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Herstellung von Elektroden für elektrochemische Verf ahren Die Erfindung
bezielit sich auf diie Herstellung von Elektroden für elektrochernifsche Verfahren.
Die hochschmelzenden Metalle der 6. Gruppe des Periodischen Systems, nämlichWolfram,
Molybdän und Chrom, haben inf olgt des hohen,Schinelzpunktes (3400', 26oo', i8od'),
der großen Festigkeit und der guten elektrischen Eigenschaft-en weitgehend Eingäng
in die Technik gefunden. Bei eiher Anwendung in der Elektrochemie, wo eine einwandfreie
metallische Oberfläche erwünscht isti, hatte sich als Nachteil herausgestellt, daß
die ObeTfläche der Werkstoffe nicht vollkommen metallisch ist, sondern einen sehr
dünnen Überzug mit oxydischen Eigenschaften besitzt. Weiterhin sind diese Metalle
zwar chemisch sehr widerstands,fälmg, jedoch nicht so widerstandsfähig wie die im
Vergleich zu Molybdän, undWolf ram niedriger schmelzenden Plafinmetalle. Es war
deshalb naheliegend, diiese Metalle wie Wolfram oder Moplybdän mit einem Edelmeballüberzug
zu versehen; solche Überzüge können nach denübBchen Verfahren der Oberflüchenveredelung,
bei#spielswei'se galvanisch oder durch Vakuumverdampfung, aufgebracht werden. Diese
Edelmetallüberzüge besitzen jedoch nur eine geringe Haftfestigkeit und werden deshalb
schon bei; verhältnismäßig geringer mechanischer Beanspruchung abgerieben oder blättern
von -selbst ab.
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Es i(st weiterhin bekannt, allgemein metallische Überzüge durch eine
Wärmebehandlung zu verbessiern. Wenn man aber die hochschmelzenden Meta,lle Wolfram,
Molybdän und Chrom mit darauf aufgebrachten Edelmeta.Ilüberzügen erhitzt, so
bilden
sich durch diie Diffusion des, Edelmetalls in das Grundmetall spröde Legierungen.
Diese sind >schwer verarbeitbar und besitzen eine erheblich geringere mechanische
Festigkeitt als das. unbehandelte Grundmetall. Außerdem worden durch eine Legierungsbildung
die Eigenschaften der reinen Platinoberfläche so verändert, daß sich kein geei-g#
neter Werkstoff zur Herstellung von Elektroden für elektrochemische Verfahren ergibt.
Man mußte deshalb bisher darauf verzichten, die Metalle Wolfram, Molybdän und Chrom
so zu veredeln, daß auf der einen Seite die guten methanischen Eigenschaften und
elektriischen Leitfähigkeitseigenschaften dieser Metalle erhalten bleiben, und auf
der anderen Seite aber ihre Oberfläche die vorzüglichen Metalleigenschaften eines,
Edelmetalls und vor allem die elektrochem:iis(chen Eigenschaften des Platins erhält.
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Es wurde nun gefunden, daß sich diese Aufgabe
einer Veredelung
dieser hochsehmelzenden Metalle zur Anwendung als Elektrodenwerkstoff trotz der
geschilderten Schwierigkeiten lösen läßt, wenn man die Wärmebehandlung der auf das
Grundinetall, beispielsweise galvanisch oder durch Vakuumverdampfung, aufgebrachten
Platinüberzüge in besonderer Weise durchführt.
