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Verfahren zur Herstellung einer Verbindung, in welcher ein elektrischer Kontakt zwischen Titan und Graphit vorliegt
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Verbindungen mit Titan und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung von Anordnungen, bei welchen ein Kontakt zwischen Titan und Graphit erforderlich ist, wie z. B. bei Passung mit Übermass. Versuche, bei welchen zur Erzeugung von Chlor durch Elektrolyse einer Sole eine Laboratoriumszelle verwendet wurde, haben gezeigt, dass es z. B. möglich ist, in einer Graphitanode einen Titanstab-Gewindefitting vorzusehen oder einen Graphitstab mit einer Titananode zu verbinden, wobei befriedigende Ergebnisse hinsichtlich des Spannungsabfalles bei der
Metall-Graphitverbindung erzielt werden.
Nach einer langen Elektrolyse bei einer hohen Anodenstrom- dichte wurden weiters keine sichtbaren Änderungen in der glatten, glänzenden Oberfläche eines Titan- stabes oder einer Titananode festgestellt.
Messungen des elektrischen Kontaktwiderstandes bei sehr hohen Kontaktdrücken (bis zu 252 kg/cm) haben jedoch gezeigt, dass bei einem Kontaktdruck von sogar 252 kg/cm2 der Titan-Graphit-Kontakt- widerstand etwa 2,5 mal grösser als der Graphit-Graphit-Widerstand bei 2,75 kg/cm ist.
Trotzdem wäre es beispielsweise bei der Herstellung von Chlor durch Elektrolyse von Sole zweck- mässig, wenn man z. B. Titan als Ersatz für die gegenwärtig gebräuchlichen Stromzuführungsstabe aus
Graphit verwenden könnte, weil Titan keine Porosität aufweist, eine grössere mechanische Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit besitzt und äusserst widerstandsfähig gegen Korrosion durch chlorierte Sole und feuchtes Chlorgas ist und weil es die Fähigkeit hat, gegen einen Elektrolyten als Isolator zu wirken, wäh- rend es gleichzeitig den Strom an einen elektronischen Leiter übertragen kann.
Es ist ein Gegenstand vorliegender Erfindung, ein Verfahren zur Verringerung des elektrischen Kon- taktwiderstandes zwischen Titan und Graphit in Titan-Graphitverbindungen zu schaffen.
Es wurden deshalb Versuche zur Messung des elektrischen Kontaktwiderstandes von Titan zu Graphit bei verschiedenen Kontaktdrücken vorgenommen, wobei Titan mit analysenreiner, konzentrierter Chlor- wasserstoffsäure 4 Tage lang angeätzt wurde, in einem weiteren Versuch nach gleichartiger Ätzung
Rhodium elektrisch niedergeschlagen wurde, nach einem dritten Versuch nach gleichartiger Anätzung
Platin elektrisch niedergeschlagen wurde, in einem vierten Versuch nach gleichartiger Anätzung fünf
Schichten einer platinhaltigen Zusammensetzung aufgestrichen wurden und jede aufgetragene Schicht bei
5000C gebrannt wurde und in einem weiteren Versuch ohne Anätzung zwanzig Schichten derselben pla- tinhaltigen Zusammensetzung aufgestrichen wurden, wobei ebenfalls jede Schicht bei 5000C gebrannt wurde.
In der folgenden Tabelle sind die Änderungen des Titan-Graphit-Kontaktwiderstandes in Ohm/cm mit dem Kontaktdruck bei Raumtemperatur angegeben.
