DE690792C - Unloesliche Anode fuer elektrolytische Metallabscheidungsverfahren - Google Patents

Description

• Unlösliche Anode für elektrolytische Metallabscheidungsverfahren Zur Abscheidung von Metallen auf elektrochemischem Wege ist es in vielen Fällen zweckmäßig; mit unlöslichen Anoden zu arbeiten. In diesen.Fällen ist es notwendig, das aus dem Elektrolyten abgeschiedene Metall durch geeignete Zusätze des betreffenden Metallsalzes zum Elektrolyten an der Kathode oder durch eine geeignete Behandlung desselben zu ersetzen und die durch die Abscheidung des Metalls gleichzeitig an der Anode entstehende freie Säure unschädlich zu machen. Hierfür waren bisher drei Verfahren bekannt: i. Die durch die Abscheidung des Metalls an der Kathode gleichzeitig an der- Anode entstehende freie Säure wird durch Einführen von diesbezüglichen Carbonaten, Oxyden, Hydroxyden u. dgl. wieder in Sulfat übergeführt oder von entsprechenden Verbindungen fällender Metalle in den Elektrolyten neutralisiert.
• 2. Die Nachteile, die dieses: Verfahren bezügich der Qualität. der Metallabscheidung aufweist, lassen sich dann vermeiden,- wenn die Anode von einem Tuchsack bzw. Diaphragma umhüllt ist, in den die zur Neutralisierung bzw. Regenerierung des Bades geeigneten Verbindungen eingefüllt werden.
• 3. Für größere Badeinlieiten ist auch letztere Verfahren allerdings verhältnismäßig umständlich, und man bedient sich in diesem Fall folgender Anordnung: Der Elektrolyt wird durch eine besondere Pumpvorrichtung dauernd zunächst durch einen Behälter gepumpt, in dem die -zur Regenerierung bzw. Entsäuerung des Bades erforderlichen Verbindungen zugesetzt werden,, und hierauf durch ein besonderes Filter, das verhindert, daß unlösliche Bestandteile in das eigentliche Badgefäß gelangen.
• Nach den beschriebenen Verfahren wird z. B. ein Eisensulfatelektrolyt mit Eisenoxyd regeneriert - oder ein - Nickelsulfat- bzw. Cobältsulfät= elektrolyt mit Kalk unter gleichzeitigem Zusatz neuer Nickel- bzw. Cobaltsulfatmengen zum Katholyten entsäuert. Letztere Methode ist von ganz besonderem Wert.
• In vielen Fällen fallen nämlich die Metallverbindungen in der Technik nicht in der Form 1 die für die beschriebenen Entsäuerungsmethot geeignet sind; man gewinnt z. B. Kupfer, Nickel. und andere Metalle in Form von Sulfaten, dieum für die oben beschriebenen Regenerierungszwecke verwendet werden zu können, zuerst in Carbonate; Oxyde, Hydroxyde u. dgl. übergeführt werden müßten. Ein Verfahren, das die unmittelbare Verwendung der technisch anfallenden löslichen Metallsalze zur Regenerierung des Elektrolyten in allen Fällen und ohne das umständliche Umpumpen gestattet, hat daher bedeutende technische Vorteile. Dies kann mit Hilfe der erfindungsgemäß ausgebildeten und angeordneten Anoden erreicht werden.
• Die neuen Anoden bestehen aus einem Hohlkörper, der die Hauptmenge des Anolyten aufnimmt, aber nicht in der Strombahn liegt; die Wandungen sind einerseits in an sich bekannter Weise mit einer geeigneten Anzahl von Durchbohrungen versehen und andererseits auf der Außenseite in geringstmöglichem Abstand von einem Diaphragma umgeben. In den Hohlrauen sind zweckmäßig Zu- und Abflußleitungen für das Entfernen des an freier bzw. gebundener Säure angereicherten Anolyten eingeführt.
• Die Anwendung derartiger Anoden hat den Vorteil, daß dem Katholyten die zur Ergänzung des Elektrolyten notwendigen löslichen Metallsalze unmittelbar zugesetzt und gleichzeitig die freie Säure im Anolyten in beliebiger Weise, z. B. nach einem der bekannten Verfahren, neutralisiert, gebunden, entfernt öder anderweitig unschädlich gemacht werden kann: Die Entfernung der freien Säure aus dem Anodenraum z. B. durch Spülung mit Wasser oder durch Bindung an geeignete Chemikalien bringt es mit sich, daß die Anodenflüssigkeit nur eine verhältnismäßig geringe Leitfähigkeit aufweist. Da dies zu Unzuträglichkeiten im Betrieb führen könnte; wird die Anode erfindungsgemäß so gestaltet, daß sich nur ein geringer Zwischenrauen zwischen ihr und dem Diaphragma befindet und sie einen Hohlraum umschließt; der die Hauptmengen der Anodenflüssigkeit enthält. Dieser Hohlraum steht mit der als Anodenfläche dienenden Außenfläche der Anode, wie oben angegeben, durch eine größere Anzahl von Bohrungen oder Löchern in Verbindung, damit die an der Außenfläche der Anode abgeschiedene Säure in den Innenraum hineindiffundieren kann, wo sie auf die beschriebene Art entfernt wird. Rillen auf der dem Diaphragma zugekehrten Außenfläche, wie sie an sich ebenfalls bereits vorgeschlagen sind, erleichtern diesen Flüssigkeitsaustausch und das Entweichen der entwickelten, in der Anodenflüssigkeit unlöslichen Gase. Als besonders zweckmäßig hat es sich I erwiesen, die Rillen in einer von unten nach oben verlaufenden bzw. etwa senkrecht nebeneinander erlaufenden Richtung anzuordnen: 'Abb. z stellt eine Ausführungsform der neuen 4.`node dar. Dabei bedeutet z die unlösliche .Anode, die beispielsweise aus Blei, Graphit Ferrosilicium u.dgl. besteht und die sich in verhältnismäßig geringem Abstand von dem Diaphragma 2 befindet. Das Material für letzteres können dichte Gewebe, Filz, poröse Gummischichten, keramische Massen u. dgl. bilden. Durch die Bohrungen 3 ist der Innenraum q. der Anodemit derAußenseite verbunden, und die an der Außenseite entstehende Säure kann durch diese Bohrungen in den Innenraum diffundieren; in diesen Raum fließt durch ein Rohr 5 ständig frisches Wasser in langsamem Strom, wobei die gebildete Säure durch das Rohr 6 aus dem Anodenraum entfernt wird.
