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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung lamellierter Metallniederschläge.
Für gewisse technische Zwecke gebraucht man Metalle in feinst verteilter Form, beispielsweise
feinst verteiltes Nickel, als Kontaktsubstanz für katalytische Reaktionen oder für
die Anfertigung von Edison-Akkumulatoren. Es ist bekannt, für diese Zwecke Nickel
in Form dünnster Folien auf elektrolytischem Wege herzustellen, wobei dieses entweder
von flachen Kathodenplatten gewonnen wird, die mit einer Trennungsschicht versehen
sind, oder mit Hilfe sehr komplizierter und teurer automatischer Vorrichtungen erzeugt
wird.
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Letztere bestehen in der Hauptsache aus sich dauernd drehenden metallischen
Kathodenzylindern, die abwechselnd in einem Nilekel- und Kupferbad dem Strom ausgesetzt
werden, wobei das Einsetzen der Zylinder und deren Ausheben durch automatisch gesteuerte
Vorrichtungen in ganz bestimmten Zeitintervallen bewerkstelligt wird. Meist wird
bei diesen Einrichtungen eine größere Anzahl solcher Kathodenzylinder durch eine
automatisch gesteuerte Laufbühne abwechselnd in die einzelnen Bäder eingesetzt und
zwischendurch gespült. Solche Vorrichtungen nehmen aber viel Platz ein und sind
äußerst umständlich und kostspielig, besitzen dabei aber nur geringe Leistungsfähigkeit,
weil die Mutterzylinder immer nur einen Bruchteil der Arbeitszeit in den elektrolytischen
Bädern mit Strom -versorgt werden, die übrige Zeit dagegen für Transport von einem
zum anderen Bade bzw. für das nötige intensive Spülen der Zylinder verbraucht wird,
um eine Verunreinigung der einzelnen Bäder durch fremde Elektrolyten zu vermeiden.
Dabei ist die Einhaltung einer genau gleichen Stärke des Niederschlags auf mehreren
gleichzeitig durch die Apparatur geführten Zylindern sehr unsicher. Auch gelingt
es nicht mit Sicherheit, auf den senkrecht in den Bädern rotierenden Mutterzylindern
von meist 6o bis 7o cm Höhe eine gleichmäßige Metallschicht auf der ganzen Mantelfläche
herzustellen, sondern die Niederschläge variieren stark, je nach den Konzentrationsverhältnissen
der Lösung im unteren oder oberen Teil der Badgefäße. Auch die Anoden, die hierbei
Verwendung finden, nützen sich ungleichmäßig ab und geben dann infolge ihrer ungleichen
Länge Verschiedenheiten im Niederschlag an der Mantelfläche der Zylinder. Die Einhaltung
genau gleichmäßiger Niederschlagsstärken ist aber für viele Zwecke, z. B. zur Herstellung
feinster, chemisch reiner Nickelflocken, für die Akkumulatorenindustrie von ausschlaggebender
Bedeutung, und Differenzen von über z Prozent sind bereits zu groß und praktisch
unzulässig.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden lamellierte Metallniederschläge
von vollkommen gleicher Stärke in elektrolytischen Bädern verschiedener Zusammensetzung
dadurch erzeugt, daß die Niederschlagsarbeit auf einem als Mutterkathode dienenden
endlosen Bande erfolgt, das die elektrolytischen Bäder oder andere Badegefäße kontinuierlich
durchläuft.
Beispielsweise wird ein aus Kupfer bestehendes Band
mit gleichmäßiger Geschwindigkeit zunächst zwischen den Anoden eines Nickelbades
hindurchgezogen, wobei eine schwache Nickelschicht auf dem Bande niedergeschlagen
wird. Darauf läuft das Band in ein Kupferbad, nachdem es dazwischen durch eine Spülvorrichtung
geleitet worden ist, in welcher die dem Bande vom Passieren des Nickelbades anhaftenden
Teile des Elektrolyten abgewaschen und wiedergewonnen werden. Nachdem das gespülte
Band auch zwischen den Anoden des Kupferbades mit gleichmäßiger Geschwindigkeit
hindurchgewandert ist, wird es wiederum gespült und dann in das Nickelbad eingeführt,
worauf sich der Vorgang von neuem abspielt. Bei sinngemäßer Wahl und konstanter
Erhaltung der gewählten Stromstärke gelingt es, auf diese Weise Kupfer- und Nickelniederschläge
in beliebig wiederholter wechselnder Schichtfolge zu erzeugen, wobei jede Schicht
in ihrer ganzen Flächenausdehnung in bisher nicht erreichter Genauigkeit die gewünschte
gleichmäßige Stärke aufweist.
