DE1571727A1 - Unloesliche,mit Edelmetall ueberzogene Elektrode fuer galvanische oder elektrolytische Baeder - Google Patents

Description

DEUTSCHE GOLD- UND SILBER-SCHEIDEANSTALT VORMALS ROESSLER Frankfurt/Main, Weißfrauenstrasse 9

Unlösliche, mit Edelmetall überzogene Elektrode für galvanische

oder elektrolytische Bäder.

Die Erfindung betrifft eine unlösliche, mit Edelmetallen der Platingruppe über:.:>gene Elektrode aus Titan oder Tantal oder Legierungen dieser Metalle für galvanische oder elektrolytische Bäder mit einer besonders günstigen Ausgestaltung zum Zwecke der einfachen und betriebssicheren äusseren Stromzuführung.zur Elektrode.

Es ist bekannt, zur Durchführung von Elektrolysen in technischem Maßstab, z.B. bei der Chlor-Axkali-Elektrolyse, ferner bei der Metallabscheidung aus galvanischen Bädern und auch bei dem Verfahren des kathodischen Korrosionsschutzes unlösliche Elektroden zu verwenden, die aus einem unedlen, unter Elektrolysebedingungen an ihrer Oberfläche eine korrosionsbeständige Oxydsperrschicht bildenden Metall, wie Titan oder Tantal oder entsprechenden Legierungen, bestehen und mit einer dünnen Edelmetalldeckschicht versehen sind. Diese Edelraetalldeckschicht wird im allgemeinen aus Platin oder einem anderen Metall der Platingruppe hergestellt und entweder elektrolytisch oder durch chemische Abscheidung aufgebracht. Trotz ihrer günstigen elektrochemischen und korrosionschemischen Eigenschaften führen sich derartige Elektroden in der Technik nur langsam ein. Dies beruht nicht zuletzt darauf, dass die betriebssichere und verlustlose Stromzuführung zu. derartigen Elektroden aufgrund der metallurgischen Eigenschaften der Elektrodenmetalle Titan bzw. Tantal gewisse Schwierigkeiten bereitet. Das Einlöten oder Anlöten von Kupfer- oder Aluminiumzuleitungen an den beispielsweise aus Titan bestehenden Elektrodengrundkörper erfordert wegen der Neigung des Titans zur Oxydbildung besondere Vorsichtsmaßnahmen und die Verwendung von Spezialloten, ohne dass die Gewähr besteht, dass an den Lötstellen oder Lötflhchen die Entstehung von sohlecht oder nicht leitenden Einschlüssen oder Zwischenschichten aus Titanoxydschlacken mit Sicherheit vermieden werden kann. Man hat deswegen auch bereite Manteldrühte aus Tantal oder

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Titan verwendet, die einen Mantel aus den genannten Metallen und einen Kern aus gut leitfähigem Material, wie Kupfer, Aluminium oder entsprechenden Legierungen, aufweisen. Dabei muss ein einwandfreier Stromübergang von dem Grundwerkstoff an die Plattierungsschicht sowohl bei der Herstellung solcher Manteldrähte als auch nach der anschliessenden Auftragung der Edeünetalldeckeschicht gewährleistet sein. Für dünne Drähte hat sich diese Ausführungsform hinsichtlich der Stromübertragung im allgemeinen bewährt. Den Abmessungen solcher Drähte sind jedoch gewisse Grenzen gesetzt, da die Herstellung einwandfreier Manteldrähte mit zunehmendem Durchmesser immer schwieriger wird.

Die Elektrode gemäss der Erfindung ist nun dadurch gekennzeichnet, dass der aus Titan, Tantal oder deren Legierungen bestehende Elektrodenkörper mit einer oder mehreren nach der Oberseite der Elektrode geöffneten Ausnehmungen versehen ist, in die die äusseren Stromzuführungsorgane eingeführt werden können. Der Kontakt zwischen dem Stromzuführungsorgan, beispielsweise einem Kupfer- oder Aluminiumstab, wird nun erfindungsgeaäss dadurch betriebssicher und verlustlos hergestellt, dass die Aussparungen im Elektrodenkörper mit einem bei der Arbeitstemperatur der Elektrode flüssigen Metall oder einer Metall-Legierung gefüllt sind. Da ctiese Elektroden , im allgemeinen in wässrigen Elektrolyten benutzt werden, kommen zur Füllung der Ausnehmungen Metalle und Metall-Legierungen in Betracht, die bei Temperaturen unter 100⁰C flüssig sind, beispielsweise die Alkalimetalle Kalium und Natrium, ferner Gallium oder Quecksilber, niedrig schmelzende Legierungen dieser Metalle und ganz allgemein Legierungen anderer Metalle, deren Schmelzpunkt, ; wie beispielweise bei Wood-Metall, unter 100⁰C liegt. Für die technische Elektrolyse von Alkalichloridlösungen nach dem Amalgamverfahren haben sich beispielsweise Natrium-Kalium-Legierungen, Wood-Metall oder Quecksilber als sehr geeignet erwiesen.

