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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektrolyt-Kompositelektrode,
welche mit einer zum Verzinnen oder Galvanisieren einer Stahlplatte, was
einen großen
Strom erfordert, oder zum Herstellen einer Kupferfolie durch das
Galvanisierungs- bzw. Elektroplattierverfahren benutzte elektrolytisch
unlöslichen
Anode versehen ist.
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TECHNISCHER
HINTERGRUND
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In
vergangenen Jahren vergrößerte sich
bei einer Vergrößerung der
Galvanisierungsrate auf dem Gebiet der Galvanisierung ein Galvanisierungsstrom. Eine
hohe Galvanisierungsstromdichte von 30–250 A/dm2 wird
zum Galvanisieren oder Verzinnen einer Stahlplatte oder zur Herstellung
einer Metallfolie durch das Galvanisierungs- bzw. Plattierverfahren verwendet.
Weiterhin wird es verlangt, ein Bandmaterial großer Breite von 500–2000 mm
zu beschichten oder durch Galvanisieren eine Metallfolie zu erhalten. Daher
ist es zum Galvanisieren bzw. Plattieren des großen Materials unvermeidbar,
eine vergrößerte unlösliche Elektrode
zu verwenden. Weiterhin wird es im Fall der Herstellung von galvanisierten
Produkten oder Metallfolien verlangt, die Qualität dieser Produkte weiterhin
zu verbessern und die Fluktuation des Zwischenelektrodenabstandes
zwischen einer Anode und einer Kathode bei 5% oder weniger zu halten.
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Daher
wird es versucht, ein Kompositelektrodensubstrat zu benutzen, welches
erhalten wird, indem ein leitendes Material wie Kupfer, Eisen, Aluminium,
Blei oder Zinn als ein Kern benutzt wird und der Kern mit einer
Titanplatte bedeckt wird, um eine große unlösliche Elektrode vom Standpunkt
der Leitfä higkeit
und Rentabilität
zum Betrieb mit dem obigen großen
Strom zu erhalten.
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Das
obige große
Kompositelektrodensubstrat weist jedoch ein beträchtliches Gewicht auf, und es
ist bei seiner maschinellen Fertigung schwer zu handhaben. Weiterhin
treten die folgenden Probleme beim Bedecken eines Elektrodenkatalysators
auf.
- (a) Ein großes schweres Elektrodensubstrat
weist eine große
Wärmekapazität auf. Insbesondere vergrößert sich
im Fall einer unlöslichen
Anode, welche durch wiederholte Wärmebehandlung bei einer hohen
Temperatur von 350–700°C und damit
verbundenem Abdecken eines Elektrodenkatalysators wie einem Metall
der Platingruppe oder seinem Oxid, der Energieverlust bei der Wärmebehandlung,
und zudem erfordert es viel Zeit, die Temperatur zu erhöhen oder
abzusenken.
- (b) Im Fall eines Kompositelektrodensubstrats wird, wenn ein
Elektrodenkatalysator bedeckt wird, eine Verbindung zwischen verschiedenen Metallarten
leicht gestört
oder beschädigt.
- (c) Um einen Elektrodenkatalysator zu bedecken, ist eine maschinelle
Präzisionsbearbeitung
in der Größenordnung
mehrerer Mikron erforderlich. Daher sind beträchtlich hohe Ausrüstungskosten erforderlich,
um ein großes
Elektrodensubstrat herzustellen.
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Das
offizielle Amtsblatt der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung
Nr. Hei 3-42043 offenbart eine Vorrichtung zum Lösen des obigen Problems. Gemäß der Vorrichtung
ist es möglich,
ein zweites Elektrodensubstrat aufzustellen oder zu entfernen, indem
ein Kompositelektrodensubstrat als ein ers tes Elektrodensubstrat
benutzt wird, welches die zweite Elektrode trägt, welche aus einer mit einem Elektrodenkatalysator
bedeckten Titanplatte gefertigt ist, welche getrennt von dem ersten
Elektrodensubstrat hergestellt wird und mit dem ersten Elektrodensubstrat
mit einer Schraube verbunden wird.
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Weiterhin
offenbart das offizielle Amtsblatt der japanischen Patentveröffentlichung
Nr. Hei 6-47759 eine Technik zum Verbiegen einer entfernbaren Anodenkopfplatte
(zweites Elektrodensubstrat) durch Stützen der Anodenkopfplatte mit
einer kreisbogenförmigen
Elektrolytzelle (erster Elektrodensubstrat), welche Trägermittel
zum Tragen der Anodenkopfplatte in einer kreisbogenförmigen unlöslichen
Anode aufweist.
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Wenn
eine Elektrode kreisbogenförmig
wird ist es jedoch schwierig, das erste Elektrodensubstrat durch
die in den offiziellen Amtsblättern
der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. Hei 3-42043
und der japanischen Patentveröffentlichung Nr.
