DE1421047A1

DE1421047A1 - Widerstandsfaehige Elektrode

Info

Publication number: DE1421047A1
Application number: DE19591421047
Authority: DE
Inventors: Beer Henri Bernard
Original assignee: AMALGAMATED CURACAO PATENTS CO
Current assignee: AMALGAMATED CURACAO PATENTS CO
Priority date: 1958-04-25
Filing date: 1959-09-24
Publication date: 1968-10-03
Also published as: FR1222302A; DE1421047B2; GB886197A; CH395036A

Description

PATENTANWÄLTE DR. LOTTERHOS - DR-ING. LOTTERHOS

rRANKFURT CMAIN) LICHTENSTEIN.STRASSE 3 FERNSPRECHER: 555061 TELEGRAMMEt LOMOSAPATENT LANDESZENTtALBANK 41951 DRESDNER BANK FFM, Nr.594748 POSTSCHECK-KONTO FFM. 1667

III/Efii· .- FRANKFURT(MAIN)₍ 23.April 1959

Amalgamated Curasao Patents Company B. V₀, ■vertreten durch.:

Uederlandsche Handel-Maatschappij,

Trustkantoor Curasao HOVo, 'Handeslkade 24, Willemstad, Curacao, niederl.Antillen.

nfähige Elektrode .

Hn.ch einem nicht zum Stande der 'lechnilc gehörenden Vorsehlag beatent eine Elektrode aus einem mit einer Deckschicht aus einem Edelmetall oder einem.anderen widerst.°.ndsxähifcen Material versehenen Kern aus einem unedlem Metalle "Drs letztere Metall ist an den Stellen, an denen die Deckschicht T)orön ist, mit einer Sperrhaut versehene Dinne Sperrhft.ut kn_;nn während d^r Elektrolyse, bei der

•8 0 9 8 0 1/0363

diese Elektrode als Anode dient, gebildet werden, kann je~ doch auch vorher auf elektrolytischem Wege aufgetragen sein_a

Es hat sich herausgestellt, dass eine solche Sperrhaut sich nicht immer gut "bewährt. Dies ist u.a. der Tatsache zuzuschreiben, dass durch die feinen Poren der Deckschicht auf elektrolytischem Wege nicht genug Energie zugeführt werden kann, um eine in jeder Hinsicht taugliche Sperrhaut aufzubauen» Uach einem weiteren nicht zum Stande der Technik gehörenden Vorschlag Süllen die Nachteile der auf elektrolytischem Wege gebildeten Sperrhaut dadurch behoben werden, dass die sperrende Verbindung auf chemischem und/ oder thermischem Wege hergestellt wird. Das chemisch nicht widerstandsfähige Material ist an den Stellen, an'denen es nicht durch die vriderstandsfandere Deckschicht bedeckt ist, durch die chemische und/oder thermische Behandlung in eine"stabile, chemisch praktisch inerte Verbindung oder Form dieses Materials übergeführt.

Nach dem genannten Vorschlag kann Z₀B₀ eine rhodinierte Titanolatte durch Beh^ndlun·"· mit Ammoniak und/oder Stickstoff bei etwa 700°0 mit einer Sperrhaut aus Titannitrid versehen werden» Auch kann man durch Erhitzung einer mit einem Edelmetall plattierten Titanplatte in einer sauerstoffreichen Atmosphäre ©ine Sperrhaut aus Titandioxyd

8 0 9 8 0 1/0363

bilden· Stabile Nitride können gleichfalls bei Anwendung von Elektroden mit einem Kern aus Tantal, Niob und Chrom erhalten werden.

