Cellules électrolytiques à diaphragmes.
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améliorées à diaphragmes ou membranes destinées à l'électrolyse de solutions aqueuses d'halogénures de métaux alcalins et en particulier de chlorures de métaux, alcalins.
Ces dernières années, les anodes en graphite pour les cellules électrolytiques à diaphragmes ont été supplantées par des anodes permanentes faites de métaux résistant aux électrolytes, par exemple de titane. Avec les anodes en graphite consommables, il était courant que les extrémités inférieures des anodes soient .'connectées à des barreaux conducteurs en cuivre ou en variante dans une plaque coulée en plomb constituant une partie de la plaque de fond de la cellule. Un revêtement protecteur, par exemple en béton ou en bitume.était alors appliqué pour protéger les barreaux conducteurs ou plaques coulées en plomb de l'effet corrosif de la saumure chlorée durant le fonctionnement de la cellule.
L'introduction d'ancdes en métal,pouvant porter un revêtement électrocatalytiquement actif,a beaucoup changé la conception des montages d' anodes pour les cellules à diaphragmes. Ces modifications résultent pour partie de ce que les anodes en métal revêtues ont une durée de travail nettement supérieure à celle des anodes en graphite comparables. Cependant, un facteur plus important est qu'il suffit de revêtir à nouveau une anode métallique lorsque son revêtement électrocatalytiquement actif est usé, alors qu'une anode en graphite est consommée durant le fonctionnement de
la cellule et doit être remplacée par une nouvelle anode au terme de sa durée d'activité. Il s'ensuit que les féeriques fastidieuses appliquées pour protéger les dispositifs habituels d'amenée du courant pour les électrodes en graphite ne conviennent pas pour les anodes métalliques qui doivent pouvoir être aisément retirées des cellules en vue d'un nouveau revêtement. Cependant, simultanément, le dispositif pour amener le courant aux extrémités inférieures -des anodes métalliques doit toujours être protégé des effets corrosifs de l'électrolyte. L'expérience a montré que,dans le cas des anodes métalliques, on obtient les meilleurs résultats lorsque le fond de la cellule est fait d'un métal conducteur de l'électricité qui n'est pas attaqué
par l'électrolyte utilisé dans la cellule. En raison de son excellente durabilité et de son prix raisonnable, le titane s'est révélé être le métal le plus approprié pour la construc-e e e
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les anodes métalliques sont montées sur un côté du fond en titane cependant qu'un ou plusieurs conducteurs électriques sont fixés sur l'autre côté du fond de manière à amener le
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Des exemples de cellules à diaphragmes comportant des fonds métalliques sont donnés dans les brevets anglais
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côté d'une plaque de titane. Des conducteurs en cuivre, en aluminium ou en acier sont reliés mécaniquement et connectés électriquement à l'autre face de la plaque de fond au voisinage des anodes métalliques. Divers types de conducteurs et différents procédés pour joindre la plaqua de fond en titane et les conducteurs sont décrits. Par exemple, le conducteur peut se présenter sous la forme d'une tôle unique de métal jointe à toute
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parallèles en métal conducteur peuvent être fixées sur la face inférieure de la plaque de fond directement sous les supports d'anodes. Des plaques- conductrices en acier ou en cuivre peuvent être doublées au moyen-de titane par l'intermédiaire d'une couche en un métal favorisant la jonction ou en un alliage
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les métaux peuvent être unis l'un à ensemble. jonction exploles métaux peuvent être unis l'un à l'autre par jonction explosive. Ils peuvent également être unis entre eux localement par soudage par résistance. Lorsque les conducteurs sont en cuivre, il est préférable de les souder sur la plaque de fond en titane. Enfin, lorsque les conducteurs sont en aluminium,
la jonction peut être assurée par coulée d'aluminium fondu sur
la plaque de fond en titane.
Il est particulièrement avantageux que la plaque
de fond d'une cellule électrolytique sur .laquelle les anodes ou supports d'anodes sont fixés en contact électrique porte
à sa face inférieure un conducteur électrique qui se présente sous la forme d'une tôle. L'utilisation d'une telle tôle jointeà sensiblement toute la face inférieure de la plaque de fond offre l'avantage que les conducteurs d'amenée de courant ne
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que la tôle conductrice est relativement épaisse, et ne doivent <EMI ID=8.1>
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xer les conducteurs d'amenée de courant. En outre, si la tôle conductrice a une épaisseur suffisante et se présente par exemple sous forme d'une plaque, elle peut se passer de support et constituer en fait le fond de la cellule.
