DE1927059A1

DE1927059A1 - Elektrode und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1927059A1
Application number: DE19691927059
Authority: DE
Inventors: Gwynn Ross Merton; Tim Themy
Original assignee: GWYNN ROSS MERTON
Current assignee: GWYNN ROSS MERTON
Priority date: 1968-05-28
Filing date: 1969-05-28
Publication date: 1970-05-27
Also published as: CH522438A; GB1274242A; FR2009499A1; US3547600A

Description

Elektrode und Verfahren zu ihrer Herstellung

Beschrieben wird eine Drei~Koraponenten=Elektrode mit erhöh» ter Beständigkeit gegen Beschädigung bei hoher Spannung, insbesondere beim Chlorierenj Hypoehlorieren und ähnlichen elektrolytischen Vorgängen, welche Elektrode ein schweres Substrat aus der Gruppe Titan und Niob, an das eine etwa 0,00762 bis 0,254 mm (.0003 to .01 inches) starke Zwischen» schient aus einem Metall aus der Gruppe Tantal und Niob thermoelektrisch gebunden ist, das höher schmilzt als das Metall des genannten Substrats, und eine etwa 0,0762 bis 0,127mm starke äussere Schicht aus einem Platinmetall aus der Gruppe Platin, Rhodium, Iridium, Ruthenium und Legierungen daraus, deren Schmelzpunkt niedriger ist als derjenige des Metalls der genannten Zwischenschicht, enthält, wobei die thermo«

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elektrische Bindung der genannten Metallschiehteia an das Substrat bei einer thermoelektrischen Wärme und unter eimern Druck bewirkt wird, welche ausreichen, um eine sichtbare Oberflächenverformung des genannten Substrats und eine innige Haftung der genannten Metallzwischenschicht und der äusseren Metallschicht an die so verformte Oberfläche des Substrats zu veranlassen.

Eine bevorzugte, für allgemeine Zwecke bestimmte Elektrode weist ein Titansubstrat, eine Zwischenschicht aus Hiob oder Tantal und eine äussere Schicht aus einem Platinmetall auf. FUr den Betrieb bei ungewöhnlich hoher Spamimg körnen das Substrat Niob, die Zwischenschicht Tantal und die ausse* re Schicht ein Platinmetall sein.

Bei der Elektrolyse von Salzlösung, Insbesondere bei Chlorierungs» und Hypochlorierungsverfahren, ist man auf beträchtliche Schwierigkeiten bei der Bereitsteilung von Elektroden geetossen, die längere Zeit lang wirksam arbeiten. Der Erläuterung halber sei bemerkt, dass es bsi der Chlorierung von Schwimmbecken und dgl. wünschenswert ist, dass die Elektroden > bis 5 Jahre lang zufrieden» stellend arbeiten; die meisten Elektroden, welche fUr diesen Zweck in der Vergangenheit verwendet worden sind, haben jedoch in weniger als einem Betriebsjähr an Wirksamkeit eingebUsst oder sind vollständig zusammengebrochen.

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Stoffe, welche im Elektrodenbau sowohl unter dem Qesiehfcs·= punkt der chemischen Beständigkeit als auch der elektrischen Leitfähigkeit am vorteilhaftesten sind* sind die stalle aus der Platingruppe, einschliesslich insbesondere Platin, Rhodium, Iridium, Ruthenium und deren Legierungen« Die Metalle sind jedoch so teuer, dass dadurch ihre Verwendung als Elektroden für die meisten elektrolytisehen Verfahren verhindert wird, ausser wenn solche Metalle als dünne Schichten oder Folien auf weniger kostspielige Trägerstoffe aufgetragen werden.

Verschiedene Methoden wurden in der Vergangenheit in dein Bemühen angewandt, ein Substrat, wie Tantal, Niob, Titan und Legierungen daraus, mit Metallen der Platingruppe in geeigneter Weise zu Überziehen, jedoch mit unterschied= Hohem Grad des Erfolges und der !Durchführbarkeit. In der US~Patentschrift 2 719 797 beispielsweise ist die sheniisishe Zersetzung oder Elektrolyse unter Bildung dünner Abssheidurigen aus Platinmetallen in Verbindung mit einem Erhitzen, um eine Bindung mit dem Substrat zu bewirken, offenbart. Diese Methoden neigen jedoch dazu, unregel«= massige oder unvollständige Überzüge aue dem Platinmetall au liefera, und es besteht eine wesentliche Neigung dazu« dass die Hitzebehandlung die FlatinDietall-Zueamniensetzung und ihre elektrische Leitfälligkeit verändert, wodurch ihx'ö Vfirlcoam-ceit eis Anodencberfläehenrnaterial herab= gesetzt wird.

