DE3022751A1 - LOW OVERVOLTAGE ELECTRODE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME - Google Patents

LOW OVERVOLTAGE ELECTRODE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME

Info

Publication number
DE3022751A1
DE3022751A1 DE19803022751 DE3022751A DE3022751A1 DE 3022751 A1 DE3022751 A1 DE 3022751A1 DE 19803022751 DE19803022751 DE 19803022751 DE 3022751 A DE3022751 A DE 3022751A DE 3022751 A1 DE3022751 A1 DE 3022751A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
metal
metal film
nickel
electrically conductive
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19803022751
Other languages
German (de)
Inventor
Ronald Lynnewood Dotson
Ronald Miles
Jun Kenneth Eugene Woodard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olin Corp
Original Assignee
Olin Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olin Corp filed Critical Olin Corp
Publication of DE3022751A1 publication Critical patent/DE3022751A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

" Elektrode mit niedriger Überspannung und Verfahren zu ihrer Herstellung ""Low Overvoltage Electrode and Process for Making It"

Beanspruchte Prioritäten:Claimed priorities:

2. Juli 1979, V.St.A., Anmelde-Nr. 054 335 27. März 1980, V.St.A., Anmelde-Nr. 129 873July 2, 1979, V.St.A., registration no. 054 335 March 27, 1980, V.St.A., registration no. 129 873

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Elektrode mit niedriger . Überspannung, welche sich insbesondere zur Anwendung in elektrolytischen Zellen eignet, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The present invention relates to an improved electrode with lower. Overvoltage, which in particular suitable for use in electrolytic cells, as well as a method for their production.

Es ist an sich wohlbekannt, daß der zwischen einer Anode und einer Kathode in einer elektrolytischen Zelle, in welcher Gase an den Elektroden erzeugt werden, auftretende Spannungsabfall auf verschiedene Komponenten zurückgeht und daß eine dieser Komponenten die Gasüberspannung ist, welche an derIt is well known per se that the between an anode and a cathode in an electrolytic cell, in which Gases are generated at the electrodes, occurring voltage drop is due to various components and that a of these components is the gas overvoltage which occurs at the

03006A/08SB03006A / 08SB

speziell verwendeten Elektrode auftritt. Beim industriellen Einsatz von elektrolytischen Zellen ist es vom Standpunkt der Betriebskosten her von größter Bedeutung, den Spannungsabfall beim elektrolytischen Verfahren auf einen Minimalwert zu verringern. Dies bedeutet, daß in dem entsprechenden System Elektroden mit dem geringstmöglichen Wert an Überspannungen verwendet werden müssen. Beispielsweise ist bei der Elektrolyse einer wäßrigen Alkalimetallhalogenidlösung, wie einer wäßrigen Natriumchloridlösung, zwecks Erzeugung von Wasserstoff,Chlor und Natriumhydroxid die Verwendung einer Kathode höchst erwünscht, welche eine möglichst niedrige WasserstoffÜberspannung aufweist.specially used electrode occurs. In the industrial use of electrolytic cells, it is from the standpoint In terms of operating costs, it is of the utmost importance to reduce the voltage drop in the electrolytic process to a minimum value. This means that in the corresponding System electrodes with the lowest possible level of overvoltages must be used. For example is in the electrolysis of an aqueous alkali metal halide solution such as an aqueous sodium chloride solution for the purpose of Generation of hydrogen, chlorine and sodium hydroxide the use of a cathode is highly desirable, which is one possible has a low hydrogen overvoltage.

Der Begriff der Überspannung wird definiert durch die Beziehung H = Ei-Eo, wobei Ei das Elektrodenpotential unter Belastung und Eo das reversible Elektrodenpotential , unabhängig von jeglicher Überspannung einschließlich derThe term overvoltage is defined by the relationship H = Ei-Eo, where Ei is the electrode potential below Load and Eo the reversible electrode potential, regardless of any overvoltage including the

bedeuten, von Gasen erzeugten Überspannung,/Allgemeine Methoden zurmean, overvoltage generated by gases, / General methods for

Bestimmung dieser Werte sind unter anderem in der nach-Determination of these values are, among other things, in the

IlIl

stehenden Literatur beschrieben: "Physical Chemistry,standing literature: "Physical Chemistry,

3. Auflage, Farrington Daniels und Robert A. Alberty, John Wiley & Sons, 1966, insbesondere Seiten 265-268, und in "Instrumental Methods of Analysis". Hobart H. Wxllard,3rd edition, Farrington Daniels and Robert A. Alberty, John Wiley & Sons, 1966, particularly pages 265-268, and in "Instrumental Methods of Analysis". Hobart H. Wxllard,

Lynne L. Merritt, Jr. und John A. Dean, D. Van Nostrand Company,Lynne L. Merritt, Jr. and John A. Dean, D. Van Nostrand Company,

Inc., 4. Auflage, 1965, insbesondere Seiten 620-621, sowie "Modern Electrochemistry", Band 1 & 2, John O1 M. BockrisInc., 4th edition, 1965, especially pages 620-621, and "Modern Electrochemistry", Volumes 1 & 2, John O 1 M. Bockris

und A.K.N. Reddy, ferner in "Kinetics of Electrode Processes",and A.K.N. Reddy, also in "Kinetics of Electrode Processes",

Wiley-Interscience, 1972, insbesondere Kapitel 2.Wiley-Interscience, 1972, especially Chapter 2.

030064/0685030064/0685

Von der modernen Industriegesellschaft werden große Mengen an Chlor und Alkalihydroxid benötigt und daher jährlich Millionen Tonnen dieser Materialien erzeugt, hauptsächlich mittels Elektrolyse von wäßrigen Natriumchloridlösungen. Eine Verminderung der Arbeitsspannung einer elektrolytischen Zelle um einen so geringen Wert wie 0,05 V führt bereits zu sehr bedeutsamen wirtschaftlichen Einsparungen, insbesondere in Hinblick auf die täglich steigenden Energiekosten und auf die notwendigen Energiesparmaßnahmen.Large amounts of chlorine and alkali hydroxide are required by modern industrial society and are therefore required annually Millions of tons of these materials are produced mainly by electrolysis of aqueous sodium chloride solutions. A reduction in the working voltage of an electrolytic Cell around as low as 0.05V already results in very significant economic savings, in particular with regard to the daily rising energy costs and the necessary energy-saving measures.

Elektroden bestehen aus einem elektrisch leitenden Substrat, und man hat bereits die verschiedensten Metallüberzüge für die verschiedensten Substrate vorgeschlagen, um die entsprechenden Überspannungen herabzusetzen. So werden in der US-Patentschrift Nr. 4 080 278 unter anderem Überzüge aus Nickel und Molybdän mit einer Dicke von 100 bis 500 Mikron beschrieben, welche auf Substrate aus Eisen, Stahl oder Nickel aufbringbar sind.Electrodes consist of an electrically conductive substrate, and a wide variety of metal coatings are already available for proposed a wide variety of substrates in order to reduce the corresponding overvoltages. So in the U.S. Patent No. 4,080,278 includes coatings of nickel and molybdenum from 100 to 500 microns thick described, which can be applied to substrates made of iron, steel or nickel.

In der US-Patentschrift Nr. 4 116 804 wird ein Überzug aus Raney-Nickel mit einer Dicke von mindestens 75 Mikron beschrieben, welcher vorzugsweise zusätzlich mit einem Nickelüberzug von 5 bis 10 Mikron Dicke versehen wird, um die üblicherweise zum Zerbröckeln neigende Struktur von Raney-Nickel zwecks besserer mechanischer Festigkeit zusammenzuhalten. Es werden jedoch zum Aufbringen dieser überzüge nur Elektroplattierungsverfahren oder stromlose Plattierungsverfahren offenbart, in dieser US-Patentschrift wird zwar an-In U.S. Patent No. 4,116,804, a coating is made of Raney nickel described as having a thickness of at least 75 microns, which is preferably additionally provided with a nickel coating of 5 to 10 microns thick, around the usual to hold together the crumbling structure of Raney nickel for better mechanical strength. However, only electroplating methods or electroless plating methods are used to apply these coatings disclosed, in this US patent is admittedly

030064/0685030064/0685

gegeben, daß auf diese Weise Überspannungen von nur 6 0 mV erzielbar sind, doch konnten in der Praxis so niedrige Überspannungen nicht erreicht werden. Die tatsächlich beobachteten und erreichten Überspannungen lagen bei etwa 150 mV und noch darüber, und der Überzug zeigte die Neigung zum Ablösen und Zerbröckeln und war im allgemeinen mechanisch relativ schwach.given that overvoltages of only 6 0 mV can be achieved in this way, but in practice such low overvoltages could be achieved cannot be achieved. The overvoltages actually observed and reached were around 150 mV and above, and the coating was prone to peeling and crumbling and was generally mechanical relatively weak.

Eine an sich bekannte Technik zum Aufbringen von dünnen Schichten, welche aber offensichtlich bisher noch nicht für die Herstellung von Elektroden, insbesondere für die Chloralkaliindustrie, eingesetzt worden ist, ist die Methode der Kathodenzerstäubung, die auch als Sputter-Technik bekannt ist. Mittels dieser Sputter-Technik wird eine zunächst in einem Opfer-Target enthaltene Metallkomponente im Vakuum mittels kleinster Teilchen bombardiert. Der Aufprall dieser bombardierenden Teilchen führt zu einer Energieübertragung von diesen Teilchen auf die in der Oberfläche des Opfer-Target (Kathode) befindliche Metallkomponente. Die so mit Energie aktivierten Oberflächenatome werden demgemäß von der Metallkomponente des Opfer-Targets in eine dieses Target umgebende Kammer zerstäubt, wo ein Teil der Zerstäubten Atome von dem zu überziehenden elektrisch leitfähigen Substrat abgefangen wird. Die abgefangenen Atome prallen auf die Oberfläche des elektrisch leitenden Substrates auf und haften daran in Form eines metallischen Films.A technique known per se for applying thin layers, but which has obviously not yet been used has been used for the production of electrodes, especially for the chlor-alkali industry, is the method cathode atomization, also known as the sputtering technique. Using this sputtering technique, a first Metal components contained in a sacrificial target are bombarded in a vacuum using tiny particles. The impact of this bombarding particles leads to an energy transfer from these particles to those in the surface of the Metal component located in the sacrificial target (cathode). The surface atoms thus activated with energy become accordingly atomized from the metal component of the sacrificial target into a chamber surrounding this target, where some of the atomized Atoms of the electrically conductive to be coated Substrate is intercepted. The trapped atoms collide with the surface of the electrically conductive substrate and adhere to it in the form of a metallic film.

Im Hinblick auf den vorstehend genannten Stand der Technik bestand noch ein Bedürfnis nach einem verbesserten VerfahrenIn view of the prior art mentioned above, there was still a need for an improved process

030064/0685030064/0685

zum Aufbringen einer Metallkomponente in Filmform auf ein elektrisch leitendes Substrat, um dadurch eine verbesserte Elektrode zuerhalten. Für den Einsatz in Elektrolysezellen soll dieser Metallfilm fest an dem elektrisch leitenden Substrat haften. Außerdem soll eine solche Elektrode eine hohe elektrochemische Aktivität aufweisen.for applying a metal component in film form to an electrically conductive substrate, thereby improving an To get electrode. For use in electrolysis cells, this metal film should be firmly attached to the electrically conductive substrate be liable. In addition, such an electrode should have a high electrochemical activity.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher die Entwicklung einer Elektrode mit niedriger überspannung und möglichst langer Betriebslebensdauer. Ferner war es Aufgabe der Erfindung, auf ein elektrisch leitendes Substrat einen Metallfilm von niedriger Überspannung aufzubringen, welcher außerdem wesentlich dünner ist als die nach dem Stand der Technik aufbringbaren Metallfilme. Ferner sollte die so entwickelte, verbesserte Elektrode beim Einsatz in elektrolytischen Verfahren eine hohe elektrochemische Aktivität aufweisen.The object of the present invention was therefore to develop an electrode with a low overvoltage and, if possible, long service life. It was also an object of the invention to deposit a metal film of low overvoltage on an electrically conductive substrate, which also is significantly thinner than the metal films that can be applied according to the prior art. Furthermore, the so developed, improved electrode when used in electrolytic processes have a high electrochemical activity.

Diese Aufgaben werden durch die Erfindung gelöst. Die erfindungsgemäße Elektrode mit niedriger überspannung, bestehend aus einem elektrisch leitenden Substrat und einem die Überspannung herabsetzenden, die Substratfläche mindestens teilweise bedeckenden Metallfilm, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Metallfilm aus einem mindestens zwei verschiedene Metalle enthaltenden Gemisch besteht, eine Dicke von unter 100 Mikron aufweist und mittels der Technik der Kathodenzerstäubung (Sputter-Technik) aufgebracht worden ist. Insbesondere soll die erfindungsgemäße Elektrode einen Metallfilm mit einer Dicke im Bereich 0,01 bis 90 Mikron, vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 20 Mikron und insbesondereThese objects are achieved by the invention. The inventive Low overvoltage electrode consisting of an electrically conductive substrate and a reducing the overvoltage, the substrate surface at least partially covering metal film, is characterized in that the metal film consists of at least two different Mixture containing metals, has a thickness of less than 100 microns and by means of the technique of Cathode atomization (sputtering technique) has been applied. In particular, the electrode according to the invention should be a metal film having a thickness in the range 0.01 to 90 microns, preferably in the range 0.05 to 20 microns and most preferably

030064/0685030064/0685

im Bereich von 0,10 bis 10 Mikron aufweisen.in the range of 0.10 to 10 microns.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Elektrode dadurch gekennzeichnet, daß der Metallfilm die folgenden Komponenten enthält:According to a preferred embodiment, the inventive Electrode characterized in that the metal film contains the following components:

a) ein erstes Nicht-Edelmetall,a) a first non-precious metal,

b) mindestens ein weiteres Metall aus der Gruppe i) der Edelmetalle,b) at least one further metal from group i) precious metals,

ii) der Nicht-Edelmetalle,
iii) der Opfermetalle.
ii) the non-precious metals,
iii) the sacrificial metals.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen verbesserten Elektrode, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man die den Metallfilm bildenden Komponenten getrennt oder als Mischung mittels der Sputter-Technik aufsprüht, bis die vorgesehene Filmdicke erreicht ist.The invention also relates to a method for producing such an improved electrode, which is characterized is that the components forming the metal film are separated or mixed by means of the sputtering technique sprayed on until the intended film thickness is reached.

