DE2735059A1 - ANODE ARRANGEMENT - Google Patents

ANODE ARRANGEMENT

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DE2735059A1
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Frank Smith
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/60Constructional parts of cells
    • C25B9/65Means for supplying current; Electrode connections; Electric inter-cell connections

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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)

Description

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Mappe 24300Folder 24300

ICI CASE MD.28988/29049ICI CASE MD.28988 / 29049

IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITED London, GroßbritannienIMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITED London, United Kingdom

Anodenano rdnungAnode arrangement

fif. / mfif. / m

Sie Erfindung befaßt sich mit Verbesserungen auf dem Gebiet der Diaphragmen-Zellen für die Elektrolyse wäßriger Alkalihalogenidlösungen. Your invention is concerned with improvements in the field of the diaphragm cells for the electrolysis of aqueous alkali halide solutions.

In den letzten Jahren wurden die herkömmlichen Graphitanoden für elektrolytische Diaphragmen-Zellen durch permanente Anoden aus elektrolytbeständigen Metallen (z.B. Titan) verdrängt. Im Falle der verbrauchbaren Graphitanoden wurden die unteren Enden der Anoden üblicherweise an Kupferzuführungsschienen angeschlossen oder aber in eine einen Teil der Zellenbasis bildende Bleiplatte eingegossen. Zum Schutz der ZufUhrungsschienen oder der Bleigußplatte vor der korrodierenden Wirkung der chlorhaltigen Lauge während dee Betriebs der Zelle wurde anschließend ein Schutzüberzug aus z.B. Beton oder Bitumen aufgebracht.In recent years, the conventional graphite anodes have been used for electrolytic diaphragm cells displaced by permanent anodes made of electrolyte-resistant metals (e.g. titanium). In the case of the consumable graphite anodes, the lower ends of the anodes were usually attached to copper feed bars connected or poured into a lead plate forming part of the cell base. To protect the feed rails or the cast lead plate from the corrosive effect of the chlorine-containing liquor during operation of the A protective coating made of e.g. concrete or bitumen was then applied to the cell.

Das Aufkommen von mit einem elektrokatalytisch aktiven überzug versehenen Metallanoden führte zu beträchtlichen Veränderungen der Bauweise der Anodenanordnungen bzw. -einheiten für Diaphragmen-Zellen. Diese Änderungen waren teilweise darauf zurückzuführen» daß die beschichteten Metallanoden eine beträchtlich längere Gebrauchsdauer als vergleichbare Graphitanoden aufwiesen. Wichtiger war jedoch die Tatsache, daß eine Graphitanode während des Betriebe der Zelle verbraucht wird und nach Ablauf ihrer Lebensdauer ersetzt werden muß, wogegen man eine Metallanode lediglich mit einem neuen Überzug auszustatten braucht, wenn ihr elektrokatalytisch aktiver überzug unbrauchbar geworden ist. Die zum Schutz der Stromzufuhreinrichtungen für Graphitanoden angewendeten, aufwendigen Methoden eigneten sich daher nicht für Metallanoden, welche leicht aus den Zellen zur Wiederbe schichtung entnehmbar sein mußten. Gleichzeitig jedoch mußten die Einrichtungen für die Stromzufuhr zu den unterenThe advent of having an electrocatalytically active coating provided metal anodes led to considerable changes in the construction of the anode assemblies or units for diaphragm cells. These changes were due in part to the fact that the coated metal anodes had a considerably longer service life than comparable graphite anodes. More important, however, was the fact that a graphite anode is consumed during the operation of the cell and replaced at the end of its life must, whereas you only need to equip a metal anode with a new coating if you are electrocatalytic active coating has become unusable. The ones used to protect the power supply devices for graphite anodes, Complex methods are therefore not suitable for metal anodes, which can easily be removed from the cells for regeneration stratification had to be removable. At the same time, however, the facilities for power supply to the lower had to be installed

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Enden der Metallanoden immer noch vor der Korrosionswirlcun ■; des Elektrolyts geschützt werden. Bei KetalLanoden wurden die besten Ergebnisse durch Vorsehen der Zelle mit einer Basis erzielt» die aus einem elektrisch leitfähigen und durch den in der Zelle verwendeten Elektrolyt unangreifbaren Metall bestand. Aufgrund seiner leichten Beschaffbarkeit und seines annehmbaren Preises hat sich Titan als das am besten geeignete Metall für solche Zellenbasen erwiesen. Bei einer solchen Konstruktion werden die Metallanoden an einer Seite der Titanbasis angebracht» und mindestens ein Stromleiter wird, derart mit der anderen Seite der Ba3is verbunden» daß er den Strom zu den Metallanoden leitet.Ends of the metal anodes still before the corrosion whirlcun ■; of the electrolyte. At Ketal anodes were the best results obtained by providing the cell with a base made up of an electrically conductive and The metal was unassailable due to the electrolyte used in the cell. Because of its easy availability and its reasonable price, titanium has proven to be the most suitable metal for such cell bases. In such a construction, the metal anodes are attached to one side of the titanium base and at least one Conductor is connected to the other side of the Ba3is in this way » that it conducts the current to the metal anodes.