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Während man ohne weitere Belehrung die Wärmebehandlung bei, hohen
Temperaturen vornimmt, da die Schmelzpunkte dieser Metalle außerordentlich hoch
liegen, wurde nunmehr die überraschende Feststellung gemacht, daß gerade eine Wärrnebehandlung
bei mäßigen Temperaturen, und zwar bei Temperaturen zwischen 4oo und 8ool#
C,
vorzugsweise zwischen 500 und 700' C, bei diesen Metallen
zum Ziel führt. Schließlich ist es notwendig, dieses Erhitzen. in indifferenter
oder vorzugsweise reduzierender Atmosphäre vorzunehmen; an Stelle der Erhitzung
in indifferenter Atmosphäre kann auch eine Erhitzung- im Vakuum treten. Außerdem
muß diese Behandlung nach verhältnismäßig kurzer Zeit, bei 700' beispielsweise
nach 1/2 Stunde, abgebrochen werden; bei niederen Temperaturen werden die Zeiten
entsprechend länger gewählt.
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Durch diese Oberflächenbehandlung wird auf den Metallen Wolfram, Molybdän
und Chrom ein festhaftender Platinüberzug gebildet, der die Nachteile einer dünnen
oxydischen Deckschicht nicht aufweist, dagegen die hervorragenden elektrochemischen
Eigenschaften des Platins, besitzt, wie sie bei der Herstellung von Elektroden erwünscht
sind. Auf der anderen Seite bleiben in den so gewonnenen Werkstoffen die oben besprochenen
Vorzüge der hochschmelzenden Metalle erhalten.
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Die Erklärung für diesen außergewöhnlichen Fortschritt dürfte folgende
sein.: Bei den, zur Anwendung kommenden niederen Temperaturen erfolgt, solange das
Verfahren nicht über lange Zeiten ausgedehnt wird, nur eine verhältnismäßig schwache
Diffusion des; Edelmetalls in dag Grundmetall; diese Diffusichn ist offensichtlich
so gering, daß sich keine spröden Legierungen zwischen dem Auflagemetall und dem
Grundmetall bilden Irönnen. Andererseits ist die geringe Diffusion ausreichend,
uni eine Verkrallung zwischen der Oberflächenschicht, und dem Grundmetall herbeizuführen,
so daß der Werkstoff auch bei allen Anwendungen in der Praxis das Aufla-emetall
festhält und so eine vollkommen metallische Oberflächenschicht behält. Da
die Wärmebehandlung in indifferenter oder reduzierender Gasatmosphäre durchgeführb
wird, ist hierbet auch die Möglichkeit einer Oxydation oder anderen schädlichen
Reaktion ausgeschlossen und so eine innige metallische Verbindung der Edelmetallauflage
mit dem Grundmetall gewährleistet. Selbst wenn noch weitere physikalische Vorgänge
neben den genannten zu dein besonderen Fortschritt. der Erfindung beitragen würden,
so, ist auf jeden Fall für die technische Durchführung wesentlieh, daß nur
durch die Wahl der besonderen Glühbehandlung, die für derart hochschmelzende Metalle
vergleichsweise sehr niedrig liegt, ein Elektrodenwerkstoff mit einer Vereinigung
von Eigenschaften erzielt wird, die man bisher bei noch keinem Metall beobachtet
hatte. Es werden also mit dem neuen Werkstoff bei der Herstellung von Elektroden
für Elektrolyte und elektrochemische Verfahren besondere Fortschritte erzielte Hierbei
ist es zweckmäßig, den Vorgang des Aufbringens des Platins und der Glühbehandlung
mehrfach zu wiederholen.
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Es ist bei dem neuen Verfahren nicht notwendig, daß die Gegenstände
gleichmäßig auf Temperaturen zwischen 400 und 8oo' erhitzt werden. So kann beispiels-,veise
beim überziehen der metallischen Oberfläche durch Aufdampfen des Platins im Vakuum
der Verdampfungsvorgang so geleitet werden, daß die auf treffenden Atomstrahlen
örtlich eine Energie zuführen, die den genannten Temperaturen entspricht, wenn auch
die Gesamttemperatur der metallischen Oberfläche niedriger liegt und beispielsweise
noch nicht einmal ioo' erreicht. Eine nachträgliche Temperaturbehandlung ist dann
bei einem derartgeleiteten Aufdampfungsvorgang nicht mehr notwendig.