑鈮陽極更好。

使用鍍鉑鈦陽極的另一優點在於以下事實：由於鍍鉑鈦陽極的微穿孔或網狀形式導致的孔的高表面密度允許更大程度地排出在以高電流密度操作時大量產生的氫，從而不需要通常所需要的脫氫步驟。

鍍鉻方法中的氫的高產率是由於陰極處的二次反應，該二次反應還將使得產生溶液的氣溶膠，從而使得沉積物和金屬基中吸附氫，導致被鍍鉻的產品中的應力，因此需要額外的脫氫過程(鋼的脫碳)，這在根據本發明的方法中不再是必要的。

此外，由於以下事實而進一步有利於氫的排出：該事實為將前述以鍍鉑鈦製成的陽極的使用優選地設置成與電解溶液的湍流流通和鉻(iii)基的湍流流通相結合。

由於高電流密度使沉積效率和沉積速度所依賴的浴的溫度立即升高的事實，因此可以預見浴溫度的控制的重要性：申請人已經發現，與mi98a002595中所證實的相比，由於電解溶液的湍流產生使熱交換增強的有效冷卻這一事實而使得穿孔電極內的溶液的強的湍流流通與合適的鉻沉積同時發生，隨後溫度被降低並被調節。

申請人以250a/dm2的電流密度進行操作而執行的測試表明，電解質的流通速度為5m/s時是足夠的，同樣在50℃的溫度下可以採用至少約2m/s的電解質的流通速度。

採用300a/dm2的電流密度的新技術中的前述速度比具有電流密度為50a/dm2的極限電流的常規或傳統的裝置中獲得的速度高約六倍。

申請人已經發現，專利mi98a002595中提出的性能由於缺少溫度控制而不能實現：事實上，除了缺少溫度控制之外，被施加線電流的棒的順序、由於焦耳效應而產生的熱量以及僅藉助於空氣進行的冷卻不足以將這些熱量快速耗散以達到約50℃的溫度都以不可接受的方式降低系統的性能。

此外，由於執行了快速冷卻，電解質的強制流通有利於陽極-陰極距離的減小，因此使得界面的歐姆電阻降低。

在不限於理論的情況下，可以推斷湍流在生長步驟中對鍍層劇烈衝擊，這是由於該過程中的鉻離子或蒸汽的碰撞造成的：這種衝擊會迫使未很好地附著的分子離開鍍層並將該鍍層機械地壓緊在其複合物中，從而有利於形成無瑕疵的附著鍍層。

傾向於用三價鉻基的溶液代替具有六價鉻基的溶液，例如可以例舉出含有300g/l的cr+3氟化物催化劑的溶液，例如添加有重量計為約1.5％的濃度的鈉鋁氟化物催化劑(na3alf6–冰晶石)並且添加有少量類似於硫酸鍶(srso4)和氟矽酸鉀的鹽的300g/l的cr+3的溶液。用作催化劑的這些鹽在鉻酸中具有溶解性，以提供與鉻沉積的理想濃度對應的硫離子和氟離子的濃度。應當記住的是，這些鹽的溶解度是鉻酸的溫度和濃度的函數：這兩個參數可以以限定的時間間隔變化，但是要足夠大以允許電沉積的良好結果。所述自動調節浴的這些特徵稱為srhr(自調節的較高速度)。所有這些並不限於本發明的範圍，並且因此可以使用其他鉻(iii)基的浴。

應當指出的是，為了保持陰極上產生的電解質中的三價鉻(iii)的合適濃度，並且為了克服鍍鉑鈦陽極由於其低陽極電位而不能重新氧化三價鉻，在鍍鉻電池的上遊設置有以錫-銻合金(pb-sn-sb)製成的一個或更多個犧牲陽極，所述一個或更多個犧牲陽極的側面是獨立的整流器，整流器以低電流(50a/dm2)操作，以允許氫氧離子的化學沉澱以使得犧牲陽極由於電流的施加而溶解在pb中，同時在原位形成過氧化鉛。實際上，電流的施加在犧牲陽極處產生過氧離子並在陰極處產生氫氣。

氫氧離子激活二氧化鉛的陽極氧化過程並且激發布置在下遊的鍍鉑鈦陽極，從而有利於電解。添加至電解質的少量鉛作為鉛的過氧化物(pbo2)沉積在鍍鉑鈦陽極上，並且最後催化cr3+在鉻酸中的氧化。