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In der genannten US^Patentsohrift Nr. 2 7I9 797 wird darauf hingewiesen, dass "Versuche« den Tanteistreifen mit einer Platinmetallfolie zu bedecken, um die Metalle zusammenzuhalten, beispielsweise durch Sehwelssen, Walzen oder Hämmern, sich als unbefriedigend erwiesen haben, weil die Platinmetallfolie an das Tantal nur durch mechanische Berührung gehalten wird, was nicht ausreicht, um ihre Verwendung als Anode zu gestatten".

In der deutschen Patentanmeldung P 18 16 107. 4 der Anmelderin, die am 20. Dezember I968 eingereicht wurde, ist ein Verfahren zum Verbinden von Platinmetallen an Substrate, wie Tantal, Titan und Niob (auch als Columbium bekannt) unter dem Einfluss von Druck und örtlich erzeug= ter thermoelektrischer Wärme offenbart, das Elektroden liefert, die früher erhältliehen Elektroden weit überlegen sind. t

Die in der genannten älteren Anmeldung offenbarte, verbesserte Elektrode umfasst einen Schichtkörper aus Platinmetall folie, die an ein verträgliches Metallsubstrat gebunden ist, das hochbeständig gegen elektrolytische Oxidation ist« wobei das Verbinden bewirkt wird, indem entlang einer BerUhrungslinie zwischen einem zylindrischen Element aus hartem, leitfähigen Metall mit kleinem Durchmesser, das in einem massiven elektrischen Leiter drehbar ist und sich eng an die genannte Folie anschmiegt, und einem zweiten massiven elektrischen Leiter« der sich eng an das genannte Substrat anschmiegt, ein Druck von etwa 1,7&5 bis 53,55 kg/cm (10 to 300 pounds per linear inch) und ein elektrischer Strom unterhalb 12 Volt mit einer

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solchen Stromstärke* dass für mindesten®. 1,188 kg kva je cm (3 leva per linear ijaeh) der genannten Bertäferuaagslinie gesorgt wird, angelegt werde», während das genannte zylindrisehe Element mit kleinem ©mähmesser in senkrechter Richtung zu aeF genamitefö BerUhruagsllaie mit ®iner soletea Qesokviindigkeife vorgesüekt wlvü, "$@@® ®s !"Us⁶ ©la© Biadungeivärme sorgt_f dl© ausreicht, u.ra die Subsfcr®t©foer£!§;©foe otos erw^iehen.

kasiHi FJa^iSs₅ !helium_s Iridium, ©der Risthe° nium o&@v ein® Legierung öara«s ©©ißig öas Subetra^aetall

* Altais^ liefe ©<S©r ©ine läggleruEg daraus sein; @rbitt^@ss wird ^o^siagswei©© imt@r eäEiem Bruek von bis ^6,78 kg/@m- «atä®? l®rw®nawig,. @iue® iferomü voa O₅I bis 5 Ifolfc fe®i ©isü©r s©I©hen Sfei=©i!ii@fcärk©_e daes für 2,76 bis 59;Λ kg kva j@ ©m gesorgfe wird, feewirkt.

verlangt aissseroffdeistliehe ©©aaisigkelt hin- vmü «Sei⁸ ¥os^;)»etabges©lm^>iißdigk:sit_i! die El^meat mit dem kleinen ©uraS^iesser «Sas <Si@ I>isäi@ der. ©l@ktrisehen Berührung mit ö©8s MerksfeOöken biM©fe_e lfesur©iehenä@r ^ruok oäer zu

s^iiMriieiisn EXementea Icönne^ zu ei©!³ iMfearferoehaa©^ Bindung uqt· Platin= aß ias Stafes^rafe fUlira^^ uni zu langsames oder

Vorrliek@si ά®& sylisidrisöhea Elementes können Bru©h oder ®us»öhbreMi©si der Folie verursaehen«. Di® letztere Sehädigu^g kasm gewöliialieh dur©h visuelle Prüfung und dursh fle@kenweis© Äusfeesserung mittels Folie» die naeln ctoselfoen Methode aufgebracht , fe'Shobesa werden·, Sie ®w®llsfeiftdig@ odep unterbrochene

BADORiQlNAL

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Bindung der Folie an das Substrat ist ein ernsthafteres Probier«, da es schwierig durch Prüfung nachzuweisen ist.

