DE3030459C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kathoden-Kantenstab-Kombination für die elektrolytische Abscheidung von Metallen aus einer Kathode und mindestens einem Kantenstab, der mit mindestens einer Kante der Kathode in Eingriff steht sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kathoden-Kantenstab-Kombination.

Bei der elektrolytischen Gewinnung von Metallen ist es seit langem bekannt, z. B. aus der DE-OS 28 43 279, die Kanten der Kathode zu schützen. Hierdurch wird ein Brückenschlag oder eine Über­ brückung des abgeschiedenen Metalles zwischen den beiden Ober­ flächen der Kathode verhindert. Ursprünglich wurden hierzu hölzerne Stäbe verwendet, die eine Aussparung aufweisen, die der Kante der Kathode genau angepaßt war. Diese hölzernen Stäbe weisen jedoch vielerlei Nachteile auf, von denen die meisten die Folge der geringen Widerstandsfähigkeit des Holzes gegenüber dem in den elektrolytischen Zellen vorherrschenden Bedingungen sind. Es wurden viele Versuche unternommen, um Kantenstäbe her­ zustellen, sie sowohl wirksam sind als auch vergleichsweise billig in der Herstellung und die des weiteren auch robust sind und eine sichere Befestigung auf dem Kathoden gewährleisten. Die beiden zuletzt genannten Bedürfnisse haben sich in jüngster Zeit als immer wichtiger erwiesen, seitdem das Kathoden-Abstreif­ verfahren eingeführt wurde.

Die meisten Vorschläge, die gemacht wurden, erfordern die Ent­ fernung von Material aus den Kantenbereichen der Kathode, um Möglichkeiten für die Befestigung des Kantenstreifens oder Kanten­ stabes zu schaffen. So ist beispielsweise aus der US-PS 6 84 921 eine Kathode mit einer mit einer Nut versehenen Kante bekannt, wobei die Nutform unbestimmt ist oder mit einer perforierten Kante auf den Asphalt aufgebracht wird. Aus der US-PS 14 70 883 ist ferner eine Kathode mit einer gefalzten Kante, die perforiert ist, bekannt. Dabei wird ein kanalartiger Kantenstab verwendet, der mit Hilfe der Perforationen und mit Hilfe von Nietnägeln festgehalten wird. Eine Verbesserung dieser Methode ist aus der US-PS 18 57 903 bekannt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß Nietnägel oder Nieten aus Gummi verwendet werden.

Die Kantenverformung einer Kathode kann ein vergleichsweise kostspieliges Verfahren sein, weshalb verschiedene Vorschläge unterbreitet wurden um dies zu vermeiden und um den Kantenstab oder Kantenschutz auf andere Weise an den Kathodenkanten anzu­ bringen. So wird beispielsweise in der US-PS 19 94 144 ein Vulkanisationsverfahren vorgeschlagen. Des weiteren ist auch bereits die Verwendung von Klebstoffen vorgeschlagen worden. Aus der US-PS 37 98 151 ist ein Teilsystem oder Klemmensystem bekannt, bei dem ein Teil in die äußere Stirnseite des Kanten­ stabes eingesetzt wird, damit dieser dicht mit der Kante einer nicht-deformierten Kathode verbunden wird. Aus der US-PS 23 43 161 ist ein ähnliches Verfahren bekannt, bei dem ein metallischer kanalartiger Verstärkungsstreifen oder eine metal­ lische kanalartige Ausstreifung im Inneren eines eine Aussparung aufweisenden Kantenstabes aus Gummi verwendet wird.

Eine weitere Variante ist aus der US-PS 38 30 710 bekannt, bei der die Kante der Kathode an ihren oberen und unteren Enden mit Kerben versehen wird, um den Kantenstab oder Kantenstreifen auf­ zunehmen, der unter Streckung in federnden Eingriff mit der Kathode gebracht wird.

Ein sehr einfaches System, das ein aufgeschlitzes plastisches Rohr und eine Kathode mit einer Nut in der Kathodenkante ver­ wendet, ist aus der US-PS 25 36 877 bekannt. Bei diesem System wird das aufgeschlitzte Rohr geöffnet und die Kante der Kathode in den Schlitz eingeführt. Bei dem Versuch in die Ausgangsstel­ lung zurückzukehren greift das Rohr in die Nuten ein.