Hei 6-47758 offenbarten Techniken in einen hochgenauen Kreisbogen
zu vollenden, was von dem Fall, in welchem das erste Elektrodensubstrat
eine Platte benutzt, unterschiedlich ist. Daher ist es schwierig, die
Fluktuation des Zwischenelektrodenabstands zwischen einer Anode
und einer Kathode zu verringern, selbst wenn das zweite Elektrodensubstrat durch
das erste Elektrodensubstrat getragen wird. Weiterhin weist eine
kreisbogenförmige
Elektrode das Problem auf, dass eine Fluktuation bei den Zwischenelektrodenabständen aufgrund
einer geringen Abweichung von der Drehachse eines zu drehenden Kathodenzylinders
auftritt.
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Um
die Probleme zu lösen,
offenbart das offizielle Amtsblatt der japanischen Patentveröffentlichung
Nr. Hei 6-47758 wei terhin einen Einstellmechanismus, um den Zwischenraum
zwischen einer Kathode und einer unlöslichen Elektrode konstant
zu halten. Es gibt jedoch die folgenden Probleme, weil die Einstellung
von außerhalb
einer Elektrolytzelle (erstes Elektrodensubstrat) durchgeführt wird.
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Als
erstes ist es notwendig, zu verhindern, dass Trägermittel zum Tragen einer
Anodenkopfplatte (zweites Elektrodensubstrat) durch eine Elektrolytzelle
(erstes Elektrodensubstrat) durch Flüssigkeit benetzt werden. Weiterhin
wird die Struktur, um einen Mechanismus zum Einstellen einer Anodenkopfplatte (zweites
Elektrodensubstrat) zu benutzen, komplexer.
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Zweitens
wird im Fall des Tragens einer unlöslichen Elektrode an einer
Elektrolytzelle (erstes Elektrodensubstrat) durch Verbiegen der
Elektrode eine mechanische Spannung aufgrund der Verbiegung auf
die Abdeckungsschicht eines Elektrodenkatalysators aufgeprägt. Daher
wird die Elektrodenkatalysatorschicht, wenn sie in einem Gebiet
hoher Stromdichte benutzt wird, verschlechtert.
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Drittens
ist es in dem Fall des Einstellens einer Kathode getrennt von der
Rotationsachse einer Kathodentrommel zugewandten unlöslichen
Elektrodenoberfläche
nötig,
die Position der unlöslichen Elektrodenoberfläche sowohl
auf Seite des Kompositelektrodensubstrats als auch auf der Seite
der unlöslichen
Elektrode einzustellen. Daher benötigt die Einstellung viel Zeit,
oder die Feineinstellung ist schwierig.
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Viertens
ist ein großer
Raum nötig,
da die Einstellung von außerhalb
einer Elektrolytzelle (erstes Elektrodensubstrat) durchgeführt wird.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Um
die obigen Probleme zu lösen,
stellt die vorliegende Erfindung eine Elektrolyt-Kompositelektrode
bereit, welche mit einer aus einem Rotationszylinder gebildeten
Kathode und einer Anode mit einer der Kathode in einem konstanten
Abstand zugewandten kreisbogenförmigen
Innenoberfläche
versehen ist, wobei die Anode versehen ist mit:
einem ersten
Elektrodensubstrat, bei dem zumindest der mit einer Elektrolytlösung in
Kontakt stehende Abschnitt aus einem korrosionsresistenten Metall
gefertigt ist und welches mit einer Vielzahl von weiblichen Schraubenabschnitten
ausgestattet ist, welche entlang einer Linie parallel zu der Rotationsachse des
Zylinders angeordnet sind, und einem zweiten mit einer Titankopfplatte
gebildeten Elektrodensubstrat, welche auf eine Vielzahl von geteilten
Flächen parallel
zu der Rotationsachse des Zylinders aufgeteilt ist und eine Vielzahl
von auf der Mittelachse parallel zu den getrennten Flächen gebildeten
Löchern aufweist,
eine
sich durch das Loch des zweiten Elektrodensubstrats erstreckende
und in den weiblichen Schraubenabschnitt des ersten Elektrodensubstrats
zum Befestigen des zweiten Elektrodensubstrats an dem ersten Elektrodensubstrat
geschraubte Schraube,
einem ersten Zwischenelement, welches
um die Schraube zwischen dem ersten Elektrodensubstrat und dem zweiten
Elektrodensubstrat herum bereitgestellt ist, und
einem zweiten
Zwischenelement, welches um das zweite Elektrodensubstrat zwischen
dem ersten Elektrodensubstrat und dem zweiten Elektrodensubstrat
vorgesehen ist.