Cependant, on a rencontré des difficultés pour atteindre une jonction satisfaisante entre la plaque de fond et la tôle conductrice sur toute la surface de ces plaques en raison d�imperfections .de la surface de. la plaque de
fond et de celle de la plaque conductrice. Par exemple, ces surfaces peuvent ne pas être suffisamment planes et il peut se constituer des vides entre les surfaces adjacentes.
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particulièrement commode pour assurer une jonction mécanique et .électrique efficace entre une plaque de fond d'une cellule électrolytique et un conducteur métallique se présentant sous la forme d'une tôle, qui évite les inconvénients ci-dessus.
La présenté invention a pour objet un montage d'anodes pour une cellule électrolytique, qui comprend une plaque de fond en un métal conducteur qui n'est pas attaqué par l'électrolyte à utiliser dans la cellule, plusieurs anodes ou supports d'anodes montés en contact électrique sur une face de la plaque de fond et un conducteur électrique se prf - sentant -sous /la forme d'une tale fixée en contact électrique à 1" autre face de la plaque de fond, la jonction
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termédiaire entre la. plaque de fond et la tôle conductrice, chauffage de la couche intermédiaire jusqu'à une température
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due et application d'une pression élevée sur la plaque de fond. et la tôle conductrice.
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fixées? par exemple souciées, sur -les supports. ;
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Cependant, suivant une forme de réalisation préférée, les supportsd'anodes se présentent sous la forme de rangées de broches ou tiges qui peuvent être soudées par friction ou par décharge de condensateur sur la plaque de fond.
Le soudage par décharge de condensateur est avantageux du fait qu'il ne nuit pas à la Jonction entre la plaque de fond et la tôle conductrice et est peu onéreux et facile à exécuter par un personnel peu ou pas qualifié.
La plaque de fond et les supports d'anodes sont
de préférence faits de titane. Cependant, ils peuvent également être faits de tantale ou de niobium. Les alliages de ces métaux conviennent également.
Les anodes sont de préférence en titane ou en un alliage à base de titane ayant des propriétés de polarisation anodi.que' semblables à celles du titane.
Les anodes peuvent porter tout revêtement élec-
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porter un revêtement à base d'un oxyde d'un métal du groupe du platine, comme l'oxyde de ruthénium. En variante, le revêtement peut comprendre un métal du groupe du platine ou un alliage d'un tel métal, par exemple du platine ou un alliage de platine et d'iridium.
La tôle conductrice qui est fixée en connexion électrique à la face inférieure de la plaque de fond doit être faite d'un métal ayant une conductivité électrique supérieure à celle du métal de la plaque de fond et e-st de préférence une tôle en cuivre, en aluminium, en fer ou en acier, par exemple en acier doux.
La tôle conductrice peut avoir toute épaisseur requise,mais avantageusement a une épaisseur d'au moins 6,35 mm. Lorsque la tôle conductrice doit se passer de support et constituer la plaque de fond de. la cellule électrolytique et spécialement lorsqu'elle est faite de fer ou d'acier, elle a avan-
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fer ou en acier, le conducteur d'amenée de courant peut être fixé au bord de la tôle conductrice.
Le conducteur peut avoir une section qui diminue dans la direction où le courant devient plus faible.
Du fait que,pendant le procédé de jonction, une pression élevée est appli.quée sur la plaque de fond et la tôle conductrice, il est le plus avantageux de réaliser la jonction avant que les anodes ou supports d'anodes soient montés sur
la face supérieure de la plaque dé fond.
La Demanderesse a découvert que, lorsque la jonction de la plaque de fond à la tôle conductrice est effectuée à une température et sous une pression élevées, les imperfections éventuelles de la plaque de fond et de la tôle et spécia-
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té à la surface de la plaque de fond et de la tôle,peuvent être supprimées. Ainsi, des vides qui pourraient par ailleurs
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une jonction mécaniquement forte entre ces surfaces peuvent
être supprimés. La Demanderesse est portée à croire que l'exercice d'une pression et d'une température élevées assure un léger fluage de la plaque de fond, ce qui supprime les vides éventuels par un aplatissement par fluage dû au.relâchement
des contraintes sous une charge constante.