• Abb. 2 stellt in vergrößertem Maßstabe ein Beispiel für die Anordnung der Löcher 3 und der Rillen 7 an der Außenwandung der Anode zur Erleichterung des Flüssigkeitsaustausches und des Entweichens der entwickelten Gase dar.
• Abb. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der beanspruchten Anode, wobei durch entsprechend eingedrückte Ausbeulungen in der Anode nur ein geringer Zwischenraum zwischen äußerer Anodenoberfläche und Diaghragma gelassen wird, in dem die entwickelten Gase entweichen können.
• Durch geeignete Zwischenlagen kann ebenfalls ein geringer Abstand zwischen Anode und Diaphragma, wie es für die Entbindung der Gase zweckmäßig ist, hergestellt werden.
• Im folgenden sei die Anwendung der neuen Anoden gemäß der Erfindung am Beispiel der elektrochemischen Nickelabscheidung gezeigt Das technisch in größten Mengen anfallende . Nickelsalz ist das Nickelsulfat, Bei der elektrolytischen Zersetzung des Nickelsulfats wird an der Anode Schwefelsäure frei, die sich in dem durch ein geeignetes Diaphragma abgeteilten Anodenraun ansammelt und von .dort auf geeignete , Weise entfernt werden kann. Durch Anwendung dieses Diaphragmas kann im Kathodenrauen der Zustand eingehalten werden, der zur Abscheidung des Nickels am günstigsten ist, wobei die PH-Zahl des Elektrolyten im Kathodenrauen zwischen 3,5 und 5,8 betragen soll. Die im Anodenraum gebildete Schwefelsäure wird erfindungsgemäß beispielsweise dadurch unschädlich gemacht, daß man in diesen Raum ständig oder zeitweise frisches Wasser hineinleitet und die gebildete verdünnte Schwefelsäure entfernt. Dies kann auch durch Abheben, Ausgießen u. dgl. geschehen, wobei anschließend der Anodenraum mit Wasser oder entsprechend verdünnten Elektrolyten gefüllt wird. Die entstandene Schwefelsäure kann ferner dadurch gebunden werden, daß man den Anodenraum mit §olchen im Preise sehr niedrig liegenden Substanzen füllt, die imstande sind, mit Schwefelsäure unlösliche oder schwer lösliche Salze zu bilden. So kann man Schwefelsäure mit jeder geeigneten Verbindung, beispielsweise mit Hilfe von wasserunlöslichen Stoffen, wie Erdalkalicarbonaten, -hydroxyden oder -oxyden, z. B. Calciumcarbonat (Kalk), Bariumcarbonat u.dgl., oder auch wasserlöslichen Stoffen, wie des teilweise löslichen Calciumhydroxyds, in der Kalkmilch binden. Diese Füllung muß natürlich von Zeit zu Zeit ausgewechselt werden, damit eine ständige Bindung der im Anodenraum entstehenden Schwefelsäure gewährleistet wird.
• Gleichzeitig wird das verbrauchte Nickel in einfacher Weise durch Auflösen neuen Nickelsulfates im Katholyten bzw. durch Zusatz einer an Nickelsulfat reicheren Badlösung zum Kathodenraum ersetzt, womit der oben beschriebene technische Vorteil verbunden ist.
• In gleicher Weise können auch andere Metallsalze, wie z. B. die des Kupfers, zur galvanischen Abscheidung der entsprechenden Metalle verwendet werden.
• Die beschriebene Anode hat den Vorteil, daß sie nicht allein bei Verwendung von Sulfaten zur Auffrischung des Elektrolyten benutzt werden kann. Bei entsprechendem Anodenmaterial können auch Chloride, Nitrate oder andere lösliche Metallsalze zum Regenerieren des Bades Verwendung finden, da die entstehenden Säuren und in Wasser löslichen Gase, wie Chlor usw., ständig entfernt werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: `¢@ _. Unlösliche Anode für elektrolytische Metallabscheidungsverfahren, bei denen in einer durch Diaphragma unterteilten Zelle im Kathodenraum lösliche Metallsalze zugesetzt werden und im Anodenraum die bei der Elektrolyse entstehende freie Säure entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem die Hauptmenge des Anolyten aufnehmenden Hohlkörper besteht, der mit einer geeigneten Anzahl von Durchbohrungen versehen und auf der Außenseite in geringstmöglichem Abstand von einem Diaphragma umgeben ist.
2. 2. Anode nach Anspruch z, gekennzeichnet durch in den Hohlraum der Anode eingeführte Zu- und Abflußleitungen,
3. 3. Anode nach Anspruch z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Diaphragma zugekehrte Oberfläche solche Rillen, Vertiefungen oder eine sonstige Oberflächenbeschaffenheit aufweist, die eine leichtere Abführung der an der Anode gebildeten Produkte ermöglichen.