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Die
Dicke des ersten Elektrodensubstrats wird durch den elektrischen
Widerstand und Strom eines benutzten Materials bestimmt. Die Genauigkeit der
Kurve des ersten Elektrodensubstrats ist ausreichend, wenn es innerhalb
einer vorgegebenen Länge von ± 2 mm
der Rotationsachse des Kathodenzylinders gehalten wird. Das für den mit
der Elektrolytlösung
in Kontakt stehenden Abschnitt bereitgestellte korrosionsresistente
Metall erfordert eine Dicke von 0,5 mm oder mehr, um zu verhindern,
dass der Kern aufgrund von Kontakt mit einer Galvanisierungslösung korrodiert
wird. Der weibliche Schraubenabschnitt zum Befestigen des zweiten
Elektrodensubstrats mit einer Schraube erfordert jedoch eine Tiefe bis
zu dem Kern ohne Korrosionsresistenz, wenn die korrosionsresistente
Platte eine geringe Dicke aufweist. Daher ist es nötig, die
Galvanisierlösung
durch ein Verfahren zum Einbetten eines korrosionsresistenten Metalls
in das Loch oder durch Füllen
des Lochs mit einem Dichtharz, wenn das zweite Elektrodensubstrat
mit der Schraube befestigt wird, daran zu hindern, in das weibliche
Schraubenloch zu gelangen. Weiterhin ist es möglich, einen weiblichen Schraubenabschnitt
nur auf dem korrosionsresistenten Metall auszubilden.
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Somit
kann das erste Elektrodensubstrat eine mit einem korrosionsresistenten
Metall bedeckte Struktur oder eine aus reinem korrosionsresistenten Metall
gefertigte Struktur aufweisen. Das korrosionsresistente Metall kann
Titan, Tantal, Niob, Zirconium oder eine Legierung, welche hauptsächlich diese
Metalle enthält,
benutzen.
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Es
ist möglich,
die Dicke des zweiten Elektrodensubstrats in einem Bereich von 2–20 mm,
bevorzugt 5–15
mm, auszugestalten. Es ist besonders bevorzugt, das zweite Elektrodensubstrat
maschinell zu fertigen, bevor es an das erste Elektrodensubstrat
in eine gekrümmte
Form mit einer Genauigkeit des Krümmungsradius gleich der derjenigen
eines vorgegebenen Radius (500–2000
mm) wenn das zweite Elektrodensubstrat an das erste Elektrodensubstrat gesetzt
wird, zu setzen. Die obige maschinelle Bearbeitung ist jedoch in
der Praxis unmöglich.
Daher ist es bevorzugt, die Genauigkeit des Krümmungsradius des zweiten Elektrodensubstrats
bei +300% oder weniger zu halten, und es ist bevorzugter, sie bei
+200% oder weniger zu halten. Wenn die Krümmung größer als der obige Wert ist,
wird eine aufgrund dem Setzen des zweiten Elektrodensubstrats an
das erste Elektrodensubstrat hervorgerufene mechanische Spannung
auf das erste Elektrodensubstrat aufgeprägt und damit tritt ein Problem
auf, dass das erste Elektrodensubstrat deformiert wird und die Genauigkeit verschlechtert
wird oder die Elektrodenkatalysatorschicht, welche das zweite Elektrodensubstrat
bedeckt, verbogen wird und daher verschlechtert werden kann. Weiterhin
tritt, wenn die Maschinengenauigkeit einen Minuswert verglichen
mit einem vorgegebenen Radius annimmt, ein Problem auf, dass die Höhe des zweiten
Elektrodensubstrats nicht vollständig
eingestellt werden kann. In dem Fall einer Aufteilung in der Richtung
parallel zu der Rotationsachse des Kathodenzylinders des zweiten
Elektrodensubstrats ist es von den Standpunkten der Genauigkeit und
dem Einsetzen und der Einstellung geeignet, die geteilte Länge auf
200–500
mm, bevorzugt auf 250–400
mm festzusetzen. Weiterhin ist es bevorzugt, das zweite Elektrodensubstrat
optional in der Drehrichtung der Kathode zu unterteilen. Es ist
bevorzugt, die Art des Unterteilens des zweiten Elektrodensubstrats
derart auszugestalten, dass die Anzahl von auf einem der geteilten zweiten
Elektrodensubstrate gebildeten Schraubenlöcher zwei oder mehr ist, bevorzugt
zwei oder drei. Dies liegt daran, dass durch Setzen des Mechanismus
zum Einstellen der Höhe
des zweiten Elektrodensubstrats unter Benutzung eines Zwischenelements
eine leichte Verzerrung, welche die Intervallgenauigkeit zwischen
einer Kathode und einer Anode nicht beeinflusst und welche aufgrund
der Höheneinstellung
hervorgerufen wird, beseitigt werden kann, indem optional das zweite
Elektrodensubstrat in der Drehrichtung der Kathode unterteilt wird,
und der Zusammenbau wird einfach. Weiterhin ist es zum Unterteilen
eines zweiten Elektrodensubstrats in der Drehrichtung der Kathode nötig, das
zweite Elektrodensubstrat zu unterteilen und derart anzuordnen,
dass die Trennlinien anderer angeordneter zweiter Elektrodensubstrate
nicht zu einer geraden Linie werden. Es ist beispielsweise nötig, zweite
Elektrodensubstrate derart anzuordnen, das die Trennlinien der zweiten
Elektrodensubstrate, welche sich in die Drehrichtung eines Kathodenzylinders
erstrecken, und diejenigen anderer zweiter Elektrodensubstrate,
welche sich in der Drehrichtung des Kathodenzylinders erstrecken,
nicht zu einer geraden Linie werden.