Als elektrisch leitendes Substrat eignet sich im Rahmen der Erfindung jedes leitende Material, welches die erforderlichen mechanischen Eigenschaften und die erforderliche chemische Beständigkeit in der Elektrolytlösung aufweist, in welcher die Elektrode eingesetzt wird. Außerdem muß das elektrisch leitende Substrat mit dem entsprechenden aufgebrachten Metallfilm verträglich sein und auch nach Aufbringen des Films dem chemischen Angriff der Elektrolytflüssigkeit Widerstand leisten. Geeignete elektrisch leitende Materialien sind unter anderem Titan, Zirkon, Vanadium, Niob, Tantal,In the context of the invention, any conductive material which has the required mechanical properties and the required chemical resistance in the electrolyte solution in which the electrode is inserted. In addition, the electrically conductive substrate must be applied with the corresponding Metal film must be compatible and the chemical attack of the electrolyte liquid even after the film has been applied To offer resistance. Suitable electrically conductive materials include titanium, zirconium, vanadium, niobium, tantalum,

030064/0685030064/0685

Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Rhenium, Eisen, Ruthenium, Osmium, Kobalt, Rhodium, Iridium, Nickel, Palladium, Platin, Kupfer, Silber, Gold, Kohlenstoff, Aluminium, Graphit sowie elektrisch leitende Polymersubstanzen, z.B. Polyacetylen, Polyelektrolyte und ferner Halbleiter, wie Silicium und Germanium. Auch können Mischungen bzw. Legierungen der vorstehend genannten leitfähigen Substanzen verwendet werden. Bevorzugt werden im Rahmen der Erfindung als elektrisch leitende Substrate Substrate aus Eisen, Kupfer, Nickel, Titan, sowie Mischungen oder Legierungen dieser Substanzen, z.B. mit Nickel überzogenes Kupfer und mit Nickel überzogenes Zinn.Chromium, molybdenum, tungsten, manganese, rhenium, iron, ruthenium, osmium, cobalt, rhodium, iridium, nickel, palladium, platinum, Copper, silver, gold, carbon, aluminum, graphite and electrically conductive polymer substances, e.g. polyacetylene, Polyelectrolytes and also semiconductors such as silicon and germanium. Mixtures or alloys of the above mentioned conductive substances are used. Are preferred in the context of the invention as electrically conductive Substrates Substrates made of iron, copper, nickel, titanium, as well as mixtures or alloys of these substances, e.g. nickel plated copper and nickel plated tin.

Ein besonders geeignetes elektrisch leitendes Substrat ist mit Nickel überzogenes Kupfer in der Form einer expandierten, mit jalousienartigen Öffnungen versehenen Drahtnetzelektrode, welche als Einpolar- oder Bipolarelektrode ausgebildet sein kann. Die jalousienartigen Öffnungen einer solchen Elektrode können, wenn sie in einer Chloralkalizelle des Membran- oder Diaphragmatyps eingesetzt wird, entweder in Richtung der Membran oder entgegengesetzt zur Membran orientiert sein.A particularly suitable electrically conductive substrate is nickel-plated copper in the form of an expanded, wire mesh electrode with blind-like openings, which can be designed as a single-polar or bipolar electrode. The blind-like openings of a such electrode, when used in a membrane or diaphragm type chlor-alkali cell, can be either in Be oriented towards the membrane or opposite to the membrane.

Auch Raney-Nickel, wie es beispielsweise gemäß der US-Patentschrift 4 116 804 aus Ni3Al3 als Precursor herstellbar ist, oder andere Substrate mit einer Oberfläche aus Raney-Nickel eignen sich als elektrisch leitende Substrate, auf welche erfindungsgemäß mittels der Sputter-Technik ein MetallfilmRaney nickel, such as can be produced from Ni 3 Al 3 as a precursor according to US Pat. No. 4,116,804, or other substrates with a surface made from Raney nickel are also suitable as electrically conductive substrates on which Technique a metal film

030064/0685030064/0685

aufgebracht werden kann. Ferner kann eine aus expandiertem Stahl oder Stahlstreckmetall hergestellte Kathode mit Gasableitung gemäß der Erfindung mittels der Sputter-Technik mit einem Metallfilm versehen werden, ohne daß es dazu einer Schicht aus Raney-Nickel bedarf, und es können mittels einer solchen beschichteten Stahlelektrode praktisch die gleichen niedrigen Überspannungen erzielt werden wie mit einem Überzug aus Raney-Nickel.can be applied. Furthermore, a cathode made of expanded steel or expanded steel with gas discharge can be used be provided according to the invention by means of the sputtering technique with a metal film without there being a A layer of Raney nickel is required, and practically the same can be achieved by means of such a coated steel electrode low overvoltages can be achieved such as with a coating made of Raney nickel.

Typische für die Erfindung geeignete elektrisch leitende Substrate sind alle Materialien, wie sie in elektrolytischen Zellen als Elektroden eingesetzt werden, beispielsweise in Zellen, welche nach dem Filterpressenprinzip gebaut sind, mit monopolaren oder bipolaren Elektroden, die bezüglich der Permeabilität selektive Membranen aufweisen und insbesondere zur Elektrolyse von wäßrigen Lösungen von Alkalimetallhalogeniden eingesetzt werden. Weitere geeignete Materialien als Substrate sind Elektrodenmaterialien, wie sie in Zellen mit porösen oder semiporösen Diaphragmen oder Ionenaustauschermembranen verwendet werden, beispielsweise Membranen mit selektiver Permeabilität.Typical electrically conductive substrates suitable for the invention are all materials such as those used in electrolytic Cells are used as electrodes, for example in cells that are built according to the filter press principle, with monopolar or bipolar electrodes which have membranes that are selective in terms of permeability, and in particular be used for the electrolysis of aqueous solutions of alkali metal halides. Other suitable materials than Substrates are electrode materials like those in cells with porous or semi-porous diaphragms or ion exchange membranes may be used, for example membranes with selective permeability.

Das im Rahmen der Erfindung eingesetzte elektrisch leitende Substrat kann jede beliebige Form oder Größe haben, welche für die betreffende Zelle geeignet ist, in welcher die Elektrode als solche verwendet werden soll. Beispielsweise kann das elektrisch leitende Substrat die Form von Draht, Rohr, eines Stabes, einer flachen oder gewölbten Platte,The electrically conductive substrate used in the context of the invention can have any shape or size is suitable for the cell in question in which the electrode is to be used as such. For example the electrically conductive substrate can take the form of wire, tube, rod, flat or curved plate,

030064/0685030064/0685

• /Ml·• / Ml ·

einer perforierten Platte, eines Streckmetalls, einer Drahtgaze, einer Gaze oder einer porösen Mischung haben, beispielsweise eines gesinterten Metallpulvers. Die Oberfläche des betreffenden elektrisch leitenden Substrats kann mikroporös, glatt, offenzellig oder gesintert sein.a perforated plate, an expanded metal, a wire gauze, a gauze or a porous mixture, for example a sintered metal powder. The surface of the relevant electrically conductive substrate can be microporous, be smooth, open-celled or sintered.

Vor dem Aufbringen des Metallfilms auf das elektrisch leitende Substrat wird die Oberfläche desselben vorzugsweise sorgfältig gereinigt. Dieses Reinigen kann in irgendeiner beliebigen Weise in einem Reinigungsbehälter oder einem Reinigungsbad erfolgen, mit dem Ziel, alle Verunreinigungen zu entfernen, welche das Anhaften des auf die Substratfläche aufzubringenden Filmüberzugs beeinträchtigen wurden. Geeignete Reinigungsmethoden sind beispielsweise eine Entfettung im Lösungsmitteldampf, ein Behandeln mit alkalischer oder Säurelösung, ein chemisches Ätzen oder eine Sandstrahlbehandlung. Der Begriff "Reinigen" beinhaltet im Rahmen der Erfindung, daß die Oberflächen des betreffenden elektrisch leitenden Substrates ausreichend frei von störenden organischen oder anorganischen Filmen sind, so daß dann die Metallkomponente ohne Schwierigkeiten mittels der Sputter-Technik aufgebracht werden kann. Je nach der Art der elektrolytischen Zelle, in welcher die betreffende Elektrode eingesetzt werden soll, braucht auch nur ein Teil der Substratoberfläche gereinigt zu werden.Before applying the metal film to the electrically conductive Substrate, the surface thereof is preferably carefully cleaned. This cleaning can be in any arbitrary Be carried out in a cleaning container or a cleaning bath with the aim of removing all impurities, which would affect the adhesion of the film coating to be applied to the substrate surface. Suitable Cleaning methods are, for example, degreasing in solvent vapor, treatment with an alkaline or acid solution, chemical etching or sandblasting treatment. The term "cleaning" includes within the scope of the invention, that the surfaces of the relevant electrically conductive substrate are sufficiently free of interfering organic or inorganic films are so that the metal component is then applied without difficulty by means of the sputtering technique can be. Depending on the type of electrolytic cell in which the electrode in question is to be used, only a part of the substrate surface needs to be cleaned.

Das Spülen und Reinigen der Oberfläche des elektrisch leitenden Substrats kann mittels üblicher Techniken erfolgen. Ge-The surface of the electrically conductive substrate can be rinsed and cleaned by means of conventional techniques. Ge

030064/0685030064/0685

eignet ist zum Beispiel eine saure Beize, wie Salzsäure, welche im Anschluß an die eigentliche Reinigungsbehandlung angewendet wird, um Reste einer alkalischen Reinigungsflüssigkeit zu neutralisieren, und ferner kann man Oxydionen von der Elektrodenoberfläche durch Ausgasen entfernen.For example, an acidic stain such as hydrochloric acid is suitable, which is used after the actual cleaning treatment to remove residues of an alkaline cleaning liquid to neutralize, and also one can remove oxide ions from the electrode surface by outgassing.

Ein bevorzugtes Verfahren zur Vorbehandlung der Oberfläche des zu überziehenden Substrats für das Aufbringen des Metallfilms umfaßt die folgenden Arbeitsstufen:A preferred method of pretreating the surface of the substrate to be coated for the application of the metal film includes the following work stages:

a) Waschen mit einem organischen Lösungsmittel, wie Trichloräthylen, a) washing with an organic solvent such as trichlorethylene,

b) Waschen mit einem Alkohol, wie Isopropylalkohol,b) washing with an alcohol, such as isopropyl alcohol,

c) Eintauchen und Behandlung in einer anorganischen Säure, wie wäßrige Salzsäurelösung, vorzugsweise während eines Zeitraums von etwa 1 bis 30 Minuten,c) immersion and treatment in an inorganic acid, such as aqueous hydrochloric acid solution, preferably for a period of time from about 1 to 30 minutes,

d) Waschen mit Wasser, vorzugsweise entionisiertem Wasser,d) washing with water, preferably deionized water,

etwa
insbesondere während eines Zeitraums von/1 bis 30 Minuten,
approximately
in particular during a period of 1 to 30 minutes,

e) Eintauchen und Waschen mit einem Alkohol, wie Isopropylalkohol, insbesondere während eines Zeitraums von etwa 1 bis 60 Minuten, und gegebenenfallse) dipping and washing with an alcohol such as isopropyl alcohol, in particular for a period of about 1 to 60 minutes, and optionally

f) Trocknen mit einem Inertgas, insbesondere Stickstoff.f) drying with an inert gas, in particular nitrogen.

Auf diese Weise ist es möglich, eine Substratoberfläche zu erhalten, welche keinerlei Flüssigkeitsspuren mehr aufweist.In this way it is possible to add a substrate surface obtained, which no longer has any traces of liquid.

Die so gereinigte und getrocknete Substratoberfläche wird
anschließend visuell begutachtet um sicherzustellen, daß
The thus cleaned and dried substrate surface is
then visually assessed to ensure that

030064/0685030064/0685

sie vollkommen rein und trocken ist.it is perfectly pure and dry.

Als Nicht-Edelmetalle, welche mittels der Sputter-Technik auf der Oberfläche des elektrisch leitenden Substrats niedergeschlagen werden können, eignen sich insbesondere Kupfer, Nickel, Molybdän, Kobalt, Mangan, Chrom, Eisen, Titan sowie Mischungen und Legierungen dieser Metalle. Geeignete Legierungen sind beispielsweise Legierungen aus Nickel und Aluminium, aus Nickel und Zink sowie aus Nickel und Zinn.As non-precious metals, which are deposited on the surface of the electrically conductive substrate by means of the sputtering technique copper, nickel, molybdenum, cobalt, manganese, chromium, iron, and titanium are particularly suitable Mixtures and alloys of these metals. Suitable alloys are, for example, alloys of nickel and aluminum, made of nickel and zinc as well as of nickel and tin.