Sämtliche der bekannten Systeme leiden unter einem oder beiden der folgenden zwei Nachteile: Kompliziertheit und potentielle Schwächung der Kathodenkanten. Die Kompliziertheit eines Systems ist unvermeidlich mit hohen Kosten verbunden. Eine jede Kanten­ schwächung, die beispielsweise durch eine endlose Kantennut her­ vorgerufen wird, ist jedoch unerwünscht, da diese die Kombination oder den Bausatz von Kathode und Kantenstäben weniger robust macht und infolgedessen weniger dazu geeignet ist, um die Be­ lastungen moderner mechanischer Bearbeitungsvorrichtungen auszu­ halten, insbesondere die Belastung in automatisch arbeitenden Kathoden-Abstreifvorrichtungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen vergleichsweise einfachen, billigen und doch robusten Kathoden-Bausatz mit mindestens einem Kantenstab oder Kantenschutz anzugeben, bei dem die Befestigung des oder der Kantenstäbe ohne Schwächung der Kathodenkanten aufgrund der Entfernung von Metall erfolgen soll.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch eine Kathoden-Kanten­ stab-Kombination mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.

In den Unteransprüchen 2 bis 7 sind Ausbildungen der Kathoden- Kantenstab-Kombination nach Anspruch 1 angegeben.

Der Anspruch 8 betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kathoden-Kantenstab-Kombination gemäß Anspruch 1 bis 7.

In den Unteransprüchen 9 bis 14 sind Ausbildungen des Verfahrens nach Anspruch 8 angegeben.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Kantenstab aus einem länglichen Formkörper mit einer kanal­ artigen Aussparung, wobei die Kanal-Stirnseiten wechselseitig einander zugeneigt sind und an ihren äußeren Kanten eine vor­ stehende Lippe aufweisen, die so ausgestaltet ist, daß sie mit den Projektionen oder Nasen oder Vorsprüngen der Kathode in Ein­ griff gebracht oder über diese gezogen werden kann. In vorteil­ hafter Weise wird der Kathodenstab oder Kathodenschutz durch Ex­ trudieren eines geeigneten, nicht-leitfähigen plastischen Materials mittels einer geeigneten Gießform erzeugt.

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Kathode mit einer Vielzahl von vergleichswei­ se kurzen Nasen oder Vorsprüngen nahe mindestens einer Kathoden­ kante versehen, wobei eine jede Nase oder ein jeder Vorsprung die aufrechtstehende oder abstehende Stirnseite aufweist, wobei die addierte Länge der aufrechtstehenden oder abstehenden Stirn­ seite insgesamt wesentlich kleiner oder kürzer ist als die Gesamt­ länge der unmittelbaren Kathodenkante, beispielsweise ungefähr ein Viertel der Gesamtlänge beträgt.

Die Zeichnungen dienen der näheren Erläuterung der Erfindung. Im einzelnen sind dargestellt in

Fig. 1 eine Kathoden-Kantenstab-Kombination, wobei ein Teil des Kantenstabes weggelassen wurde;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Kantenteiles der Kathode von Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer anderen Form einer Nase oder eines Vorsprunges oder einer anderen Projektion;

Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV von Fig. 1;

Fig. 5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V der Fig. 1, der die Anordnung eines Kantenstabes auf der Kathode zeigt;

Fig. 6 eine zur Herstellung der Kathode von Fig. 1 geeignete Gießform;

Fig. 7 eine Möglichkeit zur Herstellung der Kathode von Fig. 3 und

Fig. 8 im Schnitt einer Kathode von Fig. 3 mit einem aufgebrach­ ten Kantenstab.

Gemäß Fig. 1 besteht die eigentliche Kathode aus einem Metall­ blatt 10, das an einem Querträger befestigt ist (dem wiederum elektrischer Strom zugeführt werden kann) der als Träger dient. Jede vertikale Kante 16 der Kathode weist Kantenstäbe 12 auf. Kantenstäbe 12 bedecken mindestens den Teil der Kante 16 der Kathode 10, der sich in dem Elektrolyten oder nahe dem Elektroly­ ten befindet, wenn die Kathode in eine Elektrolysezelle eingesetzt wird. Gewöhnlich ragt der Kantenstab etwas über die Bodenkante der Kathode hinaus, um eine unerwünschte Brückenbildung von abge­ schiedenem Metall zu vermeiden. Um ein dauerndes Hinausragen des Kantenstabes über das Unterteil der Kathode zu gewährleisten, kann die Kathodenkante 16 nahe ihrem oberen Ende deformiert sein, um eine Längsbewegung des Kantenstabes aufgrund eines Stoßes vom Bodenende zu vermeiden. Ein Kantenstab 12 ist nicht voll­ ständig dargestellt, damit die Projektionen oder Nasen in dem Kantenbereich 16 der Kathode sichtbar werden. Diese Kanten oder Vorsprünge sind genauer in den Fig. 2 und 5 dargestellt. Sie bestehen aus aufrechtstehenden oder abstehenden vergleichs­ weise kurzen Nasen oder Vorsprüngen 18 mit aufrechten Stirnseiten 20, die praktisch parallel zur nahen Kathodenkante 22 verlaufen. Wie in den Fig. 1 und 2 angedeutet, ist eine Vielzahl von Nasen oder Vorsprüngen 18 vorgesehen, die sowohl praktisch in Linie angeordnet sind, wie auch die gleiche Ent­ fernung von der nahen Kathodenkante 22 aufweisen.