Beispiele für mit Metallbasen ausgestattete Diaphragmen-ZeL-len sind in den GB-PSen 1 125 493 und 1 127 484 beschrieben. In beiden Fällen werden beschichtete Titananoden lösbar an Rippen befestigt» die als Anodenträger fungieren und an einer Seite einer Titanbasisplatte angebracht sind. Mit der anderen Oberfläche der Basisplatte werden in Nachbarschaft zu den Metallanoden Kupfer-, Aluminium- oder Stahlleiter mechanisch und elektrisch verbunden. Es werden mehrere Ausbildungsformen für die Leiter sowie mehrere Methoden zur Erzielung der Bindung zwischen der Titanbasisplatte und den Leitern beschrieben. Der Leiter kann beispieleweise die Form eines einzelnen» mit der gesamten Basisplatte verbundenen Metallblechs aufweisen; andererseits können mehrere parallele Streifen des Leitermetalls mit der unteren Oberfläche dar Basisplatte unmittelbar unterhalb der Anodenträger verbunden sein. Man kann Stahloder Kupferleiterplatten mit Titan verbinden» indem man eine Zwischenschicht aus einem bindungsfordernden Metall oder einer entsprechenden Legierung erzeugt» und die Metalle zusammenwalzt . Man kann die Metalle auch durch Explosionsschweisser: vereinigen oder auch lokal durch Widerstandsschweissen ver-Examples of diaphragm cells equipped with metal bases are described in British Patents 1,125,493 and 1,127,484. In both cases, coated titanium anodes are releasably attached to ribs, which act as anode carriers and are attached to one side of a titanium base plate. Will be adjacent to the other surface of the base plate mechanically and electrically connected to the metal anodes copper, aluminum or steel conductors. It will several forms of training for the ladder as well as several methods of achieving the bond between the titanium base plate and the ladders. The ladder can, for example, take the form of a single »with the whole Base plate have joined sheet metal; on the other hand, several parallel strips of the conductor metal with the lower surface of the baseplate immediately below the anode support must be connected. You can connect steel or copper circuit boards to titanium »by using a Intermediate layer made of a binding metal or a corresponding alloy produced »and the metals rolled together. The metals can also be welded by explosion welders: unite or also locally by resistance welding

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binden. Wenn die Leiter aus Kupfer bestehen, werden sie vo.·- zu^cwoir.e mit der Ti tanbasis; Latte weich- oder hartverlöteü Wenn Aluminium als Leitermaterial dient» kann man die Bindung schließlich durch Gießen von geschmolzenem Aluminium auf die Titanbaeis erzielen.tie. If the conductors are made of copper, they will be vo. zu ^ cwoir.e with the titanium base; Latte soft or hard soldered If aluminum is used as a conductor material »you can bond finally achieved by pouring molten aluminum onto the titanium bases.

Die Erfinder haben nunmehr herausgefunden, daß sich für die Erzielung einer wirksamen mechanischen und elektrischen Bindung zwischen einer Titanbasisplatte und einem oder mehreren Leitern vom technischen und wirtschaftlichen Standpunkt am besten eine Methode eignet, die auf einer Ultraschallverzinnungs- und -verbindungstechnik beruht. Das Verfahren überwindet die beim Binden von Metallen an Titan auftretenden Schwierigkeiten, welche durch die normalerweise auf der Oberfläche von Titanmetall vorhandene Oxidschicht verursacht werden.The inventors have now found that for the Achieving an effective mechanical and electrical bond between a titanium base plate and one or more Ladders from a technical and economic point of view on a method based on an ultrasonic tinning and joining technique is best. The procedure overcomes the difficulties encountered in bonding metals to titanium caused by the normally found on the Oxide layer present on the surface of titanium metal.

Die Erfindung schafft somit eine Anodenanordnung bzw. eine.i Anodenbausatz für eine Elektrolysezelle, die (der) eine Basisplatte aus einem elektrisch leitfähigen Metall, das von dera in der Zelle zu verwendenden Elektrolyt nicht angegriffen wird» mehrere an einer Oberfläche der Basisplatte angebrachte und mit dieser in elektrischem Kontakt verbundene Anoden und einen oder mehrere Stromleiter umfaßt, welche mit der anderen Oberfläche der Basisplatte verbunden sind und mit dieser in elektrischem Kontakt stehen, wobei die andere Oberfläche der Basisplatte vor der Verbindung mit dem (den) Stromleiter(n) durch Inberührungbringen mit einem geschmolzenen Verzinnungsmetall oder einer entsprechenden Legierung und mit einer durch ultraschall angeregten Sonde vorverzinnt wurde.The invention thus creates an anode arrangement or a Anode assembly kit for an electrolytic cell, the (the) a base plate made of an electrically conductive metal, the not attacked by the electrolyte to be used in the cell is »several attached to a surface of the base plate and connected to this in electrical contact Comprises anodes and one or more current conductors connected to the other surface of the base plate and are in electrical contact with it, with the other surface of the base plate prior to connection with the conductor (s) by contacting with a molten tin-plating metal or equivalent Alloy and pre-tinned with a probe excited by ultrasound.