Es wurde bei zahlreichen Elektroden im Betrieb be©feashfcet₅ dass eine solche unvollständige oder unterbrochene Bindimg in die Arbeitsweise einer Elektrode so lange nicht eiß° greift* als die obenliegende Platinmetallschicht heil frei von Poren oder mikroskopischen Spalten bleibt» die es dem Elektrolyten ermöglichen könnten« das Substrat z erreichen. Wenn jedoch ein solcher Bruch auftritt ₃ der gesarate Bereich« der unvollständig gebunden ist, von der Platinmetallfolie abgestreift werden« Wem der reich klein ist und die Elektrode bei niedriger Spannung* z. B. bei 6 bis δ Volt, arbeitet, kann es sein, dass die Beschädigung die Wirksamkeit der Elektrode nicht esrntlieh beeinträchtigt, und Elektroden mit geringfügiger gung dieser Art sind fortgesetzt viele Monat© reich verwendet worden. Wesua mehr als etwa § % der denoberfläche in dieser Meise beschädigt worden sind, kam es sein, dass die Leistung der Elektrode so weit nachlässt, dass ihre Auswechslung gerechtfertigt ist. Wenn dl@ Spasmim bei der die Elektrode betrieben wird, merklich.oberhalb 6 bis δ Volt liegt, kann jedoch jedes solches Abrelssen eines nicht gebundenen Anteils des Platinmetalls sar Erosion der unversehrt gebundenen Umgebungsberelch© mit fortschreitender Zerstörung der gesamten Elektrode führen«

Die Probleme, die sich issfolge unvollständiger oder unterbrochener Bindung, wie oben beschrieben, ergeben₃ sind Isn dem Brennpunkt des Interesses bei ausgedehnten Versuchen

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gerückt, welche die Anmelderin ausgeführt hat und bei denen die thermoelektrisch gebundenen Elektroden während 1angerer Zelträume bei ungewöhnlich hohen Spannungen betrieben worden sind. Die überraschenden und unerwarteten Ergebnisse eines solchen Betriebe bei hoher Spannung haben angezeigt* dass ein echtes Bedürfnis nach der Beseitigung des Problems des latenten Versagens Infolge unvollständiger oder unterbrochener Bindung besteht.

Es wurde nun gefunden« dass die Probleme« welche oben bei Elektroden beschrieben worden sind« die eine thermoelektrisch direkt an ein Schwermetallsubstrat gebundene Platinmetallfolie aufweisen« überwunden werden können, indem zusätzlich zu der Platinmetallfolie eine MetallZwischenfalle verwendet wird« deren Schmelzpunkt merklich höher als derjenige des Platinmetalls und des Substrates liegt. Die Methode des Verblndens 1st im allgemeinen ähnlich der in der genannten älteren Anmeldung offenbarten. Methode und weicht von jener hinsichtlich der optimalen Betriebsbedingungen etwa ab» wie untenstehend beschrieben werden wird.

Der Schlüssel zu der überlegenen Bindung» welche mit dem Drei°Komponenten=System erzielt wird« scheint die Verwendung einer Zwischenfolie zu sein, die einen wesentlich höheren Schmelzpunkt als das Platinmetall und das Substrat aufweist. Hierdurch wird für eine grössere Wärmekonzentration an einer Stelle gesorgt, so dass eine wirksamere Erweichung der Oberfläche des Substrats und Gewährleistung eines innigen In-Berührung-Brlngens der übereinander gelegten Metalloberflächen über die Länge des kleinen zylindrischen Leiters hin« während er gegen den Aufbau gepresst und

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den Aufbau entlang abgewälzt vtrü_t erlaubt werden. Biese Er klärung des Vorgänge«_s der offensichtlich stattfindet ₄ sich sowohl auf dem kräftigen, orangefarbenen Glimmer das sich in der Zwischenfalle in Ausrichtung mit dem kleinen drisohen Wälzkörper entwickelt, als auch auf der ger Oberfläehenverformung des gebundenen Substrate und Tatsächlich neigt der Weg, den der zylindrische Walateör-per auf dem Aufbau beschreibt, dazu, eine geringfügig gskrlußeXt© Porm anzunehmen, was anzeigt, dass das lokalisierte Erhitzen so augenblicklich erfolgt und empfindlich ist, daea das Ei>wei chen der Substratoberfläche in jedem Zyklus der Stromzufuhr geringfügig variiert.