Pour autant que la température soit suffisamment élevée, il n'est pas nécessaire d'exercer une pression très élevée. Une pression de 1,05 kg/cm�, par exemple de 0,14 à
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élevée convient. La pression peut être exercée, par exemple, par application d'une charge externe, avantageusement avec entretien d'une atmosphère inerte au voisinage des surfaces à joindre. Il est préférable d'effectuer la jonction sous vide de manière que la pression atmosphérique exerce effectivement la charge requise pour maintenir les deux surfaces au contact l'une de 1'autre,bien qu'il soit possible, si la chose est désirée, d'exercer une charge pneumatique ou hydraulique,supplémentaire.-
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qui est fermée au moyen d'une membrane flexible , par exemple
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de fond et la tôle conductrice peuvent être placées dans la chambre qui est ensuite mise sous vide et la membrane flexible ou le piston peut être amené à s'appuyer directement ou indirectement,par exemple par l'intermédiaire d'un répartiteur de charge notamment par l'intermédiaire d'une vitre ou d'une nappe de fibres céramiques, sur la surface de la plaque de fond et/ou sur la surface de la tôle conductrice pour l'exercice d'une pression élevée. Avantageusement, la jonction
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cure, par exemple d'environ 10-3 mm de mercure. La Demanderesse est p.ortée à croire que le travail sous pression réduite diminue avantageusement la formatio.n de vides à la jonction et diminue l'oxydation du métal de la plaque de fond, spécialement de manière à renforcer la jonction résultante.
La chambre doit comporter-des dispositifs de chauffage� par exemple des plateaux chauffants. La température
doit être,_d'au moins 427[deg.]C et doit être suffisamment élevée pour que la couche métallique intermédiaire soit fondue,mais
la température doit également être inférieure au point de fusion du métal de la plaque de fond et du métal de la tale conductrice.
En règle générale, la température est d'au moins
600[deg.]C et de préférence de 800 à 1.000[deg.]C.
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re métallique.
La durée du contact entre la plaque de fond et la tôle conductrice, c'est-à-dire la durée pendant laquelle est exercée une pression élevée à la température choisie pour la dimension de la. dimension (masse thermique) de la plaque de fond et de la tôle conductrice à joindre mais est avantageusement de 15 à 30 minutes pour de petites masses thermiques et peut atteindre plusieurs heures, par exemple jusque
6 heures, notamment 4 à 6 heures,pour la jonction de grandes masses thermiques de métaux. La durée est de plus avantageusement suffisante pour la suppression des imperfections de la plaque de fond et/ou de la tôle conductrice.
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tôle conductrice sont maintenues ensemble à une température et sous une pression élevées détermine le type de jonction entre la plaque de fond et la tôle conductrice. La jonction peut être une jonction dite de diffusion accélérée en métal liquide pour laquelle la plaque de fond et la tôle conductrice sont maintenues au contact d'une couche intermédiaire métallique liquide à une pression élevée et dans des conditions de température et de pression convenables et pendant une durée suffisante pour la diffusion'de la couche intermédiaire
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réciproquement jusqu'à élévation du point de fusion de la phase liquide et finalement solidification de celle-ci.
Lorsque la température et/ou la durée sont telles que le degré de diffusion de la couche intermédiaire métallique est inférieur à celui atteint dans le procédé de jonction par diffusion accélérée en métal liquide, le procédé de jonction peut être considéré comme un brasage.
Des couches intermédiaires métalliques convenables pour la jonction,par exemple, de titane et d'acier doux sont faites de cuivre, d'argent et d'alliages d'argent , par exemple d'un alliage d'argent et de cuivre, d'argent et d'indium ou d'argent et d'aluminium. Il est préférable de recourir à un alliage d'argent et de cuivre .Des alliages spécifiques
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cuivre fondant à 780[deg.]C, un alliage à 85% d'argent et 15%
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et 5% d'aluminium fondant à 790-820[deg.]C.
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avantageusement sous la forme d'un clinquant métallique mince qui peut être intercalé entre les surfaces à joindre. Des clinquants métalliques d'une épaisseur d'au moins 10 microns par exemple de 10 à 200 microns, notamment de 75 à 125 microns, conviennent.
Typiquement, des tôles en acier doux et en titane
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avec une charge de 1,05 kg/cm<2> pendant 60 minutes à une température de 950[deg.]C lors de l'utilisation de l'alliage à 93% d'argent et 7% de cuivre, de 830[deg.]C lors de l'utilisation de l'al- <EMI ID=37.1>
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La proscrite invention a également pour objet une cellule électrolytique comprenant un montage tel que décrit ci-dessus. La cellule peut comprendre tout diaphragme approprié, par exemple un diaphragme en asbeste ou un diaphragme
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La cellule peut être une cellule à membranes.