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Weiterhin
kann durch Verschließen
des Schraubenloches des zweiten Elektrodensubstrats zum Befestigen
des zweiten Elektrodensubstrats an den ersten Elektrodensubstraten
durch ein drittes Elektrodensubstrat, dessen eine Seite mit einem Elektrodenkatalysator
bedeckt ist, so dass Elektrodenkatalysatoroberfläche des zweiten Elektrodensubstrats
und die des dritten Elektrodensubstrats dieselbe Oberfläche werden
und ein Strom an das dritte Elektrodensubstrat angelegt wird, eine
Ungleichmäßigkeit
der Stromverteilung des Lochabschnitts des zweiten Elektrodensubstrats
behoben werden. Um das dritte Elektrodensubstrat zu befestigen oder
einen Strom an das dritte Elektrodensubstrat anzulegen ist es möglich, ein
Verfahren des Befestigens des dritten Elektrodensubstrats an dem
zweiten Elektrodensubstrat oder dem Schraubenkopf zum Befestigen
des zweiten Elektrodensubstrats durch Benutzen einer flachen Senkkopfschraube,
welche aus Titan mit einem Durchmesser von 1–5 mm gefertigt ist, zu benutzen.
Weiterhin ist ein Verfahren des Anpassens des dritten Elektrodensubstrats
an den Schraubenkopf ebenso effektiv.
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Das
erste um das Loch benutzt Zwischenelement kann Titan, Tantal, Niob,
Zirconium oder eine Legierung, welche diese hauptsächlich enthält, benutzen.
Es ist bevorzugt, die Oberfläche
des ersten Zwischenelements, welche mit dem ersten Elektrodensubstrat
und dem zweiten Elektrodensubstrat in Kontakt steht, oder die Oberflächen von
Zwischenelementen, welche einander berühren, mit Platin von Submikron
bis einige Mikron Dicke abzudecken, um den Kontaktwiderstand zu
verringern. Das erste Zwischenelement kann jede Dicke aufweisen.
Im Wesentlichen wird jedoch eine Dicke von 0,05–30 mm benutzt. Wenn das erste
Zwischenelement eine dicke flache Platte ist, welche durch Befestigung
mit einer Schraube nicht verbogen wird, ist es notwendig, die Oberflächen des
ersten und des zweiten Elektrodensubstrats in einem Abschnitt, welcher
mit dem ersten Zwischenelement in Kontakt steht, abzuflachen, so dass
sie vom Standpunkt der Stromzuführung
parallel miteinander zugewandt sind. Es ist möglich, die Form des ersten
Zwischenelements frei aus einer flachen Platte, ein gekrümmten Platte
und einer unregelmäßigen Platte
auszuwählen,
indem der Kontaktwiderstand mit einem Elektrodensubstrat in Betracht gezogen
wird. Weiterhin ist das nahe dem Umgang des zweiten Elektrodensubstrats
bereitgestellte zweite Zwischenelement in seiner Qualität nicht
beschränkt,
so lange es in seiner Höhe
eingestellt werden kann und eine Korrosionsresistenz und eine Form
und Stabilität
aufweist, welche in der Lage ist, das zweite Elektrodensubstrat
zu tragen. Es ist möglich,
das erste und das zweite Zwischenelement an das erste und/oder zweite
Elektrodensubstrat durch Schweißen,
Schrauben oder Verstemmen anzusetzen. Obwohl die Anzahl der anzuordnenden
ersten und zweiten Zwischenelemente von der erforderlichen Genauigkeit
abhängt,
ist sie weiterhin 30–300/m2, bevorzugt 60-210/m2. Wenn
die Anzahl von anzuordnenden ersten und zweiten Zwischenelementen
60/m2 oder weniger ist, insbesondere weniger
als 30/m2, ist es unmöglich, eine gewünschte Genauigkeit
zu erhalten. Weiterhin erfordert es, wenn die Anzahl von anzuordnenden
ersten und zweiten Zwischenelementen 210/m2 oder
mehr, insbesondere 300/m2 oder mehr ist,
viel Zeit, sie anzuordnen, und daher wird kein großer technischer
Effekt durch ökonomische
Lastvergrößerungen
erreicht. Es ist bevorzugt, das Verhältnis zwischen der Anzahl von
ersten Zwischenelementen und der Anzahl von zweiten Zwischenelementen
auf 1:2–1:10
zu setzen. Es ist bevorzugt, zweite Zwischenelemente zumindest in der
Nähe des
Umfangs des zweiten Elektrodensubstrats anzuordnen, so dass ein
erstes Zwischenelement und zwei zweite Zwischenelemente ein gleichschenkliges
Dreieck mit dem ersten Zwischenelement als Scheitelpunkt oder ein
gleichseitiges Dreieck bilden. Daher wird das Verhältnis zwischen
der Anzahl von ersten Zwischenelementen und der Anzahl von zweiten
Zwischenelementen mindestens 1:2. Weiterhin wird, wenn die Anzahl
von zweiten Zwischenelementen verglichen mit der Anzahl von ersten
Zwischenelementen zu groß ist,
aufgrund von ökonomischen
