DEP0050379DA - Nickelanode - Google Patents

Description

ill© Moni Iiokel Cospany Limited» Sunderlgad House, Carson Street

loato S U

Die SrfiMimg bezieht sieh auf lliekelanoden, d.h. ail Anodea_f worin im Überwiegende Metall Iiektl ist. Bii der elektrolytischen J¹Iiederschlagung von Biekel aus Iickelaaoden sssiEielt sich Schlamai von der Anode ist Ilektro tyltbad. Zm tlbersiistag Hm& Sehwisrigkeit. werden meist Anodeataschea oder dergleichen verwendet. Die gewöhnlich aas Textilien hergestellten Tasche©, neigen jedoch mr Auflösung la Elektrolyt-IaI·

Eine andere Schwierigkeit besteht in der Erzeugung von liiekelanodea mit gleichaassiger %rrosiöa# Man hat bereits den Iaehteil angleiehsässiger Korrosion durch Zusatz von bestimmten Mengen Kohlenstoff, Metallen and Bestandteilea einschließlich Zink* 2ian, Mangan, Aluminium and anderer Bestandteile su beheben Tersuoht. Iiine solche bekannte Anode enthält als erforderliche Bestandteile 0,05 bis 2^rß> Kohlenstoff» Je ü,05 bis 1 $ Magnesium, Titan und Silizium. Für gewalzte Knoden

Uwrmgt ass G_t 15 Ms 0,55 # Kohlenstoff» 0,20 Ms 0,30 $ Magaesim₉ G_f 15 Ms O_f 25 £ Uim und 0«40 Ms 0,6Q> Siliziua.

2s wurde jetzt g@fiaisi_t deS titanfrei© Anoden alt ausgeseichnetea eigenschaften erseagt werden Wmm₉ man ihre Ziisanaensetzung sorgfältig überwacht und » sie, is Gegensatz zu den bekannten Modon_f geregelte Mengen roa schwefel enthalten. Sie wesentlichen ,Besfeadteile der Auxins gemäß dor vorliegenden Erfindung sind Kohlenstoff, Schwefel, Silisiiia und lapiesins» and zwar in iiengen von 0,15 Ms 0,35 # Xohlensteff_f 0»00l Ms 0_#2 v§ Sefastttl_s 0_#1 Ms ύ,67 * SiUssira und 0,02 hie 0,15 - Magnesium« .!Ue Anoden können auch Mengen Ton nicht sehr als 0,01 ?' Üangan, nicht sehr al« Ö,1Ö£ Eisen und nicht sehr eis 0,10 i Kupfer enthalten, der Sesi dieser Anoden ist Siolral, ^robei jedoch, wie üblich, eine wesentliche Menge des »iekele durch Kobalt ersetzt sein kann» In der Ifogel soll dabei jedoch Iiekel Eindeatens 95$ des Gsnzen be tr Qgea·

besten Srgebnisse wrles ersielt sit 0,20 bis 0,305« Kohlenstoff, 0_f007 bis 0,01 £ Setafsl_t 0,20 bis 0,25/* Siliziym und 0,05 Ms 0,07 £ Megnssiua und mit nicht ©ehr als 0,003 ρ Msngan, 0,05 £ Sisen und 0,04 Kupfer.

Dit Grenzen der Lsgieruagssusanaaensetsiing wräsn durch die Untersuchung der Wirkung eines Bestandteiles bei Verwendung von bestimmten Mengen anderer Bestandteile ersittelt* Sit wirkung eines jeden der Bestandteile wird nachstehend

Zürn Schreiben vöm an #Μ·©&©1β8Ιΐ€θ"··'··*'''^ΒΙα"Ί "

Koiilenstoff wird im Anode angesetzt zwecks Hsrabsetzung der Menge losea Hickels_s das sich im Elektrolyfbad in Fora vor. Partikeln saa^eit, Iis sehr oft air Eathods wandern iiad einen ungenügenden Utesiig verursachen. Bei Zugabe τοη Kohlenstoff in den obon angegebenen kritischen Greasen "bildet sich er aal der Korrosion auf der änedenoberfläohe ein Film oder Utezag_f der als Filter oder äammier zu wirken scheint. Dieser überrag Madtt loses %ek@i oder andere unerwünschte Partikel, die einen rannen Medersohleg verursachen können« Ir haftet ziemlich zßk en der Oberfläche der Anode uad fällt» wenn or seklitSlieh abbricht, in zieslich großen Stück« «f don Boden des Behälters, wobei er die unerwünschten Tailohen aitzisht. id© aus der nachstehenden Tabelle ersichtlich ist, feswirkt Ksnletisioif in §©a esgegebanen itegen anierdss sing gleichstes ige Korrosion der Anode bei höheren pH-»erten ils inset ifblieh«

Tsfeells I.