Die Auswahl der Metalle für die Verwendung in dem Substrat und den Folien sollte im Hinblick sowohl auf die relativen Schmelzpunkte als auch die Verwendungsart« für welche die Elektrode bestimmt 1st, erfolgen. Die folgende Aufstellung von Schmelzpunkten dient als Bichteeimur:

Mussere Folie

Metall	ungefährer Schmelzpunkt
Platin Rhodium Iridium Ruthenium	1775 fc 1966 °C 2450 °C 2450 ⁰C
Niob Tantal	2415 °C 2850 ⁰C
Titan Niob	2415 ⁰O

mittlere Folie Substrat

Wenn man im Gedächtnis behält, dass die mittlere Folie einen höheren Schmelzpunkt als die äussere Folie und das Substrat aufweisen sollte, folgt, dass die mittlere Folie, wenn das Substrat aus Titan besteht» entweder aus Niob oder Tantal besteht; wenn jedoch das Substrat aus Niob besteht, wird die mittlere Folie au» Tantal bestehen. Wenn weiterhin die mittlere

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Folie aus Niob besteht» sollten Iridium und Ruthenium als äussere Folie nicht verwendet werden« ausser in Form von niedriger schmelzenden Legierungen.

Im Hinblick auf die beabsichtigte Verwendung der Elektrode ist ein wichtiger Faktor die zu verwendende Spannung. Titan kann nur etwa 7 bis 10 Volt aushalten» bevor ©s Ausfalls» anselchen zeigt. Niob auf der anderen Seite kaisn bis zu etwa 43 Volt und Tantal etwa IJO Volt aushalten. W©asi also eine Elektrode für den Betrieb in dem Bereich von 10 fels 45 Volt bestimmt ist, gibt eine mittlere Folie aus Miob über einem Titansubstrat dem Substrat abgemessenes Scjhiste Im Falle einer Beschädigung derjenigen Anteile d@s* mittleren Folie, auf denen Platinmetall freiliegt« Fite» ©inen Bsts»i©b bei Spannungen oberhalb etwa 45 Volt wird für einen aolQh®n SoSiutz am besten gesorgt, indem auf eine mittlere Folie aus 'iantal *aM r^eck» masse igerweise auch auf Hiofe als Sisbst^a*; ^bern^RnQsn * }.νά*

BIe beim Zusammenbau ü@r ü®mea

ist dieselbe wia üIq ϊμ €ί

. Bas StfesSs^rafe kmm smS ®-Mi€m gitQBsmit massiven a^f.liegen_s der eweektnSssigerwelsse die Foot» schweren Platte aus Kupfer oöer hcchleitfäMgen, Kupfer&eglerungen hat» Eia bee?eslleher_f asessiv@j? leiter, der sefttPoht ist, um einen gylteäriscshefi Wal^korpsr mit kleinem Durchmesser aus einer* harSe'3s_£. isitfMIiiges Metall _s viie Wolfram, Wolframoarbiii, WolframearbldXegieamngea \mü rostfreiem Stahl, auf %mehm&n_M ist ofesi'halb des ei⁵st@s& inagsiveß Es@it-2rs derart

« äess er nash unten alae Ki⁵^ft auf ö.iö o gelegfcea Folien uad dee Safest.pst o$ueiUbw_e wsijii der sehe WalzkSrper durch Brehen Über ias

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. Werkstück in senkrechter Richtung zu seiner Achs© vorge rückt wird. Der zylindrische Wälzkörper kann so lang dass er die ganze Breite des Elektrodensubstrate durchkreuzt, oder er kann einen Teil mit vex'grössartem Durch» messer (der in einer Einbuchtung in dem oberen* massiv®» Leiter passt) aufweisen, der eine Berüfaru&gsliai© die wesentlich kürzer als die Elsktrcdenbreite is'ä« se dass eine Anzahl von Durchgängen benötigt werden, um ö übereinander gelegten Folien vollständig mit dem S&bs ψ zu verbinden.

