DE102015105892B3

DE102015105892B3 - Electrode for galvanic metal extraction

Info

Publication number: DE102015105892B3
Application number: DE102015105892.8A
Authority: DE
Inventors: Bernd Böttcher
Original assignee: JL GOSLAR GmbH
Current assignee: JL GOSLAR GmbH
Priority date: 2015-04-17
Filing date: 2015-04-17
Publication date: 2016-07-28
Anticipated expiration: 2035-04-18

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrode für die galvanische Metallgewinnung mit einer metallischen Rahmenstruktur (12), die sich in einer Rahmenebene erstreckt und eine Mehrzahl benachbarter, jeweils von Stegen (121–125) berandeter, offener Fächer (14) bildet, die beidseitig von blattförmigem Elektroden-Aktivmaterial abgedeckt sind, welches Elektroden-Aktivmetall (20) enthält und die Rahmenstruktur (12) elektrisch kontaktiert. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass jedes Fach (14) gefüllt ist mit einem Füllelement (18) aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, welches bündig mit den das Fach (14) berandenden Stegen (121–125) abschließt, sodass die elektrische Kontaktierung – im Bereich der Fächer (14) – auch über die Füllelemente (18) erfolgt.The invention relates to an electrode for the metal plating with a metallic frame structure (12) extending in a frame plane and a plurality of adjacent, each of webs (121-125) bounded, open compartments (14) formed on both sides of are covered sheet-like electrode active material containing electrode-active metal (20) and the frame structure (12) electrically contacted. The invention is characterized in that each compartment (14) is filled with a filling element (18) made of an electrically conductive plastic, which is flush with the compartment (14) bordering webs (121-125), so that the electrical contact - in the area of the compartments (14) - also via the filling elements (18).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrode für die galvanische Metallgewinnung mit einer metallischen Rahmenstruktur, die sich in einer Rahmenebene erstreckt und eine Mehrzahl benachbarter, jeweils von Stegen berandeter, offener Fächer bildet, die beidseitig von blattförmigem Elektroden-Aktivmaterial abgedeckt sind, welches Elektroden-Aktivmetall enthält und die Rahmenstruktur elektrisch kontaktiert.The invention relates to an electrodeposition electrode with a metallic frame structure extending in a frame plane and forming a plurality of adjacent, each bound by webs, open compartments, which are covered on both sides of sheet-like electrode active material, which electrode active metal contains and electrically contacts the frame structure.

Stand der TechnikState of the art

Derartige Elektroden sind bekannt aus der WO 2012/112313 A2 .Such electrodes are known from the WO 2012/112313 A2 ,

Der Begriff der galvanischen Metallgewinnung ist im Kontext der vorliegenden Beschreibung weit zu verstehen. Er umfasst nicht nur die Erzeugung von gediegenen Reinmetallen oder Metalllegierungen aus metallhaltigen Elektrolyten, sondern auch die galvanische Beschichtung von Gegenständen. Rein beispielhaft sei hier die galvanische Zinkgewinnung genannt. Dabei werden in einem typischerweise aus einem Zinksalz (z. B. Zinksulfat) und einer komplexbildenden Säure (z. B. Schwefelsäure) bestehenden Elektrolyten Kathoden und Anoden platziert, zwischen denen eine Spannung angelegt wird. Die Anoden bestehen im Wesentlichen aus Blei oder Bleisilber; d. h. Blei bzw. Bleisilber ist in der Terminologie der vorliegenden Anmeldung das Elektroden-Aktivmetall derartiger Anoden. Die Kathoden bestehen typischerweise im Wesentlichen aus Aluminium; d. h. Aluminium ist in der Terminologie der vorliegenden Beschreibung das Elektroden-Aktivmetall derartiger Kathoden. Allgemein werden hier die das Elektroden-Aktivmetall enthaltenden Elemente als Elektroden-Aktivmaterial bezeichnet. Das Anlegen einer Spannung zwischen den Anoden und Kathoden führt zur Elektrolyse des Elektrolyten und zu einem ionischen Stromfluss zwischen Anode und Kathode. Im beschriebenen Fall der Zinkgewinnung lagert sich das Zink an den Aluminium-Kathoden ab, von denen es regelmäßig abgeschält werden kann. An den Blei- bzw. Bleisilber-Anoden erfolgt im Wesentlichen weder eine Zink-Ablagerung (ggf. höchstens eine geringe Manganoxid-Ablagerung) noch eine Materialzersetzung (lediglich eine geringe Bleioxid-Schutzschichtbildung).The term galvanic metal recovery is to be understood in the context of the present description. It includes not only the production of solid pure metals or metal alloys from metal-containing electrolytes, but also the galvanic coating of objects. A purely exemplary example is the galvanic zinc extraction. Here, in an electrolyte typically consisting of a zinc salt (eg zinc sulfate) and a complex-forming acid (eg sulfuric acid), cathodes and anodes are placed, between which a voltage is applied. The anodes consist essentially of lead or lead silver; d. H. Lead in the terminology of the present application is the electrode-active metal of such anodes. The cathodes typically consist essentially of aluminum; d. H. Aluminum, in the terminology of the present specification, is the electrode active metal of such cathodes. In general, the elements containing the electrode-active metal are referred to herein as electrode-active material. The application of a voltage between the anodes and cathodes leads to the electrolysis of the electrolyte and to an ionic current flow between anode and cathode. In the described case of zinc production, the zinc deposits on the aluminum cathodes, from which it can be peeled off regularly. At the lead or lead silver anodes is essentially neither a zinc deposition (possibly at most a small manganese oxide deposition) nor a material decomposition (only a small lead oxide protective layer formation).