Lastvergrößerungen
kein großer technischer
Effekt erreicht. Weiterhin ist es, indem zusätzlich (nicht gezeigte) dritte
Zwischenelemente derart angeordnet werden, dass sie jeweils an den Mitten
der Seiten dieser Dreiecke angeordnet sind, möglich, eine Einstellung mit
höherer
Genauigkeit vorzunehmen. Das dritte Zwischenelement kann ebenso
an dem ersten und/oder zweiten Elektrodensubstrat wie oben beschrieben
angesetzt werden. Es ist jedoch unnötig, die ersten, zweiten und
dritten Zwischenelemente in Abschnitte einzusetzen, welche eine
vorgegebene Genauigkeit aufweisen.
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Um
die Höhe
des zweiten Elektrodensubstrats zu messen, gibt es ein Verfahren
zum Messen des Zwischenraums zwischen einem Messstab regulärer Größe, welcher
auf die Drehachse eines Kathodenzylinders gesetzt wird und um die
Drehachse gedreht wird, und dem zweiten Elektrodensubstrat, und ein
Verfahren zum Messen der Höhe
des zweiten Elektrodensubstrats, indem ein Feinzeiger an das vordere
Ende des Messstabes gesetzt wird. Die Höhe des zweiten Elektrodensubstrats
wird eingestellt, indem die Dicken oder Höhen der ersten und zweiten
Zwischenelemente verändert
werden, während
die Höhe
des zweiten Elektrodensubstrats durch das Verfahren zum Messen der
Höhe des zweiten
Elektrodensubstrats gemessen werden.
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Weil
eine erfindungsgemäße Elektrolyt-Kompositelektrode
die obige Struktur hat, werden die folgenden Funktion neu erhalten,
ohne die Funktionen einer herkömmlichen
Kompositelektrode zu verlieren.
- (1) Wegen der
Struktur, welche in der Lage ist, die Position einer Anodenoberfläche sogar
von der Seite der Rotationszylinderkathode einzustellen, wird eine
Funktion erhalten, bei der der Abstand zwischen einer Kathode und
einer Anode mit einer einfachen Struktur bei hoher Genauigkeit eingestellt
werden kann.
- (2) Weil die Position der Oberfläche einer unlöslichen
Elektrode von der Seite der Rotationszylinderkathode eingestellt
werden kann, wird eine Funktion erhalten, bei der die Positi on der
Oberfläche
der unlöslichen
Elektrode, welche einer Kathode zugewandt ist, einfach eingestellt
werden kann, während
der Abstand von der Rotationszylinderkathode gemessen wird.
- (3) Eine Funktion wird erhalten, bei der ein Problem beim Setzen
und Einstellen des zweiten Elektrodensubstrats, welches durch Verbiegen des
zweiten Elektrodensubstrats (Verzerrung des ersten Elektrodensubstrats
und Verschlechterung des zweiten Elektrodensubstrats aufgrund Verbiegung
der Elektrodenkatalysatorschicht des zweiten Elektrodensubstrats)
verursacht wird, nicht auftritt.
- (4) Weiterhin kann ein Strom gleichförmig gemacht werden, indem
verhindert wird, dass eine Ungleichmäßigkeit des Stroms bei einem
Schraubenloch zum Befestigen des zweiten Elektrodensubstrats durch
das dritte Elektrodensubstrat auftritt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine Perspektivansicht, welche eine Kompositelektrode entsprechend
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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2 ist
eine Querschnittansicht, welche eine Kompositelektrode entsprechend
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung in Drehrichtung eines Kathodenzylinders
zeigt,
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3 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine Kompositelektrode der vorliegenden
Erfindung in der Drehrichtung eines Kathodenzylinders zeigt,
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4 ist
eine lokale Draufsicht, welche eine Kompositelektrode der vorliegenden
Erfindung zeigt,
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5 ist
eine Querschnittsansicht, welche ein befestigtes drittes Elektrodensubstrat
zeigt,
-
6 ist
eine Querschnittsansicht, welche ein befestigtes drittes Elektrodensubstrat
zeigt,
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7 ist
eine Querschnittsansicht, welche ein befestigtes drittes Elektrodensubstrat
zeigt, und
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8 ist
eine Querschnittsansicht, welche die Messung der Höhe eines
zweiten Elektrodensubstrats der vorliegenden Erfindung betrachtet
von der Drehrichtung eines Kathodenzylinders zeigt.