Bei einer Anpassung des Verfahrens an eisiea grosses» stab kann der massive Plaehbettleiter, wie in d©r ältäjcüü Amaeldun«; offenbart, durch einen Wälzkörper rail; grossam Durchmesser ersetzt werden, sy&ehr©& salt eiern Wal körper asit kleinem Durchmesser angetrieben wird und TK-rchaesser grössenordnutigJiweiae 10 bis 29 mal so g2? wie der IDuiöhraeSÄtir des Wa

Die» Arbeitsbedingungen für den Zusammenbau de Elektrode sind etwas strenget* als die Ia ügt älterer* Anmeldung zum dirskfcej?. IcarriiRisrs'?: ν·οη PlafcJr: folie auf das Substrat beschriebenen. ©ε?^:- sags-wasäts sollte etwa 107,1 bis 535_$5 und vorzugarcsiiDe 150 fels 237 lc, je cüi (600 to 5000 pounds per l;Lt?£r UMQiU BG^ülivmig s!sjI= schert dee Sjiinsder mit kleinem 5tri'i?!iS^ä3ej>- l®ßm^ eisseii grösserten Teil desselben} und «Κί Ubs3?e2,nßadey ^^β1©3^ Folien und dem Substrat betragen; und ösr WalssnkSrpor derart gedreht, daes die Bai'toruagsliaia öw-je 30^3 Ms (12 to J6 inßh©«) je Miau*;© v

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soll&s kleiiier als 10 Volt sein und zwedemäsatger^else im Bereich von 0,5 bis 5 Volt liegen, wobei der abgelegt® StPOBi für mindestens 11,82 und zweokraäasigerweiee 1^._S75 feis 29 > ^ kva je cm Berührung durch den Wälzkörper Coäer ei^ön vergrösserten Teil desselben) bei Verwendung Verhältnis-massig dünner Substrate und Folien sorgt. lsi dem Masse, wi© die Dicke des Substrats und der Fol.ien, insbesondere der irischen· folie erhöht werden, kann der kva-Betrag bis auf etwa 197 kva je cm erhöht werden.

Wichtig 1st, dass der angelegte Dru&k und dl© &relige8ehv.indigkeit des Walzkörpers mit kleinem Durchmesse?» 4@r deneelben über die übereinander gelegten Werkstücke v®T&tkäk%$ ils wesentlichen konstant gehalten werden, und öaas i@x» Qlelc^i⁵ii?i!he Strom ein- und ausgeschaltet wird, wähs»@ajd Sep ©&'^ck angelegt und der Walzkörper in Bewegung ist. Es tut nish% schädlich, wenn man über einen zw¥or gebundenen Bereich gsht, vorausgesetzt, dass diese Bedingungen ©ingehalten werden! in der Tat ist es bei Verwendung eines Walzkürpers mit ©inem vergrösserten Teil, der die Breite des £i@ktrodensubetrats nur teilweise berührt, wichtig, dass man den früher geänderten Anteil bei der Durchführung des nächsten Durchganges geringfügig überlappen lässt, um sicherzustellen _t usl&b die übereinandergelegten Folien Überall gebunden werden. Jede Unterbrechung der Vorwärtsbewegung des Walzkörpers, während der Strom eingeschaltet ist, muss vermieden werden, da dies ein Durchbrennen von einer oder beiden der Übereinander gelegten Folien bewirken kann.