Aus Fig. 2 ergibt sich des weiteren, daß eine Reihe von Nasen oder Vorsprüngen 18 auf beiden Seiten des Kathodenblattes 10 vorgesehen ist. Wie sich aus Fig. 5 ergibt, sind die beiden Reihen von Vorsprüngen oder Nasen vorzugsweise derart angeord­ net, daß ihre Stirnseiten 20 die gleiche Entfernung von der nahen Kathodenkante 22 aufweisen.

Die Nasen oder Vorsprünge 18 werden in vorteilhafter Weise dadurch erhalten, daß man den Kantenteil 16 des Kathodenblattes 10 zwischen einem Gußformpaar verpreßt, beispielsweise eines Typs, wie er schematisch im Aufriß in Fig. 6 dargestellt ist. Diese Gießformen weisen alternierende Hohlräume oder Vertiefun­ gen 24 sowie Stempel 26 auf. Beim Preßvorgang mittels eines Paares zusammenwirkender Gießformen auf den Kantenabschnitt 16 der Kathode, drücken die Stempel 24 das Kathodenmetall in die Hohlräume 26, wobei Vertiefungen oder Einkerbungen 28 bei der Bildung von Vorsprüngen oder Nasen auf der anderen Seite (Fig. 2) entstehen. Eine geeignete Form der Formvertiefung 24 gewähr­ leistet, daß die Nase oder der Vorsprung 18 mit der aufrecht­ stehenden Stirnseite 20 erzeugt wird. Die Beziehung zwischen den Einkerbungen oder Vertiefungen einerseits und Nasen oder Vor­ sprüngen andererseits läßt sich eindeutig aus den Fig. 4 und 5 erkennen.

Eine alternative Form eines Vorsprunges oder einer Projektion ist in Fig. 3 dargestellt. In diesem Falle liegt eine konti­ nuierliche Nase oder ein kontinuierlicher Vorsprung 30 vor, und zwar auf jeder Seite des Kathodenblattes 10 mit einer kontinuier­ lichen aufrechten Stirnseite 32. Ein entsprechender Vorsprung 30 befindet sich auf der anderen Seite des Kathodenblattes mit einer entsprechenden aufrechten Stirnseite 32. Diese Form eines Vor­ sprunges läßt sich in der schematisch in Fig. 7 dargestellten Weise erzeugen. Das Kathodenblatt 10 wird zwischen die Formplat­ ten 34 und 36 gebracht, wobei das punktierte dargestellte Kanten­ teil 16 aus den Formplatten 34 und 36 hervorragt. Eine Preßform 38 mit abgeschrägten Oberflächen 40 wird dann gegen die Kathoden­ kante 22 gepreßt, wobei das Metall unter Ausbildung der gewünsch­ ten Form deformiert wird.

Wie sich aus Fig. 5 und 8 ergibt, läßt sich die gleiche Form eines Kantenstabes für beide bevorzugte Typen von Nasen oder Vorsprüngen verwenden. Der Körper 12 des Kantenstabes wird mit einer kanalartigen Aussparung mit inneren Stirnseiten 42 sowie einer zentralen Stirnseite oder Basisseite 44 hergestellt. Die äußeren Kanten dieser die Aussparung begrenzenden Stirnseite weisen nach innen gerichtete vorstehende Lippen 46 auf, von denen eine jede eine innere Stirnseite 48 aufweist. Die äußere Form des Kantenstabes ist nicht bedeutsam. Die abgerundete, in den Figuren veranschaulichte Form hat sich als geeignet erwiesen. Das hauptsächliche Erfordernis besteht darin, daß der Stab flexi­ bel genug ist, um auseinandergezogen werden zu können, wenn die Lippen 46 über die Vorsprünge oder Nasen 20 geführt werden, wie es im linken Teil der Fig. 5 dargestellt ist, beim Aufbringen des Kantenstabes auf die Kante der Kathode. Des weiteren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Spalt zwischen den Lippen 46, bevor der Stab angebracht wird, etwas schmaler ist als die Dicke der Kathodenplatte 10, um einen federnden Eingriff mit einander gegenüberliegenden Kathodenseiten zu gewährleisten.