事實上，向犧牲陽極施加高密度電流允許犧牲陽極的溶解(pb+2h2o→pbo2+4h++4e)。

應當指出的是，對於每個電流密度，存在用於沉積鉻的最佳溫度：在較高的溫度下，增加電流密度會使硬度增大，而在較低的溫度下，增加電流密度會使硬度顯著降低。

允許在使用鍍鉑鈦陽極、湍流和三價鉻的情況下獲得高質量的厚硬的鉻沉積物的電解條件的示例優選地如下：

-浴溫度為50℃至60℃；

-電流密度為大於200a/dm2且小於等於500a/dm2；

-電解質流通速度為5m/s。

特別地，在t＝50℃時，在使用含有300g/l的cr3+和催化劑的溶液的情況下，使用所有電流值都可以獲得最大硬度。在溫度為55℃時，使用所有電流密度值獲得的硬度一樣高。

附圖說明

本發明的其他特徵將通過以下對附圖中示出的純粹示例性且因此為非限制性的實施方式進行的詳細描述而變得更清楚，在附圖中：

圖1是根據本發明的鍍鉻設備的總體示意圖；

圖2分別以正視圖(a)、豎向剖面(b)和安裝在設備中的立體圖(c)示出了圖1的設備中具有的墊圈；

圖3示出了根據本發明的陽極的結構的第一實施方式的放大圖；

圖4是根據圖3的線4-4的放大截面圖；

圖5是密封系統的豎向截面(右側)的示意圖，該密封系統對應於圖1的設備的棒的輸入和輸出的開口而設置；

圖6是圖1的設備的棒的脫脂部分的示意性放大圖；

圖7是示出了待被鍍鉻的棒的連接接頭的第一實施方式的縱向截面；

圖8是示出了待被鍍鉻的棒的連接接頭的第二實施方式的縱向截面；

圖9是根據本發明的陽極的第二實施方式的被部分截斷的立體圖；

圖10是根據本發明的陽極的第三實施方式的被部分截斷的立體圖。

具體實施方式

現在將參照圖1描述根據本發明的方法和裝置(設備)的特徵。

如所述圖中所示，該設備主要包括可以具有傾斜或平坦的底部的鍍鉻室30，其中，鍍鉻室30收集從鍍鉻陽極——例如為三個——離開的電解溶液，以用於通過導管36將電解溶液輸送至儲存貯存器29，其中，鍍鉻陽極位於該室自身內部並且總體上用附圖標記17表示，儲存貯存器29容納足以允許電解質供給並連續再循環至鍍鉻裝置的陽極17的一定量的電解溶液。

容納在儲存貯存器29中的電解質被保持在適於鍍鉻的恆定溫度，電解質的溫度由溫度計t1感測，溫度計t1控制熱交換器29』並且為了將貯存器29中的電解質保持在預選溫度而進行幹預。室30在一個或更多個側壁上設置有由透明材料封閉的較寬的窗，以使得能夠看到在窗內發生的棒的鍍鉻過程；合適的水射流使窗戶免受電解質的噴出物汙染而保持清潔。

最初容納在貯存器29中的電解質有利地由用氟化物催化的含有300g/l的cr+3的cr(iii)基的溶液組成，應當理解的是，cr(iii)基的其他溶液也可以用在本設備和方法中，例如atotech的plus或coventya的

每個陽極17藉助於相應的泵31通過入口導管37被供給電解質溶液，同時具有獨立導管的輔助泵28允許將電解溶液給送至以錫銻和鉛製成的犧牲陽極16，犧牲陽極16布置在所述鍍鉻室30的入口處、鍍鉻陽極17的上遊，以使得藉助於電解溶液自身進行棒27的陽極活化(不能將電解活化與已知方法中使用的電流的逆轉混淆)，棒27的陽極活化將促進在通過陽極17以下文中描述的方式進行的電解沉積過程期間使鉻附著至棒自身。

所述犧牲陽極16有利地實現為具有下述結構：該結構的形狀為在內冠狀部上具有軸向孔的以pb製成的環。

鍍鉻室30分別在其相應的輸入壁26和棒輸出壁33處設置有藉助於來自冷凝設備的具有被降低的冷凝點的水射流對棒進行冷卻的冷卻間隙以及用潮溼空氣和酸性空氣進行的活化射流的間隙。

特別地，設置有前間隙12、間隙13以及兩個後間隙19和20，前間隙12藉助於具有被降低的冷凝點的水進行冷卻，間隙13中布置有為電解作準備的處於環境溫度的潮溼且酸性的空氣射流，兩個後間隙19和20具有分別用水(來自低溫設備)和空氣進行的冷卻射流。

