DE466691C

DE466691C - Process to protect metals, especially the contacts and rotating disks on mercury bath electricity counters, against attack by mercury

Info

Publication number: DE466691C
Application number: DEF58214D
Authority: DE
Original assignee: Ferranti PLC
Current assignee: Ferranti International PLC
Priority date: 1924-03-04
Filing date: 1925-03-04
Publication date: 1928-10-11

Description

Verfahren, um lnetalle, insbesondere die Kontakte und rotierenden Scheiben an Quecksilberbad-Elektrizitätszählern, gegen den Angriff von Quecksilber zu schützen Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren, um Metalle gegen die Einwirkung von Quecksilber zu schützen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf den Schutz der rotierenden und Kontaktteile solcher Elektrizitätsmesser, die mit einem Quecksilberbad arbeiten.Method of making metals, especially the contacts and rotating Disks on mercury bath electricity meters, against the attack of mercury The subject of the invention is a method to protect metals against Protect from exposure to mercury. The invention particularly relates to on the protection of the rotating and contact parts of such electricity meters that work with a mercury bath.

Die Elektrizitätszähler mit Quecksilberbad haben eine rotierende Scheibe, die den zu messenden Strom leitet und als Bremse dient. Diese Scheibe taucht in Quecksilber ein. In der Praxis ist es wichtig, daß als Material für diese Scheibe Kupfer verwendet wird, um eine möglichst hohe Leitfähigkeit zu haben, um die für den Bremszweck gewünschten Wirbelströme im Kupfer zirkulieren zu lassen. Die Oberfläche dieser Scheibe ist nicht gegen den Angriff des Quecksilbers geschützt. Sie ist vielmehr zweckmäßig amalgamiert, um einen sicheren Kontakt des Quecksilbers mit dem Kupfer zu gewährleisten. Andererseits hat diese Anordnung den Übelstand, daß die Amalgamierung während der ganzen Lebensdauer das Apparates weiterschreitet und eine Verdichtung der Kupferscheibe herbeiführt, deren Leitfähigkeit infolge des Eindringens des Quecksilbers in die Oberfläche verschlechtert wird. Man hat schon früher versucht, diese Übelstände zu beseitigen, und zwar dadurch, daß man die Kupferscheibe mit Platin plattierte, um so den Angriff des Quecksilbers auf den Körper der Scheibe zu verhindern. Die Kante der Scheibe war dabei aber von Platin frei gelassen und war amalgamiert, so daß der zu messendeStrom an dieserStelle passieren konnte. Die Platinplattierungindessen erwies sich als zu porös, und im Maße, wie das Quecksilber die Plattierung durchdrang und außerdem von der amalgamierten Stelle unter das Platin gelangte, wurde die Platinplattierung von dem Kupfer abgehoben, so daß die Scheibe wieder verunreinigt und der Zähler gestört wurde. Man hat auch, um diese Porosität der Plattierung mit ihren Folgen zu vermeiden und die Planierung haltbarer zu machen, die Plattierung gefirnißt oder emailliert. Indessen hat sich dieses auch nicht als wirksam erwiesen. Es wurde bereits vorgeschlagen, die aus Kupfer bestehende Scheibe mit einem heiß aufgezogenen I`Tickelring zu versehen und zur Vermeidung der direkten Berührung des Kupfers mit dem Quecksilber die Kupferscheibe mit einer Isolierschicht zu bedecken, die noch zum Teil über den ?Nickelrand greift. Nach einem anderen Verfahren sollten die zu schützenden Teile auf elektrolytischem Wege mit Nickel überzogen werden, mit dem zugleich Kupfer niedergeschlagen wird, aber letzteres nur in der Menge, daß die Bekleidung gegen Amalgamierung noch widerstandsfähig ist. Die Aufgabe wird durch dieses Verfahren jedoch nicht gelöst, da infolge Porosität der elektrolytischen Niederschläge diese keinen Schutz gegen das Eindringen des Quecksilbers bis zum Grundmetall bieten.The electricity meters with a mercury bath have a rotating disc, which conducts the current to be measured and serves as a brake. This disc dips in Mercury one. In practice it is important that as the material for this disc Copper is used to have the highest possible conductivity in order to be used for to circulate eddy currents in the copper for the purpose of braking. The surface this disk is not protected against the attack of mercury. Rather, it is expediently amalgamated to ensure safe contact of the mercury with the copper to ensure. On the other hand, this arrangement has the disadvantage that the amalgamation During the entire life of the apparatus, it progresses and has a compaction the copper disk, whose conductivity is due to the penetration of the mercury in the surface is deteriorated. Attempts have been made before to address these evils by plating the copper washer with platinum, so as to prevent the mercury from attacking the body of the disc. the The edge of the disk was left free of platinum and was amalgamated, like this that the current to be measured could pass at this point. The platinum plating, meanwhile proved too porous, and as the mercury penetrated the plating and also got under the platinum from the amalgamated point, became the platinum plating lifted off the copper, so that the disc again contaminated and the counter was disturbed. One also has to deal with this porosity of the plating with its consequences to avoid and to make the planing more durable, the plating or varnished enamelled. However, this has not proven effective either. It was already proposed that the copper disc with a hot-wound I`Tickelring and to avoid direct contact between the copper and the mercury to cover the copper disk with an insulating layer, which is still partly over the ? Nickel rim engages. According to another Procedures should be the too protective parts are electrolytically coated with nickel, with the at the same time copper is deposited, but the latter only in the amount that the Clothing is still resistant to amalgamation. The task is through However, this method is not solved because the porosity of the electrolytic Precipitate this no protection against the penetration of the mercury up to Base metal offer.