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Das Substratinetali kann von jeder beliebigen gewUnsehteia Stärke sein, welche dia gewünschte Starrheit in der ElektroS© verschafft. Für 5,06 bis 7,62 ob breite und 15*2 bis 30,5 esa lange Elektroden let «in· SrÄrke von etwa 0,?62 bis 6„ 35 as i allgemeinen geeignet. D^· mittlere Folie ist «tw© 0*-©Ö?62 feie 0,25^ mn und vorzugsweise von etwa 0,0254 bic 0, und die Kueeere Platinaetallfoli« let etwa Q_tQ&l€2 Me und vorzugsweise etwa 0,00762 bis 0,0152 am stark»

Die folgenden Beispiele dienen der vollständigere^ an schaulichen Vorführung, wie typische Elektroden vorliegenden Erfindung vereinigt werden; es versteht Jedoch, dass diese Beispiele lediglich der und nicht der Begrenzung halber gebracht werden s

Beispiel 1

Elektroden werden hergestellt, indem an flache Titanblechs_$ deren Abmessungen 5,08 χ 15,2 cm betragen und die 0,152 cm stark sind, eine O,Oj58l mm starke Zwisohenfolie aus Tantal und eine 0,0127 mm starke äussere Folie aus Platin gebunden werden. Bei dem Bindungevorgang wird die Titanplatte auf ein grosses Kupferlegierungsbett gelegt, welche das eine Ende eines elektrischen Kreises liefert. Eine von Hand gehaltene Kupferelektrode, welche die äussere Seite des genannten Stromes bildet, weist eine Querfurche in ihrem unteren Ende auf, welche einen drehbaren Wolframcarbidzylinder aufnimmt, der im Durchmesser etwa 1,27 cm misst, eine mittige Vergrösserung von etwa 1,905 cm im Durchmesser aufweist, dessen axiale Länge etwa 0,635 cm beträgt und der eine geringfügig gerundete Oberflächenkontur hat. Das Zylinderende

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1st mit einer hervorstehenden Kurbel versehen« ura die kontrollierte Drehung entlang der Folien, während dieselben sich verschiebbar in der von Hand gehaltenen Elektrode dreht , zu erleichtern.

Während ein nach unten gerichteter Druck von etwa 36,5 kg (80 pounds) auf die Übereinander gelegten Folien und die Titanplatte ausgeübt wird (was etwa 142,9 kg/cm an der Berührungslinie zwischen der Walzenvergrusserung und der Platinfolie ergibt), wird die Kurbel mit solcher Geschwindigkeit gedreht, dass die Bertlhrungsllnie mit einer Geschwindigkeit von etwa 50,48 cm je Minute vorrückt. Bei so angewandtem Druc^ und begonnener Bewegung wird ein Fußschalter betätigt und ein Strom zwischen den Leitern aus einer 2,5 Volt-Leisfcuiigsquelle, die 5000 Aüipere zu liefern veiroag, angelegt. Dieser taistuagefestrag liefertetwa 49,2 kva je em entlang der BerOhrtffigslisi^ ftcr* !fel-;:^- vergrösserung mit der Platinf©lie. Bei iteSiöriiaj: (\n da.5 Ende der Titanplatte wird üew Fassseliaüier !ü&mBMzmnf um die Lei3fcungS2ufUi-A2 zn vffib®rhi*QQh®n_$ nasö ei-s% dan» werden die DruckanwenduKg usää die Srehimg ü&s W&lzl&rpers beendet.

Bei seitlicher Beobachtung ergibt die durch den angelegten Strom erzeugte Wärme ein helles, orangefartoaee Oliromen, das offenbar hauptsächlich in der Tantalfolie in einem kleinen Bereich konzentriert ist» der direkt mit äer durch die W&lzkörpervergrB&serung festgelegten BerUhrungslinie ausgerichtet 1st.

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Die oben beschriebenen Schritte werden entlang eines zweiten Weges wiederholt, auf dem die BerUhrungellnie mit der Wals» körpervergrösserung eich geringfügig mit dem erstes* Weg überlappt , und die Sohrittfolge wird mehrere Male wiederholt, bis die Übereinander gelegten Pellen praktisch mit dem g Bereich der Titanplatte verbunden sind.

Überhängende Folienkanten werden etwas über die Kanten der Titanplatten hinaus abgeschnitten, um die Titanplatte herum gefaltet und an die Rückseite derselben gebundene isü&ein -Sei* Aufbau auf der Leitergrundplatte umgedreht ηηά die Arbeitsweise zum Verbinden entlang der umgefalteten Anteile der Folien wiederholt wird.

An die BUcskseite der Titanplatte werdeis denn EKtäteoizen ge° schwelest, und die Rückseite und die Kanten des Zusammen» bau« werden in ein widerstandsfähiges Kars, aweekmgssiger= «eise ein PolyacrylharsBp wie ein Metnylssfefescrylafc-Polymer, eingebettet, um Teile des Zusammenbauen die nicht von den üüereinander gelegten Folien bedeckt werden, zu Isolieren und zu schützen.