Es wurde folgendes gefunden: Wenn man die genannten nitridbildenden Metalle mit einer Schicht reinen Nitrids des betreff enden' Metalles versieht, ist dieses Nitrid nicht nur allerlei Chemikalien gegenüber äusserirt beständig, -sondern auch ein guter Leiter des elektrischen Stromes«, Es wurde weiter gefunden: Wenn man bei der Nitridbildung dafür sorgt, dass das Basismaterial, z.B, Titan, gar keine Oxydschicht aufweist j„ und--dass ebensowenig Sauerstoff zutreten kann, und "auf diese Weise die Bildung einer nichtleitenden Oxydschicht .zwischen dem Titan und dem Nitrid vermeidet, wird erreicht, dass die leitende Nitridschieht, die über die ganze Fläche des unedlen Metalles entstanden ist, dieses.Metall in genügendem Masse schützt, so dass eine widerstandsfähige Elektrode erhalten wird,, ohne dass das unedle Metall durch eine Deckschicht aus-Edelmetall oder anderem. widerst snd-s f Uhigejji Ma. t e rial ge schü-t ζ t zu v/er den braucht, . --. -_; =■-. -_.- · ..<·..." -- _; ^: . '--. - ■-■ -■ . .

Schon, eine äuB-serst dünne Nitridschieht schützt, das darunterliegende Metall in genügendem Masse.. Es kann... jedoch auch eine stärkere Schicht gebildet-.werden und es. -kann- sogar eine

BAD ORIGJNAL

Elektrode lediglich aus dem Metallnitrid hergestellt werden, z.B. indem feinverteiltes Metallpulver in das Fitrid übergeführt und das erhaltene Pulver darauf zu einer für die Elektrode gewünschten IOrm gesintert wird. Der elektrische Widerstand der Metallnitride ist nämlich äusserst gering (der gleichen Grössenordnung wie die der Metalle

• *

selbst).

Die Erfindung bezieht sich s.omit auf eine widerstandsfähige Elektrode, die sich als Anode zur Durchführung von Elektrolysen eignet. Die Elektrode ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Titan, Chrom, ITiob oder aus einer Legierung auf Basis dieser Metalle besteht, und wenigstens praktisch auf der ganzen Oberfläche mit einer leitenden Nitridschient des Metalles versehen ist*

Zur Herstellung der Elektrode gemäss der Erfindung geht man z.B. von einer. Platte aus sorgfältig entfettetem Titan aus, die sofort in einer sauerstoffreien Stickstoff— und/oder Ammoniakatmosphäre auf die Nitridbildungstemperatur, welche etwa 700 - 1000⁰C beträgt, erhitzt wird_o

Es hat sieh gezeigt, dass bei Anwendung von Titanlegierungen, die bis etwa 6 <$> Vanadin, Chrom oder andere Metalle enthalten, das Nitrid bereits bei einer weit niedrigeren

BAD

80 9801/0363 ·

Tempera/fcur (etwa 5OO°G) als bei Anwendung- reinen Titanmetalles gebildet v/ei den kann.

Auen kann von dem pulverförmigen Metall ausgegangen werden, das meistens weit billiger als das Metall in Plattenform und oft auch besser zugänglich ist. Durch hohen Druck, gegebenenfalls zusammen mit einem Bindemittel, kann man das Pulver in die für die Elektrode gewünseilte ]?orm bangen«

Es empfiehlt sich, bei der Bildung des-Fitrids durch Erhitzung den Metalls in einer Ammoniak- und/oder Stickstoffatmosjifphäre die Temperatur allmählich zu ,steigern, so dass die erforderliche Temperatur z.B_e im Verlaufe zweier Stunden erreicht wird» Auch die spätere Abkühlung in dieser Atmosphäre kann am besten langsam, z_eB_o im Verlaufe dreier Stunden oder einer längeren Zeit erfolgen«. Dadurch wird eine bessere Haftung des Mitrids erhalten und wird auch die Struktur verbesserte _£ .