Problematisch sind die auf die Elektroden einwirkenden, mechanischen Kräfte, die durch die in der Regel hohen Stromflüsse erzeugt werden. Insbesondere im Fall, dass die Elektroden zum Zwecke einer optimalen Raumausnutzung des Elektrolytbades sehr eng benachbart zueinander angeordnet sind, müssen Verbiegungen der Elektroden nach Möglichkeit vermieden werden, um über die gesamte Elektrodenfläche einen gleichmäßigen Elektrodenabstand und damit eine gleichmäßige Metallabscheidung zu gewährleisten. Entsprechend massiv werden üblicherweise die Elektroden ausgebildet. Dies führt insbesondere im Fall der Bleisilberanoden zu einem erheblichen Gewicht und hohen Kosten.The problem is the mechanical forces acting on the electrodes, which are generated by the usually high current flows. In particular, in the case that the electrodes are arranged very closely adjacent to each other for the purpose of optimal use of space of the electrolyte bath, bending of the electrodes must be avoided if possible to ensure a uniform electrode spacing and thus a uniform metal deposition over the entire electrode surface. Correspondingly massive usually the electrodes are formed. This leads in particular in the case of lead silver anodes to a considerable weight and high costs.

Die oben genannte, gattungsbildende Druckschrift schlägt daher vor, die Elektroden nicht massiv, sondern mehrteilig auszugestalten. Dabei soll ein innenliegender Gitterrahmen für die notwendige Steifheit der Elektrode sorgen; außen auf dem Gitter angebrachte Aktivmetall-Platten erfüllen die elektrochemisch funktionale Aufgabe der Elektrode. Da die erforderliche Steifheit der Gesamtanordnung durch den inneren Gitterrahmen erzeugt wird, kann das Aktivmaterial dünnwandig ausgestaltet werden, sodass insgesamt eine deutliche Gewichts- und Kosteneinsparung ohne Steifheitsverlust erfolgt. Bei den in der genannten Druckschrift offenbarten Ausführungsformen ist der Gitterrahmen jeweils aus einem oberen Halte- und Kontaktbügel ausgebildet, der einerseits zur Halterung und elektrischen Kontaktierung der Elektrode und zum anderen als Oberkante und damit als Kopfsteg des Gitterrahmens dient. Gegenüber dem Halte- und Kontaktbügel ist ein Fußsteg angeordnet. Seitlich sind Fußsteg und Kopfsteg durch vertikale Seitenstege verbunden. Zwischen den Seitenstegen erstrecken sich mehrere, parallele Zwischenstege, sodass der Gitterrahmen eine Mehrzahl vertikal längserstreckter, offener Fächer aufweist, die jeweils oben von dem Kopf-, unten von dem Fuß- und seitlich von den Seiten- bzw. Zwischenstegen berandet sind. Zur Verbesserung der Steifigkeit kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Fächer, vorzugsweise zwei, die, besonders bevorzugt, einander diagonal gegenüberliegende Eckfächer bilden, mit einer kreuzartigen Ausfachung versehen sind. D. h. diese Fächer sind durch zusätzliche Stege in recht- oder, bevorzugt, dreieckige Teilfächer unterteilt. Die Rahmenstruktur dient nicht nur der oben erläuterten Versteifung der Elektrode, sondern zusätzlich auch der elektrischen Kontaktierung der Aktivmetall-Platten, die beidseitig in den Rahmen elektrisch kontaktierender Weise an diesem fixiert sind.The above-mentioned generic document therefore proposes not to design the electrodes massively, but in several parts. An internal grid frame should provide the necessary rigidity of the electrode; Active metal plates mounted on the outside of the grille fulfill the electrochemical functional task of the electrode. Since the required rigidity of the overall arrangement is generated by the inner grid frame, the active material can be made thin-walled, so that overall a significant weight and cost savings without loss of stiffness occurs. In the disclosed in the cited document embodiments, the grid frame is formed in each case from an upper holding and contact bracket, which serves on the one hand for holding and electrical contacting of the electrode and the other as the upper edge and thus as the head web of the lattice frame. Opposite the holding and contact bracket a footbridge is arranged. Sideways footbridge and headboard are connected by vertical side bars. Between the side webs extend a plurality of parallel intermediate webs, so that the grid frame has a plurality of vertically elongated, open compartments, which are each bounded at the top of the top, bottom of the foot and side of the side or intermediate webs. To improve the rigidity it can be provided that one or more compartments, preferably two, which, particularly preferably, form diagonally opposite corner compartments, are provided with a cross-like infill. Ie. these compartments are divided by additional webs into rectangular or, preferably, triangular compartments. The frame structure not only serves the above-explained stiffening of the electrode, but in addition also the electrical contacting of the active metal plates, which are fixed on both sides in the frame electrically contacting manner on this.

Nachteilig bei der bekannten Elektrode ist die ungenügende elektrische Kontaktierung des Elektroden-Aktivmaterials. Insbesondere bei elektrisch eher schlecht leitenden Materialien, wie beispielsweise Blei (elektrische Leitfähigkeit bei 300 K: ca. 4,7·10⁶ S/m), kann die lediglich lokale elektrische Kontaktierung des Elektroden-Aktivmaterials an den Kontaktstellen mit den Stegen der Rahmenstruktur zu einer über die Aktivmaterial-Fläche inhomogenen Stromverteilung führen. Dies führt, insbesondere bei geringem Anoden/Kathoden-Abstand zu einer inhomogenen Abscheidung von Metall an der Kathode.A disadvantage of the known electrode is the insufficient electrical contacting of the electrode active material. Especially with electrically rather poorly conductive materials, such as lead (electrical conductivity at 300 K: about 4.7 · 10 ⁶ S / m), the only local electrical contacting of the electrode active material at the contact points with the webs of the frame structure to lead a inhomogeneous over the active material surface power distribution. This leads, in particular at low anode / cathode distance, to an inhomogeneous deposition of metal at the cathode.