Die Metallbasis kann mit mehreren, im Abstand voneinander angeordneten, parallelen Anodenträgern ausgestattet sein, die mit der Basis verbunden sind und in elektrischem KontaktThe metal base can be equipped with several, spaced apart, parallel anode supports, which are connected to the base and in electrical contact

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stehen und aus einem Material bestehen» das elektrisch leitfähig ist und von dem in der Zelle zu verwendenden Elektrolyt nicht angegriffen wird. Die Anoden können derart mit den Trägern verbunden (z.B. verschweißt oder verschraubt) werden, daß sie mit den Trägern in elektrischem Kontakt stehen.and consist of a material that is electrically conductive and different from that to be used in the cell Electrolyte is not attacked. The anodes can be connected to the carriers in this way (e.g. welded or screwed) that they are in electrical contact with the carriers.

Wahlweise kann man die Anoden direkt mit der oberen Fläche der Metallbasisplatte verbinden (z.B. verschweissen).Optionally, the anodes can be connected directly to the upper surface of the metal base plate (e.g. welded).

Bei einer bevorzugten Ausfuhrur.-ffom besitzen die Anodentr-i/τ r jedoch die Form von Reihen von in Abstand angeordneten Bolzen oder Stiften» welche durch Reibungsschweissur.^ oior Kondensatorentladungs-BolzenEchweissungmit der Metallbasisplatte verbunden werden können. Das Kondensatorentladunge-Bolzenschweissen bzw. -Lichtbogenpreßschweissen besitzt den Vorteil» daß es die Bindung zwischen der Basisplatte und dem (den) Stromleiter(n) nicht beeinträchtigt.In a preferred embodiment, the anode trays have τ r but the form of rows of spaced bolts or pins which are friction welded Capacitor discharge stud welding with the metal base plate can be connected. Capacitor discharge stud welding Arc pressure welding has the advantage that it is the bond between the base plate and the conductor (s) are not affected.

Die Basisplatte und die Anodenträger bestehen ferner vorzugsweise aus Titan. Tantal oder Niob können jedoch ebenfalls für diesen Zweck verwendet werden. Auch Legierungen der vorgenannten Metalle sind geeignet.The base plate and the anode carrier are also preferably made of titanium. However, tantalum or niobium can also be used be used for this purpose. Alloys of the aforementioned metals are also suitable.

Die Anoden bestehen vorzugsweise aus Titan oder einer Titanlegierung» welche ähnliche Anodenpolarisationseigenschafttn wie Titan aufweist.The anodes are preferably made of titanium or a titanium alloy » which have similar anode polarization properties like titanium has.

Die Anoden können mit einem beliebigen herkömmlichen elektrokatalytisch aktiven überzug versehen werden. Man kann beispielsweise Überzüge auf Basis von Platingruppenmetalloiiden» s.B. Rutheniumoxid· anwenden. Der überzug kann auch ein Platingruppenmetall oder eine Legierung davon» z.B. Platin oder Platin-Iridium» enthalten.The anodes can be electrocatalytic with any conventional active coating. For example, coatings based on platinum group metalloids » s.B. Use ruthenium oxide. The coating can also be a platinum group metal or an alloy thereof »e.g. Contain platinum or platinum-iridium ».

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Die Anoden können eine bellet i^e geeignete Bauweise auf weisen. Sie können r..E. 13"; och·, n;: 1 jnloursiearti ^eη Elementen (louvre:;) oder Leisten h-zw. B1:;. tt cm darntellen. Die Anoden sinl vorzugsweise nicht-lösbar an den im Abstand angeordneten» parallelen Anodenträgern angebracht. The anodes can have a suitable construction. You can r..E. 13 "; och ·, n ;: 1 jnloursiearti ^ eη elements (louvre :;) or strips h- betw. B1: ; . Tt cm. The anodes are preferably non-detachably attached to the spaced-apart, parallel anode supports.

Der Leiter oder die Leitert welche(r) mit der mit Hilfe von Ultraschall verzinnten unteren Oberfläche der Ketalltasisplatte verbunden wird (werden)» besteht (bestehen) aus einem Metall mit höherer elektrischer Leitfähigkeit ale jener der Basisplatte» vorzugsweise aus Kupfer» Aluminium oder Stahl.Is the conductor or conductors t which (r) with the tin-plated by means of ultrasound lower surface of the Ketalltasisplatte connected (are) "consists (consist) of a metal with higher electrical conductivity ale that of the base plate" is preferably made of copper "aluminum or steel .