Die Elektroden in Plattenform können äusserst dünn sein«. Eine Titanplatte von z.B. 0,1 mm ist mechanisch stark ge« nug,- um nach Nitridbildung an der Oberfläche an sich als Anode zu dienen. Man kann auch dünnere Plättchen benutzen und diese gegebenenfalls durch Schweissen oder in anderer Weise leitend mit einem leitenden Material und namentlich-

- 80 9 801/0363

mit einem unedlen Metall verbinden. So kann man ζ „Β» eine dünne Titanröhre mit geschmolzenem Blei ausfüllen, das nach. Erstarrung mit dem Ixt an in leitender Verbindung steht«,

Beispiel 1

Eine Platte Titanmetall wird zunächst gut entfettet, Z₀B₀ durch Behandlung mit Benzin, darauf gut getrocknet und sodann von der immer vorhandenen Oxyd schicht befreit, indem sie mit einem Gemisch aus einer wässrigen Lösung von 20 °/o Salpetersäure und 2 °/o Hatriumfluorid bei einer Temperatur von 60⁰C gebeizt wird, Hacti Abtrocknen vdrd die Platte so schnell wie möglich in OeI eingetaucht, um zu vermeiden, dass sich eineTöxydaxiaKKschicht auf dem Metall bildet. Darauf wird die Platte 4 Stunden in einer reiin Stickstoffatmosphäre auf einer Temperatur von 95Q°G gehalten,, Die erhaltene Elektrode ist auf der Aussenseite in chemisch äusserst beständiges Titannitrid übergeführt, das gleichfalls ein guter Leiter der Elektrizität ist„ Die Elektrode. eignet sich ausgezeichnet als Anode zur Durchführung der meisten Elektrolysen, ausgenommen in den Fällen, in denen an der Anode Fluor entwickelt wird«

Beispiel 2

Eine Platte Titanmeiall wird wieder, wie im Beispiel 1 angegeben, vorbereitet» Nach Abspülen wird die Platte in

809801/0.363. BADORKMNAk

eine konzentrierte wässrige Lithiumchloridlösung eingetaucht· Darauf wird die Platte 15 Minuten auf 60⁰G erwärmt, wodurch das Wasser verdampft und sich dort eine dünne Lithiumchloridschicht ablagert. Es hat sich gezeigt, dass dieser
Stoff die Umsetzung von Titan in das Uitrid katalytisch.
fördert. liach 1-stündiger Erhitzung in einer reinen Stickstoff atmosphäre auf 81O⁰O ist wieder eine hervorragende
Anode entstandene

Beispiel 3 '

Einer dünnen Titanmetallröhre wird auf der Unterseite litan aufgeschweisst, wodurch die Röhre auf einer Seite völlig abgeschlossen isto Diese.Röhre wird auf der Aussenseite entfettet, z»Bo -mit Hilfe von Benzin, und darauf von "der Qxydhaut durch Einwirkung eines Wechselstromes in einer wässrigen Lösung von 90 fo Essigsäure und 10 fo Ammoniumbifluorid
befreit. Darauf wird die Röhre gut abgetrocknet und in einen Ohlorgasstrom von etwa 500^p0 gehängt, wodurch auf der
Oberfläche eine äusserst dünne Titanchloridscnicht entsteht, welche die Bildung von Titannitrid erleichtert* Die in' dieser Weise behandelte Röhre wird 2 Stunden auf einer Temperatur von 75O°G in einer reinen Ammoniakgasatmosphäre - gehalten·¹ Nach Kühlung wird"die Innenseite der Rohre von dem gebildeten Oxydnitrid, welches nichtleitend ist, befreit. Das
kann, mat Z₀B. durch Abschleifen erfolgen» Danacn wird die

SADORIGfNAL

809801/0363 · ·

Innenseite der Röhre mit flüssigem Blei gefüllt, in d'.- -, der Stromanschluss eingeschmolzen wird* Durch diese Bin füllung kann man mit einer dünne» Sütanplatte auskommei: _t weil das Blei für den Stromtransport sorgt, während au< die Stromklemme und das Titan in innigem Kontakt sind.