各種水和空氣射流適於在鍍鉻室30的入口側和出口側冷卻棒27，以使棒27保持在適於鍍鉻的固定溫度，例如保持在50℃與55℃之間所包括的溫度，從而避免由於由在棒自身中流通的電流產生的焦耳效應而引起的棒27過熱。

所述裝置在鍍鉻罐30的上遊包括示意性地示出的棒支承輥24，棒27藉助於棒支承輥24通過將在下文中詳細示出的中間接頭70而合適地彼此連接，棒27被朝前移動並且同時自身被旋轉以增強向前移動的棒上的通過鍍鉻陽極17進行的鉻沉積過程的均勻性。

對應於輥24設置有將棒連結至連續電流能量源的負極(陰極觸頭)的裝置10，裝置10由通過移動、旋轉和電連接組移動的電流傳輸夾持件構成，裝置10以「pellegrino的passo」的機械概念進行操作，其中，任何工具同時進行的平移以固定的步驟操作，並且在棒的運動期間，在運動中的一個電觸頭被斷開連接時，另一個電觸頭還在工作。

因此，布置有具有水的清洗罐14和下文中參照圖6描述的脫脂罐15，具有水的清洗罐14用於在棒進入鍍鉻室30之前除去用於脫脂的溶劑和/或表面活性劑的任何痕跡。

陰極夾持件10的向前運動由齒條和小齒輪系統給予：小齒輪藉助於電磁連接器和滑輪從用於旋轉運動的傳動軸接收運動。傳動軸由通過變頻組供給的三相異步電動機控制。電流藉助於連接至集電器的銅夾持件傳輸至待被鍍鉻的棒，電流是藉助於固定至該集電器的銅包層被帶到該集電器上的。夾持件的閉合壓力藉助於氣壓缸來控制。

該系統的優點體現在其可以承受70a/dm2以上的電流，而已知的滑動接觸、例如專利mi98a002595的滑動接觸不能承受70a/dm2以上的電流密度的事實：實際上，在更高的密度例如300a/dm2時，由於不穩定的連接而形成會導致馬達的銅電刷(滑動接觸)與由鋼製成的棒27結合的電弧，從而完全損害產品。

申請人已經發現，以「pellegrino的passo」的機械概念以及以上已經描述的細節操作的與由銅製成的夾持件的連接避免了火花、分散、表面損壞，並且重要的是能夠以高電流密度操作，這是由於在至少一個觸頭固定的同時另一觸頭在移動並且以連續電流連接的觸頭從不滑動的事實。

圖1中還以附圖標記11示出了對應於旋轉的向前觸頭10的用於棒的冷卻空氣射流。

鍍鉻室30的間隙12的上遊設置有布置在間隙中的用於成行的棒27的表面處理的部分90(圖1、圖5)，部分90具有保護網：所述表面處理藉助於機械臂和由pvc製造的繞動器件(外圍速度30m/sec)進行的圓周運動和對用於電解拋光的液滴的供給來執行，其中，該繞動器件包括研磨劑(3mscotch-britetm)。所述表面處理藉助於研磨劑提供機械恢復(reviving)，所述研磨劑因以0.1％溶解在水中的三乙醇胺85％(c6h15no3)而具有抗氧化功能。

該系統的優點由下述事實顯現：用環境友好的方法在鍍鉻生產線之外活化(製備)棒27，使得犧牲陽極16僅具有觸發布置在下遊的位於陽極罐中的鍍鉑鈦陽極17的電解的功能。

在鍍鉻室30的下遊、緊隨棒的離開之後設置有清潔裝置21、第二電連接裝置23和第二輥34，清潔裝置21具有來自低溫設備的水射流，第二輥34適於支承輸出處的被鍍鉻的棒，從而允許被鍍鉻的棒旋開或脫開接合，以將每個鍍鉻的棒27引入低溫冷卻工位35中並持續足以將棒冷卻至適於隨後的精整處理的約50℃至70℃的溫度的時間。

應當指出的是，根據歐姆定律，對於兩端的電壓等於v的電流i而言，存在轉換為熱量的電力p＝v×i(焦耳效應)：位於同一行的每一序列的棒上的緊密接觸的電觸頭23和10在恆流下排放7伏電壓下的約5000a電流(總共10000a)，這對電阻產生一定量的熱量，例如根據要處理的直徑使棒的外表面(皮層)達到遠超過100℃的溫度。