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BESTE ART, DIE ERFINDUNG
AUSZUFÜHREN
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Die
vorliegende Erfindung wird untenstehend unter Bezugnahme auf ein
spezielles Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Anode einer Kompositelektrode 20 entsprechend
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 2 und 3 sind
Querschnittsansichten der Kompositelektrode 20 aus 1 in
der Drehrichtung eines Kathodenzylinders. 4 ist eine Draufsicht,
welche ein an ein erstes Elektrodensubstrat 1 gesetztes
zweites Elektrodensubstrat 2 zeigt. 5, 6 und 7 sind
Querschnittsansichten, welche ein angeordnetes drittes Elektrodensubstrat 3 zeigen. 8 ist
eine Querschnittansicht, welche eine Vorrichtung 12 zum
Messen von Hö hen
der Kompositelektrode 20, der Kathodenzylinderdrehachse 11 und
des zweiten Elektrodensubstrats 20 in der Drehrichtung
des Kathodenzylinders zeigt.
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Wie
in 1, 2, 3 und 4 gezeigt
weist die Kompositelektrode 20 eine Struktur auf, bei der
das in die Teile unterteilte zweite Elektrodensubstrat 2 durch
eine Schraube 6 durch ein erstes Zwischenelement 4 und
ein zweites Zwischenelement 5 an dem ersten Elektrodensubstrat 1 befestigt ist.
Das erste und das zweite Elektrodensubstrat 1 und 2 sind
jeweils mit einer gekrümmten
fast rechteckigen Platte gebildet, und ihre inneren Oberflächen sind
in einem Kreisbogen geformt, d.h. gekrümmt mit einer bestimmten Krümmung, um
einen Teil einer zylindrischen Seitenwand zu bilden.
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Der
Kern 7 des ersten Elektrodensubstrats 1 besteht
aus einer Verkleidung aus Kupfer und Eisen und ist mit einer aus
Titan gefertigten dünnen
Platte 8 bedeckt. Die Verkleidung aus Kupfer und Eisen wird
durch das Explosionsschweißverfahren
gefertigt und weist eine Stromleitungseigenschaft und eine mechanische
Stabilität
auf. Ein weiblicher Schraubenabschnitt 9 zum Befestigen
des zweiten Elektrodensubstrats 2 an dem ersten Elektrodensubstrat 1 mit
der Schraube 6 ist aus in dem ersten Elektrodensubstrat
eingebetteten Titan gefertigt, wobei der Zwischenraum zwischen der
dünnen
Platte 8 und dem weiblichen Schraubenabschnitt 9 vollständig durch Schweißen abgedichtet
ist, um zu verhindern, dass eine Elektrolytlösung in den Kern 7 gelangt,
und die Oberfläche
des weiblichen Schraubenabschnitts 9 (das erste Zwischenelement 4 kontaktierende
Oberfläche)
ist mit Platin bedeckt, um den elektrischen Kontaktwiderstand mit
dem ersten Zwischenelement 4 zu verringern. Ein Galvanisierungsstrom
wird dem ersten Elektrodensubstrat 1 von einer Busstange 13 zugeführt. Weiterhin
ist es ausreichend, das erste Elektrodensubstrat 1 so zu
fertigen, dass die Genauigkeit des Krümmungsradius des ersten Elektrodensubstrats 1 in
einem Fluktuationsbereich von 2 mm oder weniger für einen
vorgegebenen Radius gehalten wird. Der Grad der Fluktuation von
2 mm tritt als die Fluktuation von bis 20% der des Zwischenelektrodenabstands
auf, wenn angenommen wird, dass der Zwischenelektrodenabstand zwischen
einer Kathode und einer Anode 10 mm beträgt, was ein durchschnittlicher
Wert ist. Daher ist die Fluktuation von 20% weit von der erforderlichen
Fluktuation von 5% oder weniger entfernt.
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Die
einer aus Titan gefertigten Rotationszylinderkathode zugewandte
Oberfläche
des zweiten Elektrodensubstrats 2 ist mit einem Elektrodenkatalysator
bedeckt, welcher hauptsächlich
Iridiumoxid enthält.