Une forme de réalisation de l'invention est décrite à titre d'exemple ci-après avec référence aux dessins annexés dans lesquels:
Fig. 1 est une vue schématique d'un montage conforme à l'invention; Fig. 2 est une vue en élévation de face d'une partie du montage de la Fig. 1 et . Fig. 3 est une vue en coupe d'un appareil pour joindre des plaques de titane et d'acier doux.
Comme le montrent les dessins, le montage comprend plusieurs paires de tôles d'anode 1, par exemple de tôles
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tement électrocatalytiquement actif, par exemple de l'oxyde
de ruthénium et du dioxyde de titane, qui sont soudés par résistance à leurs extrémités inférieures à des éléments de pontage en titane 2. Les éléments de pontage 2 sont soudés
à l'arc sous argon à des broches en titane 3 qui sont ellesmêmes soudées par décharge de condensateur sur une tôle en titane 4 servant de plaque de fond de la cellule. La plaque de fond en titane 4 est jointe à une plaque en acier doux 5 au moyen de l'appareil décrit à la Fig. 3 ci-après, de préférence par l'intermédiaire d'une couche métallique en un alliage d'argent et de cuivre. La plaque en acier doux sert de conducteur permettant le passage du courant avec une faible résistance entre les anodes 1 et les connecteurs en cuivre (non représentés) boulonnés sur un bord latéral de la plaque en acier doux 5. La plaque de fond en titane est munie d'un ou plusieurs trous de drainage(non représentés).
L'appareil de jonction illustré à la Fig. 3 comprend une cuve en acier doux comportant un fond 6 et des parois latérales 7. La cuve est supportée sur un cadre 8 en <EMI ID=42.1>
d'évacuation 9 portant une bride 10 pour le raccordement à une pompe à vide(non représentée). Une plaque en acier doux 11 faisant partie du fond de la cellule est placée sur un plateau en acier doux 12 muni d'éléments chauffants 13 et la plaque 11 et le plateau 12 sont supportés sur des colonnettes
14 en matière isolante. Une plaque en titane 15 constituant la plaque de fond de la cellule est placée sur la face supérieure de la plaque en acier doux 11 et une couche intermédiaire métallique 16, par exemple en un alliage d'argent,
est intercalée entre la plaque en titane 15 et la plaque en acier doux 11 . La plaque en titane 15 est recouverte d'une couche de matière isolante 17 qui sert également de répartiteur de charge uniforme et la cuve est couverte d'un diaphragme métallique flexible 18 qui est monté de -manière étanche entre une bride 19 sur les parois latérales 7 et un couvercle à bride 20. Si la chose est désirée, le couvercle à bride
20 peut comporter une partie supérieure bombée 21 munie d'une conduite d'évacuation à bride 22.
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titane 15 (exercée par la membrane 18 et la matière isolante 17).
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re supérieure de 20 à 100[deg.]C, par exemple d'environ 50[deg.]C,au point de fusion de la couche intermédiaire métallique 16. Des températures typiques sont données ci-après.
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On entretient la température et la dépression pendant 60 minutes, puis on laisse refroidir la plaque de fond en titane jointe à la plaque en acier doux et on retire l'ensemble de la cuve. Dans chaque cas, la plaque de fond en titane se révèle être fermement jointe à la plaque en acier doux. L'examen de la jonction montre qu'une diffusion accélérée
en métal liquide a eu lieu.
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15 par application d'une pression de fluide au moyen de la conduite 22, par exemple par introduction d'air comprimé par la conduite 22.
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1 - Montage pour une cellule électrolytique, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque de fond faite d'un métal conducteur de l'électricité qui n'est pas attaqué par l'électrolyte à utiliser dans la cellule, plusieurs anodesou supports d'anodes montés en contact électrique sur une face-de la plaque de fond et un conducteur électrique se présentant sous la forme d'une tôle métallique jointe en contact électrique à l'autre face de la plaque de fond, la jonction
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chauffage de la couche intermédiaire jusqu'à une température
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due et exercice d'une pression élevée sur la plaque de fond et la tôle conductrice.
Diaphragm electrolytic cells.