Aus der DE 35 08 485 A1 ist eine Elektrode bekannt, die aus einem Grundkörper aus elektrisch leitfähigem Kunststoff mit einer äußeren Beschichtung aus galvanisch abgeschiedenem Edelmetall als Elektroden-Aktivmaterial besteht. Derartige Elektroden sind zwar deutlich leichter und kostengünstiger als solche, die aus massivem Elektroden-Aktivmaterial aufgebaut sind. Allerdings bietet der Kunststoff-Grundkörper nur eine deutlich geringere Biegesteifigkeit. From the DE 35 08 485 A1 an electrode is known, which consists of a base body of electrically conductive plastic with an outer coating of electrodeposited noble metal as electrode active material. Although such electrodes are much lighter and cheaper than those which are constructed of solid electrode active material. However, the plastic base body offers only a significantly lower flexural rigidity.

Aufgabenstellungtask

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Elektrode derart weiterzubilden, dass eine homogenere Metallabscheidung ermöglicht wird.It is the object of the present invention to develop a generic electrode in such a way that a more homogeneous metal deposition is made possible.

Darlegung der ErfindungPresentation of the invention

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass jedes Fach gefüllt ist mit einem Füllelement aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, welches bündig mit den das Fach berandenden Stegen abschließt, sodass die elektrische Kontaktierung – im Bereich der Fächer – auch über die Füllelemente erfolgt.This object is achieved in conjunction with the features of the preamble of claim 1, characterized in that each compartment is filled with a filling element made of an electrically conductive plastic, which is flush with the edge of the compartment over the webs, so that the electrical contact - in the field of subjects - also via the filling elements.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Preferred embodiments are subject of the dependent claims.

Die Grundidee der Erfindung besteht darin, den offenen Bereich der Fächer der Rahmenstruktur, der nicht zur elektrischen Kontaktierung des Elektroden-Aktivmaterials beitragen kann, mit einem elektrisch leitfähigen Material aufzufüllen, um so eine vollflächige elektrische Kontaktierung des Elektroden-Aktivmaterials zu erreichen. Um jedoch die durch die Rahmenbauweise der Elektrode gewonnene Steifheit und Gewichtsreduzierung nicht oder zumindest nicht wesentlich aufzugeben, sieht die Erfindung vor, die Fächer mit leitfähigem Kunststoff aufzufüllen. Dieser ist wesentlich leichter als das Elektroden-Aktivmaterial, sodass nach wie vor ein erheblicher Gewichtsvorteil gegenüber massiv gebauten Elektroden erhalten bleibt. Durch den bündigen Abschluss der Füllelementflächen mit den Stegkanten der Rahmenstruktur wird sichergestellt, dass die elektrische Kontaktierung sowohl über die Stege als auch (im Bereich der Fächer) über die leitfähigen Füllelemente erfolgt. Dies hat im Ergebnis eine vollflächige elektrische Kontaktierung zur Folge, die zu einer deutlich homogeneren Stromverteilung und damit auch bei geringen Anode/Kathode-Abständen zu einer homogenen Metallabscheidung auf der Kathode führt.The basic idea of the invention is to fill the open region of the compartments of the frame structure, which can not contribute to the electrical contacting of the electrode active material, with an electrically conductive material so as to achieve a full-area electrical contacting of the electrode active material. However, in order not to give up or at least not substantially to the stiffness and weight reduction obtained by the frame construction of the electrode, the invention provides for filling the compartments with conductive plastic. This is much lighter than the electrode active material, so that still remains a significant weight advantage over massively built electrodes. The flush completion of the Füllelementflächen with the web edges of the frame structure ensures that the electrical contacting takes place both over the webs and (in the area of the compartments) on the conductive filling elements. As a result, this results in a full-surface electrical contact, which leads to a much more homogeneous current distribution and thus also at low anode / cathode distances to a homogeneous metal deposition on the cathode.

Dieses Ergebnis ist durchaus überraschend. Typische leitfähige Kunststoffe weisen eine elektrische Leitfähigkeit von bis zu einigen 10⁵ S/m auf, liegen somit noch ca. eine Größenordnung unter der Leitfähigkeit schlecht leitender Metalle. Beispielsweise im Fall von Blei als Elektroden-Aktivmetall könnte der Fachmann annehmen, dass der wesentliche Stromfluss von der Rahmenstruktur direkt in das Elektroden-Aktivmaterial erfolgt und die Füllelemente aufgrund ihrer geringeren Leitfähigkeit im Wesentlichen umgegangen werden. Gleichwohl zeigt die Anwendung erfindungsgemäßer Elektroden in der Praxis eine deutliche Verbesserung der Homogenität der Metallabscheidung bei der galvanischen Metallerzeugung.This result is quite surprising. Typical conductive plastics have an electrical conductivity of up to some 10 ⁵ S / m, thus still about an order of magnitude below the conductivity of poorly conductive metals. For example, in the case of lead as the electrode-active metal, those skilled in the art could assume that the substantial flow of current from the frame structure directly into the electrode active material and substantially bypass the fill elements due to their lower conductivity. Nevertheless, the use of electrodes according to the invention in practice shows a marked improvement in the homogeneity of the metal deposition in the galvanic metal production.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stege jeweils an wenigstens einer ihrer Längskanten einen Anlageflansch zu Anlage des jeweils zugeordneten Füllelementes in dessen Normalrichtung aufweisen. Bei einer derart gestalteten Rahmenstruktur ist es möglich, ein Füllelement, welches einen mit dem Flansch korrespondierenden randständigen Absatz aufweist, im Wesentlichen formschlüssig von der flanschlosen Seite her in das Fach einzulegen, wobei das Füllelement durch den Flansch am Herausfallen gehindert wird.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the webs each have at least one of its longitudinal edges a contact flange to rest the respective associated filling element in its normal direction. With a frame structure designed in this way, it is possible to insert a filling element, which has a peripheral shoulder corresponding to the flange, essentially in a form-fitting manner from the flangeless side into the compartment, the filling element being prevented from falling out by the flange.