Die Form, die der Kathodenstab einnimmt, wenn er auf der Kante der Kathode angeordnet ist, ergibt sich aus den Fig. 5 und 8. Die Kathodenkanten-Stirnseite 22 stößt auf die Stirnseite 44 der kanalartigen Aussparung in den Kantenstab, wenn die nach innen ge­ richteten Lippen 46 des Kantenstabes in Eingriff mit den Vor­ sprüngen 18 (Fig. 5) und 30 (Fig. 8) gelangen, wobei die Stirn­ seiten 48 und 20 (Fig. 5) oder 48 und 32 (Fig. 8) praktisch miteinander in Kontakt gelangen. Dies bedeutet, daß der Kanten­ stab oder Kantenstreifen in einen "Einschnappeingriff" mit der Kathodenkante gelangt, wodurch eine dauerhafte Verbindung ge­ währleistet ist.

Gegebenenfalls kann ein gegenüber dem Elektrolyten resistenter Klebstoff oder eine resistente Füllmasse dazu verwendet werden, um Spalten oder Hohlräume zwischen dem Kantenstab und der Kathode auszufüllen. Ein solcher Klebstoff oder eine solche Füll­ masse kann entweder auf die Kathode aufgebracht werden oder auf die Stirnseite 44 des Kantenstabes bevor die Vereinigung von Kathodenkante und Kantenstab erfolgt. Die Verbindungen des Kanten­ stabes mit der Kathodenkante führt dann auch zur Ausbreitung des Klebstoffes unter Füllung noch vorhandener Hohlräume.

Aus der vorstehenden detaillierten Beschreibung ergibt sich, daß viele Merkmale der erfindungsgemäßen Kombination modifiziert werden können. So bietet sich beispielsweise besonders an, die Entfernung zwischen der Stirnseite der Nase oder des Vorsprunges und der Kante der Kathode zu modifizieren. Tatsächlich kann diese Entfernung wahlweise verschieden sein.

Es wurde gefunden, daß im Falle einer Kathode einer Dicke von etwa 5 mm es vorteilhaft sein kann, wenn die Stirnseiten der Vor­ sprünge oder Nasen etwa 7 bis 10 mm von der Kante entfernt sind. Des weiteren hat sich beispielsweise als vorteilhaft erwiesen, wenn die aufrechte Höhe der Nasen oder Vorsprünge etwa 1 mm be­ trägt. Wird nach dem Konzept mehrerer Vorsprünge oder Nasen ver­ fahren (Fig. 2), dann ergeben sich mehrere Möglichkeiten. Am einfachsten ist es, wenn die Nasen oder Vorsprünge durch mitein­ ander zusammenwirkende Gießformen erzeugt, weshalb sie sich nicht direkt einander gegenüber befinden müssen. Eine Modifizierung der Walzen- oder Preßformtechnik, die im Falle der Erzeugung einer kontinuierlichen oder fortlaufenden Nase oder eines kontinuier­ lichen Vorsprunges angewandt wird, würde dies tun. Als vorteil­ haft hat es sich erwiesen, die Vorsprünge oder Projektionen auf einer von beiden Seiten der Kathode zu versetzen, doch ist dies nicht die einzig mögliche Abänderungsmöglichkeit. Der be­ stimmende Faktor beruht auf dem Erfordernis der Gewährleistung einer ausreichenden Anzahl von Nasen oder Vorsprüngen, damit der Kantenstab oder der Kantenstreifen festgehalten wird. Als Alternative zur Verwendung von Gießformpaaren, läßt sich bei­ spielsweise auch ein Paar von ein Profil aufweisenden Walzen oder Preßformen anwenden.

Zur Herstellung der Kantenstäbe können des weiteren die ver­ schiedensten plastischen Materialien verwendet werden, von denen viele geeignete in der Literatur beschrieben werden. Wesentlich ist dabei, daß das Material nicht-leitend ist, nicht-brüchig ist und eine ausreichende Elastizität und Starrheit aufweist, um die Kanten der Kathode greifen zu können. Des weiteren soll das Mate­ rial den in dem Elektrolysebad vorherrschenden, etwas rauhen Be­ dingungen widerstehen können. Als besonders vorteilhaftes Material zur Herstellung der Kantenstäbe oder Kantenstreifen haben sich Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere erwiesen.