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improved diaphragms or membranes intended for the electrolysis of aqueous solutions of alkali metal halides and in particular of alkali metal chlorides.
In recent years, graphite anodes for diaphragm electrolytic cells have been supplanted by permanent anodes made of electrolyte resistant metals, for example titanium. With consumable graphite anodes, it was common for the lower ends of the anodes to be connected to copper conductor bars or alternatively in a lead cast plate forming part of the bottom plate of the cell. A protective coating, for example concrete or bitumen, was then applied to protect the conductor bars or cast lead plates from the corrosive effect of the chlorinated brine during cell operation.
The introduction of metal anchors, which can carry an electrocatalytically active coating, has significantly changed the design of anode assemblies for diaphragm cells. These modifications result in part from the fact that the coated metal anodes have a significantly longer working life than comparable graphite anodes. However, a more important factor is that it suffices to re-coat a metal anode when its electrocatalytically active coating is worn out, while a graphite anode is consumed during operation of the.
the cell and must be replaced by a new anode at the end of its working life. It follows that the tedious fairies applied to protect the usual current supply devices for graphite electrodes are not suitable for metal anodes which must be able to be easily removed from the cells for a new coating. At the same time, however, the device for delivering current to the lower ends of the metal anodes must always be protected from the corrosive effects of the electrolyte. Experience has shown that, in the case of metal anodes, the best results are obtained when the bottom of the cell is made of an electrically conductive metal which is not attacked.
by the electrolyte used in the cell. Due to its excellent durability and reasonable price, titanium has proven to be the most suitable metal for construction.
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the metal anodes are mounted on one side of the titanium bottom while one or more electrical conductors are fixed on the other side of the bottom so as to bring the
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Examples of diaphragm cells comprising metallic bottoms are given in the English patents
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side of a titanium plate. Copper, aluminum or steel conductors are mechanically connected and electrically connected to the other face of the bottom plate in the vicinity of the metal anodes. Various types of conductors and different methods for joining the titanium bottom plate and the conductors are described. For example, the conductor may be in the form of a single sheet of metal joined to any
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Parallel conductive metal can be attached to the underside of the bottom plate directly under the anode brackets. Steel or copper conductive plates can be lined with titanium through a layer of a bonding metal or alloy.
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metals can be joined together. junction of metals can be united to each other by explosive junction. They can also be joined together locally by resistance welding. When the conductors are copper, it is best to solder them to the titanium bottom plate. Finally, when the conductors are made of aluminum,
the junction can be ensured by casting molten aluminum on
the titanium bottom plate.
It is particularly advantageous that the plate
bottom of an electrolytic cell on which the anodes or anode supports are fixed in electrical contact
on its underside an electrical conductor which is in the form of a sheet. The use of such a sheet joined to substantially the entire underside of the base plate offers the advantage that the current supply conductors do not
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that the conductive sheet is relatively thick, and must not <EMI ID = 8.1>
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x the current supply conductors. In addition, if the conductive sheet has sufficient thickness and is for example in the form of a plate, it can do without a support and in fact constitute the bottom of the cell.
However, difficulties have been encountered in achieving a satisfactory junction between the bottom plate and the conductive sheet over the entire surface of these plates due to surface imperfections. the plate
bottom and that of the conductive plate. For example, these surfaces may not be sufficiently flat and there may be gaps between the adjacent surfaces.
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particularly convenient for providing an efficient mechanical and electrical junction between a bottom plate of an electrolytic cell and a metallic conductor in the form of a sheet, which avoids the above drawbacks.
The present invention relates to an anode assembly for an electrolytic cell, which comprises a bottom plate of a conductive metal which is not attacked by the electrolyte to be used in the cell, several anodes or anode supports mounted. in electrical contact on one side of the base plate and an electrical conductor is preferred - in the form of a plate fixed in electrical contact to 1 "other side of the base plate, the junction
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intermediary between the. bottom plate and conductive plate, heating the intermediate layer to a temperature
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due and high pressure applied to the bottom plate. and the conductive sheet.
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fixed? for example worried, on -the supports. ;
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However, in a preferred embodiment, the anode carriers are in the form of rows of pins or rods which can be friction welded or by capacitor discharge to the bottom plate.
Capacitor discharge welding is advantageous in that it does not harm the junction between the bottom plate and the conductive sheet and is inexpensive and easy to perform by unskilled or unskilled personnel.
The bottom plate and the anode supports are
preferably made of titanium. However, they can also be made from tantalum or niobium. Alloys of these metals are also suitable.