Gesamt C S Si IIO Aktivi tätsgrenze G»C9 0,005 0,02 0,04 3,0 pH Ca)

0,51 MOS 0,02 0,05 3,4 pH {Q)

nie Ansdrlicke "trense der ^ktivitgtⁿ oder ⁿOber© Grease te *.ktivittt^w oder ^wAktititatsgrenae» werden, regelmässig in der gslTaniselitn Industrie sur Bessiehnung des , pH-Wertes verwendet, bei dem die Oberfläche der Anode rsoh oder iinsben m korrodieren beginnt und eine narbig© oder gemusterte Oberfläch© zurückläßt, oder des pSMeertee, bei dem

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"Nickelanode"

lost taotallische Fsrtitel von der Anoden-Obörfläche abge-Mrstet ote entfernt werden könne's» Ttehaisdh gesehen sind sie jedoch unkorrekt, ds ein® Anode mit hoher Aiiodenleistang arbeiten ton» selbst mm sie rauh korrodiert oder wenn ihre Oberfläche sehw»sig -sird, unfl sie abersSBige Mengen losen lliektls abgibt. In Tabslle Il werden die Anoden- und Kattoden^lsttmgen tob si*&sr JlBsahl ^odea sa dar oherea Sienze der Aktivität gezeigt.

tabelle 11.,

ö&ere Sraase der inoden-Leistung ^athoden-Lei a tung

Aktivität m (OJ in * in £

3,0 99»?- 93,5

3,9 97,5 99,3

4.4 993 99,4 4,8 99,3 99,5

5.5 ff »7 99,6

Hieraus ist zu ersehen, äeS die Anoden und Sathoden-Leistimgen m der 'Oberen Grenze der ^ktifl tfit" noch hoch sind, tjoraus hervorgeht, daß die Anoden noch Klckel an das 3gd abgeben. Da jedoch die Oberfläche der Anode rauh wird und "iber&äSige Mengen loser Metsllteilchen abgegeben r/erden, wenn did Anode oberhalb der ^kiiTitStsgrinse arbeitet, sind noden mit einer verh&ltnisaSssig niedrigen ^ktivitatsgrenze praktisch nicht verwertbar.

Disreh Zusata von Kohlenstoff kann der pH~*ert der Aktivitäts grenze alkalischen Seite hin verschoben werden, ist betont, da8 Kohlenstoff is dem Metall in Fora von

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an ....!liÄ.ie.ä©."

BIaIt

ausgefälltem §raphit oder in fester Lösung vorhanden sein kann* Bar Kohlenstoff soll so weit wie oöglich in feoter Lösung vorhanden seta, weil Graphit die Menge losen Hemels erhöht, die sich während der korrosion der Anode bildet. Me beiliegende Zeichnung gibt eine graphische Darstellung äm Verhältnisses swiechen dom Prosentsatz toe Graphit und dem Pro seats atz lösen Mickeis, to während des Gslvanisioreos gebildet wird. Die «sr go se igten graphischen Bsrstelluag benötigten Aaodan -surden durch Mbsglühen von gleichwertigen Anoden sait O »297» Iiohlanstoff bei unterschiedlicher Zeitdauer erzeugt« l--m der Tabelle ist zu ersehen, äaS der als Grephit Torhandene Kohlenstoff von O_tOl Ms 0_t2i?^: erhöht wird» wenn die Jlühdausr Toa 1 ml 7 Stunden erhöht wird. 3s ist daher wichtig, das die Assdeii gesäS dieser irfiadaag η seh dem «er awalaea rasch abgeschreckt oder abgekühlt werden, ns die Bildung von '-rsphit mögliehst gering m halten.

Die ia der Anode vorhandene Kohlenstoffaenge bewirkt das Haften des Schlads on der Oberfläche der Anode. Schlaaa3ch\7ierigkeitm entstehen sowohl bei zu niedrigen, als bei m hohem Sohlssstofig^haLt dar /osoele * d.h. v/ona der ICohlea*= stoffgehslt außerhalb der Grensea von 0,15 bis C_f 35'^;,i liegt. Die Verwimteg unrichtiger XoMsitstoffnsngen bewirkt ia allgemeinen die .2rBeugung eines Sehlaases, dar sich zu leicht von der Anode lös U übersäSig© Kohlenstoffmengen erzeugen attmfalli' übermässige mengen von ^ehlsaa» wodurch der nützliche Mckelgehalt der änode herabgesetzt wird» 3as ^aften des Schlaauaea

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^ffIiiefelaaode^it

an

wird auch durch die Anwesenheit το η Schwefel unterstützt, der innerhalb dar angegebenen Grenzen ein© Korrosion der Anode !bewirkt der Art, daß eine leicht rauhe Oberfläche zarÖokMeibt. ■