Weiterhin ist das zweite Elektrodensubstrat 2 durch den
aus Titan gefertigten und in das erste Elektrodensubstrat 1 eingebetteten
weiblichen Schraubenabschnitt 9 durch das erste Zwischenelement 4 durch
die Schraube 9 von der Kathodenzylinderseite befestigt,
und zur selben Zeit wird ein Teil jeder der beiden Enden des zweiten
Elektrodensubstrats 2 durch ein zweites Zwischenelement 5 gestützt. Das zweite
Elektrodensubstrat 2 kann frei eingesetzt oder entfernt
werden, und die Höhe
des Substrats 2 kann mit einer Genauigkeit von 0,01–0,1 mm
eingestellt werden, ohne seine Kreisbogenform zu verlieren, indem
einfach die Dicken oder Höhen
des ersten Zwischenelements 4 und des zweiten Zwischenelements 5 verändert werden.
Als Ergebnis ist es möglich,
den Abstand zu der mit dem zweiten Elektrodensubstrat 2 zu
paarenden Rotationszylinderkathode mit einer Genauigkeit von 0,01–0,1 mm
einzustellen. Daher wird, obwohl die Fluktuation des Zwischenelektrodenabstands
bei der Genauigkeit des ersten Elektrodensubstrats 1 20%
beträgt,
die Fluktuation des Zwischenelektrodenabstands in dem Abschnitt, in
dem das erste Zwischenelement 4 und das zweite Zwischenelement 5 eingesetzt
werden, bis zu 1%, und weiterhin ist es einfach möglich, die
Fluktuation von 5% oder weniger sogar an dem Abschnitt zu erreichen,
wo das erste Zwischenelement oder zweite Zwischenelement 5 nicht
eingesetzt wird.
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Das
zweite Zwischenelement 5 wird befestigt, indem es durch
das durch die Schraube 6 befestigte zweite Elektrodensubstrat 2 gehalten
wird oder indem eine Schraube 10 benutzt wird. Die Schraube 10 erstreckt
sich durch das Loch des zweiten Elektrodensubstrats 2 und
wird in den weiblichen Schraubenabschnitt 9 geschraubt.
Wie in 2 gezeigt weist das Loch des zweiten Elektrodensubstrats 2 einen
Schulterabschnitt 22 auf, welcher mit der Unterseite des
Kopfes 21 der Schraube 6 in Kontakt steht.
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Der
durch die Busstange 13 zugeführte Strom geht durch das Elektrodensubstrat 1,
den weiblichen Schraubenabschnitt und das erste Zwischenelement 4 hindurch,
und ein Teil des Stroms wird dem zweiten Elektrodensubstrat 2 von
dem weiblichen Schraubenabschnitt 9 zugeführt.
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5–7 zeigen
die Querschnittsansicht des eingesetzten dritten Elektrodensubstrats 3,
und die Oberfläche
des Substrats 3, welche einer Kathode zugewandt ist, ist
mit einem Elektrodenkatalysator bedeckt, welcher hauptsächlich Iridiumoxid ähnlich dem
Fall des zweiten Elektrodensubstrats 2 enthält. 5 zeigt,
dass ein in das hexagonale Loch der Hexagonsockelkopfkappenschraube 6 an
der Rückseite des
dritten Elektrodensubstrats 3 Vorsprung anzupassen ist,
und das dritte Elektrodensubstrat 3 wird an den Bolzen 6 angesetzt,
indem der Vorsprung 15 in das hexagonale Loch getrieben
wird. Weiterhin zeigt 6 einen Fall eines Bildens eines
Lochs in der Mitte des dritten Elektrodensubstrats 3 und
Einsetzen des dritten Elektrodensubstrats 3 an die Schraube 6 durch
eine flache aus Titan gefertigte Senkkopfschraube 16. In
diesem Fall wird, da es ausreichend ist, dass die benutzte flache
Senkkopfschraube 16 einen Durchmesser von 3–5 mm aufweist,
die ungleichmäßige Stromverteilung
aufgrund der Schraube 16 in einem sehr begrenzten Bereich gehalten,
und daher beeinflusst sie die Qualität eines plattierten bzw. galvanisierten
Produkts nicht. Weiterhin zeigt 7 einen
Fall des Setzens des dritten Elektrodensubstrats 3 an das
Elektrodensubstrat 2 durch eine Vielzahl von flachen Senkkopfschrauben 16.
Das Ansetzverfahren in 7 ist effektiv, wenn es keinen
Niveauunterschied zwischen der einen Kathode zugewandten Oberfläche des
zweiten Elektrodensubstrats 2 und der Oberfläche des
dritten Elektrodensubstrats 3 gibt und eine hohe Gleichförmigkeit
des Galvanisierungsstroms erreicht wird.