由於應當將棒的溫度包括在內，因此我們設想的在55℃下發生的電鍍工藝實際需要最高50℃(在第11和22點處布置有更多的空氣冷卻工位)，低溫冷卻水的使用使得隨溫度升高的劣化速度降低，從而實現了相對於空氣冷卻更高效且快速的冷卻。

將參照圖1、圖2和圖5描述根據本發明的鍍鉻室30和裝置的其他特徵。

如所示出的，室30被周壁完全密封，以避免蒸汽和電解溶液的排出：為此，鍍鉻室30藉助於導管連接至抽吸裝置18，抽吸裝置18通向對使貯存器29中的包含在飽和蒸汽中的鉻電解質被回收的煙霧進行截留的洗滌器。

鍍鉻室30除了底壁32之外還具有前壁26和後(出口)壁33，前壁26和後(出口)壁33設置有軸向對準的較寬的孔口，以使棒27通過。間隙12、13、19和20的前壁中的軸向對準的位置處形成有類似的孔口。

間隙的壁和室30的壁中的供棒通過的孔口中的每個孔口都如圖5中所示的那樣設置有適於允許棒27通過的呈撓性墊圈25形式的合適的密封器件，從而保證用以阻止鍍鉻液體朝向外部流出的足夠的密封。

由於裝置可以容易地處理不同直徑的棒，因此圖2的密封墊圈25如圖5的示例中示出的那樣布置在墊圈保持組41中，墊圈保持組41是可抽出的並由外凸緣42保持，外凸緣42固定於室30的壁並且對間隙12、13和19、20起作用(圖5中示出的孔示意性地示出了水/空氣射流離開的孔)。

以這種方式可以將墊圈本體41與相應的墊圈25一起抽出並用新的墊圈組件來替代，墊圈組件構造成用於不同直徑的棒的通過及密封。每個「墊圈組件」允許在多達十個的不同的直徑上進行操作。

圖2中示出的密封墊圈以pvc塑料實現，並且有利地通過徑向彈性器件——例如結合在墊圈自身中的調質鋼彈簧——來加強，並且有利地定形狀成適用於待被鍍鉻的棒的不同部段。

特別地，墊圈25由以軟的pvc製成的兩個片材101構成，這兩個片材被彼此擠壓並結合，在這兩個片材101之間固定有呈用於撓曲彈簧的鋼的形式的作為徑向彈性器件的加強件102、102』，加強件102、102』以不同的方式布置並定向成朝向中央孔口。

每個墊圈25還具有撓性的密封翼狀部，該撓性的密封翼狀部由大致沿徑向指向的裂隙限定，翼狀部的內邊緣界定棒通過的界限，翼狀部的內邊緣的尺寸相對於棒自身的截面的尺寸更小。

基本上成組的墊圈25構成適於棒或類似物進行連續鍍鉻的罐的密封裝置。

所述墊圈對應於鍍鉻罐的壁上的用於供棒通過的孔口而布置。

因此，所述墊圈25被布置為電池/陽極在輸入和輸出處的密封元件，從而允許電解質的湍流。

申請人描述的該墊圈系統的優點在於，不僅電解質在工作環境中不會洩漏，而且溶液的飽和煙霧在工作環境中也不會洩漏。本領域中使用的採用「快門(shutter)」進行保持——例如mi98a002595中描述的採用「快門」進行保持——未將鍍鉻罐完全密封，從而造成環境問題。

現在我們將參照圖3、圖4、圖9更詳細地描述根據本發明的鍍鉻陽極的特徵。

如在前述圖中可以看到的，用附圖標記17表示鍍鉻陽極的結構的組合，該鍍鉻陽極的結構包括沿著棒27的滑動方向縱向延伸的管狀元件45。

鍍鉻陽極的管狀元件45以鍍鉑鈦(以下用tipl表示)實現，其中，鉑的標準厚度通常為5微米，而在陽極有應力的情況下，鉑的厚度為20微米。

所述管狀元件45在底壁上設置有用於電解溶液進入的多個孔46，所述多個孔46在鍍鉻陽極的整個長度上均勻地分布。

同時，管狀元件45的上壁又具有用於電解溶液離開的多個孔47，所述多個孔47在鍍鉻陽極的整個長度上均勻地布置。

即使在圖中孔46、47的數目被限制，但實際上孔46和47在數目和布置方面均勻分布成使得產生具有優選的微穿孔的管狀元件或具有如圖9中示出的孔網(格網)的管狀元件。

位於鍍鉻陽極的下部部分的環形元件45由對電解質流進行分配並使壓力均衡分布的室48圍繞，室48藉助於導管37連接至貯存器29的泵31。室48與管狀元件45相類似地由鈦片材構成，室48連接至將電流傳導至陽極自身的具有正極性的銅棒49。