Die Erfindung bezieht sich nun auf einen wirksamen Schutz der Metalle, insbesondere des Kupfers, gegen den Angriff von Quecksilber. Platin ist an sich in hohem Maße geeignet, eine Schutzschicht für die Elektrizitätszählerscheiben und Kontakte gegenüber dem Quecksilber zu geben, .da es nur geringen elektrischen Kontaktwiderstand gegenüber dem Quecksilber hat, und obgleich es z. B. möglich ist, Quecksilber elektrolytisch auf Platin niederzuschlagen, ist doch das Platin in hohem Maße widerstandsfähig gegen den Angriff von Quecksilber außerhalb des elektrolytischen Verfahrens, d. h. also innerhalb der Bedingungen, wie sie bei Elektrizitätszählern vorliegen.The invention now relates to an effective protection of the metals especially of copper, against the attack of mercury. Platinum is in itself highly suitable as a protective layer for the electricity meter disks and To give contacts to the mercury, because there is only low electrical contact resistance compared to mercury, and although it is e.g. B. is possible to electrolytically mercury to be reflected on platinum, the platinum is highly resilient against the attack of mercury outside the electrolytic process, d. H. that is, within the conditions that exist with electricity meters.

Nach der Erfindung wird nun derart vorgegangen, daß das Platin auf der Oberfläche der zu schützenden Teile derart aufgebracht wird, daß es unter Entstehung einer Platin-Kupfer-Legierung in das Kupfer eindringt. Für diese Einführung des Platins in den Kupferkörper ist es zunächst notwendig, daß das Verfahren in einer Atmosphäre geschieht, die weder das Platin noch das Kupfer angreift. Auch die Erhitzung darf nicht so plötzlich erfolgen, daß sich die Plattierung von der Scheibe abhebt. Es muß vielmehr langsam erhitzt werden, bis der bei hoher Temperatur vor sich gehende Legierungsprozeß beginnt. Andererseits muß die Temperatur und die Erhitzungsdauer so geregelt werden, daß nicht das gesamte Platin von dem Kupfer aufgenommen wird, sondern daß auf der Oberfläche eine Platindecke für die Berührung mit dem Quecksilber bleibt.According to the invention, the procedure is that the platinum on the surface of the parts to be protected is applied in such a way that it is formed a platinum-copper alloy penetrates the copper. For this introduction of the Platinum in the copper body it is first necessary that the process in a Atmosphere happens that neither attacks the platinum nor the copper. The heating too must not be so sudden that the plating lifts off the disc. Rather, it must be heated slowly until the high temperature is going on Alloying process begins. On the other hand, the temperature and the heating time must be be regulated so that not all of the platinum is absorbed by the copper, but that on the surface a blanket of platinum for contact with the mercury remain.