In den bei dem Bindungevorgang angelegten Ifegea treten schwach sichtbare, kleine Wellen auf, die ganz gleichmäßig entlang jedem Wege verteilt sind, und dia dareEa SchwaKimsigen in der Wecheelstromzufuhr verursacht vieracii» kiioh tretem leichte gratartige Erhebungen an den ttberl&ppting«st@ilem zwischen aufeinanderfolgenden, gebundenen Wegen auf. Wenn eine Elektrode- weggerissen wird, mn die Folien von eiern Substrat zn trennen, treten diene grater£ig*m I^h

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kleinen Wellen in dem Substrat In genauer Übereinstimmung mit dem Aussehen der Oberfläche auf, was ein fortschreitendes Erweichen und Verdrängen des Oberflächenmetalls anzeigt*, das die wünschenswerte GesamtMndung der übereinander gelegten Folien an das Substrat schafft.

Elektroden, die, wie oben beschrieben, hergestellt worden sind, sind äusserst dauerhaft in ChIorierungsvorgängen bei 10 bis 40 Volt und bei Stromdichten im Bereich von einer Spur bis zu 0,775 Ampere je cm der Elektrodenoberfläche {5 amps/sq. in. of electrode surface), und solche Elektroden weisen eine veranschlagte nützliche Lebens« dauer, bezogen auf 10 bis 12 Stunden je Betri©bsfcag, von über 5 Jahren auf.

Bei diesen Spannungen haben die Elektroden erfolgreich

längere Zeit lang bei Stromdichten von 4,65 Ampere je cm der Elektrcdenoberfläche gearbeitet« Weiterhiß haben die Elektroden bemerkenswerte Stabilität bei Potentialen von 220 Volt und Stromdichten der Gross enordimng von 0,155 Ampere

ρ
je em der Elektrodenoberfläche gezeigt.

Es versteht sich, dass in dem vorstehenden Beispiel Tantal- und Platinmetallfolien, wenn gewünscht» an die Rückseite der Elektrode gebunden werden können, indem die beschriebenen Verfahrensechritte wiederholt werden, während die vorher gebundene Oberfläche gegen das Kupferlegierungsbett drückt. Für viele Verwendungen und Anpassungen der Elektroden ist jedoch ein solches Überziehen der Rückseite der Elektrode unnötig und wäre unwirtschaftlich im Hinblick auf die Kosten der Folienmaterialien.

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Die in dem vorstehenden Beispiel beschriebene Arbeitsweise kann leicht zum Verbinden von Substraten und Folien unterschiedlicher Stärke oder unterschiedlicher Zusammensetzung verwendet werden. Im allgemeinen sollten der angewandte Druck und der kva-Betrag des Stromes je cm mit zunehmender Sfclpke des Substrates und der Folien erhöht und mit abnehmender Stärke erniedrigt werden. Andererseits kann der Betrag der Wärme, die entlang der Berührungelinie des Druckwalakörpers mit dem Aufbau erzeugt wird« erhöht oder herabgesetzt werden, indem die Geschwindigkeit, mit der die BerUhrungslisile vor·» gerückt wird, verlangsamt bzw. erhöht wird, während dexangelegte Strom konstant gehalten wird.

Wenn die Tantalzwischenfolie in dem vorstehenden Beispiel durch eine Folie derselben Stärke aus dem niedriger schmelzen« den Niob ersetzt wird, sind nichtsdestoweniger dieselben Ar» beltsbedingungen anwendbar. Andererseits werden, wenn das Titansubetrat durch das höherechmelzende Niob ersetzt.wird, ein etwas stärkerer Strom oder ein langsameres Vorrücken der Berührungennie des Druckwalzkörpers benötigt, um denselben Orad der Erweichung der Substratoberfläche zu erhalten.

FUr den Fachmann liegen verschiedene änderungen und Abwandlungen der gebundenen Drei-Komponenten-Elektroden und des Verfahrens zu deren Herstellung, wie es hier offenbart wird, auf der Hand, und in dem Ausmass, wie solche Änderungen und Abwandlungen von den beillegenden Ansprüchen umfasst werden, versteht es sich, dass sie einen Teil der vorliegenden Erfindung bilden.