更具體地，在示出的示例中，管狀元件45由兩個橫向隔板50支承，隔板50分隔出封閉的下室48，下室48將電解溶液朝向上室51分配至鍍鉻陽極的管狀元件45中的用於電解溶液的入口孔口46，上室51向上敞開且在自身壁上設置有過量填充孔52，過量填充孔52用於形成超過管狀元件自身的足夠的鍍鉻液體頂點。

而上室51用於收集從管狀元件45的上孔47離開的電解溶液，然後由於電解溶液通過位於鍍鉻室30的底部上的過量填充孔52溢出而使電解溶液被排出，下室48構成允許電解溶液均勻地分配至入口孔46的一種「增壓室」或加壓室，從而以這種方式確保電解溶液保持在陽極的整個長度上，以及橫向於陽極自身的從底部到頂部均勻指向的流，即，包圍棒的兩個相反側的大致沿與棒27的滑動方向正交的方向指向的流。定形狀為瓦片狀的偏轉器53布置在室48內，偏轉器53用於偏離進入的流並避免優先流的出現，同時溫度計t2控制流過陽極的電解質的溫度。

對電解溶液進行分配的室48內的壓力、入口孔46和出口孔47的數目和尺寸可以根據情況而變化並且適時地計算成使得有電解溶液的湍流引入，並且因此電解溶液自身在管狀元件45內均勻分布。電解質沿可以產生由鍍鉻的電解過程引起的氫氣泡的方向從底部到頂部的流動使得氣泡自身的通過多個上孔47(相對於已知的陽極具有更高的孔密度)的行進和離開變得容易。

在不脫離本發明的範圍的情況下，以鍍鉑鈦製成的陽極也可以以作為星形的形式(圖10)替代管狀形式而實現。

在這種情況下，陽極由以鈦製成的支承件構成，其中，支承件呈具有等級為「2」的din3.7035的全框架的拉拔片材的形式。

基本上前述設備中使用的陽極是沿著冠狀部分高度穿孔的環形類型，以保證所述陽極被電解溶液的湍流橫穿。

關於設備的材料、所有電路、陽極電池的結構以及除此之外的貯存器均以鈦製成：這在使用超高壓或較高的真空水平的情況下也能保證較好的安全性。

應當指出的是，相比之下，使用六價鉻並使用鉛電池、鉛陽極、以玻璃纖維和pvc製成的導管和貯存器的設備的操作壓力接近大氣壓力。

在下文中將描述根據本發明的能夠通過上述裝置執行的連續鍍鉻的方法。

待被鍍鉻的棒27可以例如藉助於中間接頭而一個接一個的機械並電氣地連接，這些中間接頭可以旋擰在布置在棒27的相反端部處的相應的螺紋孔中(圖7至圖8)。以這種方式可以使棒以根據待被鍍鉻的棒自身的尺寸和/或直徑而預定的平移速度朝向鍍鉻裝置向前平移，並且迫使棒以根據待被鍍鉻的棒自身的尺寸和/或直徑而預定的旋轉速度圍繞其縱向軸線旋轉。

以這種方式，棒以恆定的速度向前移動而通過陰極觸頭10，然後通過脫脂工位15，在脫脂工位15中，棒被清潔液體——例如含有表面活性劑的水、優選地是脫脂溶液lhc/3(低熱量清除劑3)——的射流衝擊，因此隨後通過清洗罐14。

所使用的脫脂溶液應當含有3％與8％之間所包括的百分比的lhc/3，而當溶液含有濃度為10％的lhc/3時，浴就被排出。油與表面活性劑的分離是藉助於酸破裂進行的，從而使生物可降解的殘留的表面活性劑的ph值處於6.5與8.5之間。

脫脂工位15通常由絕緣的不鏽鋼aisi304構成並且總容量為2000升。

設置有能夠從脫脂溶液的表面連續地提取浮動焦油的過量填充提取器。此外，還提供了用於將溶液從脫脂裝置分離的過濾器。提供6kw功率的一定電阻(未在圖中示出)以用於在啟動時將脫脂溶液加熱至高達80℃的工作溫度，其中，工作溫度是藉助於恆溫器來調節的，同時冷卻蛇狀件67連接至低溫工位。