Der Leiter kann ein einziges Metallblech darstellen» welches mit der (vorzugsweise ganzen) unteren Oberfläche der Basisplatte verbunden wird; wahlweise können auch mehrere parallele Streifen des Leitercetalls mit der unteren Oberfläche der Metallbasisplatte unmittelbar unterhalb der Anoden oder der Anodenträger (je nach vorhandener Bauweise) verbunden werden.The conductor can be a single sheet of metal which is connected to the (preferably entire) lower surface of the base plate; alternatively, several parallel strips of the conductor metal can also be connected to the lower surface the metal base plate directly below the anodes or the anode support (depending on the existing construction).

Der oder die Leiter kann (können) einen konischen» sich in der Richtung des abnehmenden Stroms vermindernden Querschnitt aufweisen.The conductor or conductors can have a conical cross section which decreases in the direction of the decreasing current.

Die Ultraschall-Vorverzinnung der Basisplatte kann nach der in der GB-FS 1 236 997 beschriebenen Ültraschall-Verzinnungemethode durchgeführt werden. Bei diesem Verfahren wird eine Oberfläche der Basisplatte vorverzinnt» indem man sie mit einer durch Ultraschall angeregten Sonde und mit einem geschmolzenen Verzinnungsmetall (oder einer entsprechenden Legierung) in Berührung bringt und die Sonde über die Oberfläche der Basisplatte bewegt. Die Ultraschallsonde dient zur Entfernung des am Metall der Basisplatte befindlichen»The ultrasonic pre-tinning of the base plate can be carried out according to the ultrasonic tinning method described in GB-FS 1 236 997. In this process, a The surface of the base plate is pre-tinned »by using an ultrasound-excited probe and a molten tin-plating metal (or an equivalent Alloy) and moves the probe over the surface of the base plate. The ultrasound probe is used to remove the »

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natürlichen Oxidfilms (wrs insbesondere für eine aus Titan bestehende Baaisplatte gilt); gleichzeitig wild die Metalloberfläche verzinnt. Beispiele· für geeignete Verzinnung metalle oder -legierungen sind Zinn, Zink und Cadmium, binäre Legierungen von Zinn aiit Blei» Antimon und Wismut εο-wle ternüre zinnhaltige Legierungen, z.B. Zinn/Zink/Blei-Legierungen. Eine bevorzugte Legierung ist eine Zinn/Zink-Legierung. natural oxide film (wrs especially for one made of titanium existing Baaisplatte applies); at the same time wild the metal surface tinned. Examples · of suitable tin-plating metals or alloys are tin, zinc and cadmium, binary Alloys of tin with lead, antimony and bismuth εο-wle Ternary tin-containing alloys, e.g. tin / zinc / lead alloys. A preferred alloy is a tin / zinc alloy.

Die durch ultraschall angeregte Sonde kann bei einer Frequenz von z.B. etwa 20 kHz/s eine geeignete Resonanz aufweisen; die Temperatur des geschmolzenen Verzinnungcnietallt. (oder der entsprechenden Legierung) kann zweckmäßig im Bereich von 350 bis 45O0C liegen. Weitere Einzelheiten hinsichtlich der Ultraschall-Vorverzinnungsmethode sind der GB-PS 1 236 997 zu entnehmen.The probe excited by ultrasound can have a suitable resonance at a frequency of, for example, about 20 kHz / s; the temperature of the molten tinning rivets. (or the corresponding alloy) may be up to 45O 0 C suitably in the range of 350th Further details regarding the ultrasonic pre-tinning method can be found in GB-PS 1,236,997.

Die mit Ultraschall vorverzinnte Basisplatte kann nach herkömmlichen Methoden mit dem Leiter (z.B. einem Flußstahlblech) verbunden werden. Die Verbindung kann beispielsweis. durch Löten erfolgen. Eer LotVorgang wird vorzugsweise unter Vakuum so durchgeführt, daß die zu verbindenden Oberflächen durch eine Kraft in gegenseitigem Kontakt gehalten werden» welche dem gegenüber dem Atmosphärendruck erzielter verminderten Druck entspricht; dieses Verfahren wird als "Vakuumverbindungsmethode" bezeichnet.The base plate, pre-tinned with ultrasound, can be attached to the conductor (e.g. a mild steel sheet) using conventional methods. get connected. The connection can for example. done by soldering. A soldering process is preferably carried out below Vacuum carried out so that the surfaces to be connected are held in mutual contact by a force become »which corresponds to the reduced pressure achieved in relation to atmospheric pressure; this procedure is called Referred to as "vacuum connection method".

Die vorverzinnte Basisplatte kann somit in einer Vakuumkammer, welche eine flexible Membran beinhaltet, mit dem (den) elektrischen Leiter(n) verbunden werden. Beim Verbindungsvorgang evakuiert man die Kammer, so daß die Membran direkt oder indirekt gegen die Basisplatte oder den (die) Stromleiter gedrängt wird, wodurch Druck auf diese Teile ausgeübt wird.The pre-tinned base plate can thus be in a vacuum chamber, which contains a flexible membrane, with the (the) electrical conductor (s) are connected. During the connection process, the chamber is evacuated so that the membrane is pressed directly or indirectly against the base plate or the conductor (s), thereby putting pressure on these parts is exercised.