Um das Füllelement nach beiden Seiten gegen ein Herausfallen zu sichern, ist bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform vorgesehen, dass die Stege jeweils an ihren beiden Längskanten je einen Anlageflansch zur Anlage des jeweils zugeordneten Füllelementes in dessen Normalenrichtung aufweisen. Um auch bei dieser Ausgestaltung ein leichtes Einlegen der Füllelemente zu ermöglichen, ist bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Rahmenstruktur zwei Teilrahmen aufweist, die, wenigstens im Bereich der Fächer, relativ zur Rahmenebene spiegelsymmetrisch ausgebildet sind. Der Begriff „spiegelsymmetrisch” ist dabei weit zu verstehen und bezieht sich auf die grundlegende Rahmen- bzw. Fächerstruktur und nicht notwendig auf konstruktive Details, insbesondere im Kontaktbereich der Stege beider Teilrahmen. Bei einer solch zweiteiligen Ausgestaltung der Rahmenstruktur, bei der die Stege jedes Teilrahmens an ihrer jeweils äußeren Längskante den oben erläuterten Anlageflansch aufweisen, können die Füllelemente zunächst in einen der Teilrahmen eingelegt werden. In einem nachfolgenden Montageschritt kann der zweite Teilrahmen passgenau aufgesetzt werden, sodass seine Stege in die von den Stegen des ersten Teilrahmens vorgegebenen Schlitze zwischen den Füllelementen eingreifen und seine Anlageflansche ebenfalls an den Flächen der Füllelemente anliegen. Werden im Anschluss die beiden Teilrahmen miteinander fixiert, sind die Füllelemente formschlüssig und gegen ein Herausfallen nach jedweder Seite gesichert, sandwichartig zwischen den Teilrahmen platziert. Alternativ können die Formelemente auch in den Rahmen eingespritzt, eingegossen oder eingeschäumt werden.In order to secure the filling element on both sides against falling out, it is provided in a further development of this embodiment that the webs each have at their two longitudinal edges a respective abutment flange for abutment of the respective associated filling element in its normal direction. In order to allow easy insertion of the filling elements in this embodiment, it is provided in a development of the invention that the frame structure has two sub-frames, which are mirror-symmetrical relative to the frame plane, at least in the area of the subjects. The term "mirror-symmetric" is to be understood broadly and refers to the basic frame or fan structure and not necessarily to structural details, especially in the contact area of the webs of both sub-frames. In such a two-part embodiment of the frame structure, in which the webs of each subframe have at their respective outer longitudinal edge the abutment flange explained above, the filling elements can first be inserted into one of the subframes. In a subsequent assembly step, the second subframe can be fitted accurately, so that its webs engage in the predetermined by the webs of the first sub-frame slots between the filling elements and its abutment flanges also abut the surfaces of the filling elements. If the two subframes are subsequently fixed together, the filling elements are positively secured and secured against falling out on any side, sandwiched between the subframes. Alternatively, the mold elements in the Frame injected, poured or foamed.

Der Fachmann wird verstehen, dass bei allen Ausführungsformen der Erfindung mit derartigen Anlageflanschen entsprechende Absätze im Randbereich der Füllelemente erforderlich sind, um die oben erläuterte Bündigkeit der Füllelemente mit den Stegen zu erreichen. In jedem Fall resultiert eine ebene Fläche aus Füllelementen und Stegen, auf welcher das blattförmige Elektroden-Aktivmaterial aufzubringen ist.The skilled person will understand that in all embodiments of the invention with such investment flanges corresponding paragraphs are required in the edge region of the filling elements in order to achieve the above-mentioned flushness of the filling elements with the webs. In any case, a flat surface of filling elements and webs results, on which the sheet-shaped electrode active material is to be applied.

Bevorzugt ist das Elektroden-Aktivmaterial als Folie aus Elektroden-Aktivmetall ausgebildet und auf die Füllelemente (und vorzugsweise auch die Stege) aufgeklebt. Wie oben bereits erläutert, ist es im Rahmen der Erfindung möglich, vergleichsweise dünne Schichten von Elektroden-Aktivmaterial zu verwenden. Metallfolien, insbesondere selbstklebende Metallfolien, sind aufgrund ihrer Flexibilität und raumsparenden Lagerfähigkeit besonders vorteilhaft.Preferably, the electrode-active material is formed as a foil of electrode-active metal and adhered to the filling elements (and preferably also the webs). As already explained above, it is possible within the scope of the invention to use comparatively thin layers of electrode-active material. Metal foils, in particular self-adhesive metal foils, are particularly advantageous because of their flexibility and space-saving storability.