Zwei oder mehr Nicht-Edelmetalle können gleichzeitig oder getrennt auf die Oberfläche des elektrisch leitenden Substrats aufgebracht werden. Beispielsweise können Nickel und Molybdän gleichzeitig mittels Kathodenzerstäubung auf einem elektrisch leitfähigen Substrat, wie Nickel oder Stahl, aufgebracht werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsweise wird die Zusammensetzung des Metallfilms so eingestellt, daß sieTwo or more non-precious metals can be applied simultaneously or separately to the surface of the electrically conductive substrate be applied. For example, nickel and molybdenum can be used at the same time by means of cathode sputtering on one electrically conductive substrate, such as nickel or steel, are applied. According to a preferred embodiment, the composition of the metal film adjusted so that they

der Formel Ni Mo, entspricht, wobei "a" einen Wert im Bereich a ώ of the formula Ni Mo, where "a" has a value in the range a ώ

von 5 bis 95 Atomprozent und insbesondere im Bereich von 15 bis 8 5 Atomprozent hat, und die Summe von a+b = 100 Atomprozent ist.from 5 to 95 atomic percent and in particular in the range from 15 to 8 5 atomic percent, and the sum of a + b = 100 atomic percent is.

Auch Edelmetalle können als Film mittels der Sputter-Technik auf die Oberfläche des elektrisch leitenden Substrats aufgebracht werden. Unter einem Edelmetall wird hier jedes Metall verstanden, welches chemisch inert ist, insbesondere in bezug auf Sauerstoff. Geeignete Edelmetalle sind Silber, Gold, Rhodium, Iridium, Palladium, Platin, Ruthenium, Osmium sowiePrecious metals can also be applied as a film to the surface of the electrically conductive substrate using the sputtering technique will. A noble metal is understood here to mean any metal that is chemically inert, in particular with respect to on oxygen. Suitable noble metals are silver, gold, rhodium, iridium, palladium, platinum, ruthenium, osmium as well

030064/0685030064/0685

Mischungen und Legierungen dieser Metalle.Mixtures and alloys of these metals.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können zusammen mit dem Edelmetall oder Nicht-Edelmetall auch Opfermetalle in Filmform auf die Oberfläche des elektrisch leitenden Substrat aufgebracht werden und später selektiv aus dem gebildeten Metallfilm entfernt werden, vorzugsweise ohne daß jedoch gleichzeitig wesentliche Mengen des Nicht-Edelmetalls dabei entfernt werden. Auf diese Weise erhält man einen Metallfilm mit einer relativ stark mikroporösen Oberfläche. Die selektive Entfernung des Opfermetalls ist möglich infolge unterschiedlicher Löslichkeiten in einem Lösungsmittel oder infolge unterschiedlicher elektrochemischer Aktivität. Geeignet als Opfermetalle sind daher alle Metalle, welche sich mit dem ausgewählten Nicht-Edelmetall legieren, welche anschließend selektiv aus dem aufgebrachten Metallfilm entfernbar sind und welche den Spannungsabfall nicht ungünstig beeinflussen, falls ein Anteil des Opfermetalls nach der selektiven Entfernung noch im Film auf dem elektrisch leitenden Substrat verbleibt. Im Rahmen der Erfindung geeignete Opfermetaile sind beispielsweise Aluminium, Magnesium, Gallium, Zinn, Blei, Kadmium, Wismut, Antimon' und Zink sowie Mischungen und Legierungen dieser Metalle. Ferner eignen sich als Opfermetalle auch nicht-metallische Materialien, wie Kohlenstoff, Graphit und Phosphor. Bevorzugt sind als Opfermetalle im Rahmen der Erfindung jedoch Aluminium, Zink, Magnesium und Zinn sowie Mischungen und Legierungen dieser Metalle.According to a further embodiment, together with the Precious metal or non-precious metal also sacrificial metals are applied in film form to the surface of the electrically conductive substrate and later selectively removed from the formed metal film, preferably without, however, at the same time substantial amounts of the non-precious metal are removed in the process. In this way a metal film is obtained with a relatively strongly microporous surface. The selective removal of the sacrificial metal is possible due to different Solubilities in a solvent or as a result of different electrochemical activity. All metals that alloy with the selected non-precious metal are therefore suitable as sacrificial metals are then selectively removable from the applied metal film and which do not adversely affect the voltage drop affect if a proportion of the sacrificial metal according to the selective Removal still remains in the film on the electrically conductive substrate. Sacrificial details suitable within the scope of the invention are for example aluminum, magnesium, gallium, tin, lead, cadmium, bismuth, antimony and zinc and mixtures and alloys of these metals. Furthermore, non-metallic materials such as carbon, Graphite and phosphorus. In the context of the invention, however, aluminum, zinc, magnesium are preferred as sacrificial metals and tin, as well as mixtures and alloys of these metals.

030064/0685030064/0685

Das entsprechende Opfermetall wird je nach dem verwendeten Nicht-Edelmetall oder Edelmetall und der Art des Verfahrens ausgewählt, mit welchem das Opfermetall aus dem aufgebrachten Metallfilm entfernt wird. Außerdem ist auch der vorgesehene Anwendungszweck der Elektrode von Bedeutung. Je nach der Art des Edelmetalls oder Nicht-Edelmetalls können ein oder mehrere Opfermetallkomponenten verwendet werden.The appropriate sacrificial metal is made depending on the non-precious metal or precious metal used and the type of procedure selected with which the sacrificial metal is removed from the applied metal film. In addition, the intended one is also provided The purpose of the electrode is important. Depending on the species of the noble metal or non-noble metal, one or more sacrificial metal components can be used.

Der hier verwendete Ausdruck "Metallkomponente1 bzw. 'Metallmischung" umfaßt alle Metalle, welche einzeln oder gemeinsam als Opfer-Target für die Sputter-Technik eingesetzt werden. Das betreffende Target kann daher aus einem einzelnen Metall oder auch aus mehreren Metallen bestehen, beispielsweise aus Legierungen, welche auf diese Weise die Legierungskomponenten gleichzeitig auf der Oberfläche des elektrisch leitenden Substrats in Filmform niederschlagen.The term "metal component 1 or" metal mixture "used here includes all metals which are used individually or jointly as sacrificial targets for the sputtering technique. The target in question can therefore consist of a single metal or also of several metals, for example alloys, which in this way deposit the alloy components simultaneously in film form on the surface of the electrically conductive substrate.

Im allgemeinen können zwei oder mehr der genannten Metallkomponenten gleichzeitig mittels Sputter-Technik auf das elektrisch leitende Substrat aufgebracht werden. Gewünschtenfalls kann jedoch vorher eine Legierung oder eine Mischung solcher Metallkomponenten hergestellt werden, und die Legierung oder Mischung kann dann als solche mittels der Sputter-Technik auf das elektrisch leitende Substrat in Filmform niedergeschlagen werden. Gemäß einer anderen Ausführungsweise können zwei oder mehr Legierungen oder Mischungen gleichzeitig in Filmform aufgesprüht werden.In general, two or more of the metal components mentioned can be used are simultaneously applied to the electrically conductive substrate by means of sputtering technology. If so desired however, an alloy or a mixture of such metal components can be prepared beforehand, and the alloy or mixture can then be applied to the electrically conductive substrate as such by means of the sputtering technique Film form to be knocked down. According to another embodiment two or more alloys or mixtures can be sprayed on simultaneously in film form.

030084/0685030084/0685

Nach einer Ausführungsform der Erfindung werden ein Nicht-Edelmetall und mindestens ein Opfermetall gleichzeitig auf das elektrisch leitende Substrat aufgesprüht. Es können aber auch zwei Nicht-Edelmetalle und ein Opfermetall gleichzeitig auf die Oberfläche des Substrates aufgebracht werden. Bei dieser besonderen Ausführungsform werden als Nicht-Edelmetalle vorzugsweise Nickel und Molybdän und als Opfermetall Aluminium eingesetzt. Dabei wird die Zusammensetzung des MetallfilmsAccording to one embodiment of the invention, a non-precious metal and at least one sacrificial metal is sprayed onto the electrically conductive substrate at the same time. But it can also two non-precious metals and a sacrificial metal can be applied to the surface of the substrate at the same time. At this In a special embodiment, the base metals are preferably nickel and molybdenum and the sacrificial metal is aluminum used. Thereby the composition of the metal film

vorzugsweise so eingestellt, daß sie der Formel Ni Mo Alpreferably adjusted to be of the formula Ni Mo Al

χ y ζχ y ζ

entspricht, wobei "x" einen Wert im Bereich von 5 bis 50 und vorzugsweise von 10 bis 40 Atomprozent, "z" einen Wert im Bereich von 5 bis 45 und vorzugsweise von 10 bis 40 Atom— prozent hat und die Summe von x+y+z = 100 Atomprozent ist.corresponds to, where "x" has a value in the range from 5 to 50 and preferably from 10 to 40 atomic percent, "z" a value in the range from 5 to 45 and preferably from 10 to 40 atomic percent and the sum of x + y + z = 100 atomic percent.

Der Metallfilm auf der Elektrode kann zusätzlich Sauerstoff und/oder Kohlenstoff eingebaut enthalten. Es wird angenommen, daß diese beiden Elemente infolge der angewendeten Sputter-Technik oder dadurch eingebaut werden, daß der Metallfilm Sauerstoff oder der Luft ausgesetzt ist.The metal film on the electrode can additionally contain built-in oxygen and / or carbon. It is believed, that these two elements are incorporated as a result of the sputtering technique used or by the fact that the metal film Oxygen or air.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können mindestens ein Edelmetall und mindestens ein Nicht-Edelmetall gleichzeitig mittels der Sputter-Technik auf das elektrisch leitende Substrat aufgebracht werden.According to a further embodiment of the invention, at least a noble metal and at least one non-noble metal simultaneously by means of the sputtering technique on the electrically conductive substrate are applied.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können mindestens ein Edelmetall zusammen mit mindestens einem NichtEdelmetall und mindestens einem Opfermetall gleichzeitig mit- According to a further embodiment of the invention, at least a precious metal together with at least one non-precious metal and at least one sacrificial metal at the same time

030064/0685030064/0685

tels der Sputter-Technik auf das elektrisch leitende Substrat aufgebracht werden.by means of sputtering technology onto the electrically conductive substrate be applied.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthält der aufgebrachte Metallfilm eine Mischung aus a), einem ersten Nicht-Edelmetall oder Edelmetall, und b), mindestens einer weiteren Metallkomponente, nämlich ein weiteres Edelmetall, ein Opfermetall oder ein Nicht-Edelmetall. Der so zusammengesetzte Metallfilm hat vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 0,01 bis etwa 90 Mikron.According to another embodiment of the invention, the contains applied metal film a mixture of a), a first non-noble metal or noble metal, and b), at least one further metal component, namely another precious metal, a sacrificial metal or a non-precious metal. The so composed Metal film preferably has a thickness in the range of 0.01 to about 90 microns.

Für die Durchführung des Verfahrens der Erfindung wird die vorher getrocknete und gereinigte Oberfläche des elektrisch leitenden Substrates unter Verwendung einer Kathodenzerstäubungsvorrichtung hoher Kapazität mit einem Film versehen. Hierfür eignen sich beispielsweise ein invertiertes Magnetron bzw. ein Zerstäubungssystem mit Hohlkathode. Ein solches System ist beispielsweise im Handel unter der Bezeichnung "S-Gun -Source" und wird von der Firma Varian Associates, PaIo Alto, Kalifornien, hergestellt. Eine Anordnung für die Sputter-Technik mit einer bevorzugten Struktur des als Kathode geschalteten Targets wird in der US-Patentschrift Nr. 4 100 055 beschrieben. Bei dieser speziellen Anordnung handelt es sich um eine in spezieller Weise profilierte Kathode, welche das metallische Überzugsmaterial aufnimmt, sowie eine damit in Gruppe angeordnete geerdete zentral angeordnete Abschirmanode , welche die Elektronenentladung auf den Bereich in Nachbarschaft der Kathodenoberfläche ein-To carry out the method of the invention, the previously dried and cleaned surface of the electrically conductive substrate using a high capacity sputtering apparatus. An inverted magnetron or a sputtering system with a hollow cathode are suitable for this, for example. One such System is for example in the trade under the name "S-Gun -Source" and is from the company Varian Associates, PaIo Alto, California. An arrangement for the sputtering technique with a preferred structure of the target connected as cathode is described in the US patent No. 4,100,055. This special arrangement is one that is profiled in a special way Cathode, which receives the metallic coating material, as well as an earthed central one arranged in a group with it arranged shielding anode, which directs the electron discharge to the area in the vicinity of the cathode surface

030084/0685030084/0685

schränkt und die Felder erzeugt, welche die Elektronenentladung in Gang setzen. Außerdem sind eine Magnetanordnung vorgesehen, welche ein magnetisches Feld im Bereich der Elektronenentladung erzeugt, und ferner ein Kühlmantel, welcher die gesamte Kathodenanordnung umgibt.limits and generates the fields that set the electron discharge in motion. In addition, a magnet arrangement is provided, which generates a magnetic field in the area of the electron discharge, and also a cooling jacket, which the entire Surrounds the cathode assembly.