The anodes are preferably titanium or a titanium-based alloy having anodic polarization properties similar to those of titanium.
The anodes can have any electrical coating.
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have a coating based on an oxide of a platinum group metal, such as ruthenium oxide. Alternatively, the coating may comprise a platinum group metal or an alloy of such a metal, for example platinum or an alloy of platinum and iridium.
The conductive sheet which is fixed in electrical connection to the underside of the bottom plate should be made of a metal having an electrical conductivity greater than that of the metal of the bottom plate and is preferably a copper sheet, aluminum, iron or steel, for example mild steel.
The conductive sheet can have any required thickness, but preferably has a thickness of at least 6.35 mm. When the conductive sheet must do without support and constitute the base plate of. electrolytic cell and especially when it is made of iron or steel, it has advanced
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iron or steel, the current lead can be attached to the edge of the conductive sheet.
The conductor can have a section which decreases in the direction where the current becomes weaker.
Since during the joining process a high pressure is applied to the bottom plate and the conductive sheet, it is most advantageous to make the join before the anodes or anode supports are mounted on it.
the upper face of the bottom plate.
The Applicant has discovered that, when the junction of the bottom plate to the conductive sheet is effected at high temperature and pressure, possible imperfections of the bottom plate and of the sheet and the like.
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tee on the surface of the bottom plate and the sheet metal, can be removed. Thus, voids that could otherwise
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a mechanically strong junction between these surfaces can
be deleted. The Applicant is led to believe that the exercise of a high pressure and a high temperature ensures a slight creep of the bottom plate, which eliminates any voids by a flattening by creep due to the loosening.
stresses under constant load.
As long as the temperature is high enough, it is not necessary to exert very high pressure. A pressure of 1.05 kg / cm, for example 0.14 to
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high is suitable. The pressure can be exerted, for example, by application of an external load, advantageously with maintenance of an inert atmosphere in the vicinity of the surfaces to be joined. It is preferable to effect the junction under vacuum so that atmospheric pressure effectively exerts the load required to keep the two surfaces in contact with each other, although it is possible, if desired, to do so. '' exert an additional pneumatic or hydraulic load.
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which is closed by means of a flexible membrane, for example
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base and the conductive sheet can be placed in the chamber which is then evacuated and the flexible membrane or the piston can be made to rest directly or indirectly, for example by means of a load distributor in particular by by means of a window or of a sheet of ceramic fibers, on the surface of the base plate and / or on the surface of the conductive sheet for exerting a high pressure. Advantageously, the junction
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cure, for example about 10-3 mm of mercury. Applicants are led to believe that working under reduced pressure advantageously decreases the formation of voids at the junction and decreases oxidation of the metal of the backplate, especially so as to strengthen the resulting junction.
The room must have heaters � for example heated trays. Temperature
must be at least 427 [deg.] C and must be high enough that the intermediate metal layer is melted, but
the temperature should also be below the melting point of the metal of the bottom plate and the metal of the conductive plate.
Typically, the temperature is at least
600 [deg.] C and preferably from 800 to 1,000 [deg.] C.
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re metallic.
The duration of contact between the base plate and the conductive sheet, that is to say the duration during which a high pressure is exerted at the temperature chosen for the dimension of the. dimension (thermal mass) of the bottom plate and of the conductive sheet to be joined but is advantageously 15 to 30 minutes for small thermal masses and can reach several hours, for example up to
6 hours, in particular 4 to 6 hours, for the junction of large thermal masses of metals. The duration is more advantageously sufficient for the elimination of imperfections of the base plate and / or of the conductive sheet.
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conductive sheet are held together at high temperature and pressure determines the type of junction between the bottom plate and the conductive sheet. The junction may be a so-called liquid metal accelerated diffusion junction for which the base plate and the conductive sheet are maintained in contact with an intermediate liquid metal layer at high pressure and under suitable temperature and pressure conditions and for sufficient time for the diffusion of the intermediate layer
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reciprocally until the melting point of the liquid phase rises and finally solidifies the latter.
When the temperature and / or time are such that the degree of diffusion of the metallic intermediate layer is lower than that achieved in the liquid metal accelerated diffusion bonding process, the joining process can be considered as brazing.
Metallic intermediate layers suitable for the junction of, for example, titanium and mild steel are made of copper, silver and silver alloys, for example an alloy of silver and copper, silver and indium or silver and aluminum. It is preferable to use an alloy of silver and copper.