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_ A _ A

Die Verbindung kxnn zw^c: ulluici bei einem Druck von 10 Lic 10 mi.) Hg, z.B. Lei etwa '0 " nia Hg. durchgeführt worden. Verraut lieh wird Jurcr. i ; Λ r-r; -?i tor: at. ' er '/aki.i'. ei ie vo r to L ihrift.r: "/'.'ruinier-;:, i-r . . L rvir.biliuru·, -in ler Verbi.-iii-i :-fu. ■ zwischen der Easisplatte und dem (den) elektri-Gchen Leiter(n) erzielt, wodurch die Festigkeit der Verbindung erhöht wird.The connection kxnn between ^ c: ulluici at a pressure of 10 Lic 10 mi.) Hg, e.g. Lei about '0 "nia Hg. Has been carried out. Jurcr. I; Λ rr; -? I tor: at.' er '/aki.i'. ei ie vor to L ihrift.r: "/ '.' ruinier -;:, ir. . L rvir.biliuru ·, -in ler verbi.-iii-i: -fu. ■ achieved between the base plate and the electrical conductor (s), whereby the strength of the connection is increased.

Die Verbindung wird typischerweise bei einer Temperatur von 120 bis 25O0C durchgeführt. Man kann dafür herkömmliche Lötmittel, z.B. Wismut/Bxei-Legierungen verwenden.The compound is typically carried out at a temperature of 120 to 25O 0 C. Conventional solder, such as bismuth / Bxei alloys, can be used for this.

Die Vakuuu-Verbindung ka:.n ir. einer evakuierbaren Kammer wie folgt durchgeführt wurden: Die z.B. aus Flußstahl bestehende Leiterplatte wird auf eine in der Ka.nmer befindliche Heizplatte gelegt und mit einem Verzinnungsmetall (oder einer entsprechenden Legierung) vorverzinnt. Dann läßt man die Platte abkühlen und legt '--ine mit Hilfe von Ultraschall vorverzinnte Basis- bzw. Grundplatte (z.B. aus Titan) auf die Leiterplatte auf» wobei π rm zur Schaffung der Verbindung zusätzliches Lötmetall zwischon die beiden Platten gibt. Dann legt man Wärmeisoliercaterial (z.B. in Form einer Decree oder Tafel) auf die Basicplatte auf und dichtet die in der Kanuier befindliche Anordnung aus Heizplatte, Leiterplatte, Lötnietall, Ba3isplatte und Wär.neisoliermaterial durch Verschliessen der Kammer mit einer flexiblen Membran (z.B. einer Gummimembran) ab. Dann evakuiert man die Kammer, wodurch man die Luft von der Verbindungsfuge entfernt. Der Unterdruck (z.B. von 10"' mm Hg) bewirkt, daß die flexible Membran die Basieplatte in engen Kontakt mit der Leiterplatte preßt. Anschließend erhöht man die Temperatur auf die Verbindungstemperatur. Man kann die Kammer auch nach dem Erhitzen evakuieren oder das Erhitzen und Evakuieren gleichzeitig durchführen. Ferner kann man anstelle der oderThe vacuum connection can be carried out in an evacuable chamber as follows: The printed circuit board, for example made of mild steel, is placed on a heating plate in the chamber and pre-tinned with a tin-plating metal (or a corresponding alloy). The plate is then allowed to cool down and a base plate (e.g. made of titanium), pre-tinned with the aid of ultrasound, is placed on the circuit board, with π r m providing additional solder between the two plates to create the connection. Then you put heat insulating material (e.g. in the form of a decree or board) on the basic plate and seal the assembly of heating plate, circuit board, solder rivet, base plate and heat insulating material located in the canoe by closing the chamber with a flexible membrane (e.g. a rubber membrane) away. The chamber is then evacuated, which removes the air from the joint. The negative pressure (e.g. 10 "mm Hg) causes the flexible membrane to press the base plate into close contact with the circuit board. The temperature is then increased to the connection temperature. The chamber can also be evacuated after heating or heating and evacuating at the same time. Furthermore, instead of the or

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zusätzlich zur Verwendung eir; r Heizplatte V/arme mit Hilfe von oberhalb der Basieplatte i;,;ccidnetent flexiblen Heizelementen zuführen.in addition to using eir; r hotplate V / low with the help of the above i Basieplatte;; t ccidneten carry flexible heating elements.

Die Erfindung betrifft ferner eine mit einer Anodenanordnung der vorstehend beschriebenen Art ausgestattete Elektn». lyeezelle.The invention also relates to an electrode equipped with an anode arrangement of the type described above. lyee cell.