Claims (14)

1. Kathoden-Kantenstab-Kombination für die elektrolytische Ab­ scheidung von Metallen aus einer Kathode und mindestens einem Kantenstab, der mit mindestens einer Kante der Kathode in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode auf ihren beiden Oberflächen nahe der Kante mindestens eine aufrechtstehende Nase oder einen aufrechtstehenden Vor­ sprung aufweist, die oder der jeweils eine aufrechtstehende Stirnseite aufweist, die sowohl praktisch parallel zur nahen Kathodenkante verläuft als auch von dieser abgewandt ist, und daß der aus nicht-leitfähigem plastischem Material be­ stehende Kantenstab eine kanalartige Aussparung aufweist, deren innere Oberflächen derart ausgestaltet sind, daß sie mit den Nasen oder Vorsprüngen nahe der Kathodenkante in sicheren Eingriff gelangen und dadurch den Kantenstab auf der Kante festhalten.

2. Kathoden-Kantenstab-Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten der Nasen bzw. Vorsprünge praktisch die gleiche aufrechte Höhe aufweisen und praktisch die gleiche Entfernung von der nahen Kathodenkante haben.

3. Kathoden-Kantenstab-Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode mindestens auf dem Teil der Kanten, der sich in dem Zellenelektrolyten befindet oder nahe dem Zellenelektrolyten befindet, einen Kantenschutz aufweist.

4. Kathoden-Kantenstab-Kombination nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufrechtstehenden Nasen oder Vorsprünge jeweils durchlaufend sind und praktisch die gleiche Länge wie die Kathodenkante aufweisen.

5. Kathoden-Kantenstab-Kombination nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode auf beiden Ober­ flächen eine Vielzahl von aufrechtstehenden Nasen oder Vorsprüngen aufweist, deren aufrechtstehende Stirnseiten auf jeder Kathodenoberfläche praktisch in einer Linie parallel zur nahen Kathodenkante verlaufen.

6. Kathoden-Kantenstab-Kombination nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kantenstab aus einem Acryl­ nitril-Butadien-Copolymer hergestellt ist.

7. Kathoden-Kantenstab-Kombination nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch Zusatz eines Klebstoffes oder Dichtungsmittels zwischen dem Kantenschutz und der Kathode.

8. Verfahren zur Herstellung einer Kathoden-Kantenstab-Kombi­ nation gemäß Anspruch 1 bis 7 aus mindestens einem nicht- leitfähigen plastischen Kantenstab, der im Eingriff mit mindestens einer Kante einer Kathode steht, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man in einem Bereiche nahe der Kante der Kathode durch Deformation des Kathodenmetalles auf jeder Seite der Kathode mindestens eine aufrechtstehende Nase oder einen aufrechtstehenden Vorsprung erzeugt, die bzw. der eine Stirnseite aufweist, die praktisch parallel zur nahen Kathodenkante verläuft und von dieser abgewandt ist; daß man einen nicht-leitfähigen plastischen Kantenstab mit einer kanal­ artigen Aussparung herstellt, deren Innenseiten derart ausge­ bildet sind, daß sie mit den Nasen oder Vorsprüngen nahe der Kathodenkante in festen Eingriff gebracht werden können und daß man den Kantenstab auf die Kathodenkante aufbringt und den Kantenstab mit den Nasen oder Vorsprüngen nahe der Kathoden­ kante in festen Eingriff bringt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die aufrechtstehenden Nasen oder Vorsprünge auf jeder Seite der Kathode in praktisch der gleichen Entfernung von der nahen Kathodenkante erzeugt, derart, daß die Nasen bzw. Vor­ sprünge praktisch die gleiche aufrechte Höhe aufweisen.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der Kathode nahe der Kathodenkante eine aufrecht­ stehende Nase oder ein aufrechtstehender Vorsprung erzeugt wird, der sich praktisch über die gesamte Länge der Kante er­ streckt.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man auf jeder Seite der Kathode eine Vielzahl von Nasen oder Vorsprüngen erzeugt, deren aufrechtstehende Stirnseiten praktisch parallel zur nahen Kathodenkante verlaufen und die praktisch die gleichen Entfernungen von der nahen Kathodenkante aufweisen.

12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kantenstab durch Extrudieren eines nicht-leitfähigen plastischen Materials herstellt.

13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Klebstoff oder ein Dichtungsmittel auf die Kanten der Kathoden aufbringt, bevor der Kantenstab angebracht wird.

14. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Klebstoff oder eine Dichtungsmasse auf mindestens eine Seite der Aussparung des Kantenstabes aufbringt, bevor man den Kantenstab auf die Kathode aufbringt.