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copper melting at 780 [deg.] C, an alloy containing 85% silver and 15%
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and 5% aluminum melting at 790-820 [deg.] C.
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advantageously in the form of a thin metal foil which can be interposed between the surfaces to be joined. Metal foils with a thickness of at least 10 microns, for example 10 to 200 microns, in particular 75 to 125 microns, are suitable.
Typically, mild steel and titanium sheets
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with a load of 1.05 kg / cm <2> for 60 minutes at a temperature of 950 [deg.] C when using the alloy of 93% silver and 7% copper, 830 [ deg.] C when using al- <EMI ID = 37.1>
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The subject of the proscribed invention is also an electrolytic cell comprising an assembly as described above. The cell may include any suitable diaphragm, for example an asbestos diaphragm or a diaphragm
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The cell can be a membrane cell.
One embodiment of the invention is described by way of example below with reference to the accompanying drawings in which:
Fig. 1 is a schematic view of an assembly according to the invention; Fig. 2 is a front elevational view of part of the assembly of FIG. 1 and. Fig. 3 is a sectional view of an apparatus for joining plates of titanium and mild steel.
As shown in the drawings, the assembly comprises several pairs of anode sheets 1, for example sheets
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electrocatalytically active, for example oxide
of ruthenium and titanium dioxide, which are resistance welded at their lower ends to titanium bridging elements 2. The bridging elements 2 are welded
with argon arc to titanium pins 3 which are themselves welded by capacitor discharge on a titanium sheet 4 serving as the bottom plate of the cell. The titanium bottom plate 4 is joined to a mild steel plate 5 by means of the apparatus described in FIG. 3 below, preferably by means of a metal layer made of an alloy of silver and copper. The mild steel plate serves as a conductor allowing current to flow with low resistance between the anodes 1 and the copper connectors (not shown) bolted to a side edge of the mild steel plate 5. The titanium bottom plate is provided with one or more drainage holes (not shown).
The junction apparatus illustrated in FIG. 3 comprises a mild steel tank comprising a bottom 6 and side walls 7. The tank is supported on a frame 8 in <EMI ID = 42.1>
evacuation 9 carrying a flange 10 for connection to a vacuum pump (not shown). A mild steel plate 11 forming part of the bottom of the cell is placed on a mild steel plate 12 provided with heating elements 13 and the plate 11 and the plate 12 are supported on posts.
14 in insulating material. A titanium plate 15 constituting the bottom plate of the cell is placed on the upper face of the mild steel plate 11 and a metallic intermediate layer 16, for example made of a silver alloy,
is interposed between the titanium plate 15 and the mild steel plate 11. The titanium plate 15 is covered with a layer of insulating material 17 which also serves as a uniform load distributor and the vessel is covered with a flexible metal diaphragm 18 which is sealed between a flange 19 on the side walls. 7 and a flanged cover 20. If desired, the flanged cover
20 may include a domed upper part 21 provided with a flanged discharge pipe 22.
<EMI ID = 43.1>
<EMI ID = 44.1>
titanium 15 (exerted by the membrane 18 and the insulating material 17).
<EMI ID = 45.1>
re 20 to 100 [deg.] C, for example about 50 [deg.] C, higher than the melting point of the metallic interlayer 16. Typical temperatures are given below.
<EMI ID = 46.1>
The temperature and the vacuum are maintained for 60 minutes, then the titanium bottom plate joined to the mild steel plate is allowed to cool and the whole vessel is removed. In each case, the titanium bottom plate is found to be firmly joined to the mild steel plate. Examination of the junction shows that an accelerated diffusion
in liquid metal has taken place.
<EMI ID = 47.1>
<EMI ID = 48.1>
<EMI ID = 49.1>
15 by applying fluid pressure through line 22, for example by introducing compressed air through line 22.
<EMI ID = 50.1>
1 - Assembly for an electrolytic cell, characterized in that it comprises a base plate made of an electrically conductive metal which is not attacked by the electrolyte to be used in the cell, several anodes or supports for anodes mounted in electrical contact on one side of the base plate and an electrical conductor in the form of a metal sheet joined in electrical contact to the other side of the base plate, the junction
<EMI ID = 51.1>
<EMI ID = 52.1>
heating the intermediate layer to a temperature
<EMI ID = 53.1>
due and exertion of high pressure on the base plate and the conductive plate.