Im folgenden wird eine beispielhafte erfindungsgemäße Aui,-führungsfonii unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:In the following an exemplary Aui, -führungfonii explained with reference to the accompanying drawings. Show it:

Pig. 1 eine bildliche Darstellung einer erfindungsgemäien Anodenanordnung;Pig. 1 shows a pictorial representation of a device according to the invention Anode assembly;

Fig. 2 eine Vorderansicht eines Teils der Anodenanordnun^ von Fig. 1; undFig. 2 is a front view of a portion of the anode assembly of Fig. 1; and

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Vakuunverbindung von Titan Dit Flußstahl.3 shows a cross section through a device for vacuum connection from Titan Dit mild steel.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen enthält die Zelle nehrere Paare von Plattenanoden 1 aus Titan, die einen elektrokatalytisch aktiven Überzug (z.B. aus Rutheniumoxid/Titandioxid) aufweisen und an ihren unteren Enden durch Wideret and enaht schwel s sung mit Titan-Brückenteilen 2 verbunden werden. Als Anoden dienen beispielsweise durchbrochene bzw. mit jalousieartigen Elementen (louvres) ausgestattete Plattenanoden. Die Brückenteile 2 werden durch Argon-Lichtbogenschweissung mit den Titan-Bolzen 3 verbunden, welche ihrerseits durch Kondensatorentladungs-Bolzenschweissung mit dem als Basieplatte 4 der Zelle dienenden Titanblech verbunden werden. Die Titan-Basisplatte 4 wird unter Anwendung von ultraschall vorverzinnt und anschließend in derReferring to the drawings, the cell contains several Pairs of plate anodes 1 made of titanium, one electrocatalytically have active coating (e.g. of ruthenium oxide / titanium dioxide) and at their lower ends by Wideret at the seam carbonisation with titanium bridge parts 2 will. For example, perforated or louvres-like elements are used as anodes Plate anodes. The bridge parts 2 are made by argon arc welding connected to the titanium studs 3, which in turn are connected by capacitor discharge stud welding are connected to the titanium sheet serving as the base plate 4 of the cell. The titanium base plate 4 is used pre-tinned by ultrasound and then in the

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BAD ORiGiNALBAD ORiGiNAL

in Pig. 3 gezeigten (und nachstehend näher beschriebenen) Vorrichtung mit der Flußstahl platte 5 verbunden. Die Flußstahlplatte dient als Leiter» der eine einen geringen Wi derstand aufweisende Strombahn zwischen den Anoden 1 und an eine Seitenkante der Flußstahlplatte 5 angeschraubten Kupferanschlüssen (nicht dargestellt) schafft. Die Titan-Basisplatte ist mit mindestens einem Abfluß- bzw. Dränageloch (nicht dargestellt) ausgestattet.in Pig. 3 shown (and described in more detail below) device with the mild steel plate 5 connected. The mild steel plate serves as a conductor which creates a low resistance current path between the anodes 1 and copper connections (not shown) screwed to a side edge of the mild steel plate 5. The titanium base plate is equipped with at least one drainage hole (not shown).

Zur Vorverzinnung der Titan-Basisplatte erzeugt man eine die Kanten eines Titanblechs umgebende» 3, 175 mm (1/8 in.) hohe Wandung» legt das Titanblech auf eine Heizplatte» erhitzt das Blech und gibt eine Zink/Zinn-Legierung (25 % Zn» 75 Sn) auf den Damm» bis die Legierung nach dem Schmelzen den Damm gerade füllt. Die Temperatur der Legierung liegt im Bereich von 350 bie 45O0C. To pre-tin the titanium base plate, create a »3.175 mm (1/8 in.) High wall surrounding the edges of a titanium sheet» place the titanium sheet on a heating plate »heat the sheet and add a zinc / tin alloy (25 % Zn> 75 ° Sn) on the dam until the alloy just fills the dam after melting. The temperature of the alloy is in the range of 350 to 45O 0 C.

Anschließend taucht man eine mit einem magnetostriktiven Wandler verbundene» durch Ultraschall angeregte Sonde» die aus einer bei halber Wellenlänge resonierenden Stahlsonde mit einer natürlichen Frequenz von 20 kHz/s besteht» so weit in die geschmolzene Legierung ein» bis sie mit der Titanoberfläche in Berührung kommt. Dann bewegt man die Sonde so lange von einer Seite zur anderen» bis die gesamte Oberfläche auf diese Weise berührt wurde. Die Sonde wird bei diesem Vorgang in Kontakt mit der Oberfläche und in der geschmolzenen Legierung eingetaucht gehalten. Anschließend entfernt man die Sonde und läßt die überschüssige Legierung vom Blech bzw. der Platte ablaufen. Nach dem Abkühlen schabt man den behandelten Bereich mit einem Flach eisen so weit ab» daß lediglich ein dünner» mit dem Blech verbundener Legierungefilm zurückbleibt. Subsequently, a »ultrasound-excited probe connected to a magnetostrictive transducer» consists of a steel probe resonating at half the wavelength with a natural frequency of 20 kHz / s »so far into the molten alloy» until it comes into contact with the titanium surface . Then move the probe from side to side until the entire surface has been touched in this way. The probe is kept in contact with the surface and immersed in the molten alloy during this process. The probe is then removed and the excess alloy is allowed to run off the sheet metal or plate. After cooling down, scrape the treated area with a flat iron so far that only a thin alloy film remains attached to the sheet metal.