Die unterschiedliche Leitfähigkeit der genannten reinen Metalle und Legierungen ist bei den technisch angewendeten Stromdichten angesichts der übrigen Widerstände praktisoh ^^eAuswirkung auf

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den gesamten Spannungsabfall. Das gilt besonders für Konstruktionen mit dünnen Schichten senkrecht zur Stromrichtung, die sich leicht
herstellen lassen.

Form und Grosse der Ausnehmung im Elektrodenkörper werden zweckmässigerweise der äusseren Form der Elektrode angepasst, beispielsweise wird man bei stab- oder drahtförmigen Vertikalelektroden die
Ausnehmung als axiale Bohrung anbringen. Man kann aber bei Elektroden anderer Form auch andere Ausnehmungen vorsehen, die nach Möglichkeit bis auf einen schmalen Spalt von einem gut leitfähigen festen Metall ausgefüllt werden. Bei Elektroden grösserer Abmessungen kann man
auch mehrere Bohrungen zur Aufnahme des flüssigen Metalls vorsehen,
in die verschiedene getrennte oder sich verzweigende Zuleitungen eingeführt werden können. Verschiedene beispielhafte Ausführungen sind in den weiter unten erläuterten Abbildungen schematisch dargestellt.

Die Innenwände der Ausnehmungen müssen zur Gewährleistung eines einwandfreien Stromüberganges vor der Einfüllung des flüssigen oder
sich verflüssigenden Metalles frei von Verunreinigungen, Korrosionsund Anlaufschichten sein. Das kann durch mechanische oder chemische Bearbeitung erreicht werden. Man kann aber auch mit besonderem Vorteil diese Wände, ähnlich wie die äusseren Oberflächen des Elektrodenkörpers, mit einer dünnen Schicht von Platinmetallen überziehen. Diese Ausführungsform bewährt sich vor allem dann, wenn die Platinierung der Elektrode bei höheren Temperaturen vorgenommen wird, bei denen sich an den Wänden der Ausnehmungen Anlaufschichten bilden können. Man kann, um dies zu verhindern, die Elektrode in einem Arbeitsgang "aussen und innen" platinieren und so die Voraussetzungen für einen guten Stromtibergang zwischen dem in der Ausnehmung befindlichen flussigen oder
sich bei der Arbeitstemperatur verflüssigenden Metall und dem Elektrode körper schaffen.

Die Erfindung wird anhand der Abbildungen 1 bis 3 weiterhin erläutert:

In der Abbildung 1 ist eine stabförmige, in vertikaler Stellung
arbeitende Elektrode gemäss Erfindung dargestellt. Sie besteht
aus dem Elektrodenkörper 11 aus Titan, Tantal oder entsprechenden

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Legierungen, der mit einer dünnen Auflage 12 aus einem Platinmetall versehen ist. Der Elektrodenkörper ist entweder aus einem einseitig geschlossenen Rohr oder aus einem ausgebohrten Titanstab gebildet. In der zentralen Bohrung des Elektrodenkörpers befindet sich die Füllung 13 .aus bei der Betriebstemperatur der Elektrode flüssigem Metall, beispielsweise Quecksilber, Kalium oder Natrium-Kalium-Legierung. In diese Metallfüllung wird ein Kern aus elektrisch gut leitfähigem Material lh eingetaucht, der die Stromzuführung an das Kontaktmetall übernimmt und gleichzeitig als Verdränger wirkt. Dieser Kern kann vollständig aus einem gegenüber der Metallfüllung chemisch resistenten Material oder zur Erhöhung der Leitfähigkeit aus einem ummantelten guten Leiter bestehen. Um zu verhindern, dass die Metallfüllung mechanisch verunreinigt wird und speziell bei Metallen mit physiologisch schädlichen Dämpfen , wird die Elektrode am oberen Ende nLt einer gasdichten Verschraubung verschlossen. ^fJber der Metallfüllung wird ein Gasvolumen l6 eingeschlossen, das so gross ist, dass der durch die unterschiedlichen Wärmedehnungen des Metalls verursachte Druck die festigkeitsmässig zulässige Grenze nicht überschreitet.