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EMI2.1
<tb>
<tb>
Kontaktdrücke <SEP> Graphit <SEP> zu <SEP> Titan <SEP> zu <SEP> angeätztes <SEP> aufgestrichenes <SEP> Platin <SEP> aufgestrichenes <SEP> Platin <SEP> Elektrisch <SEP> niederge-Elektrisch <SEP> niederge- <SEP>
<tb> (kg/cm <SEP> ) <SEP> Graphit. <SEP> Graphit <SEP> Titan <SEP> zu <SEP> auf <SEP> angeätztem <SEP> Titan <SEP> auf <SEP> nicht <SEP> angeätztem <SEP> schlagenes <SEP> Rhodium <SEP> schlagenes <SEP> Platin
<tb> Graphit <SEP> zu <SEP> Graphit <SEP> Titan <SEP> zu <SEP> Graphit <SEP> auf <SEP> angeätztem <SEP> auf <SEP> angeätztem
<tb> Titan <SEP> zu <SEP> Graphit <SEP> Titan <SEP> zu <SEP> Graphit
<tb> 1, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 00635 <SEP> 0, <SEP> 0620 <SEP> 0, <SEP> 0599 <SEP> 0, <SEP> 0309 <SEP> 0, <SEP> 0358 <SEP> 0, <SEP> 00707 <SEP> 0, <SEP> 00230 <SEP>
<tb> 17, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 00139 <SEP> 0, <SEP> 0333 <SEP> 0, <SEP> 0323 <SEP> 0, <SEP> 0072 <SEP> 0,
<SEP> 0196 <SEP> 0, <SEP> 00133 <SEP> 0, <SEP> 00101 <SEP>
<tb> 28, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 00115 <SEP> 0, <SEP> 030 <SEP> 0, <SEP> 0248 <SEP> 0, <SEP> 0054. <SEP> 0, <SEP> 0182 <SEP> 0, <SEP> 00092 <SEP> 0, <SEP> 00080 <SEP>
<tb> 56, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 00089 <SEP> 0, <SEP> 0256 <SEP> 0, <SEP> 0141 <SEP> 0, <SEP> 0038 <SEP> 0, <SEP> 0166 <SEP> 0, <SEP> 00067 <SEP> 0, <SEP> 00057 <SEP>
<tb> 70, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 00083 <SEP> 0, <SEP> 0241 <SEP> 0, <SEP> 0101 <SEP> 0, <SEP> 0031 <SEP> 0, <SEP> 0155 <SEP> 0, <SEP> 00054 <SEP> 0, <SEP> 00050 <SEP>
<tb> 112, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 0215 <SEP>
<tb> 154, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 0196 <SEP>
<tb> 203, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 0178 <SEP>
<tb> 252, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 0159 <SEP>
<tb>
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AusdervorstehendenTabelle geht hervor,
dass der elektrische Kontaktwiderstand für Titan zu Graphit in derselben Grössenordnung liegt wie jener für Graphit zu Graphit, wenn die Titan-Kontaktfläche ange- ätzt und sodann mit einem Niederschlag, insbesonders mit einem galvanischen Niederschlag von Platin oder Rhodium, versehen wurde.
Gemäss vorliegender Erfindung besteht ein verfahren zur Herstellung einer Verbindung zur Schaffung eines elektrischen Kontaktes zwischen Titan und Graphit darin, dass die Oberfläche des Titans, welche an den Graphit anzuliegen kommt, mit einem niedergeschlagenen Überzug eines Platinmetalles versehen wird, ehe man das Titan und den Graphit in elektrischem Kontakt bringt.
Vor dem Niederschlagen des Platinmetalles wird die Oberfläche des Titans vorzugsweise angeätzt.
Weiters wird auf eine angeätzte Oberfläche von Titan das Platinmetall vorzugsweise elektrisch niedergeschlagen.
Der Ausdruck "Platin" oder "Platinmetall" umfasst Platin, Rhodium oder Iridium oder eine Legierung von zwei oder mehreren dieser Metalle.
Der Ausdruck "Titan" schliesst eine im wesentlichen aus Titan bestehende Legierung ein.
Beispielsweise ist das erfindungsgemässe Verfahren auf eine Quecksilberzelle mit einer 45 cm langen Anode aus platinbeschichtetem, gestrecktem Titanblech, wie es z. B. in der belgischen Patentschrift Nr. 576843 beschrieben ist, und Stromzuführungsstäben aus Graphit anwendbar. Diese Stäbe können mit der Anode aus platiniertem, gestrecktem Titanblech durch Anschweissen an die Titanfläche der Anode von vier schalenartigen Hülsen mit einem Innendurchmesser von beispielsweise 31, 0 mm, in welche die Graphit-Zuleitungsstäbe durch Druck oder Passung mit Übermass einpassen und welche an ihren Innenflächen mit einem galvanischen Niederschlag von Platin versehen wurden, verbunden werden.
Durch Messen der Spannungsabfälle bei verschiedenen Strömen wurde der Kontaktwiderstand sowohl für bearbeitete als auch für gepresste Schalen mit parallelen und leicht konvergierenden Seiten mit und ohne galvanischem Platinniederschlag an der Innenfläche, bestimmt. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle in Millivolt pro kA/m2 Anodenstromdichte zusammengefasst.
EMI3.1
<tb>
<tb>
Hülse <SEP> ohne <SEP> Platin <SEP> mit <SEP> Platin <SEP>
<tb> gedreht <SEP> 120 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP>
<tb> gepresst <SEP> 12 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP>
<tb>
Die Weite der Tabelle zeigen die bedeutende Überlegenheit des Kontaktes von galvanisch mit Platin beschichtetemTitan zu Graphit im Vergleich zu einemTitan-Graphitkontakt und zeigen weiters, dass die gepresste Hülse, bei welcher die Passung durch Einsetzen des Graphit-Zuleitungsstabes gewährleistet wird, die bessere ist.
Gleiche Resultate werden erhalten, wenn man den Strom in entgegengesetzter Richtung (von Titan zu Graphit) führt, was die Abwesenheit von jedweder Gleichrichterwirkung zeigt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung, in welcher ein elektrischer Kontakt zwischen Titan und Graphit vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Titans, welche am Graphit anzuliegen kommt, mit einem niedergeschlagenen Überzug eines Platinmetalles versehen wird, ehe das Titan und der Graphit in elektrischen Kontakt gebracht werden.