Die Flexibilität einer Metallfolie kann im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung dergestalt ausgenutzt werden, dass die Folie um eine randständige Kante der Rahmenstruktur umgeschlagen ist. Anders als beim Stand der Technik, wo jede Seite der Elektrode mit einer separaten Elektroden-Aktivmaterial-Platte versehen ist, erlaubt die Erfindung die im Wesentlichen einstückige Ausgestaltung des Elektroden-Aktivmaterials, welches beide Seiten der mit Füllelementen aufgefüllten Rahmenstruktur abdeckt und zwischen diesen eine Kante der Rahmenstruktur umläuft.The flexibility of a metal foil can be exploited in the context of a development of the invention in such a way that the film is folded around a marginal edge of the frame structure. Unlike the prior art, where each side of the electrode is provided with a separate electrode active material plate, the invention permits the substantially one-piece configuration of the electrode active material covering both sides of the frame structure filled with filling elements and an edge therebetween the frame structure revolves.

Insbesondere für die Herstellung von Bleianoden hat sich als Elektroden-Aktivmaterial selbstklebende Bleifolie, insbesondere solche, wie sie zur Auskleidung von strahlensicheren Räumen Verwendung findet, als besonders vorteilhaft, weil kostengünstig und gut handhabbar, herausgestellt.In particular for the production of lead anodes, self-adhesive lead foil, in particular those used for lining radiopaque spaces, has proven to be particularly advantageous, because it is inexpensive and easy to handle, as electrode active material.

Für die galvanische Metallerzeugung besonders vorteilhaft ist es, wenn die hierzu verwendeten Elektroden ausschließlich ihr jeweiliges Elektroden-Aktivmaterial mit dem Elektrolyten in Kontakt bringen. Um einen unmittelbaren Kontakt des Rahmenmaterials mit dem Elektrolyten zu verhindern, ist bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Rahmenstruktur an einer Kopfkante, an einer der Kopfkante gegenüberliegenden Fußkante und/oder an den zwischen Kopfkante und Fußkante angeordneten Seitenkanten je eine nach außen offene Einschubschiene aufweist, in der ein korrespondierend geformtes Einschubelement aus Elektroden-Aktivmetall bündig gehaltert ist. Auf diese Weise wird dem Elektrolyten im Kantenbereich der Elektrode Elektroden-Aktivmaterial und kein Rahmenmaterial präsentiert. Der Begriff der Einschubschiene ist hier weit zu verstehen und beschreibt nicht zwangsläufig ein sich durchgehend über die gesamte Länge der jeweiligen Kante erstreckendes Element. Vielmehr kann die Einschubschiene auch aus einer Mehrzahl von gegenüberliegenden Zungenpaaren oder auf ähnliche Weise ausgebildet sein.For the galvanic metal production it is particularly advantageous if the electrodes used for this purpose exclusively bring their respective electrode active material into contact with the electrolyte. In order to prevent direct contact of the frame material with the electrolyte is provided in a development of the invention that the frame structure at a head edge, on one of the head edge opposite foot edge and / or at the arranged between the top edge and foot edge side edges each open to the outside insertion rail in which a correspondingly shaped insertion element made of electrode-active metal is held flush. In this way, electrode active material and no frame material is presented to the electrolyte in the edge region of the electrode. The term of the insertion rail is to be understood here broadly and does not necessarily describe a continuously extending over the entire length of the respective edge element. Rather, the insertion rail can also be formed from a plurality of opposite tongue pairs or in a similar manner.

An dem in der Einschubschiene der Kopfkante gehalterten Einschubelement ist bevorzugt ein Halte- und Kontaktbügel zur Halterung und elektrischen Kontaktierung der Elektrode angeschweißt. Der Halte- und Kontaktbügel kann die bei herkömmlichen massiven, Elektroden ebenfalls verwendete Form haben, sodass Massivelektroden und erfindungsgemäße Elektroden gegebenenfalls gemeinsam in derselben Metallgewinnungsvorrichtung genutzt werden können.At the retainer mounted in the insertion rail of the head edge insertion element is preferably a holding and contact bracket for holding and electrical contacting of the electrode welded. The holding and contact clip can also have the shape used in conventional solid electrodes, so that solid electrodes and electrodes according to the invention can optionally be used together in the same metal extraction device.

Da die Außenkanten der Elektrode zur eigentlichen galvanischen Metallerzeugung wenig beitragen, andererseits aber bei Lagerung außerhalb des Elektrolytbades anfällig gegen mechanische Beschädigung sind, kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Außenkanten der Elektrode mit einem Kunststoff-Schutzprofil abgedeckt sind.Since the outer edges of the electrode contribute little to the actual galvanic metal production, but on the other hand are susceptible to mechanical damage when stored outside the electrolyte bath, it can preferably be provided that the outer edges of the electrode are covered with a plastic protective profile.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following specific description and the drawings.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigen:Show it:

1: eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Elektrode ohne Fach-Abdeckung aus Elektroden-Aktivmaterial, 1 FIG. 2: a schematic plan view of an electrode according to the invention without compartment cover made of electrode active material, FIG.