Eine besondere erfindungsgemäße Ausführungsform der Elektrode, welche sich vor allem zur Anwendung als Kathode in einer alkalischen Elektrolytflüssigkeit eignet, ist dadurch gekennzeichnet, daß sie ausA special embodiment of the electrode according to the invention, which is particularly suitable for use as a cathode in an alkaline electrolyte liquid is characterized by that they are out

a) einem inneren elektrisch leitenden Metallkern,a) an inner electrically conductive metal core,

b) einer diesen Kern einhüllenden inneren nickelhaltigen Schicht,b) an inner nickel-containing layer enveloping this core,

c) einer den Kern und die innere Schicht einhüllenden mittleren Schicht, die Raney-Nickel enthält, undc) a middle layer which envelops the core and the inner layer and which contains Raney nickel, and

d) einer nickelhaltigen äußeren Hüllschicht besteht, wobei mindestens die äußere Hüllschicht mittels der Sputter-Technik aufgebracht worden ist.d) there is a nickel-containing outer coating layer, at least the outer coating layer by means of the Sputtering technique has been applied.

Die Anzahl der Metalle, welche den Metallfilm bilden, ist
nicht beschränkt und kann im Bereich von 2 bis etwa 50, vorzugsweise im Bereich von 2 bis etwa 40 liegen.
The number of metals that make up the metal film is
not limited and can be in the range from 2 to about 50, preferably in the range from 2 to about 40.

Die hier verwendeten Ausdrücke "Niederschlag' bzw. "Niederschlagen mittels der Sputter-Technik" betreffen eine Niederschlagstechnik, mittels welcher eine Mischung aus Metallkomponenten in Form eines Filmes auf einem elektrisch leitendenThe terms "precipitation" and "precipitation" used here by means of the sputtering technique "refer to a deposition technique by means of which a mixture of metal components in the form of a film on an electrically conductive

030064/0685030064/0685

Substrat gleichzeitig niedergeschlagen werden, wobei zwischen einer Anode und einem als Kathode geschalteten Opfer-Target eine hohe Spannung aufrechterhalten wird- Die auf der Kathode, d.h. dem Opfer-Target, enthaltene Metallkomponente wird durch Bombardierung mittels positiv geladener Ionen verdampft,und dieser Dampf diffundiert zum Teil von der Kathode fort und schlägt sich auf dem zu behandelnden Objekt, d.h. dem elektrisch leitenden Substrat,in Form eines Metallfilms nieder. Es kann sich dabei um eine Hochfrequenz- bzw. um eine Gleichstrom-Sputter-Technik handeln. Auch die Sputter-Technik mittels chemisch reagierendem Dampf, wobei der betreffende Dampf durch eine chemische Reaktion an der Kathode gebildet wird, ist unter diesem Ausdruck zu verstehen. Gleichfalls fällt darunter die sogenannte Reaktiv-Sputter-Technik, wobei der erzeugte Dampf oder der niedergeschlagene Film mit der in der Vorrichtung vorherrschenden Atmosphäre reagiert. Ferner kennt man die Ionenstrahl-Sputter-Technik oder Ionenplattierungs-Technik,bei der ein Target von einem fokussierten Strahl von hoher Energie aus inerten Gasionen bombardiert wird, wodurch der entsprechende Metalldampf gebildet wird. Weiterhin kennt man noch die sogenannte "Bias"-Technik und die Getter-Sputter-Technik. Die,einzelnen Methoden der Sputter-Technik werden beispielsweise in der folgenden Literaturstelle eingehend beschrieben: "Sputter Coating - Its Principles and Potential" von J.A. Thornton, S.A.E. Publication 730544 (Mai 1973). Ferner gehören zu der Sputter-Technik die Gleichstrom-Diode-Sputter-Technik oder die Hochfrequenz-Diode-Sputter-Technik sowie ionische Magnetronen-Kanonen oderSubstrate are deposited simultaneously, with between an anode and a sacrificial target connected as a cathode a high voltage is maintained - the metal component contained on the cathode, i.e. the sacrificial target is vaporized by bombardment with positively charged ions, and this vapor diffuses in part from the cathode and hits the object to be treated, i.e. the electrically conductive substrate, in the form of a metal film low. This can be a high-frequency or a direct current sputtering technique. Also the sputter technology by means of chemically reacting steam, the steam in question being produced by a chemical reaction at the cathode is to be understood under this term. This also includes the so-called reactive sputter technology, the generated steam or deposited film reacting with the atmosphere prevailing in the device. The ion beam sputtering technique or ion plating technique is also known bombarding a target with a focused, high energy beam of inert gas ions is, whereby the corresponding metal vapor is formed. The so-called "bias" technique is also known and the getter-sputter technique. The individual methods of the sputtering technique are described, for example, in the following literature reference described in detail: "Sputter Coating - Its Principles and Potential" by J.A. Thornton, S.A.E. Publication 730544 (May 1973). The sputtering technique also includes the direct current diode sputtering technique or the high-frequency diode sputtering technique as well as ionic magnetron cannons or

030064/0685030064/0685

die Triode-Sputter-Technik oder reaktive Sputter-Technik mit ionischer Aktivierung. Hierzu wird auf die eingehende Diskussion dieser Techniken in der folgenden Literaturstelle verwiesen: "Metal Finishing", J.J. Bessot, März 1980, insbesondere S. 21 .using the triode sputtering technique or reactive sputtering technique ionic activation. For this purpose, reference is made to the detailed discussion of these techniques in the following reference referenced: "Metal Finishing", J.J. Bessot, March 1980, in particular P. 21.

Bei der Sputter-Technik werden die Metalle einer Metallmischung gleichzeitig und in leitender Form auf die gereinigte Kathodenoberfläche niedergeschlagen, wodurch ein Film auf dem elektrisch leitenden Substrat der Elektrode gebildet wird.With the sputtering technique, the metals of a metal mixture are applied simultaneously and in conductive form to the cleaned cathode surface is deposited, thereby forming a film on the electroconductive substrate of the electrode.

Wenn mittels der Sputter-Technik ein metallischer Film aus zwei Nicht-Edelmetallen und einem Opfermetall aufgebracht werden soll, können Einzeltargets verwendet werden, welche jeweils aus dem betreffenden Nicht-Edelmetall bzw. dem Opfermetall bestehen. Das elektrisch leitende Substrat wird dann in einem rotierenden Halter angeordnet und wird gleichzeitig von den Einzeltargets beaufschlagt, wodurch sich insgesamt ein metallischer Film auf dem elektrisch leitenden Substrat ausbildet. Die Menge des von jedem Einzeltarget zerstäubten und auf dem elektrisch leitenden Substrat niedergeschlagenen Metalls ist der dem betreffenden Zerstäubungssystem des Einzeltargets direkt zugeführten elektrischen Energie proportional. Um daher einen Metallfilm mit einer gewünschten Zusammensetzung herzustellen, muß die dem Einzeltarget zugeführte elektrische Energie entsprechend ausgewählt werden.When a metallic film made of two non-precious metals and a sacrificial metal are applied using the sputtering technique should, individual targets can be used, each made of the relevant non-precious metal or the sacrificial metal exist. The electrically conductive substrate is then placed in a rotating holder and is simultaneously acted upon by the individual targets, resulting in a total metallic film on the electrically conductive substrate trains. The amount of sputtered from each individual target and deposited on the electrically conductive substrate Metal is proportional to the electrical energy directly supplied to the respective sputtering system of the individual target. Therefore, in order to produce a metal film having a desired composition, the one-target must be supplied electrical energy can be selected accordingly.

Der Zerstäubungsvorgang wird so lange durchgeführt, bis derThe atomization process is carried out until the

030064/0885030064/0885

Metallfilm die gewünschte Dicke erreicht hat. Typische Metallfilmdicken liegen im Bereich von etwa 0,01 bis 90 Mikron, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 20 Mikron und insbesondere im Bereich von etwa 0,10 bis etwa 10 Mikron. Nachdem der gewünschte Film aufgebracht worden ist, wird die Energiezufuhr zu dem Zerstaubungssystem abgestellt und das mit dem Film versehene elektrisch leitende Substrat wird aus der betreffenden Vorrichtung entnommen.Metal film has reached the desired thickness. Typical metal film thicknesses are in the range of about 0.01 to 90 microns, preferably in the range of about 0.05 to about 20 microns, and most preferably ranging from about 0.10 to about 10 microns. After this the desired film has been applied, the power supply to the atomizing system is turned off and that with The electrically conductive substrate provided with the film is removed from the device concerned.

Gewünschtenfalls können elektrisch leitende Substrate, die einen Metallfilm mit einem oder mehreren Opfermetallen aufweisen, in einfacher Weise weiterbehandelt werden, indem man mindestens eine Anteilsmenge des Opfermetalls selektiv entfernt, wodurch man einen ausgelaugten Metallfilm erhält, der fest mit dem elektrisch leitenden Substrat verbunden ist. Eine vorzugsweise Methode zur Entfernung mindestens eines Teiles des Opfermetalls besteht darin, das mit dem das Opfermetall enthaltenden Film überzogene elektrisch leitende Substrat mit einer Alkalimetallhydroxidlösung zu behandeln, beispielsweise einer wäßrigen Lösung von Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und/oder Lithiumhydroxid, wobei die Menge des Alkalis so gewählt wird, daß mindestens ein,Teil des Opfermetalls selektiv aus dem Film herausgelöst wird, ohne daß andere NichtEdelmetalle gleichzeitig mit angegriffen und dadurch entfernt werden. Auf diese Weise wird ein dünner ausgelaugter Metallfilm gebildet. Es ist jedoch nicht schädlich, wenn ein geringer Anteil anderer vorhandener Nicht-Edelmetalle gleichzeitig aus dem überzogenen Substrat herausgelöst wird.If desired, electrically conductive substrates that have a metal film with one or more sacrificial metals can be further treated in a simple manner by selectively removes at least a portion of the sacrificial metal, thereby obtaining a leached metal film which is firmly connected to the electrically conductive substrate. A preferred method of removing at least one Part of the sacrificial metal is that with which the sacrificial metal containing film coated electrically conductive substrate with an alkali metal hydroxide solution, for example an aqueous solution of sodium hydroxide, potassium hydroxide and / or lithium hydroxide, the amount of the alkali is chosen so that at least a portion of the sacrificial metal is selective is removed from the film without other non-precious metals being attacked and thereby removed at the same time will. In this way, a thin leached metal film is formed. However, it is not harmful if a minor one Share of other non-precious metals present is simultaneously dissolved out of the coated substrate.

030064/0685 .030064/0685.

Diese Auslaugbehandlung ist jedoch nur eine Möglichkeit, um einen Film zu behandeln, der ein Opfermetall enthält. Man kann nämlich auch das Substrat mit dem das Opfermetall enthaltenden Film direkt in einer Elektrolysezelle für die Elektrolyse von Alkalimetallhalogeniden als Elektrode einsetzen, wobei dann das während der Elektrolyse gebildete Alkalimetallhydroxid das Opfermetall in wirksamer Weise aus dem durch Kathodenzerstäubung aufgebrachten Film herauslöst. Wenn jedoch eine mögliche Verunreinigung durch Ionen des Opfermetalls in Hinblick auf das herzustellende Alkalimetallhydroxid ein Problem darstellen sollte, dann ist es erforderlich, den durch Kathodenzerstäubung aufgebrachten Film mittels Alkali auszulaugen, bevor die entsprechende Elektrode eingesetzt wird. Für die Herauslösung des Opfermetalles aus dem aufgebrachten Metallfilm eignen sich Alkalimetallhydroxid-Konzentrationen von etwa 5 bis 50 Gewichtsprozent und vorzugsweise von etwa 10 bis 40 Gewichtsprozent. Die Temperatur der für die Behandlung eingesetzten Alkalimetallhydroxidlösung liegt zweckmäßig im Bereich von etwa 20 bis 600C und vorzugsweise im Bereich von etwa 40 bis 500C.However, this leach treatment is only one way to treat a film containing a sacrificial metal. The substrate with the film containing the sacrificial metal can also be used as an electrode directly in an electrolysis cell for the electrolysis of alkali metal halides, in which case the alkali metal hydroxide formed during the electrolysis effectively dissolves the sacrificial metal from the film applied by cathode sputtering. If, however, possible contamination by ions of the sacrificial metal should be a problem with regard to the alkali metal hydroxide to be produced, then it is necessary to leach out the sputtered film using alkali before the corresponding electrode is used. For the dissolution of the sacrificial metal from the applied metal film, alkali metal hydroxide concentrations of about 5 to 50 percent by weight and preferably of about 10 to 40 percent by weight are suitable. The temperature of the alkali metal hydroxide solution used for the treatment is expediently in the range from about 20 to 60 ° C. and preferably in the range from about 40 to 50 ° C.

Nach der Behandlung mit der Alkalimetallhydroxidlösung kann das elektrisch leitende Substrat mit dem ausgelaugten Metallfilm als Elektrode in einer elektrolytischen Zelle eingesetzt werden, vorzugsweise als Kathode.After treatment with the alkali metal hydroxide solution can the electrically conductive substrate with the leached metal film is used as an electrode in an electrolytic cell preferably as a cathode.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, einen Metallfilm von außerordentlich gleichmäßiger DickeBy means of the method according to the invention it is possible a metal film of extremely uniform thickness

030064/0685030064/0685

von nur wenigen Mikron auf die Oberfläche eines elektrisch leitenden Substrates aufzubringen.of just a few microns on the surface of an electrically conductive substrate.