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Die Spülwasser werden gesammelt, durch Eindampfen konzentriert und
den Bädern wieder zugesetzt, so daß beim Wandern des Bandes nicht nur keine Verunreinigung
der Bäder, sondern auch kein Verlust des Elektrolyten eintritt.
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Das als Mutterkathode dienende endlose Band ist zweckmäßig an einer
oder mehrerezi Stellen unterbrochen, so daß die einzelnen Bandteile mittels eines
geeigneten Verschlußstückes nach Wunsch getrennt oder verbunden werden können. Hierdurch
ist das Einführen und der Wechsel des Bandes erleichtert, da ein neues Band unmittelbar
an das mit Niederschlagsschichten gefüllte anschlossen werden kann und ohne Unterbrechung
des Betriebes von, dem geöffneten alten Bande in die Apparatur eingezogen wird.
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Die als Mutterkathode dienenden Bänder müssen natürlich vor Beginn
der Niederschlagsarbeit mit einer Trennungsschicht versehen sein, damit die Niederschlagsschichten
nach Erreichung der gewünschten Gesamtstärke vom Bande abgenommen werden können.
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Es ist an sich bekannt, Bänder als Mutterkathoden zur galvanischen
Erzeugung von Metallblechen zu benutzen. Hierbei wurde das Band jedoch so langsam
durch das Bad geführt, daß der Niederschlag bereits nach einmaligem Durchzug die
gewünschte Stärke des zu erzeugenden Bleches aufwies. Demgegenüber besteht die Erfindung
darin, das endlose Band als Mutterkathode für die Erzeugung lamellierter Metallniederschläge
nutzbar gemacht zu haben, wodurch ein erheblicher Fortschritt gegenüber den bisher
zur Erzeugung lamellierter Niederschläge üblichen Verfahren erzielt ist.
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Das neue Verfahren eignet sich ebensagut zur Herstellung feiest verteilten
Nickels in kontinuierlichem Betrieb wie auch anderer Metallblättchen, wie Eisen
usw., wenn die entsprechenden Bäder angewendet werden.
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Die Apparatur kann mit einfachen Mitteln hergestellt werden. Um ein
Überwachsen der Niederschlagsschichten an den Rändern des Mutterbandes zu verhindern
und das Abheben des Niederschlages an diesen Stellen zu erleichtern, werden zweckmäßig
sogenannte Stromblenden benutzt, welche die Ränder des Bandes vör der Einwirkung
des Stromes schützen.
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Die Stromstärke wird zweckmäßig in den einzelnen Bädern durch selbsttätig
wirkende Regelvorrichtungen konstant erhalten. Um auch bei veränderter Durchzugsgeschwindigkeit
des Bandes stets die gleiche Schichtdicke zu gewährleisten, werden Einrichtungen
getroffen, welche automatisch die Stromstärke gemäß der jeweiligen Bandgeschwindigkeit
oder umgekehrt die Bandgeschwindigkeit gemäß der jeweiligen Stromstärke einstellen.
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Statt zwei oder mehrere elektrolytische Bäder zu verwenden, um dünnste
Niederschläge von gleichmäßiger Dicke herzustellen, kann an Stelle des zweiten elektrolytischen
Bades auch eine Vorrichtung angewendet 'werden, .n welcher eine nichtmetallische
Schicht oder auch eine metallische Schicht, aber ohne Anwendung von Elektrolyse,
abwechselnd mit der galvanisch erzeugten 'Schicht aufgetragen wird, die dazu dien,
dab an sch lamellierte Metallband durch spätere Behandlung in seine einzelnen feinen
Lamellen zu .zerlegen. So kann man, um Nickelfolien in minimaler Stärke von etwa
o,ooi mna und darunter in etwa 15o bis 25o Lägen übereinander auf einem wandernden
Kathodenband niederzuschlagen, das Band nach denn Verlassen des INTickelbades durch
eine dünne Lösung von Wachs in Benzol oder Kautschuk in Benzin führen, so daß der
darauffolgende Nickelniederschlag mit dem darunter befindlichen nicht zusammenwächst.
Ähnlich wie man sonst beispielsweise bei abwechselnder Folge von Kupfer- und Nickelschichten
das Kupfer nach dem Zerschneiden der =erzeugten dickeren Gesamtschicht durch Behandlung
mit einem geeigneten Lösungsmittel herauslöst, so kann durch Auskochen -in einem
Lösungsmittel für Wachs oder Kautschuk die nichtmetallische Zwischenlage herausgelöst
und das fein verteilte Nickelmetall gewonnen werden.