2: die Elektrode von 1 mit Fachabdeckung aus Elektroden-Aktivmaterial, 2 : the electrode of 1 with compartment cover made of active electrode material,

3: eine schematische Schnittdarstellung des Detailbereichs III in 2 entlang der Schnittlinie III-III, 3 : a schematic sectional view of the detail area III in 2 along the section line III-III,

4: eine schematische Schnittdarstellung des Detailbereichs IV in 2 entlang der Schnittlinie IV-IV, 4 : a schematic sectional view of the detail area IV in 2 along the section line IV-IV,

5: eine schematische Schnittdarstellung des Detailbereichs V in 2 entlang der Schnittlinie V-V. 5 : a schematic sectional view of the detail area V in 2 along the section line VV.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter AusführungsformenDetailed description of preferred embodiments

Gleiche Bezugszeichen in den Figuren deuten auf gleiche oder analoge Elemente hin.Like reference numerals in the figures indicate like or analogous elements.

Die 1 und 2 zeigen stark schematisierte Draufsichten auf eine erfindungsgemäße Elektrode 10, wobei 2 die einsatzbereite Elektrode 10 zeigt und 1 die Elektrode 10 mit abgehobenem Elektroden-Aktivmaterial, sodass die innere Struktur der Elektrode 10 besser sichtbar wird. Die 3 bis 5 zeigen vergrößerte Schnittdarstellungen verschiedener Detailbereiche in 2 zum weiter verbesserten Verständnis des inneren Aufbaus der Elektrode 10. The 1 and 2 show highly schematic plan views of an electrode according to the invention 10 , in which 2 the ready-to-use electrode 10 shows and 1 the electrode 10 with electrode active material lifted off so that the internal structure of the electrode 10 becomes more visible. The 3 to 5 show enlarged sectional views of various detail areas in 2 for a further improved understanding of the internal structure of the electrode 10 ,

Die erfindungsgemäße Elektrode 10 basiert auf einer Rahmenstruktur 12, die bei der gezeigten Ausführungsform einen Kopfsteg 121, einen Fußsteg 122, zwei Seitenstege 123, einen vertikalen Zwischensteg 124 und zwei horizontale Zwischenstege 125 aufweist. Diese Stege bilden ein Gitter mit sechs offenen Fächern 14. Zwei Eckfächer, bei der gezeigten Ausführungsform die Fächer oben links und unten rechts, sind zur weiteren Stabilisierung jeweils mit einem diagonalen Stegkreuz ausgefacht bzw. verstrebt.The electrode according to the invention 10 based on a frame structure 12 in the embodiment shown, a headrest 121 , a footbridge 122 , two side bars 123 , a vertical gutter 124 and two horizontal intermediate webs 125 having. These bars form a grid with six open compartments 14 , Two corner compartments, in the embodiment shown, the compartments top left and bottom right, are each unfolded or braced for further stabilization with a diagonal web cross.

Wie in den 3 bis 5 angedeutet, besteht die Rahmenstruktur 12 aus zwei im Wesentlichen spiegelsymmetrischen Teilrahmen 12a, 12b. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die beiden Teilrahmen 12a, 12b vollkommen spiegelsymmetrisch ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, in ihrem Kontaktbereich korrespondierende Eingriffsmittel vorzusehen, sodass die Teilrahmen 12a, 12b formschlüssig ineinandergreifen. Alternativ (wie bei der gezeigten Ausführungsform) oder zusätzlich können die Teilrahmen 12a, 12b anderweitig miteinander verbunden sein, beispielsweise durch Verschraubung, Vernietung, Verklebung, Verschweißung, Verlötung o. Ä. Es sollte jedoch darauf geachtet werden, dass ein guter elektrischer Kontakt zwischen den Teilrahmen 12a, 12b besteht.As in the 3 to 5 indicated, there is the frame structure 12 from two essentially mirror-symmetrical subframes 12a . 12b , In the embodiment shown, the two subframes 12a . 12b perfectly mirror-symmetrical design. However, it is also possible to provide in their contact area corresponding engagement means, so that the sub-frame 12a . 12b interlock positively. Alternatively (as in the embodiment shown) or in addition, the subframes 12a . 12b otherwise be connected to each other, for example, by screwing, riveting, bonding, welding, soldering o. Ä. However, care should be taken to ensure good electrical contact between the subframes 12a . 12b consists.

Die von den Stegen 121 bis 125 berandeten Fächer sind mit Füllelementen 18 aus einem leitfähigen Kunststoff gefüllt. In den mit den diagonalen Stegkreuzen versehenen Eckfächern haben die Füllelemente 18 eine dreieckige Form; in den übrigen Fächern sind sie viereckig ausgestaltet. Wie insbesondere in den 3 bis 5 erkennbar, schließen die Füllelemente 18 bündig mit den äußeren Kanten der Stege 121 bis 125 ab, sodass sich beidseitig der Rahmenstruktur 12 je eine im Wesentlichen durchgehende, ebene und höchstens von geringen Anlagespalten durchzogene Fläche bildet. Diese Fläche ist, wie in den 2 bis 5 erkennbar, mit einem blattförmigen Elektroden-Aktivmaterial, das später noch näher erläutert werden soll, belegt. Es resultiert eine zweiseitig aktive Flächenelektrode, die insbesondere zum Einsatz bei der galvanischen Metallerzeugung geeignet ist.The of the webs 121 to 125 Bound compartments are filled with elements 18 filled from a conductive plastic. In the corner compartments provided with the diagonal crossings, the filling elements have 18 a triangular shape; in the remaining subjects they are quadrangular. As in particular in the 3 to 5 recognizable, close the filling elements 18 flush with the outer edges of the bars 121 to 125 off, so that the frame structure is on both sides 12 each forms a substantially continuous, even and at most of small investment gaps traversed surface. This area is, as in the 2 to 5 recognizable, with a sheet-shaped electrode active material, which will be explained later, occupied. The result is a two-sided active surface electrode, which is particularly suitable for use in galvanic metal production.