清洗工位14設置有具有60°的孔口的四個葉片狀噴嘴，所述四個葉片狀噴嘴以間隔90°的方式布置在具有下述直徑的圓周上：所述直徑用以覆蓋具有兩個棒清洗罐的整個生產範圍，每個棒清洗罐均設置有在逆流中給送的用於水平面控制的浮動泵。

特別地，如圖6中所示，脫脂工位15優選地由容納在底部上的封閉的罐60以及一定量的脫脂溶液61構成，所述一定量的脫脂溶液61藉助於泵62和導管63通過定位在棒27上的噴頭64被連續地給送。棒27通過適當的開口進入脫脂罐60以及離開脫脂罐60，所述適當的開口在兩個側壁上形成在相對於棒在鍍鉻室30中通過的孔口的軸向對準的位置，從而預設適當的密封墊圈65和66(圖6)可以與墊圈25相同或者可以是例如氈制而成的常規墊圈。

如前所述，由於棒27應當被熱調節以避免棒27由於棒本身中的電流流通而過熱以便將棒27保持在適於鍍鉻步驟的溫度，因此在脫脂工位15前面設置有冷卻空氣射流11。

此外，在脫脂液體61的溫度在浸沒在液體61中的脫脂罐60內升高超過被認為是危險的值的情況下，提供了適合的冷卻蛇狀件67，來自具有適合裝置——例如，流體61的溫度控制的熱聲——的流體源68(低溫工位的導管)的冷卻流體、例如水流通到該冷卻蛇狀件67中。

在脫脂工位15之後，棒27穿過清洗罐14，其中，棒受到在表面處理90之前將棒完全地清潔的水射流的衝擊，表面處理90是藉助於機械錶面恢復(通過磨料3mscotch-britetm)來執行的，該磨料因含85％的三乙醇胺(c6h15no3)而具有抗氧化功能。在罐30外部進行的這種處理可以被定義為物理-化學侵蝕(該物理-化學侵蝕強調化學-物理活化而非電解活化)，該物理-化學侵蝕不同於通常藉助於電流逆轉執行的電解活化(對用作陽極而非陰極的棒進行陽極侵蝕30秒至120秒)。所有所得到的液體(在室溫下)回收在鉻貯存器中。

應當指出的是，通常長期具有cr(vi)基的鉻電鍍浴中的極性逆轉導致電解質的汙染，由於浴的導電率降低和沉積特徵的劣化而導致電流的產率下降。

在本過程中，替代性地，在不使用對棒27的極性逆轉的情況下，有利地得到對棒的鋼的用於形成良好的附著(侵蝕)條件的表面粗糙化。

在繼續棒27的運動時，在藉助於布置在間隙12中的水進行低溫冷卻以後，棒27經受在間隙13內部執行的採用潮溼且酸性的空氣進行的表面製備。

隨後，在鍍鉻室30的內部，棒27首先受到由泵28給送至具有軸向孔的環形犧牲陽極16的電解溶液的射流衝擊，該環形犧牲陽極16用與鍍鉑鈦陽極相比的次貴材料(鉛)實現，該貴材料使陰極保護完善並且促進在鍍鉑鈦的以下陽極17處電解的觸發。

此外，電解溶液的這種細化分流的射流將衝擊棒27，使得前述化學-物理侵蝕90的效果和射流本身的壓力效果引起棒的表面活化，棒的表面活化對於在鉻將沉積在裝置的陽極或第一陽極17內部時允許鉻的第一層的穩定錨定是必要的。

由於棒的材料的性質可以改變並且由於表面腐蝕處理，電解溶液的化學性質還可以取決於其他因素、比如例如液體本身的溫度和各種射流對待被鍍鉻的杆的表面的衝擊壓力，因此應當提供用於改變由泵28給送的液體的壓力和/或遞送的適合的裝置以及用於保持正確地控制的溫度條件的適合的裝置。

在表面活化區域之後，棒進入陽極17或者一系列陽極17中的第一陽極中，在第一陽極或陽極17中的每一者中，由於陰極直流電的效果，鉻的層以預定的厚度沉積，所述預定的厚度基本上取決於鍍鉻過程的參數並且特別地取決於棒27的向前運動的線速度、棒本身的直徑與鍍鉻陽極的管狀元件45的內直徑之間的比率以及藉助於陽極本身給送至棒的電流的表面密度。