Beispiel 4 . .·

Eine Titanplatte wird in der im Beispiel 1 angegebenen feise. vorbearbeitet· Darauf wird sie in eine ammoniak: .-lische Vanadinpentoxydlösung eingetaucht und ansohlies; vorsichtig getrocknet· Die auf der Platte gebildete diL r yanadinpentoxydsohicht fördert die Nitridbildung· Sog.;.r wird dabei gegebenenfalls vorhandenes litanoxyd in das Nitrid umgesetzt· Diese Platte wird 1/2 Stunde auf einet: Temperatur von 700°0 gehalten und ist dann auf der Aus;".-.■·■-seite mit einer äusserst resistenten Nitridschicht bedte^¹ _f v/elohe den Strom ausgezeichnet leitet*·

Beispiel 5

Ein noch leichter in das Nitrid überzuführendes Material erhält man, wenn man von einer Titanlegierung, mit z.B. 4 °/o Vanadin ausgeht. Es genügt, dieses zu entfetten und er. braucht nicht von einer Oxydschicht befreit zu werden,, Hält man diese Platte 1 Stunde auf einer Temperatur von 59O°O in. kxh einer Stickstoff atmosphäre, so hat sich auf der A

8 0 3 3 0 1 / 0 3 63 ■ _ . ■ ^{BAD 0RIG!NAL}

~ 9

bits zu einer gehörigen Tiefe eine chemisch widerstandfähige «oliicht JJitrid gebildet, welche die Elektrizität leitet und οich als Anode sehr gut bewährt»

Beispiel 6

Titanmetallpulver wird unter Druck, zu einer Platte, einem ij'-abchen oder zu einer anderen gewünschten Form gepresst» iiiiGchliessend wird die Platte bzw.· der andere formling entfettet und von der Oxydhaut befreit. Darauf wird die Platte 8 stunden in einer reinen Stickstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 980°0 gehalten» Die Aussenseiten dieser Platte sind mit einer gut leitenden Titannitridschicht bedeckt, während die Platte auch mechanisch stärk genug ist. um als Anode zu dienen«

Beispiel 7

Eine Niobplatte wird durch Behandlung in Benzin entfettet und darauf in 50$-iger Salpetersäure abgebeizt» Anschliessend wird sie 3 Stunden in Stickstoff auf 84O⁰G erhitzt. Die Aussenseite ist in Mobnitrid umgesetzt, das chemisch widerstandsfähig ist, so dass die Platte sich als Anode in verschiedensten Elektrolyten unter Ausnahme von Fluorverbindungen eignet. ■

8 0 9 8 0 1/0363

— 1o —

Bespiel 8

Eine Chromplatte wird entfettet und darauf 1 Stunde in einer

Stickstoffatmosphäre auf einer Temperatur von 59O°C gehalten« Das gebildete öhromnitrid ist gegen alle Säuren und Alkalien beständig, so dass die Platte als Anode dienen kann.

8098 0 1/0 363

Claims

P. a t e η t a η s ρ r ü ο h β

1£ Widerstandsfähige Elektrode_t geeignet als Anode zur Durchführung von Elektrolysen, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode aus litan, Chrom* Hiob oder aus einer legierung auf Basis dieser Metalle besteht, und wenigstens praktisch auf ihrer ganzen Oberfläche mit einer leitenden Uitridschicht des betreffenden Metalles yersehen ist»
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall aus einer Titanlegierung besteht, die etwa i fo Vanadin enthält.

'. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2 ^dadurch gekennzeichnet, dass das Metall in Pulverform in die für die Elektrode gewünschte Porm gepresst ist,

4· Herstellung der Elektrode nach Anspruch 1—3, dadurch gekennzeichnet, dass der sorgfältig entfettete und von Oxyd befreite Rohling, z.B. in Form eines Bleches oder Presslings aus den genannten Metallen bzw· Legierungen in einer sauerstoffreien Stickstoff- und/oder Ammoniakatmos-Ohäre auf die zur Nitriabildung erforderliche Temperatur erhitzt v?±r&<,

BAD

0S-8T0 Y '

-5· Herstellung der Elektrode nach Anspruch 4ι dadurch gekennzeichnet, dass "bei der Erhitzung in der Stickstoff- und/ oder Ammoniakatmosphäre die Enitemperatur durch allmähliche Temperatursteigerung ζ·Β* im Verlaufe zweier Stunden erreicht wird und die Abkühlung durch langsame !emperatursenkung im Verlaufe mehrerer Stunden erfolgt*

3U28U 1 / Ü363