Bei der gezeigten Ausführungsform tragen die zum jeweils zugeordneten Fach weisenden Seiten der Stege 121 bis 125 an ihren beiden Längskanten je einen Anlageflansch 16 zur beidseitigen Anlage eines randständigen Vorsprungs 181 des zugeordneten Füllelementes 18 auf. Auf diese Weise sind die Füllelemente 18 ohne zusätzliche Fixierungsmaßnahmen gegen ein Herausfallen aus den jeweils von ihnen ausgefüllten Fächern 14 gesichert. Bei dieser Ausgestaltung kommt die Zweiteiligkeit des Rahmens 12, aufgebaut aus den Teilrahmen 12a, 12b, besonders vorteilhaft zum Tragen. So können die Füllelemente 18 nämlich zunächst in einen ersten Teilrahmen 12a eingelegt werden, worauf der zweite Teilrahmen 12b spiegelsymmetrisch aufgesetzt und mit dem ersten Teilrahmen 12a verbunden wird. Im Anschluss kann das Elektroden-Aktivmaterial auf der resultierenden, sich aus Füllelement- und Steg-, insbesondere Flansch-Oberfläche zusammensetzenden, ebenen Fläche aufgebracht werden.In the embodiment shown, the sides of the webs pointing to the respectively assigned compartment carry 121 to 125 one abutment flange each at its two longitudinal edges 16 for two-sided installation of a marginal projection 181 the associated filling element 18 on. In this way, the filling elements 18 without additional fixation measures against falling out of each of them filled subjects 14 secured. In this embodiment, the bipartite of the frame comes 12 , built from the sub-frame 12a . 12b , especially advantageous for carrying. So can the filling elements 18 namely first in a first subframe 12a are inserted, whereupon the second subframe 12b mounted mirror-symmetrically and with the first sub-frame 12a is connected. Subsequently, the electrode-active material can be applied to the resulting, consisting of Füllelement- and web, in particular flange surface, flat surface.

Bei der gezeigten Ausführungsform erfolgt dies durch Aufkleben einer Metallfolie 20, die bei der gezeigten Ausführungsform als selbstklebende Folie ausgebildet ist, d. h. aus einem dünnwandigen Blatt Elektroden-Aktivmetall mit darauf aufgetragener Klebeschicht 201. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Metallfolie 20, wie insbesondere in 4 erkennbar, um den Fußsteg 122 umgeschlagen, sodass beide Elektrodenflächen mit einer einstückig ausgebildeten Metallfolie 20 belegt sind.In the embodiment shown, this is done by sticking a metal foil 20 which is formed in the embodiment shown as a self-adhesive film, that is, from a thin-walled sheet of electrode-active metal with adhesive layer applied thereon 201 , In the embodiment shown, the metal foil is 20 , in particular in 4 recognizable to the footbridge 122 turned over so that both electrode surfaces with an integrally formed metal foil 20 are occupied.

Um auch an den übrigen Kanten der Elektrode sicherzustellen, dass der Elektrolyt nur mit dem Elektroden-Aktivmaterial und nicht mit dem Rahmenmaterial in Kontakt kommt, tragen die Seitenstege 123 an ihrer nach außen weisenden Seite je eine Einschubschiene, die, ähnlich wie die Anlageflansche 16 als an den beiden Längskanten des jeweiligen Steges 123 angeordnete, flache Vorsprünge ausgebildet sind. In eine solche Einschubschiene 24 kann nach Art eines Nut/Feder-Systems die Fußleiste 221 eines Einschubelementes 22 aus Elektroden-Aktivmaterial, das bündig mit dem jeweiligen Steg 123 abschließt, eingesetzt werden. Wie insbesondere in 3 erkennbar, erstreckt sich die aufgeklebte Metallfolie bis in den Bereich des Einschubelementes 22, sodass die Rahmenstruktur 12 im gesamten Eintauchbereich der Elektrode 10 in den Elektrolyten mit Elektroden-Aktivmaterial gegen diesen abgedichtet ist.In order to ensure at the remaining edges of the electrode that the electrolyte only comes into contact with the electrode active material and not with the frame material, the side bars bear 123 on its outwardly facing side, each one slide rail, which, similar to the abutment flanges 16 as at the two longitudinal edges of the respective web 123 arranged, flat projections are formed. In such a slide rail 24 Can be like a tongue and groove system, the baseboard 221 a slide-in element 22 made of active electrode material that is flush with the respective web 123 concludes, be used. As in particular in 3 recognizable, the glued metal foil extends into the region of the insertion element 22 so the frame structure 12 in the entire immersion area of the electrode 10 is sealed in the electrolyte with electrode active material against it.

Auch im Bereich des Kopfsteges 121 ist vorzugsweise eine Einschubschiene 24 der vorgenannten Art vorgesehen. Das dortige Einschubelement 22 dient jedoch nicht primär der Abdichtung gegen den Elektrolyten, sondern vielmehr als Ansatzstück für einen Halte- und Kontaktierungsbügel 26, der bevorzugt an das in die Einschubschiene 24 des Kopfsteges 121 eingesetzte Einschubelement 22 angeschweißt ist. Die Schweißnaht 28 ist in 5 angedeutet. Der Halte- und Kontaktierungsbügel besteht bei der dargestellten Ausführungsform aus einem Mantel 261 aus Elektroden-Aktivmetall, der einen Kern 262 aus einem besonders gut leitfähigem Metall, insbesondere Kupfer, umschließt. Derartige Halte- und Kontaktierungsbügel 26 sind im Stand der Technik bekannt und können ohne besondere Modifikation auch für die vorliegende Erfindung eingesetzt werden.Also in the area of the headboard 121 is preferably a slide rail 24 provided the aforementioned type. The local insertion element 22 However, not primarily serves the seal against the electrolyte, but rather as an extension for a holding and Kontaktierungsbügel 26 , which prefers to that in the insertion rail 24 of the headboard 121 inserted insert element 22 is welded. The weld 28 is in 5 indicated. The holding and Kontaktierungsbügel consists in the illustrated embodiment of a jacket 261 made of electrode-active metal, which has a core 262 from a particularly good conductive metal, especially copper encloses. Such holding and Kontaktierungsbügel 26 are known in the art and can be used without special modification for the present invention.

Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum von Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Als besonders vorteilhaft hat sich die erfindungsgemäße Elektrode in Form einer Bleianode, d. h. mit Blei, insbesondere selbstklebender Bleifolie, als Elektroden-Aktivmetall, für die Zinkgewinnung bewährt. Selbstverständlich sind jedoch auch Elektroden mit anderen Aktivmaterialien auf die erfindungsgemäße Weise aufbaubar. Der durch die Erfindung gewonnene Vorteil wird jedoch, wie der Fachmann erkennt, umso größer, je größer Dichte- und Steifigkeits-Diskrepanz zwischen dem Elektroden-Aktivmetall (z. B. Blei oder Bleisilber) und dem Rahmenmaterial (z. B. Stahl, Titan, o. Ä.) ist.Of course, the embodiments discussed in the specific description and shown in the figures represent only illustrative embodiments of the present invention. A broad range of possible variations will be apparent to those skilled in the art in light of the disclosure herein. To be particularly advantageous, the electrode according to the invention in the form of a lead anode, d. H. with lead, in particular self-adhesive lead foil, as electrode-active metal, proven for zinc extraction. Of course, however, electrodes with other active materials can be built up in the manner according to the invention. However, as will be appreciated by those skilled in the art, the greater the density and stiffness discrepancy between the electrode active metal (eg, lead or lead silver) and the frame material (eg, steel, titanium, etc.), the greater will be the advantage gained by the invention , o. Ä.) Is.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Elektrodeelectrode
1212: Rahmenstrukturframe structure
12a12a: erster Teilrahmen von 12 first subframe of 12
12b12b: zweiter Teilrahmen von 12 second subframe of 12
121121: Kopfsteghead web
122122: Fußstegfootbridge
123123: Seitenstegside web
124124: vertikaler Zwischenstegvertical gutter
125125: horizontaler Zwischensteghorizontal gutter
126126: diagonales Stegkreuzdiagonal bridge cross
1414: Fachsubject
1616: Anlageflanschabutment
1818: Füllelementfiller
181181: randständiger Vorsprung von 18 marginal edge of 18
2020: Metallfoliemetal foil
201201: Klebeschichtadhesive layer
2222: Einschubelementmale member
221221: Fußleiste von 22 Footer of 22
2424: Einschubschieneslide-rail
2626: Halte- und KontaktierungsbügelHolding and contacting bracket
261261: Mantel von 26 Coat of 26
262262: Kern von 26 Core of 26

Claims

Electrode for electrodeposition with a metallic frame structure ( 12 ), which extends in a frame plane and a plurality of adjacent, respectively of webs ( 121 - 125 ) bound, open fan ( 14 ), which are covered on both sides by sheet-like electrode active material, which electrode active metal ( 20 ) and the frame structure ( 12 ), characterized in that each compartment ( 14 ) is filled with a filling element ( 18 ) made of an electrically conductive plastic, which is flush with the compartment ( 14 ) bordering webs ( 121 - 125 ), so that the electrical contact - in the field of subjects ( 14 ) - also on the filling elements ( 18 ) he follows.

Electrode according to Claim 1, characterized in that the webs ( 121 - 125 ) each at least one of its longitudinal edges a bearing flange ( 16 ) for conditioning the respective associated filling element ( 14 ) in its normal direction.

Electrode according to Claim 2, characterized in that the webs ( 121 - 125 ) each at its two longitudinal edges one abutment flange ( 16 ) for conditioning the respective associated filling element ( 14 ) in its normal direction.

Electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the frame structure ( 12 ) two subframes ( 12a . 12b ), which, at least in the area of the compartments ( 14 ), are mirror-symmetrical relative to the frame plane.

Electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode active material as a foil ( 20 ) formed of electrode-active metal and on the filling elements ( 14 ) is glued.

Electrode according to Claim 5, characterized in that the foil ( 20 ) around a marginal edge ( 122 ) of the frame structure ( 12 ).

Electrode according to one of Claims 5 to 6, characterized in that the foil ( 20 ) is designed as a self-adhesive lead foil.

Electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the frame structure ( 12 ) at a head edge ( 121 ), at one of the head edge ( 121 ) opposite foot edge ( 122 ) and / or between the top edge ( 121 ) and foot edge ( 122 ) arranged side edges ( 123 ) each one open to the outside insertion rail ( 24 ), in which a correspondingly shaped insertion element ( 22 ) is held flush with electrode-active metal.

Electrode according to claim 8, characterized in that on the in the insertion rail ( 24 ) of the head edge ( 121 ) held insertion element ( 22 ) a holding and contact bracket ( 26 ) for holding and electrical contacting of the electrode ( 10 ) is welded.

Electrode according to one of the preceding claims, characterized in that outer edges of the electrode ( 10 ) are covered with a plastic protective profile.