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Das
dritte Elektrodensubstrat 3 wird angeordnet, nachdem die
Einstellung der Höhe
des zweiten Elektrodensubstrats 2 beendet ist, und daher
wird die ungleichmäßige Verteilung
eines kleinen Stroms nahe der Schraube 6 weiter verringert.
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Weiterhin
sind wie in 2 gezeigt das erste Elektrodensubstrat
und das zweite Elektrodensubstrat 2 voneinander durch das
Zwischenelement 4 und das zweite Zwischenelement 5 getrennt,
und ein Leerraum 23 liegt zwischen den Substraten 1 und 2 vor.
Eine Elektrolytlösung
befindet sich in dem Leerraum. Daher ist es möglich, Wärmeerzeugung in dem ersten
Elektrodensubstrat 1 und dem zweiten Elektrodensubstrat 2 entsprechend
der Konvektion der Elektrolytlösung
abzustrahlen. Beispielsweise ist es durch Benutzung einer Pumpe
oder dergleichen und zwangsweises Zirkulieren der Elektrolytlösung durch den
Leerraum möglich,
die in dem ersten Elektrodensub strat 1 und zweiten Elektrodensubstrat 2 erzeugte Wärme effektiv
abzustrahlen. Wenn es jedoch unnötig
ist, die bei Betrieb bei niedriger Stromdichte erzeugte Wärme abzustrahlen,
ist es ebenso möglich, die
Abstrahlung von Wärme
durch Einsetzen von Vinylchlorid, expoxidbasiertem Harz, Silikongummi oder
einer Lufttasche in den Leerraum 23 zu verhindern.
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Weil
die Elektrolyt-Kompositelektrode der vorliegenden Erfindung wie
oben beschrieben zusammengesetzt ist, werden die folgenden Vorteile neu
erhalten, ohne die Vorteile einer herkömmlichen Kompositelektrode
zu verlieren.
- (1) Es ist möglich, einen Mechanismus zu
erhalten, welcher in der Lage ist, die Position der Oberfläche einer
Anode auch von der Seite des Kathodenrotationszylinders einzustellen,
den Abstand zwischen einer Kathode und einer Anode mit hoher Genauigkeit
mit einer einfachen Struktur einzustellen und den Zwischenelektrodenabstand zwischen
der Kathode eines Rotationszylinders und einer der Kathode zugewandten
Anode im Bereich herkömmlicher
Bearbeitungstechnik mit hoher Genauigkeit gleichförmig zu
machen. Als Ergebnis kann eine hinsichtlich der Profitabilität überlegen
Elektrolyt-Kompositelektrode erhalten werden, keine Galvanisierungslösung leckt
von einem Mechanismus zur Einstellung der Höhe des zweiten Elektrodensubstrats,
ein Galvanisierungsstrom wird in Übereinstimmung mit einfacher
Wartung einer Anode gleichförmig
gemacht und galvanisierte Produkte mit gleichbleibender Qualität können erhalten
werden. Weiterhin wird, da der Galvanisierungsstrom gleichförmig gemacht
werden kann, die Stromverteilung auf der Oberfläche der Anode gleichförmig gemacht.
Daher wird die Dauerhaftigkeit der Anode verbessert.
- (2) Da die Position der Oberfläche einer unlöslichen
Elektrode von Seite der Rotationszylinderkathode eingestellt werden
kann, ist es möglich,
die Position der Oberfläche
der einer Kathode zugewandten unlöslichen Elektrode einfach einzustellen,
während
der Abstand der Rotationszylinderkathode von der Drehachse gemessen
wird. Als Ergebnis ist es möglich,
eine Elektrolyt-Kompositelektrode einfach zusammenzubauen und einzustellen,
und weiterhin wird die Genauigkeit des Zusammenbaus verbessert.
- (3) Ein Problem beim Anordnen und Einstellen eines zweiten Elektrodensubstrats
aufgrund einer Biegung des zweiten Elektrodensubstrats (Verformung
des ersten Elektrodensubstrats und Verschlechterung des zweiten
Elektrodensubstrats aufgrund einer Verbiegung der Elektrodenkatalysatorschicht
des ersten Elektrodensubstrats) tritt nicht auf. Als Ergebnis kann,
selbst wenn die Struktur des ersten Elektrodensubstrat vereinfacht
ist, eine Verformung der gesamten Elektrolyt-Kompositelektrode hervorgerufen von
einem zweiten Elektrodensubstrat extrem verringert werden, der Abstand
zwischen einer Kathode und einer Anode kann konstant gehalten werden,
ein Galvanisierungsstrom kann einfach gleichförmig gemacht werden, und galvanisierte
bzw. plattierte Produkte mit gleichbleibender Qualität können erhalten
werden. Weiterhin wird eine Verschlechterung eines zweiten Elektrodensubstrats
aufgrund einer Verbiegung eines Elektrodenkatalysators behoben.