Die erhaltene, vorverzinnte Titanplatte wird in der in Fig.3 gezeigten Vakuum-Verbindungsvorrichtung mit einem Stromleiter verbunden.The pre-tinned titanium plate obtained is shown in FIG shown vacuum connection device connected to a current conductor.

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Die Vakuum-Verbindungsvorrichtung umfaßt eine Flußstahlkammer mit der Basis 6 und den Seitenwänden 7. Die Kammer wird vom Flußstahlrahmen 8 getragen. Die Seitenwände 7 weisen das Ausgangsrohr 9 auf, das mit dem Flansch 10 für eine Verbindung mit einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt) ausgerüstet ist. Die Flußstahlplatte 11 (Teil der Zellenbasis) wird auf die mit den Heizelementen 13 ausgestattete Heizplatte 12 aus Flußstahl gelegt. Die Platte 11 und die Heizplatte 12 werden von den Stützen 14 aus Isoliermaterial getragen. Die mit Hilfe von Ultraschall vorverzinnte Titanplatte 18, welche die Zellenbasisplatte bildet, wird auf die obere Fläche der Flußstahlplatte 11 aufgelegt, wobei die vorverzinnte Seite der Flußstahlplatte zugo- kehrt wird. Dann wird das Lötmittel 16 (z.B. eine Blei/Zinnoder Blei/Wismut-Legierung) zwischen die Titanplatte 15 und die Flußstahlplatte 11 eingebracht. Man bedeckt die Titanplatte 15 mit einer Lage aus Isoliermaterial 17t welche auch zur gleichmäßigen Lastverteilung dient. Schließlich bedeckt man das Gefäß mit dem flexiblen Gummidiaphragma 18, das zwischen dem Flansch 19 an den Seitenwänden 7 und dem Deckflansch 20 dicht befestigt wird. The vacuum connection device comprises a mild steel chamber having the base 6 and the side walls 7. The chamber is supported by the mild steel frame 8. The side walls 7 have the outlet pipe 9 which is equipped with the flange 10 for connection to a vacuum pump (not shown). The mild steel plate 11 (part of the cell base) is placed on the heating plate equipped with the heating elements 13 12 of mild steel. The plate 11 and the heating plate 12 are supported by the supports 14 made of insulating material. The pre-tinned by means of ultrasonic titanium plate 18, which forms the cell base plate is placed on the upper surface of the mild steel 11, wherein the pre-tinned side of mild steel is zugo- versa. Then the solder 16 (for example a lead / tin or lead / bismuth alloy) is placed between the titanium plate 15 and the mild steel plate 11. The titanium plate 15 is covered with a layer of insulating material 17 t which also serves to distribute the load evenly. Finally, the vessel is covered with the flexible rubber diaphragm 18, which is tightly fastened between the flange 19 on the side walls 7 and the cover flange 20.

Man evakuiert das Gefäß bis zu einem Druck im Bereich von 10 bis 10"*^ mm Hg (z.B. 10 mm Hg), was einem Druck The vessel is evacuated to a pressure in the range of 10 to 10 "* ^ mm Hg (e.g. 10 mm Hg), which is a pressure

2 auf die obere Fläche der Titanplatte 15 von etwa 1,05 kp/cm (etwa 15 psi) (ausgeübt durch das Diaphragma 18 und das Isoliermaterial 17) entspricht.2 corresponds to the top surface of the titanium plate 15 of about 1.05 kgf / cm (about 15 psi) (exerted by the diaphragm 18 and the insulating material 17).

Dann erhitzt man die Anordnung auf etwa 2000C, um die Titanplatte 15 mit der Flußstahlplatte 11 zu verlöten; danach läßt man die Anordnung abkühlen. The arrangement is then heated to approximately 200 ° C. in order to solder the titanium plate 15 to the mild steel plate 11; then the assembly is allowed to cool.

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Claims (12)