In Hinblick auf die gewünschte Gleichmäßigkeit des niedergeschlagenen Metallfilms scheint es wesentlich, daß dessen Dicke 100 Mikron nicht übersteigt, da sonst zwei schädliche Wirkungen auftreten können. Zunächst kann ein dickerer Film Risse ausbilden, wie es aus den dickeren, mittels Elektroüberzugstechniken aufgebrachten überzügen bekannt ist, wodurch dann die Korrosionsbeständigkeit tatsächlich herabgesetzt wird. Außerdem ist die Oberfläche eines elektrisch leitenden Substrates nach den üblichen Reinigungs- und Ätzbehandlungen^ nach einer Säurewäsche und anderen entsprechenden Reinigungsmethoden bei mikroskopischer Betrachtung etwas rauh,und diese Rauhheit kann durch dickere Überzüge "geglättet" werden, da diese dazu neigen, ihre eigenen Oberflächencharakteristika auszubilden. In Hinblick auf die Überspannung ist ein solcher "Glättungseffekt" unerwünscht, da dadurch die wirksame Oberfläche herabgesetzt wird, was dann zu höheren Stromdichten auf der Elektrodenoberfläche führt. Die Erscheinungen des Abschälens oder der Entlaminierung sind Anzeichen dafür, daß die gemäß dem Stand der Technik aufgebrachten Überzüge während längerer Betriebszeiten nicht gut anhaften. Die erfindungsgemäß aufgebrachten metallischen Filme zeigen jedoch eine gute Haftung auf der Oberfläche des elektrisch leitenden Substrats,obwohl sie außerordentlich dünn sind.In terms of the desired evenness of the dejected For metal film it seems essential that its thickness does not exceed 100 microns, otherwise two deleterious effects may occur. First, a thicker film can crack, like the thicker one, using electroplating techniques applied coatings is known, which then the corrosion resistance is actually reduced. In addition, the surface of an electrically conductive substrate after the usual cleaning and etching treatments ^ after an acid wash and other appropriate cleaning methods a bit rough when viewed microscopically, and this Roughness can be "smoothed out" by thicker coatings as these tend to have their own surface characteristics to train. With regard to the overvoltage, such a "smoothing effect" is undesirable because it creates the effective surface is reduced, which then leads to higher current densities on the electrode surface. The phenomena of peeling or delamination are signs that the coatings applied according to the prior art are during Does not adhere well to prolonged periods of operation. According to the invention applied metallic films, however, show good adhesion to the surface of the electrically conductive substrate, though they are extraordinarily thin.

Diese geringe Dicke des erfindungsgemäßen metallischen FilmsThis small thickness of the metallic film according to the invention

030064/0685030064/0685

• OC Γ"• OC Γ "

bietet einen weiteren unerwarteten Vorteil in bezug auf die damit hergestellte.Elektrode. Die elektrische Leitfähigkeit des Metallfilms ist im allgemeinen geringer als diejenige des elektrischen leitenden Substrates, auf welches der Metallfilm niedergeschlagen worden ist. Das Aufbringen eines relativ dünnen Metallfilms anstelle eines relativ dicken Metallfilms bewirkt daher insgesamt eine Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit, und das trifft insbesondere dann zu, wenn die Dicke des metallischen Filmes nur einige Mikron oder sogar weniger beträgt.offers another unexpected advantage over the electrode made therewith. The electrical conductivity of the metal film is generally less than that of the electrically conductive substrate on which the metal film is placed has been knocked down. The application of a relatively thin metal film instead of a relatively thick metal film therefore causes an overall increase in electrical conductivity, and this is particularly true when the Thickness of the metallic film is only a few microns or even less.

Erfindungsgemäß erzeugte Metallfilme können außerdem Sauerstoff und/oder Kohlenstoff eingebaut enthalten. Man nimmt an, daß Sauerstoff- und/oder Kohlenstoffatome infolge der Anwendung der Sputter-Technik in den Metallfilm eingebaut werden.Metal films produced according to the invention can also contain oxygen and / or incorporated carbon. It is believed that oxygen and / or carbon atoms as a result of the application can be built into the metal film using sputtering technology.

Mittels der Sputter-Technik hergestellteElektroden nach der Erfindung haben entgegen den mit einem Überzug aus Raney-Nickel versehenen Elektroden des Stands der Technik keinen kristallinen, zum Zerbröckeln neigenden Überzug, sondern dieser Überzug scheint amorph oder nicht-kristallin zu sein, so daß sich in ihm auch keine Korngrenzen ausbilden. Daher entfällt auch die Möglichkeit einer chemischen Attacke längs der Korngrenzen, was sonst als Grund für das Phänomen des Abschälens des Überzuges angesehen wird.Electrodes produced by means of the sputtering technique according to the invention have, in contrast to those with a coating of Raney nickel provided electrodes of the prior art, rather than a crystalline, crumbling coating this coating appears to be amorphous or non-crystalline, so that no grain boundaries are formed in it either. Therefore there is also no possibility of a chemical attack along the grain boundaries, which would otherwise be the reason for the peeling phenomenon of the coating is viewed.

Die Art des mittels der Sputter-Technik aufgebrachten Metallfilms verringert demgemäß die Zahl von Haarrissen, und führtThe type of metal film applied by means of the sputtering technique accordingly reduces the number of hairline cracks and leads

030064/0685030064/0685

damit zu einer Verringerung des Problems des Abschälens des Überzuges bezüglich Metallfilmen aus solchen Legierungen, welche die geringsten Überspannungen ergeben. Da mittels der Sputter-Technik Metallfilme ausgebildet werden, die keine Neigung zur Haarrißbildung zeigen, verringern sich auch die Probleme eines chemischen Angriffs an der Stelle dieser Haarrisse und damit an den Korngrenzen. Außerdem weisen die so erzeugten Metallfilme eine Gleichförmigkeit der Oberfläche auf, welche wesentlich größer ist als diejenige von Überzügen aus Raney-Nickel, aus mittels Elektroplattierung oder stromloser Plattierung aufgebrachter Überzüge. Wie vorstehend schon ausgeführt, verringert diese Gleichmäßigkeit der Oberfläche des Überzuges die Art des chemischen Angriffs auf einen Angriff nicht an den Stellen von Rissen, sondern auf einen gleichförmigen Angriff auf die Oberfläche, wodurch die Angriffsmöglichkeiten an sich stark verringert werden. thus reducing the problem of peeling of the coating on metal films from such alloys which result in the lowest overvoltages. Since metal films are formed by means of the sputtering technique, which do not have any inclination to show hairline cracking, the problems of chemical attack at the location of these hairline cracks and are also reduced thus at the grain boundaries. In addition, the metal films thus produced have surface uniformity, which is significantly larger than that of coatings made of Raney nickel, from coatings applied by electroplating or electroless plating. As already stated above, This uniformity of the surface of the coating reduces the type of chemical attack on attack not at the points of cracks, but on a uniform attack on the surface, which greatly reduces the possibilities of attack.

Es wird angenommen, daß mittels der Sputter-Technik ein elektrisch leitendes Substrat mittels der Atomen oder Ionen, die aus dem Opfertarget freigesetzt werden, praktisch bombardiert wird und diese Atome oder Ionen in der Oberfläche implantiert werden. Dieses Bombardieren führt zu drei Hauptvorteilen der Sputter-Technik. Zunächst werden durch das Bombardieren die Verunreinigungen praktisch fortgeblasen und dadurch die Oberfläche des elektrisch leitenden Substrats gereinigt bzw. die Verunreinigungen werden tiefer in das elektrisch leitende Substrat hineingetrieben und dann von einem Metallfilm bedeckt. Zweitens führt dieses Bombardieren dazu, daß dieIt is believed that by means of the sputtering technique, an electrical conducting substrate by means of the atoms or ions released from the sacrificial target, practically bombarded and these atoms or ions are implanted in the surface. This bombing leads to three main advantages of the Sputtering technique. First of all, the bombardment practically blows away the impurities and thereby the surface of the electrically conductive substrate cleaned or the impurities are deeper into the electrically conductive The substrate is driven into it and then covered by a metal film. Second, this bombing causes the

030054/0885030054/0885

niedergeschlagenen Atome in schon vorhandene sehr dünne Oberflächenfilme oder Filme aus Verunreinigungen hindurchdringen und daher besser an dem Substrat anhaften. Drittens dienen die niedergeschlagenen und implantierten Atomedeposited atoms in already existing very thin surface films or films of contaminants penetrate through and therefore adhere better to the substrate. Third, serve the knocked down and implanted atoms

sozusagen als Nägel, mit denen der Metallfilm an dem elektrisch leitenden Substrat befestigt ist, so daß sich daraus eine größere Widerstandsfähigkeit gegenüber einem Abschälen oder Entlaminieren des Filmes ergibt^· Erscheinungen, welche bei praktisch allen anderen überzügen mit niedriger überspannung beobachtet werden, wenn solche Elektroden in elektrolytischen Verfahren eingesetzt wurden. Insgesamt ist daher die Sputter-Technik den anderen Überzugsmethoden überraschend überlegen, da auf diese Weise ein Metallfilm hergestellt werden kann, der praktisch keine Haarrisse aufweist und der außerdem dünn genug ist, um die natürlichen Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des elektrisch leitenden Substrates zu erhalten oder wiederzugeben, wodurch insgesamt die durch Gase erzeugte Überspannung wesentlich verringert wird.as nails, so to speak, with which the metal film is attached to the electrically conductive substrate, so that a greater resistance to peeling or delaminating of the film results in phenomena which at virtually all other low-voltage coatings observed when such electrodes were used in electrolytic processes. Overall is therefore the sputtering technique is surprisingly superior to the other coating methods, since it creates a metal film which has virtually no hairline cracks and which is also thin enough to show the natural To preserve or reproduce irregularities of the surface of the electrically conductive substrate, thereby overall the overvoltage generated by gases is significantly reduced.

Die erfindungsgemäß hergestellten Elektroden werden vorzugsweise als Kathoden bei der Elektrolyse von Lösungen von Alkalimetallverbindungen eingesetzt. Typische Alkalimetallverbindungen sind Alkalimetallhalogenide, beispielsweise Lösungen von Alkalimetallchloriden, wie Natriumchlorid, Kaliumchlorid und Mischungen dieser Chloride, ferner Alkalimetallhydroxidlösuiigen, wie Lösungen von Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Lithiumhydroxid sowie Mischungen dieser Hydroxide. Für solche Verfahren geeignete typische Elektrolysezellen sind Zellen vomThe electrodes made in accordance with the present invention are preferred used as cathodes in the electrolysis of solutions of alkali metal compounds. Typical alkali metal compounds are alkali metal halides, for example solutions of alkali metal chlorides such as sodium chloride, potassium chloride and mixtures these chlorides, also alkali metal hydroxide solutions, such as Solutions of sodium hydroxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide and mixtures of these hydroxides. For such procedures suitable typical electrolytic cells are cells from

030064/0685030064/0685

Typ der Diaphragmazellen und Membranzellen, vorzugsweise aufgebaut nach dem Prinzip der Filterpressen, wobei die Filterpreßzellen monopolar oder bipolar gebaut sein können.Type of diaphragm cells and membrane cells, preferably constructed according to the principle of filter presses, whereby the filter press cells can be monopolar or bipolar.

Erfindungsgemäße Elektroden können jedoch auch in anderen elektrolytischen Zellen Anwendung finden, beispielsweise als Anoden oder Kathoden bei der Elektrolyse von Wasser.However, electrodes according to the invention can also be used in others Electrolytic cells are used, for example as anodes or cathodes in the electrolysis of water.

Als Membran für solche Elektrolysezellen eignen sich beispielsweise durch Sulfongruppen substituierte Perfluorkohlenwasserstof f-Polymere (vgl. US-Patentschrift 4 036 714), ferner mittels primärer Amingruppen substituierte Polymerisate (vgl. US-Patentschrift 4 085 071) und mit Polyamingruppen substituierte Polymere (vgl. US-Patentschrift 4 030 988JL Auch mit Carbonsäuregruppen substituierte Polymere sind für die Membrane geeignet (vgl. US-Patentschrift 4 065 366) .Suitable membranes for such electrolysis cells are, for example perfluorocarbons substituted by sulfonic groups f-polymers (cf. US Pat. No. 4,036,714), furthermore polymers substituted by means of primary amine groups (cf. US Pat. No. 4,085,071) and polymers substituted with polyamine groups (cf. US Pat. No. 4,030,988JL Also with Polymers substituted by carboxylic acid groups are suitable for the membrane (see US Pat. No. 4,065,366).

Die nachstehenden Beispiele erläutern die Erfindung und die Brauchbarkeit der Sputter-Technik für die Herstellung von insbesondere Kathoden mit niedriger Überspannung. Wenn nicht anders angegeben, beziehen sich alle Teile und Prozentsätze auf das Gewicht.The following examples illustrate the invention and the utility of the sputtering technique for the production of especially low overvoltage cathodes. Unless otherwise stated, all parts and percentages are by weight.

030064/0885030064/0885

. 3/1 ·. 3/1

Beispiel 1example 1

Unter Anwendung der Lehre der Erfindung wird ein Metallfilm auf ein elektrisch leitendes Substrat mit hoher elektrochemischer Aktivität und niedriger Wasserstoffüberspannung aufgebracht,und diese Elektrode wird anschließend als Kathode in einer elektrochemischen Zelle eingesetzt.Using the teachings of the invention, a metal film is deposited on an electrically conductive substrate with high electrochemical properties Activity and low hydrogen overvoltage are applied, and this electrode is subsequently used as the cathode used in an electrochemical cell.