為此，為了能夠以例如介於150a/dm2與500a/dm2之間或以上的高電流密度操作，並且為了使棒同時保持例如介於10米/小時與30米/小時之間的高滑動速度，適當的是，管狀元件45的內徑比棒27的外徑略微大例如約5％至20％，原因在於棒與陽極之間的過大距離對鍍鉻的過程是不利的。

棒27的表面和鍍鉻陽極的管狀元件45之間的減小的距離，除了允許以更高的電流強度以及以棒的更高滑動速度工作之外，還由於電解溶液的流動針對鍍鉻陽極的保持從底部至頂部的方向的整個長度均勻分布的事實而允許鉻的更規則的沉積；通過由具有可變排量的給送泵31調節或改變電解溶液的遞送以受控的方式獲得的棒的冷卻的效果允許最終使鍍鉻的條件和生產率提高。

由於使得補償室(電解質入口)46內部的電解溶液的壓力遠大於大氣壓力，因此以這種方式獲得鍍鉻陽極內部的電解溶液的湍流流通，這導致鉻的規則沉積。

通過孔47從管狀元件45離開的電解溶液被收集在過量填充室51中，收集在過量填充室51中的電解溶液從孔(過量填充)52溢出，從而收集在鍍鉻室30的底部上以用於重新返回儲存貯存器29中。

在陽極或者鍍鉻陽極17的組合之後，進行向前滑動的棒27進入後部間隙19中，在該間隙19中，棒27受到水射流衝擊，水射流在保持棒冷卻之外還使以附著的方式保留在棒本身上的殘餘電解溶液的膜分離。

在離開間隙19時，棒穿過間隙20以用於通過空氣進行冷卻並且因此被乾燥。

棒27向前移動並且進入藉助於來自低溫設備的水射流通過環形噴射器進行冷卻的工位21，由此棒27在進入接觸工位23並用空氣22進行進一步冷卻之前通過空氣射流22進行乾燥，由此，平行於裝置10的裝置23(陰極觸頭)將棒連接至直流電源的負極(陰極觸頭)，如已經由通過前進組移動的所述電流傳輸夾持件所構造的那樣。

隨後，棒在輸出輥34上前進，棒隨後從該輸出輥34被側向地卸載在冷卻堆25上。

在圖1的總體示意圖中，已經示出彼此串聯地布置的三個鍍鉻電極17的使用：然而，電極的數目可以相對於所示出的數目進行改變。長度為約33cm的三個電極的使用總體上被證明是有利的，原因在於其減小了由棒本身的最終屈曲引起的與棒27接觸的風險。因此，根據所使用的陽極的數目，將在單次通過中可以獲得鉻的一個或更多個疊置層的沉積，所述一個或更多個疊置層的厚度將基本上取決於溫度的條件或穿過陽極或每個陽極的電解溶液的遞送以及陽極本身的管狀元件的內徑。因此，根據使用的緊急程度，該設備可以設定成充分地調節電解質的溫度以及電解質在每個陽極中的流動，例如調節泵31的遞送以改變棒的冷卻和鍍鉻的條件。

根據本發明的藉助於單次通過對更多個層執行連續鍍鉻的可能性是極重要的，原因在於可能在鉻層的沉積中形成的微觀裂隙通過鉻的隨後沉積被封閉並覆蓋；此外，所述可能性使處理次數急劇降低，原因在於當前不再需要通過鍍鉻裝置對同一棒執行隨後的通過，因此當前通過已知類型的裝置來獲得更大的鍍鉻厚度是必需的。

此外，相對於傳統的裝置，本發明提供了下述優點：保持極低量的電解溶液流通，即，大約每分鐘十升，而非在常規鍍鉻裝置中所需的數千升的電解溶液。以這種方式，大量的能量以及大大降低的處理成本得以實現。

從已經描述的以及附圖中所示的，因此將清楚的是，已經提供了用於金屬棒、管狀元件及類似部件的連續鍍鉻的方法和設備，該方法和設備極其廣泛地使用陽極的原始結構以用於允許對鍍鉻條件的精確控制以及在棒前進穿過陽極和/或陽極自身的同時在同一棒上進行鍍鉻的一個或更多個層的受控沉積。在電解溶液在每個鍍鉻陽極中從底部橫向地流動至頂部的同時藉助於電解溶液的受控流通和縱向分布來控制任一陽極內部的棒的冷卻條件或者因此控制鍍鉻條件的可能性還允許以非常高的電流密度操作，所述非常高的電流密度高於常規設備可能存在的電流密度，以這種方式從而使生產率提高。