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Claims

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fit ti

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Patentansprüche

1. Drei-Komponenten-Elektrode mit erhöhter Beständigkeit gegen Beschädigung durch Spannung, umfassend ein schweres Substrat aus der Gruppe Titan und Niob« an das eine etwa 0,00762 bis 0,254 nrii starke Zwischenschicht aus einem Metall aus der Gruppe tantal und Niob, das höher schmilzt als das Metall des genannten Substrats, und eine etwa 0,00762 bis 0,12? iarß starke Sussere Schicht aus einem Platinmetall aus der Qruppe- Platin Rhodium« Iridium, Ruthenium und deren Legierungen, desssss Schmelzpunkt niedriger als der des K&fcalls der ge»aimt@n Zwischenschicht liegt, ^hesn&oelektris^h gebenden isfe, wobei ü±® thermoelektrlseh® BinSuscig dss³ gekannten MefeallseJiichfeen sm das Substrat? bei ©isies* tfe^isoelektsleeheia ViSrme und filter einem l^niök bewirkt wivü_s öle ausreieäeiii, was ^Me ι?5ς«Λ^ bare OberfläeMesive^föCTimg öe§ gsisßsssfeeE t^r·'^:?^'^ ν.^Λ ein ismiges Haftea der.tg&iwmm&eri ^^zcii&rc^ehic--^ r ^- der* genannten äusserea &&$l<m& ©la ^As o© ^e?^e':::ü!:? C^eFx^Menö des Substrats au bewirke®,

2. ©rei-Koniponenterä-Elelctroäe naoh Anspruch l» dadurch gekennzeiehnet, dass die Zi^iselienfolie etwa 0,0254 bis 0,0581 mm stark und die Platliunetallfolie etwa 0*00762 bis 0,0152 mm stark

5. -Drei-KoniponentenoElektrOSe nach Anspr-ueli 1, dadurch ge- , kennselohnet, dass das Substrat aus Titan und die £wischenscihlcht aus Miob bestehen. -

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4. Orel-Komponenten-Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekenn» zeichnet« dass- das Substrat aus Titan und die Zwischenschicht aus Tantal bestehen.

5. Drei-Komponenten-Elektrode nach Anspruch 1, dadureh gekenn« zeichnet« dass das Substrat aus Niob und die Zwiseheneshisfew aus Tantal bestehen.

6. Ürel-Koniponenten-Eiektrode nach Jtespraeli l_a dädisreh gekennzeichnet, dass man das thermoelektrische ¥©rM»£lea zwischen

einer massiven Elektrode, welche äas geasimt© Siabstferafe und einer leitfähigen Walskdrpei*elektroäe_s die an ten Äusseren Sohlöht angreift, du^shführt, Iiäji man eine Spannung uote-rfeslb IO VoIi bei eiser solehsa St legt» dass sich jniiideetens 11*82 kva Je 2,jLneas*em @na des leitfähigen, !Walzelementee -mit den flfeereisartdei⁸ gele ergebeti, wälireM Kiaii elEen ^i-wsk "sqm IQJ_el Ms et und die genannte BörilferasifSliiüi© t von etwa 50,5 bis 91,4 esn Js Min.

Drel^Kuinponenten-Slektrode Rssfe Äiispraeli l_s dadurch zeichnet^ dass rnau das ^hermoelektrlSQöe '/erbindea zwischen einer raasalven Elektrode^ welche ias ^eaaimits SubsiäE'at trSgt» und einer leitfähigen Walzkörperelektr@ä&> «©lalie au öer genaiinten äuss&ren Schicht angreift, durshföh^w, lna®m rsaa eine Spannung im Bereich von 0,5 him 5 Volt bsi eiaea? salahesi Stromstärke anlegt, dass sieh Ϊ5#?3 fell 39Λ ^^va J^e liaearem cm Berührung des ieitfähigen Walgeleiisii^eg mit des übereinan-» der gelegten Schichten ergeben, währtae m&n sinea -Brück von 150 bi® 257 .kg je linearen ein südegfe wxu ύϊ® geasaa&Q Beruhrungslinle mit einer Geschwindigkeit von etwa 50,5 fei© P*4 _Qm j« Minute vorrückt,

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