Versuch AAttempt a

Als elektrisch leitendes Substrat werden Abschnitte von 2,5 χ 7,5 cm aus Drahtnetz aus Nickelstreckmetall eingesetzt und darauf Metallfilme aufgebracht. Die Drahtnetzproben werden zunächst in der folgenden Weise gereinigt:Sections of 2.5 χ are used as the electrically conductive substrate 7.5 cm of wire mesh made of expanded nickel metal is used and metal films are applied to it. The wire mesh samples are initially cleaned in the following way:

a) Waschen mit Trichloräthylen: 5 Minuten,a) washing with trichlorethylene: 5 minutes,

b) Behandeln in 10-prozentiger Salzsäure: 10 Minuten,b) treatment in 10 percent hydrochloric acid: 10 minutes,

c) Waschen in entionisiertem Wasser: 15 Minuten,c) washing in deionized water: 15 minutes,

d) Behandeln in Isopropylalkohol: 30 Minuten, anschließendd) Treatment in isopropyl alcohol: 30 minutes, then

e) Trocknen mit trockenem Stickstoff.e) drying with dry nitrogen.

Das so gereinigte Nickelnetz wird unter Verwendung einer Metallmischung aus drei verschiedenen Opfertargets besprüht, wobei das erste Target als Nicht-Edelmetall Nickel enthält, das zweite Target als Nicht-Edelmetall Molybdän enthält und das dritte Target als Opfermetall Aluminium enthält. Die drei Targets werden als Sputter-Kanonen gleichzeitig eingesetzt, um entsprechende Anteilsmengen von Nickel, Molybdän und Aluminium auf eine erste Probe des elektrisch leitenden Substrats in Form eines dünnen Films aufzubringen. Dabei wird der Sprühvorgang so gesteuert, daß sich ein Film derThe nickel mesh thus cleaned is made using a metal mixture sprayed from three different sacrificial targets, the first target containing nickel as a non-precious metal, the second target contains molybdenum as the base metal and the third target contains aluminum as the sacrificial metal. the three targets are used as sputter guns at the same time to generate corresponding proportions of nickel and molybdenum and depositing aluminum on a first sample of the electrically conductive substrate in the form of a thin film. Included the spraying process is controlled so that a film of the

03006A/068S03006A / 068S

Zusammensetzung A bildet, der etwa 45 Gewichtsprozent Nickel, etwa 45 Gewichtsprozent Molybdän und etwa 10 Gewichtsprozent Aluminium enthält.Composition A forms about 45 weight percent nickel, about 45 weight percent molybdenum, and about 10 weight percent Contains aluminum.

Auf einem weiteren elektrisch leitenden Nickelnetzsubstrat wird ein entsprechender Metallfilm der Zusammensetzung B aufgebracht, der so eingestellt wird, daß er etwa 40 Gewichtsprozent Nickel, etwa 40 Gewichtsprozent Molybdän und etwa 20 Gewichtsprozent Aluminium enthält. In beiden Fällen wird das betreffende elektrisch leitende Substrat in einem rotierenden Planetenhalter angeordnet (rotating planetary holder). Die den einzelnen Verstaubungskanonen für die Einzeltargets aus Nickelmolybdän und Aluminium zugeordnete Energiezufuhr wird so eingeregelt, daß man Metallfilme der Zusammensetzungen A bzw. B in den angegebenen Dicken erhält (vgl. Tabelle I). Nach Erreichen der gewünschten Filmdicke wird der Zerstäubungsvorgang beendet.A corresponding metal film of composition B is applied to a further electrically conductive nickel mesh substrate, which is adjusted to contain about 40 percent by weight nickel, about 40 percent by weight molybdenum and about Contains 20 percent by weight aluminum. In both cases, the relevant electrically conductive substrate is rotating in a Planet holder arranged (rotating planetary holder). The individual dust collectors for the Energy supply assigned to individual targets made of nickel molybdenum and aluminum is regulated in such a way that metal films of compositions A and B are obtained in the specified thicknesses (cf. Table I). After reaching the If the desired film thickness is desired, the atomization process is ended.

In Kombination mit einer Ätztechnik wird die Auger-Elektronenspektroskopie angewendet, um die Zusammensetzung des Metallfilms als Funktion seiner Dicke zu bestimmen, gemessen von der äußeren Oberfläche des Metallfilms bis zu dem elektrisch leitenden Substrat. Für eine Analyse mittels der Auger-Elektronenspektroskopie wird der Metallfilm mit Elektronen bombardiert, und anschließend werden die Sekundärelektronen bestimmt, welche sich von den Metallatomen im Metallfilm unterscheiden.In combination with an etching technique, Auger electron spectroscopy applied to determine the composition of the metal film as a function of its thickness, measured by the outer surface of the metal film to the electrically conductive substrate. For analysis using Auger electron spectroscopy the metal film is bombarded with electrons, and then the secondary electrons are determines which are different from the metal atoms in the metal film.

Allgemeine Methoden für die Analyse mittels Auger-Elektronen-General methods for analysis using Auger electron

030064/0885030064/0885

. 33.. 33.

spektroskopie werden in der nachstehenden Literaturstelle im einzelnen diskutiert: "Electronic Structure and Reactivity of Metal Surfaces", E.G. Derouane und A.A. Lucas, Plenum Press, New York, 1976, insbesondere S. 3 bis 6.spectroscopy are discussed in detail in the following reference: "Electronic Structure and Reactivity of Metal Surfaces ", E.G. Derouane and A.A. Lucas, Plenum Press, New York, 1976, in particular pp. 3 to 6.

Bei Anwendung der Methode der Auger-Elektronenspektroskopie wird zunächst die Oberfläche des Metallfilms analysiert. Anschließend wird der Metallfilm bis zu einer bestimmten Tiefe mittels der Sputter-Technik abgetragen, und dann wird die. Analyse mittels der Auger-Elektronenspektroskopie wiederholt. Danach wird der Metallfilm bis zu einer größeren Tiefe abgetragen, und die Analyse mittels der Auger-Elektronenspektroskopie wiederum wiederholt. Der Ausdruck "Abtragen mittels der Sputter-Technik" bedeutet in Verbindung mit der Auger-Elektronenspektroskopie, daß ein Teil des Metallfilms bis zu einer gewünschten Tiefe abgetragen wird, so daß dann die Analyse mittels Auger-Elektronenspektroskopie in der gewünschten Tiefe des ursprünglichen Metallfilms vorgenommen werden kann.When using the Auger electron spectroscopy method, the surface of the metal film is first analyzed. Afterward the metal film is removed to a certain depth by means of the sputtering technique, and then the. Repeated analysis using Auger electron spectroscopy. Then the metal film is removed to a greater depth, and the analysis by means of Auger electron spectroscopy is repeated again. The expression "ablation by means of the sputtering technique "means in connection with the Auger electron spectroscopy, that part of the metal film is removed to a desired depth, so that then the Analysis can be made using Auger electron spectroscopy at the desired depth of the original metal film can.

Die. Ergebnisse der Analyse mittels Auger-Elektronenspektroskopie an dem ersten elektrisch leitenden Substrat mit einem nicht-ausgelaugten Metallfilm, der eine Dicke von etwa 0,8 Mikron aufweist, sind in Tabelle I zusammengefaßt.The. Results of the analysis by means of Auger electron spectroscopy on the first electrically conductive substrate with a non-leached metal films, which are about 0.8 microns thick, are summarized in Table I.

030 0 64/0685030 0 64/0685

TabelleTabel

Dickethickness

(gemessen von der äußeren metallischen Filmoberfläche in Richtung des elektrisch leitenden Substrats)(measured from the outer metallic film surface in the direction of the electrically conductive Substrate)

Mikronmicron

0,0080.008

0,0210.021

0,0320.032

0,0580.058

0,1110.111

0,800 Vorhandene Metallart0.800 Existing metal type

(Atomprozent) Ni Al 0(Atomic percent) Ni Al 0

1515th 1515th 4242 2020th 88th 4848 1717th 1818th 1010 77th 5050 2020th 1616 88th 66th 5959 2525th 1616 «1"1 <1<1 5959 2525th 1616 <1<1 5959 2525th 1616 <1<1 5959 2525th 1616 <1<1

CO O ,lsiCO O , lsi

Die Ergebnisse der Analyse mittels Auger-Elektronenspektroskopie an dem zweiten elektrisch leitenden Substrat mit nichtausgelaugtem Metallfilm mit einer Dicke von etwa 0,91 Mikron sind in der nachstehenden Tabelle II zusammengefaßt.The results of the analysis by Auger electron spectroscopy on the second electrically conductive substrate with non-leached Metal films approximately 0.91 microns thick are summarized in Table II below.

030064/0685030064/0685

Tabelle IITable II

Dickethickness

(gemessen von der äußeren metallischen Filmoberfläche in Richtung des elektrisch leitenden Substrats)(measured from the outer metallic film surface in the direction of the electrically conductive Substrate)

Mikron 0Micron 0

0,008 0,016 0,032 0,058 0/111 0,800 Vorhandene Metallart0.008 0.016 0.032 0.058 0/111 0.800 Type of metal present

NiNi (Atomprozent)(Atomic percent) 00 CC. MoMon 1717th AlAl 2424 1818th 44th 2626th 3737 44th 22 3434 2626th 3434 11 11 5050 2525th 2424 <1<1 <1<1 5151 2525th 2424 <1<1 <1<1 5252 2525th 2424 <1 .<1. <1<1 5252 2525th 2424 <1<1 <1<1 5252 2424

Versuch BAttempt B

Im Anschluß an die Maßnahmen von Versuch A dieses Beispiels werden acht elektrisch leitende Substrate gemäß der Erfindung mittels der Sputter-Technik mit einem Metallüberzug versehen. Diese acht elektrisch leitenden Substrate werden zunächst in zwei Gruppen von je vier Substraten unterteilt. Die erste Gruppe dieser Substrate wird mit einer Zusammensetzung A überzogen. Dabei wird die Zusammensetzung A bezüglich der Einzeltargets und der zugeführten Energieleistung so eingestellt, daß der Film etwa 45 Gewichtsprozent Molybdän, etwa 45 Gewichtsprozent Nickel und etwa 10 Gewichtsprozent Aluminium enthält. Auf die zweite Gruppe von elektrisch leitenden Substraten wird mittels der Sputter-Technik ein Film der Zusammensetzung B aufgebracht, der so eingestellt wird, daß er etwa 40 Gewichtsprozent Molybdän, etwa 40 Gewichtsprozent Nikkei und etwa 20 Gewichtsprozent Aluminium enthält.Following the procedures of Experiment A of this example, eight electrically conductive substrates are made in accordance with the invention provided with a metal coating using the sputtering technique. These eight electrically conductive substrates are first shown in divided into two groups of four substrates each. The first group of these substrates is coated with a composition A. The composition A is adjusted with regard to the individual targets and the supplied energy output in such a way that that the film is about 45 weight percent molybdenum, about 45 weight percent nickel and about 10 weight percent aluminum contains. A film of the composition is sputtered onto the second group of electrically conductive substrates B, which is adjusted to contain about 40 weight percent molybdenum, about 40 weight percent Nikkei and contains about 20 weight percent aluminum.

Anschließend werden die Metallfilme dieser Substrate während etwa 60 Minuten bei 50°C in einer 20-prozentigen Natriumhydroxidlösung ausgelaugt, und anschließend werden die Elektroden mit einer Bezugselektrode in einer wäßrigen Lösung von etwa 35 % Natriumhydroxid bei 90°C elektrisch verbunden. Die beiden Elektroden werden mit einem Potentiostat verbunden, um die Wasserstoffüberspannung bei einer Stromdichte von etwaThe metal films of these substrates are then placed in a 20 percent sodium hydroxide solution at 50 ° C. for about 60 minutes leached, and then the electrodes with a reference electrode in an aqueous solution electrically connected by about 35% sodium hydroxide at 90 ° C. The two electrodes are connected to a potentiostat, around the hydrogen overvoltage at a current density of about

2 kA/m zu messen. Die in der nachstehenden Tabelle III angegebene berechnete Wasserstoffüberspannung ist die Differenz des tatsächlichen gemessenen Elektrodenpotentials und des reversiblen Wasserstoffpotentials bei der gleichen Tempera-To measure 2 kA / m. Those given in Table III below calculated hydrogen overvoltage is the difference the actual measured electrode potential and the reversible hydrogen potential at the same temperature

030064/0885030064/0885

- 33 -- 33 -

tür und der gleichen Konzentration. Der für die Messungen verwendete Potentiostat kompensiert automatisch für den Ohmschen Widerstand.door and the same concentration. The one used for the measurements Potentiostat automatically compensates for the ohmic resistance.

Die Verwendung eines Potentiostats zur Bestimmung von Elektrodenüberspannungen wird insbesondere in der folgenden Literaturstelle eingehend beschrieben: "Interfacial Electrochemistry, An Experimental Approach", von E. Gileadi et al., Addison-Wesley Publishing Co. Inc., 1975, insbesondere Seiten 181 bis 195.The use of a potentiostat to determine electrode overvoltages is described in detail in particular in the following literature: "Interfacial Electrochemistry, An Experimental Approach ", by E. Gileadi et al., Addison-Wesley Publishing Co. Inc., 1975, particularly pages 181 to 195.