Die Erfindung wird beispielsweise für die Kontakte und die Scheibe des Elektrizitätszählers derart ausgeführt, daß zunächst die zu schützenden Teile vollkommen mit Platin auf dem Wege der Elektroplattierung Überzogen werden, worauf dann langsam die plattierten Körper auf Rotglut erhitzt werden in einer Atmosphäre, die weder auf das Platin noch auf das Kupfer irgendwie einwirkt. Unter diesen Umständen findet eine Legierung zwischen Platin und Kupfer an ihren Berührungsflächen statt, und es ist nicht mehr möglich, den Platinüberzug abzuheben. Wenn dieser Glühprozefl zu lange fortgesetzt wird, bildet das gesamte Platin eine Legierung mit dem Kupfer, und es hinterbleibt keine Platindecke. Daher ist es von Wichtigkeit, daß die Temperatur nur so lange aufrechterhalten wird, bis die Vereinigung der Metalle in der gewünschten Tiefe erreicht ist.The invention is for example for the contacts and the disc of the electricity meter designed so that first the parts to be protected be completely plated with platinum by electroplating, whereupon then slowly the clad bodies are heated to red heat in an atmosphere which has no effect on either the platinum or the copper. Under these circumstances there is an alloy between platinum and copper at their contact surfaces, and it is no longer possible to remove the platinum coating. If this annealing process is continued for too long, all of the platinum forms an alloy with the copper, and there is no platinum ceiling left behind. Therefore it is important that the temperature is only maintained until the union of the metals in the desired one Depth is reached.

Bei der Benutzung derartig plattierter Körper in den Elektrizitätszählern hat sich herausgestellt, daß das Platin in Verbindung mit dem Quecksilber sehr guten Kontakt gibt, also die Berührungsstelle von Platin und Quecksilber eine sehr gute Leitfähigkeit aufweist, was natürlich von großer Wichtigkeit für Elektrizitätszähler mit O_uecksilberbad ist. Auch die gute Leitfähigkeit der Scheibe selbst ist aufrechterhalten insofern, als die Schutzschicht von Platin und Platin-Kupfer-Legierung nur dünn ist und infolgedessen die Leitfähigkeit der Scheibe nicht wahrnehmbar herabsetzt. Von Wichtigkeit ist, daß die Schutzschicht auf der Kupferscheibe unmagnetisch ist, weil sonst der Zähler ge--stört werden würde. Das Verfahren soll an einem Beispiel beschrieben werden.When using such plated bodies in the electricity meters it has been found that platinum in combination with mercury is very good There is contact, so the point of contact between platinum and mercury is a very good one Has conductivity, which of course is of great importance for electricity meters with O_uecksilberbad is. The good conductivity of the disk itself is also maintained insofar as the protective layer of platinum and platinum-copper alloy is only thin and as a result does not noticeably reduce the conductivity of the pane. It is important that the protective layer on the copper disk is non-magnetic, because otherwise the meter would be disturbed. The procedure should be based on an example to be discribed.