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS 1. Anodenanordnung für eine Slektrolysezelle mit einer Basisplatte (4) aus einer, elektrisch leitfähipen, durch den in der ZeI e zu verwendenden Elektrolyt nicht angreifbaren Metall, mehreren an einer Oberfläche der Basisplatte angebrachten und mit dieser in elektrischem Kontakt verlundenen Anoden (1) und einem oder mehreren mit der anderen Oberfläche der Basiaplatte verbundenen und aiit dieser in elektrischem Kontakt stehenden Stromleitern (5)» wobei die andere Oberfläche der Basioplatte vor dem Verbinden mit dem (den) Stromleiter(n) durch Inberührungbringen mit einem geschmolzenen Verzinnungsmetall oder einer entsprechenden Legierung und mit einer durch Ultraschall angeregten Sonde vorverzinnt wurde.1. Anode assembly for a slectrolysis cell with a Base plate (4) made of an electrically conductive electrolyte to be used in the cell non-vulnerable metal, several attached to a surface of the base plate and with this in electrical contact wound anodes (1) and one or more with the other surface of the base plate connected and aiit this in electrical Contact standing current conductors (5) »whereby the other surface of the base plate before connecting with the (the) current conductor (s) by bringing it into contact with a molten tin-plating metal or an equivalent Alloy and was pre-tinned with an ultrasound excited probe. 2. Anodenanordnung nach Anspruch 1t dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden (1) mit einem elektrokatalytisch aktiven Überzug versehen sind.2. Anode arrangement according to claim 1t, characterized in that that the anodes (1) are provided with an electrocatalytically active coating. 3. Anodenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daö die Anoden (1) von mehreren, im Abstand efindlichen, parallelenTrMrern (_j) getragen werden u:vl mit linsen verbunien sind uni somit in elektrischen Kontakt stehor:, v.obei die Träger mit der Ba:;ii:platte (4) varbunien :;ir. 1 r id mit dieser in elektrischem Kontakt stehen sowie aus einem Material bestehen, das elektrisch leitfähig und von dem in der Zelle zu verwendenden Elektrolyt nicht angreifbar ist.3. anode arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that daö the anodes (1) of several, located at a distance, Parallel TrMrern (_j) are worn u: vl with lenses verbunia are uni in electrical contact :, v.obei the beams with the ba:; ii: plate (4) varbunia:; ir. 1 r id are in electrical contact with this and consist of a material that is electrically conductive and cannot be attacked by the electrolyte to be used in the cell. 70988R/092270988R / 0922 BAD ORIGINALBATH ORIGINAL - Χι - - Χι - 4. Anodenanordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden tr-trc·: ( \) aus Reihen von im Abstand angeordneten Stiften oder Bolzen bestehen.4. Anode arrangement according to claim 3 »characterized in that the anodes tr-trc ·: ( \) consist of rows of spaced-apart pins or bolts. 5. Anodenanordnung nach Anspruch 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet» daß die Basisplatte (4) aus Titan besteht.5. Anode arrangement according to claim 1 to 4 »characterized» that the base plate (4) consists of titanium. 6. Anodenanordnung nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet» daß die Anoden (1) aus Titan bestehen.6. Anode arrangement according to claim 1 to 5 »characterized» that the anodes (1) are made of titanium. 7. Anodenanordnung nach Anspruch 3 bis 6» dadurch gekennzeichnetj daß die Anodenträger (3) aus Titan bestehen.7. anode arrangement according to claim 3 to 6 »characterized that the anode support (3) are made of titanium. 8. Anodenanordnung nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Stromleiter (5) aus einer einzigen» mit der Oberfläche der Basisplatte (4) verbundenen Metallplatte bzw. einem Metallblech besteht.8. Anode arrangement according to claim 1 to 7 »characterized in that the current conductor (5) consists of a single» with the surface of the base plate (4) connected metal plate or a metal sheet. 9. Anodenanordnung nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, daß der 5 troir.l ei t er (5) eine ,;tüil platte bzw. ein Stahlblech int..9. Anode arrangement according to claim b, characterized in that that the 5 troir.l ei t he (5) a,; tüil plate or a steel sheet int .. 10. Anodenanordnung nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die vorverzinnte Basisplatte (4) mit dem (den) Stromleiter(n) (5) verlötet ist.10. Anode arrangement according to claim 1 to 9 »characterized in that that the pre-tinned base plate (4) is soldered to the conductor (s) (5). 11. Verfahren zur Herstellung einer Anodenanordnung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die vorverzinnte Basisplatte in einer eine flexible Membran aufweisenden Vakuuxkammer mit dem (den) Stromleiterin) verbindet, wobei man die Kammer derart evakuiert, daß die Membran gegen die Basisplatte oder der (die) Stromleiter gedrängt wird und dadurch Druck auf diese Teile ausübt.11. A method for producing an anode assembly according to Claim 1 to 10, characterized in that the pre-tinned base plate is made into a flexible one Membrane-having vacuum chamber with the (the) current conductor) connects, whereby the chamber is evacuated in such a way, that the membrane is pushed against the base plate or the conductor (s) and thereby pressure is applied exercises these parts. 12. Verwendung der Anodenanordnung nach Anspruch 1 bis 10 in einer Elektrolysezelle.12. Use of the anode arrangement according to claim 1 to 10 in an electrolytic cell. PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS DIt.-INQ. H. riNCKE. DIPL. -INQ. H. BOHK "•Pt -IMO. S. STAEGER. OR. rar. n.l. R. KNtISS.DIt.-INQ. H. riNCKE. DIPL. -INQ. H. BOHK "• Pt -IMO. S. STAEGER. OR. Rar. To the left R. KNtISS. 709886/0922709886/0922 BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
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