In Abbildung 2 ist eine plattenförmige ebenfalls in Vertikalstellung arbeitende Elektrode wiedergegeben. Sie besteht aus dem Elektrodenkörper 21 in der Form eines einseitig offenen Kastens, dessen Aussen- und Innenflächen mit einer Platinauflage 22 überzogen sind. Der Hohlraun wird bis auf einen Spalt von einem Körper aus einem gut leitfähigen Metall 23 ausgefüllt, an dem eine oder mehrere stromführende Schienen 24 oder Kabel unmittelbar angeschlossen sind. Der Spalt ist bis zu einer gewissen Höhe mit dem bei Betriebstemperatur flüssigen Metall 25 gefüllt.

L se.umatisches Ausführungsbeispiel für eine horizontal arbeitende L^ciitroae gemäss der Erfindung zeigt Abbildung 3. In dem seitlich und unten mit einer Platinschicht 32 überzogenen Elektrodenkörper 3I ist ein der äusseren Form der Elektrode angepasster Hohlraum 33 ausgespart, der das flüssige Metall aufnimmt. Durch einen Kragen

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kann die Stromzuführung 35 in das flüssige Kontaktmetall eingeführt werden, das mit einer anderen, vorzugsweise organischen. Flüssigkeit 36. bedeckt ist, in der das flüssige Metall nicht löslich ist und die einen sehr geringen Dampfdruck hat, beispielsweise Schweröl. In diesem Falle ist kein gasdichter Verschluss notwendig. Die Flüssigkeit steht auch im Betrieb unter Atmosphärendruck. Diese Ausführungsmöglichkeit ist nicht an die horizontal arbeitende Elektrode gebunden.

Bei Elektroden von der in Abbildung 2 und 3 gezeigten Form empfiehlt es sich im allgemeinen nicht, die zur Aufnahme des flüssigen Metalls bestimmte Ausnehmung aus einem massiven Stück auszuarbeiten. In diesem Falle ist es zweckmässiger, die Elektrode durch Verbinden von passenden Blechen oder dünnen Platten aus Titan - etwa durch Verschweissen - zusammenzusetzen, wobei der Hohlraum für das flüssige Metall zwangsläufig entsteht.

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BAD ORIGINAL

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE

   1* Unlösliche, mit Edelmetall überzogene Elektrode aus Titan oder Tantal oder Legierungen dieser Metalle für galvanische oder elektrolytische Bäder, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenkörper mit einer oder mehreren Ausnehmungen versehen ist, in die die äusseren Stromzuführungsorgane eingeführt sind, und dass die verbleibenden Hohlräume mit einem bei der Betriebstemperatur der Elektrode flüssigen Metall oder einer Metall-Legierung gefüllt sind.
2. 2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Hohlräume mit Alkalimetallen oder deren Legierungen oder mit Wood-Metall oder Quecksilber gefüllt sind.
3. 3. Elektrode nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Ausnehmung etwa der äusseren Form der Elektrode angepasst ist.
4. 4. Elektrode nach Ansprüchen 1 bis 3» dadurch, gekennzeichnet, dass über dem flüssigen Metall ein abgeschlossenes Gasvolumen vorhanden ist, das.die unterschiedlichen Wärmedehnungen der Metaue aufnimmt.
5. 5. Elektrode nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das „assige Metall mit einer physiologisch unschädlichen, hochsiedenden Flüssigkeit bedeckt ist, die eine Verbindung zur Atmosphäre hat.
6. 6. Elektrode nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände der für die Aufnahme des flüssigen Metalls bestimmten Ausnehmungen mit einer dünnen Schicht von Metallen der Platingruppe überzogen sind.

   Frankfurt/Main, 22.8.1966 bad ORIQ.NAL

   Sohn/Bi

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