為此，考慮到根據本發明的方法和裝置可能使用的高電流密度，其中，高電流密度的值也可以從待被鍍鉻的表面的150a/dm2至500a/dm2變化，根據本發明的另一方面，已經在隨後的棒之間設置有特定的機械且電連接接頭，該機械且電連接接頭適於允許在較寬表面上的電接觸以及鍍鉻的高電流密度；所論述的接頭還允許補償在待被連接的棒的末端部中的最終平面性缺陷。因此，以這種方式解決了通常與常規接頭的過熱有關的問題有時會導致熔接的問題並且棒的待被鍍鉻的末端部由此而結合的問題。

根據本發明，為了機械且電連接兩個棒，因此使用由可變形金屬材料製成的中間接頭，該中間接頭包括與棒的端部接觸的表面，可變形金屬材料例如為適當的具有比待被鍍鉻的棒本身的硬度低的硬度等級的銅、鋁或其他材料。

接頭基本上是由筒形芯構成，該筒形芯的直徑與待被鍍鉻的棒的直徑相同，該筒形芯在其端部處設置有能夠旋轉接合及旋轉斷開接合的適當接合器件，並且在與待被接合的棒的相對端部處設置或形成有對應的接合器件。

接合器件可以具有任何合適的類型；在圖7的示例中示出了接頭的可能實施方式。

在圖7中，已經示出根據本發明的用於連接待鍍鉻的兩個棒27』和27」的接頭70。該接頭70包括中央芯71，該中央芯71的直徑與棒27』和27」的直徑或橫向尺寸相同，從該中央芯71以相反的左右螺旋的方式突出有兩個帶螺紋銷72、73，所述兩個帶螺紋銷72、73適於螺紋連接到軸向地形成在所述兩個棒27』和27」中的相對端部中的對應的螺紋孔74、75中。

在接頭的中央芯71與所述兩個棒27』和27」的相對端部之間已經放置有相應的墊圈77、78，墊圈77、78由銅、鋁或其他可變形的金屬材料製成以用於促進表面之間的適應和電接觸：無論如何，所述墊圈的存在都不是對本發明的範圍的限定。

由於棒27』和27」可能有時呈現末端部或其末端部平面性的誤差，因此通過常規的連結系統，末端部或其末端部平面性的誤差可能引起有限區域的接觸並且在該區域內通過過高電流密度，從而使與棒自身接觸的兩個端部的高度局部過熱和熔融接合，根據本發明，使用包括由柔軟材料製成的中央芯71的接頭，該接頭具有比待被鍍鉻的由鋼製成的棒的硬度低的硬度並且例如由適於傳導電流並在接頭的旋擰期間經受壓縮的局部塑性變形的銅、鋁或其他材料製成，以與待被接合的兩個棒的外表面緊密接觸並適應抵靠。

為了促進起始和最終張緊，可以在中央芯71中形成有用於與張緊工具接合的凹槽(銑削部)76。然而，為了獲得相同的結果，其他的解決方案也是可能的。

在圖7中，已經示出了連結在中央芯與待被連接的棒的端部之間的螺釘；然而，提供其他機械和電接觸系統的其他解決方案也是可能的。

在待被連接的棒具有較小直徑、例如為6mm至60mm的情況下，優選的是使用圖8的以相反的左右旋向的單個帶螺紋銷72作為連接接頭，該連接接頭適於旋擰在軸向地形成在所述兩個棒27』和27」的相對端部中的對應的螺紋孔74和75中，並且該連接接頭等同於關於圖7所描述的連接接頭。

本發明的優點是顯著的，特別地：

-由於使用cr3+代替cr6+而具有更高的環境安全；

-寄生氫反應和完整的環境安全的受控限制，使得過程的丟棄和殘餘處置被消除；

-對於較高的電流密度，具有較好的電流效率(電感應效率)；

-由於較高的電感應效率和較高的鍍覆速度而具有較低的能量成本；

-由於對恆定且均勻的生產質量和更好的耐腐性的提升的控制以及在不存在可能由於氫捕獲造成的鋼的脆性的情況下對鍍層的相形態的控制而具有較高的沉積質量；

-由於湍流的強制流通而具有較小的陽極-陰極間距並且因此在界面處具有較低的歐姆電阻。

本發明不限於先前描述並在附圖中示出的特定實施方式，而是可以在不背離本發明本身的如在所附權利要求中限定的範圍的情況下基於技術人員的水平對本發明的細節做出多種修改。