Tabelle IIITable III

Zusammensetzung A erste Gruppe Composition A first group

Zusammensetzung B zweite GruppeComposition B second group

nominellenominal berechnetecalculated FilmMovie Wasserstoffhydrogen dickethickness überspannungOverload Mikronmicron (mV)(mV) 0,220.22 290290 0,520.52 275275 0,930.93 200200 1,931.93 150150 Test CTest C.

nominellenominal berechnetecalculated Film
dicke
Movie
thickness
Wasserstoff-
über spannung
Hydrogen-
Overload
Mikronmicron (mV)(mV) 0,20.2 170170 0,50.5 140140 0,980.98 6565 1,771.77 6060

Anschließend an die Maßnahmen von Versuch B dieses Beispiels wird eine andere Elektrode hergestellt, indem man auf ein elektrisch leitendes Substrat einen Metallfilm in einer Dicke von etwa 1,8 Mikron mittels der Sputter-Technik aufbringt. Der aufgebrachte Metallfilm hat eine Zusammensetzung entspre-Following the measures of Experiment B of this example, another electrode is made by clicking on a electrically conductive substrate applies a metal film to a thickness of about 1.8 microns using the sputtering technique. The applied metal film has a composition corresponding to

0300ΘΑ/06850300ΘΑ / 0685

chend etwa 40 % Nickel, etwa 40 % Molybdän und etwa 20 % Aluminium. Die so hergestellte Elektrode mit nicht-ausgelaugtem Metallfilm wird als Kathode in einer unterteilten Chloralkalielektrolysezelle eingesetzt. Diese Elektrolysezelle dient dazu, um eine 30-prozentige Natriumhydroxidlösung, Wasserstoff und Chlor aus einer wäßrigen Natriumchloridlösung herzustellen. Die Elektrolyselösung hatte eine Temperatur von etwa 85°C,accordingly about 40% nickel, about 40% molybdenum and about 20% aluminum. The electrode with the non-leached metal film thus produced is used as a cathode in a divided chlor-alkali electrolytic cell used. This electrolytic cell is used to generate a 30 percent sodium hydroxide solution, hydrogen and preparing chlorine from an aqueous sodium chloride solution. The electrolysis solution had a temperature of about 85 ° C,

und es wurde mit einer Stromdichte von etwa 2 kA/m gearbeitet, um die gewünschte 30-prozentige Natriumhydroxidlösung zu erhalten. Als Separator in dieser Zelle wurde eine Ionenaustauschermembran aus mit Sulfonsäuregruppen substituiertem Perfluorkohlenwasserstoff-Polymer verwendet. Es wurden ab Inbetriebnahme dieser Zelle im Verlauf der weiteren Betriebszeit die in der nachstehenden Tabelle IV angegebenen berechneten Wasserstoffüberspannungen festgestellt.and a current density of about 2 kA / m was used to obtain the desired 30 percent sodium hydroxide solution to obtain. An ion exchange membrane made of substituted sulfonic acid groups was used as a separator in this cell Perfluorocarbon polymer used. From the commissioning of this cell in the course of the further Operating time determined the calculated hydrogen overvoltages given in Table IV below.

Tabelle IVTable IV

seit Inbetriebnahme verstrichene berechnete Wasserstoffüber-Zeit in Tagen spannung an der Kathode (mV) Calculated hydrogen overtime elapsed since commissioning in days voltage at the cathode (mV)

1 189,51,189.5

3 155,43,155.4

19 128,019 128.0

24 101,524 101.5

26 79,326 79.3

33 · 71,633 x 71.6

42 57,542 57.5

45 73,345 73.3

49 71,949 71.9

56 80,056 80.0

60 74,060 74.0

75 87,075 87.0

81 92,381 92.3

87 91,787 91.7

90 80,190 80.1

030064/0685030064/0685

Beim Betrieb der Zelle konnten an der betreffenden Kathode keine Metallverunreinigungen und keine Ablösungserscheinungen festgestellt werden. Es wird angenommen, daß der Abfall in der berechneten Wasserstoffüberspannung an der Kathode vom ersten Betriebstag bis etwa zum zweiundvierzigsten Betriebstag darauf zurückzuführen ist, daß das Opfermetall Aluminium durch die in der Zelle erzeugte Natronlauge langsam aus dem Metallfilm herausgelaugt und damit die Kathode selbst aktiviert wird.During operation of the cell, no metal contamination and no signs of detachment could be found on the cathode in question to be established. It is believed that the drop in the calculated hydrogen overvoltage at the cathode is from first day of operation to about the forty-second day of operation is due to the fact that the sacrificial metal aluminum slowly leached out of the metal film by the caustic soda produced in the cell, thereby activating the cathode itself will.

Beispiel 2Example 2

Auf einem Nickelsubstrat wird mittels der Sputter-Technik ein Film aus Nickel und Molybdän in einer Dicke von etwa 0,3 Mikron aufgebracht. Das Nickelsubstrat bestand zu mindestens etwa 99 Atomprozent aus Nickel und lag als Platte vor. Der aufgebrachte Metallüberzug hatte eine Zusammensetzung entsprechend etwa 60 Atomprozent Molybdän, etwa 28 Atomprozent Nickel, etwa 6 Atomprozent Sauerstoff und etwa 6 Atomprozent Kohlenstoff.A film of nickel and molybdenum with a thickness of about 0.3 is created on a nickel substrate by means of the sputtering technique Micron applied. The nickel substrate consisted of at least about 99 atomic percent nickel and was in the form of a plate. Of the applied metal coating had a composition corresponding to about 60 atomic percent molybdenum, about 28 atomic percent Nickel, about 6 atomic percent oxygen and about 6 atomic percent carbon.

Eine kleine Probe des so mit einem Metallfilm versehenen Substrates wurde mit einem Epoxyharz maskiert, und es blieb nur 1 cm der Oberfläche frei. Diese so vorbereitete Probe wurde dann in eine Elektrolytlösung eingetaucht. Ein entsprechender Abschnitt von nicht mit überzug versehenem Nickelsubstrat wurde in gleicher Weise mittels Epoxyharz überzogen, und es wurde gleichfalls nur eine Fläche von 1 cm freigelassen. Diese keinen Metallfilm aufweisende Nickelelektrode diente alsA small sample of the substrate thus provided with a metal film was masked with an epoxy resin and only 1 cm of the surface remained exposed. This sample prepared in this way was made then immersed in an electrolyte solution. A corresponding section of uncoated nickel substrate was made coated in the same way with epoxy resin, and it was also left exposed only an area of 1 cm. These Nickel electrode not having a metal film served as

030064/0685030064/0685

Kontrollelektrode. Jede Probe wurde bei 8O0C in einer Lösung, welche 17 Gewichtsprozent Natriumhydroxid enthielt, kathodisch polarisiert. Die Elektrodenspannung wurde durch Vergleich des Potentials der Elektrode mit dem Potential einer gesättigten Calomel-Elektrode verglichen, welche über eine Salzbrücke mit dem gleichen Elektrolyt in Verbindung stand. Die Messungen wurden mittels eines Potentiostats durchgeführt, der automatisch für den Ohmschen Widerstand in der Elektrolytlösung kompensierte. Die gemessenen Elektrodenpotentiale sind in Fig. 1 dargestellt. Gemäß Fig. 1 wird die verminderte Überspannung der gemäß diesem Beispiel erfindungsgemäß hergestellten Elektrode bei einer ausgewählten Stromdichte bestimmt, indem man bei der betreffenden Stromdichte die Differenz zwischen dem Elektrodenpotential der mit überzug versehenen Elektrode und des Elektrodenpotentials der nicht-beschichteten Nickelelektrode feststellt. Bei einer Stromdichte von 2 kA/m beträgt die Verringerung der überspannung beispielsweise -1,46 V -(1,22 V) = 0,24 V oder -240 mV. Aus Fig. 1 kann abgelesen werden, daß der erfindungsgemäß aufgebrachte Metallüberzug das Kathodenpotential bei einer Stromdichte von 2,0 kA/m um etwa 240 mV herabgesetzt hat.Control electrode. Each sample was polarized cathodically at 8O 0 C in a solution containing 17 weight percent sodium hydroxide. The electrode voltage was compared by comparing the potential of the electrode with the potential of a saturated calomel electrode, which was connected to the same electrolyte via a salt bridge. The measurements were carried out by means of a potentiostat which automatically compensated for the ohmic resistance in the electrolyte solution. The measured electrode potentials are shown in FIG. According to FIG. 1, the reduced overvoltage of the electrode produced according to the invention according to this example is determined at a selected current density by determining the difference between the electrode potential of the coated electrode and the electrode potential of the non-coated nickel electrode at the relevant current density. With a current density of 2 kA / m, the reduction in overvoltage is, for example, -1.46 V - (1.22 V) = 0.24 V or -240 mV. It can be seen from FIG. 1 that the metal coating applied according to the invention has reduced the cathode potential by approximately 240 mV at a current density of 2.0 kA / m.

Beispiel 3Example 3

Man folgt der Arbeitsweise von Versuch A in Beispiel 1. Drei elektrisch leitende Nickelsubstrate mit gereinigten Oberflächen werden erfindungsgemäß mittels der Sputter-Technik mit einem Metallfilm überzogen.The procedure of Experiment A in Example 1 is followed. Three Electrically conductive nickel substrates with cleaned surfaces are according to the invention by means of the sputtering technique with a Metal film coated.

030064/0685030064/0685

Auf eine erste Probe wird ein Metallfilm der Zusammensetzung C niedergeschlagen, der etwa zu 66 2/3 % aus Molybdän und etwa 33 1/3 % aus Nickel besteht.A metal film of composition C is deposited on a first sample, about 66 2/3% of which is molybdenum and about 33 1/3% consists of nickel.

Auf eine zweite Probe wird ein Metallfilm niedergeschlagen, der die Zusammensetzung D aufweist und zu etwa je 50 % aus Molybdän und Nickel besteht.A metal film is deposited on a second sample which has the composition D and is approximately 50% off Is made up of molybdenum and nickel.

Auf die dritte Probe wird ein Metallfilm der Zusammensetzung E niedergeschlagen, der zu etwa 33 1/3 aus Molybdän und zu etwa 66 2/3 aus Nickel besteht.A metal film of composition E is deposited on the third sample, about 33 1/3 of which is molybdenum and about 66 2/3 consists of nickel.

Entsprechend den Maßnahmen des Versuchs B von Beispiel 1 wird die Wasserstoffüberspannung unter Verwendung eines Potentiostaten bei bestimmten Filmdicken bestimmt. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle V zusammengefaßt.Corresponding to the measures of Experiment B of Example 1, the hydrogen overvoltage is determined using a potentiostat determined for certain film thicknesses. The results are summarized in Table V below.

<P<P

Λ.Λ.

Tabelle VTable V

Erste ProbeFirst rehearsal

gemessene Filmdicke
(Mikron)
measured film thickness
(Micron)

0,03 0,33 O,65X Zusammensetzung C0.03 0.33 0.65 X Composition C

berechnete Wasserstoff über spannung (mV)calculated hydrogen over voltage (mV)

337 187 137337 187 137

Zweite ProbeSecond rehearsal

gemessene Filmdicke (Mikron)measured film thickness (microns)

0,03 0,19 0,65* Zusammensetzung D0.03 0.19 0.65 * Composition D.

berechnete Wasserst of f über spannung (mV)calculated hydrogen over voltage (mV)

307 247 167307 247 167

Dritte ProbeThird sample

gemessene Filmdicke (Mikron)measured film thickness (microns)

0,03 0,23 0,65* Zusammensetzung E0.03 0.23 0.65 * Composition E.

berechnete Wasserstoff über spannung (mV)calculated hydrogen versus voltage (mV)

347 297 237347 297 237

geschätzte Filmdickeestimated film thickness

030064/0685030064/0685

L e e'rs e i t eL e e'rs e i t e

Claims (18)