Es wurde beispielsweise eine Kupferscheibe von 55 mm Durchmesser und 31" mm Dicke mit Platin elektrolytisch überzogen und dann in einer Kohlensäureatmosphäre auf 700° C erhitzt. Die Scheibe wurde langsam erhitzt, um ein Abspringen der Plattierung vom Kupfer zu verhindern, was infolge des im Kupfer eingeschlossenen Wasserstoffes leicht geschehen kann. Diese langsame Erhitzung dauerte ungefähr 6 Minuten. Die Scheibe wurde sodann 8 Minuten auf 70a° C gehalten und darauf in der Kohlensäureatmosphäre abgekühlt. Die mikroskopische Untersuchung ergab, daß an der Berührungsstelle zwischen Kupfer und Platin eine Legierung von merkbarer Tiefe eingetreten war, und die Prüfung in kochender Quecksilbernitratlösung ergab eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen den Quecksilberangriff. Eine Tendenz der Platinplattierung sich abzulösen, konnte nicht mehr festgestellt werden. Unter Umständen ist es zweckmäßig, das nach dem Verfahren behandelte Metall noch einer härtenden und verdichtendenOberflächenbehandlung durchPressen oder Schichten nach dem Glühprozeß zu unterwerfen. An Stelle von Kohlensäure können auch andere Gase verwendet werden. So kann z. B. bei elektrolytischem, nicht nachträglich geschmolzenem Kupfer ein Wasserstoffgas benutzt werden, da auch dieses chemisch weder auf das Platin noch auf das Kupfer einwirkt. Ebenso kann das Verfahren im Vakuum ausgeführt werden.For example, a copper washer with a diameter of 55 mm and 31 "mm thick electrolytically coated with platinum and then in a carbonic acid atmosphere heated to 700 ° C. The disk was heated slowly to prevent the plating from flaking off to prevent from copper, which is due to the hydrogen enclosed in the copper can easily be done. This slow heating took about 6 minutes. the The disk was then held at 70.degree. C. for 8 minutes and then in the carbonic acid atmosphere cooled down. Microscopic examination showed that at the point of contact between Copper and platinum an alloy of noticeable depth had entered, and the test in boiling mercury nitrate solution gave a high resistance to the mercury attack. There might be a tendency for the platinum plating to peel off can no longer be determined. It may be useful to do this after the Process treated metal with a hardening and densifying surface treatment by pressing or layers after the annealing process. Instead of carbonic acid other gases can also be used. So z. B. in electrolytic, not Afterwards molten copper a hydrogen gas can be used, since this too chemically acts neither on the platinum nor on the copper. Likewise, the procedure be carried out in a vacuum.

Weiter ist es möglich, noch ein drittes Metall zwischen dem Grundmetall und der Plattierung zu verwenden, vorausgesetzt, daß die drei Metalle in der Reihenfolge, wie sie aufgebracht sind, imstande sind, sich mit dem anliegenden Metall zu legieren, und daß dabei ein vollkommenes Haften erreicht wird. Es ist selbstverständlich nicht wesentlich, daß wie im Beispiel das Deckmetall auf elektrolytischem Wege aufgebracht wird, ebenso können andere Verfahren benutzt werden, um das Plattierungsmetall auf das zu schützende Metall aufzubringen. Wesentlich ist immer die Anwendung der Höhe und der Zeit nach einer begrenzten Erhitzung, durch die eine Legierung an der Berührungsstelle der beiden Metalle herbeigeführt wird.It is also possible to add a third metal between the base metal and plating provided that the three metals in the order in which they are applied, are able to deal with the adjoining To alloy metal, and that a perfect adhesion is achieved. It is Of course, it is not essential that, as in the example, the cover metal is electrolytic Paths applied, as well, other methods can be used to add the plating metal to apply to the metal to be protected. It is always essential to use the The amount and the time after a limited heating by which an alloy at the Contact point of the two metals is brought about.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Process to metals, especially the contacts and rotating disks on mercury bath electricity meters, against the attack to protect from mercury, characterized in that the metal to be protected, z. B. copper, with a layer of a mercury-indifferent non-magnetic Metal, such as platinum, for example electrolytically provided and that the metal to be protected together with the coating for so long and at such a temperature to about 7oo °, is heated until an alloy of the protective metal with that to be protected Metal on the contact surfaces is done in such a way that the heating in a vacuum or in an atmosphere that is neither the protective metal nor the one to be protected Attacks metal. z. Method according to claim z, characterized in that the heated Objects after a compacting and hardening surface treatment be subjected.