PatentansprücheClaims bestehend aus einem elektrisch leitenden Substrat und einem die überspannung herabsetzenden, die Substratfläche mindestensconsisting of an electrically conductive substrate and one that reduces the overvoltage, at least the substrate surface teilweise bedeckenden Metallfilm, dadurch g e k e η η -partially covering metal film, thereby g e k e η η - einemone zeichnet, daß der Metallfilm aus/mindestens zwei verschiedene Metalle enthaltenden Gemisch besteht, eine Dicke von unter 100 Mikron aufweist und mittels der Technik der Kathoden erstäubung (Sputter-Technik) aufgebracht worden ist.indicates that the metal film consists of / at least two different Mixture containing metals, has a thickness of less than 100 microns and by means of the technique of Cathode atomization (sputtering technique) has been applied. 2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallfilm eine Dicke im Bereich von 0,01 bis 90 Mikron, vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 20 Mikron und insbesondere im Bereich von 0,10 bis 10 Mikron aufweist.2. Electrode according to claim 1, characterized in that the metal film has a thickness in the range of 0.01 to 90 microns, preferably in the range of 0.05 to 20 microns, and more preferably in the range of 0.10 to 10 microns. 3. Elektrode nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallfilm die folgenden Komponenten enthält:3. Electrode according to claim 1 and 2, characterized in that the metal film contains the following components: a) ein erstes Nicht-Edelmetall,a) a first non-precious metal, b) mindestens ein weiteres Metall aus der Gruppe i) der Edelmetalle,b) at least one further metal from group i) precious metals, ii) der Nicht-Edelmetalle, iii) der Opfermetalle.ii) the non-precious metals, iii) the sacrificial metals. 4. Elektrode nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallfilm als Nicht-Edelmetall Kupfer, Nickel, Molybdän, Kobalt, Mangan, Chrom und/oder Eisen bzw. Legierungen aus diesen Komponenten enthält.4. Electrode according to claim 1 to 3, characterized in that that the metal film is made of copper, nickel, molybdenum, cobalt, manganese, chromium and / or iron or alloys as a non-noble metal contains these components. 030064/0695030064/0695 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED 5. Elektrode nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallfilm als Edelmetall Iridium, Palladium, Platin, Rhodium, Silber und/oder Gold bzw. Legierungen aus diesen Komponenten enthält.5. Electrode according to claim 1 to 4, characterized in that that the metal film as noble metal iridium, palladium, platinum, Contains rhodium, silver and / or gold or alloys made from these components. 6. Elektrode nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallfilm als Opfermetall Aluminium, Magnesium, Gallium, Zinn, Blei, Cadmium, Wismut, Antimon, Zink, Kohlenstoff, Stahl und/oder Phosphor bzw. Legierungen dieser Komponenten enthält.6. Electrode according to claim 1 to 5, characterized in that the metal film as sacrificial metal is aluminum, magnesium, gallium, Tin, lead, cadmium, bismuth, antimony, zinc, carbon, steel and / or phosphorus or alloys of these components contains. 7. Elektrode nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallfilm zusätzlich Sauerstoff und/oder Kohlenstoff eingebaut enthält.7. Electrode according to claim 1 to 6, characterized in that the metal film is additionally oxygen and / or carbon contains built-in. 8. Elektrode nach Anspruch 1 bis 7 insbesondere zur Anwendung als Kathode in einer alkalischen Elektrolytflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus8. Electrode according to claim 1 to 7, in particular for use as a cathode in an alkaline electrolyte liquid, characterized in that it consists of a) einem inneren elektrisch leitenden Metallkern,a) an inner electrically conductive metal core, b) einer diesen Kern einhüllenden inneren nickelhaltigen Schicht,b) an inner nickel-containing layer enveloping this core, c) einer den Kern und die innere Schicht einhüllenden mittleren Schicht, die Raney-Nickel enthält, undc) a middle layer which envelops the core and the inner layer and which contains Raney nickel, and d) einer nickelhaltigen äußeren Hüllschicht besteht,d) there is a nickel-containing outer coating layer, und daß mindestens die äußere Hüllschicht mittels der Sputter-Technik aufgebracht worden ist.and that at least the outer cladding layer by means of the sputtering technique has been applied. 03Q0S4/G68S03Q0S4 / G68S 9. Elektrode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Metallkern aus Nickel oder mit Nickel überzogenem Kupfer besteht.9. Electrode according to claim 8, characterized in that the electrically conductive metal core consists of nickel or copper coated with nickel. 10. Elektrode nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Hüllschicht (b) mindestens 50 Gewichtsprozent Molybdän enthält.10. Electrode according to claim 8 and 9, characterized in that the inner cladding layer (b) is at least 50 percent by weight Contains molybdenum. 11. Elektrode nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Schicht (c) mindestens 50 Gewichtsprozent Molybdän enthält.11. Electrode according to claim 8 to 10, characterized in that the middle layer (c) is at least 50 percent by weight Contains molybdenum. 12. Elektrode nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Hüllschicht (d) mindestens 50 Gewichtsprozent Molybdän enthält.12. Electrode according to claim 8 to 11, characterized in that the outer cladding layer (d) is at least 50 percent by weight Contains molybdenum. 13. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die den Metallfilm bildenden Komponenten getrennt oder als Mischung mittels der Sputter-Technik aufsprüht, bis die vorgesehene Filmdicke erreicht ist.13. A method for producing an electrode according to claim 1 to 12, characterized in that the components forming the metal film are separated or as a mixture by means of the Sputtering technique is sprayed on until the intended film thickness is reached. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Mitverwendung eines Opfermetalls den Metallfilm anschließend mit einem Alkalimetallhydroxid auslaugt.14. The method according to claim 13, characterized in that when a sacrificial metal is used, the metal film is then used leached with an alkali metal hydroxide. 030084/068S030084 / 068S 15. Verfahren nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß man als Nicht-Edelmetalle Nickel und Molybdän, als Edelmetalle Palladium und Platin jeweils auch in Form ihrer Legierungen ι und als Opfermetall· Aiuminium einsetzt.15. The method according to claim 13 and 14, characterized in that that nickel and molybdenum are used as non-noble metals, palladium and platinum as noble metals, each also in the form of their alloys ι and used as sacrificial metal · Aiuminium. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung des Meta^füms so eingesteht wird, daß sie der Formel· Ni Mo, entspricht, wobei "aM einen Wert im16. The method according to claim 15, characterized in that the composition of the meta ^ füms is admitted that it corresponds to the formula · Ni Mo, where "a M is a value im a ώ a ώ Bereich von 5 bis 95 Atomprozent und insbesondere im Bereich von 15 bis 85 Atomprozent hat und die Summe von a + b = 100 Atomprozent ist.Has the range from 5 to 95 atomic percent and in particular in the range from 15 to 85 atomic percent and the sum of a + b = 100 atomic percent is. 17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung des MetaMfüms so eingestellt wird, daß sie der Formel Ni Mo Al entspricht, wobei "x" einen Wert im Bereich von 5 bis 50 und vorzugsweise von 10 bis 40 Atomprozent, "z" einen Wert im Bereich von 5 bis 45 und vorzugsweise von 10 bis 40 Atomprozent hat und die Summe von x+y+z=100 Atomprozent ist.17. The method according to claim 15, characterized in that the composition of the MetaMfume is adjusted so that it corresponds to the formula Ni Mo Al, where "x" has a value in the range from 5 to 50 and preferably from 10 to 40 atomic percent, "z" has a value in the range from 5 to 45 and preferably from 10 to 40 atomic percent and the sum of x + y + z = 100 Atomic percent is. 18. Verfahren nach Anspruch 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des zu überziehenden Substrats in der folgenden Weise für das Aufbringen des Meta^füms Vorbehande^ wird:18. The method according to claim 13 to 17, characterized in that that the surface of the substrate to be coated is pretreated in the following way for the application of the metal film will: a) Waschen mit einem organischen Lösungsmittel·,a) washing with an organic solvent, b) Waschen mit einem Aikohol·,b) washing with an alcohol, c) Eintauchen in einer anorganischen Säure,c) immersion in an inorganic acid, d) Waschen mit Wasser,d) washing with water, 030034/0ISB030034 / 0ISB e) Waschen mit einem Alkohol und gegebenenfallse) washing with an alcohol and optionally f) Kontaktieren mit trockenem Inertgas, insbesondere Stickstoff.f) contacting with dry inert gas, in particular nitrogen. 030064/06SS030064 / 06SS
DE19803022751 1979-07-02 1980-06-18 LOW OVERVOLTAGE ELECTRODE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME Withdrawn DE3022751A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US5433579A 1979-07-02 1979-07-02
US12987380A 1980-03-27 1980-03-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3022751A1 true DE3022751A1 (en) 1981-01-22

Family

ID=26732906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19803022751 Withdrawn DE3022751A1 (en) 1979-07-02 1980-06-18 LOW OVERVOLTAGE ELECTRODE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME

Country Status (7)

Country Link
AU (1) AU5889880A (en)
BR (1) BR8003885A (en)
DE (1) DE3022751A1 (en)
FR (1) FR2461023A1 (en)
GB (1) GB2058842A (en)
IT (1) IT1144050B (en)
NL (1) NL8003702A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0126189A1 (en) * 1982-11-30 1984-11-28 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha An improved hydrogen-evolution electrode and a method of producing the same

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4354915A (en) * 1979-12-17 1982-10-19 Hooker Chemicals & Plastics Corp. Low overvoltage hydrogen cathodes
JPS5925986A (en) * 1982-07-16 1984-02-10 Asahi Glass Co Ltd Cathode with high durability and low hydrogen over-voltage and its manufacture
GB2190399A (en) * 1986-05-02 1987-11-18 Nat Res Dev Multi-metal electrode
US6599404B1 (en) * 1996-08-19 2003-07-29 Lattice Energy Llc Flake-resistant multilayer thin-film electrodes and electrolytic cells incorporating same
RU2265677C2 (en) 2000-02-25 2005-12-10 Латтис Энерджи, Л.Л.К. Electrode and cell device
GB2373053A (en) * 2001-03-01 2002-09-11 Univ Oxford Brookes Measuring electrode, particularly pH sensing electrode
ITMI20091621A1 (en) * 2009-09-23 2011-03-24 Industrie De Nora Spa ELECTRODE FOR ELECTROLYTIC PROCESSES WITH CONTROLLED CRYSTALLINE STRUCTURE
CN103539227B (en) * 2013-10-30 2015-02-04 北京师范大学 Preparation process of Ag-supported and MnO2-CeO2 doped activated alumina particle electrode containing CuO interlayer
KR20240034845A (en) * 2021-07-22 2024-03-14 썬그린에이치2 피티이. 엘티디. Electrolyzer system and electrode manufacturing method

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3428544A (en) * 1965-11-08 1969-02-18 Oronzio De Nora Impianti Electrode coated with activated platinum group coatings
US3933616A (en) * 1967-02-10 1976-01-20 Chemnor Corporation Coating of protected electrocatalytic material on an electrode
GB1244850A (en) * 1967-11-06 1971-09-02 Ici Ltd Electrolysis of aqueous alkali metal chlorides
FR2088659A5 (en) * 1970-04-21 1972-01-07 Progil
FR2098563A5 (en) * 1970-07-10 1972-03-10 Progil
SU537125A1 (en) * 1974-04-25 1976-11-30 Институт электрохимии Академии наук СССР Electrode for electrolysis of an alkali aqueous solution and method for its manufacture
US4055477A (en) * 1974-10-18 1977-10-25 Ppg Industries, Inc. Electrolyzing brine using an anode coated with an intermetallic compound
US4007107A (en) * 1974-10-18 1977-02-08 Ppg Industries, Inc. Electrolytic anode
NL7607442A (en) * 1975-07-08 1977-01-11 Rhone Poulenc Ind CATHOD FOR ELECTROLYSIS IN ALKALINE ENVIRONMENT.
US4162204A (en) * 1978-04-03 1979-07-24 Olin Corporation Plated metallic cathode
US4275126A (en) * 1978-04-12 1981-06-23 Battelle Memorial Institute Fuel cell electrode on solid electrolyte substrate
US4248679A (en) * 1979-01-24 1981-02-03 Ppg Industries, Inc. Electrolysis of alkali metal chloride in a cell having a nickel-molybdenum cathode
GB2015032B (en) * 1979-02-26 1982-06-23 Asahi Glass Co Ltd Electrodes and processes for preparing them

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0126189A1 (en) * 1982-11-30 1984-11-28 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha An improved hydrogen-evolution electrode and a method of producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
IT8048965A0 (en) 1980-06-13
BR8003885A (en) 1981-04-22
NL8003702A (en) 1981-01-06
IT1144050B (en) 1986-10-29
GB2058842A (en) 1981-04-15
AU5889880A (en) 1981-01-15
FR2461023A1 (en) 1981-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006035854B4 (en) Conductive diamond electrode and method of making the same
DE2113795C3 (en) Electrode for electrolytic processes as an oxygen anode
DE3118320C2 (en)
DE2640225A1 (en) CATHODE FOR ELECTROLYSIS AND METHOD OF PRODUCING IT
DE3047636C2 (en)
DE2636447A1 (en) NEW MANGANIUM DIOXIDE ELECTRODES
DE2708043A1 (en) CLAD METALLIC CATHOD
DD243718A5 (en) ELECTRODE FOR ELECTROCHEMICAL PROCESSES, METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE3312685A1 (en) METHOD FOR PRODUCING ION EXCHANGE MEMBRANES WITH A COATING FOR ELECTROLYSIS
DE2119066A1 (en) Process for the production of noble metal and / or noble metal oxide coated objects, in particular electrodes
DE2929787C2 (en) Method for producing a porous electrode surface on a metal substrate
EP0780871A1 (en) Structured surface with pointed elements
DE3022751A1 (en) LOW OVERVOLTAGE ELECTRODE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
WO2003056065A2 (en) Electrode for conducting electrolysis in acid media
DE2909593C2 (en)
DE3823760A1 (en) VALVE METAL / PLATINUM COMPOSITE ELECTRODE
DE2815955A1 (en) METHOD OF MANUFACTURING AN ELECTRODE BY COATING A METAL SUBSTRATE
DE1671426A1 (en) Electrode and process for its manufacture
DE3029364A1 (en) PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF LOW HYDROGEN OVERVOLTAGE CATHODE AND THEIR USE
DE4232958C1 (en)
DE3004080C2 (en) Method for coating a porous electrode
DE2527386A1 (en) CATHODE SURFACES WITH LOW HYDROGEN OVERVOLTAGE
DE2852136A1 (en) METHOD OF MANUFACTURING AN INSOLUBLE ELECTRODE
DE3330961C2 (en) Activated electrodes based on Ni, Co, Fe with an active coating and process for the production of the same
DE1521875A1 (en) Process for protecting titanium against etching

Legal Events

Date Code Title Description
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: JUNG, E., DIPL.-CHEM. DR.PHIL. SCHIRDEWAHN, J., DI

8139 Disposal/non-payment of the annual fee