Schwefel ist jedoch primär sir Erhöhung der j&tlvi~ Itt der kmä® nützlich» Schwefelteis Anoden können Imi eineia pH-Wert von 4»C odsr mehr nicht aktiv gemacht werde»» ohne den Gehslt anderer ilesumte bis zu eineta Punkt m BrMhm_f bei itm diese anderen Kleaeats nachteilig© ■ ;-'ärfc«agea verursachen. Aus der nachstehenden Tabslls ist die, ;.'irkung von Schffafel sna* SrhShtsag der Aktivität ersichtlichs

Tabslle III

Geaast Ii plus Aktivität

C Qrgpihit Fe. S Si« Cm- Co, Mjg«bti η! 4»¹

0,25 O_tOI 0,05 nichts 0,23 0,05 99,34 0,056 gering

. 0,25 O_iQI 0,05 nichts 0,22 0,03 99,58 ü,057 gering

0,25 0,01 0,05 0,007 0,24 0,04 99,33 0,063 gut

0,25 0,01 0,05 0,011 0,22 0,04 99,35 0,051 gut

leim Anoien Schwefel enthalten, aber in Mengen.

untsr 0»0Ö1 geht äie Korrosion sehr rasch vor sich alt im Ergebnis, daS ein Schlaiaa erzeugt wird, tfer sioh während Unter-* brechimgen bsia Oalvaribiren su leicht von der ijiode löst.

1st dar Sehwefelgefcali größer als Ö»0Ibildet sieh eins he acht Ii ehe Menge losen Sickels, was aber nicht IinbsdiEgI schädlich ist, seisng© der ^chvrefelgeh alt nicht auf O_f02 ν steigt. Dieses lose Hekel wird durch ungebundenen oder freien Schwefel gebildet, und es -wird Iagnesius beige-

BlaH

Zum Schreiben vom ^ofl

Setat_il VM diese 'unerwünschte ChELrakteristieche-ISig^nsahaft von liiökelaatodea Jtii freies. Seliwefel anssuschalten· Bs.ist Jedoch ^siehtig_ti daS der ^*agneeiiMgehalt erfinchmfsgeaäS innerhalb der kritischen Grengen liegt» d,h. Isei 0,02 hie 0,15 ^ tonnigiweise 0,05 Ma 0,0? da hei steigendem Itagneslumgehalt die i.ktiTiilt der Aaode ebaiaat' «st dies« Ahiiahie der Aktivität hei eisen 3iagnesluagehalt π her 0,15 £ heachtlich ist* Die IAtiiltat Oiner is ;?©d oat lichen fein Siiisiiis enthaltenden Iilcfcal snodö kann durch 2nsate größerar Mengen Kohlenstoff uad Schwefe 1 hei eines pB-?5ert von etwa 4,0 gehalten werden* oläe Zusätze sind aber» wis bereits erläutert, unerwünscht. Sie Eohlenstoff-Mnä üöliirefsiasag® brauchen nicht aberaäßig groß m sein, falls Silisium innerhalb der obsa angegebenen Greese sugesetst wird*

AuSsr der Erhöhung der oberen i.ktivi tätsgrsnze verbessert Silisina aaeh das Heftea tee Sehlasaiea, -Ss kasa «age~ nossen werden, daß durch die gelatinöse Istur der ei Ii Biuiwer*· "bindung CfiEtir hydrierten Forai von SiOg)» die WShraad der ^iaDrrasioa der AnoSa- ermigt oder gefallt irixtU der Schiasi dazu, neigt, sich in einer si sali eh koiapalrten Uasse susamaenzuballen, die fest m der Anodanooerfläche haftet» Durch die wirkung des SilisiaiP'., smmm® mit te ähnlichen T.irkting des EsMeBStoffe_f werden loses Nickel und andere unerwünschte Teilchen eingef angst aad dl® Neigung dieaer freien Partikel, zu dan Kathodss asu »andem und einen rauhen Ihersug zu erzeugen, veraindsrt oder praktisch unterbunden, äas Silizium der Anode erscheint nicht vollständig is Schlaasu Eis Teil davon löst sich beim Galvani-

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ⁿITlckel anode"

an

Blalf

sierem auf* In IiBsimges_i die alt niedrigem pTI-Viert grbeiten, oto mm siliiiiahaltige Anoden in einer neuen odor gereinigten lösung korrodieren, geht das gesamte Silizium im wesentlichen in Lösung über. Da die Konzentration der Kieselsäure im Elektrolyten während der elektrolyse zuni tarnt, erhöht sich im Vmzmism^u₁ welcher im Schlaiaa zurückbleibt.

Silizium in Iiekelsaed®» inaerhalb dor obm abgegebenen Grenzen hat eine höchst bemerkenswerte und vorteilhafte , irloing auf dsn pS^Sleiehgewiehi der LSsuag· Bnter süss ArMiisbidiBgtmgeia hat der pB-r/erfc te galva&leeheo. %d©s die fctiigung, eine bestismt© 3She in erreichen, bei der die tfirksaskeit τοη Anode und Kathode ia wesentlichen die gleiche ist. Mit anderen horten, im Gleichgewichtszustand bleiben die Zusammensetzung und der pH-3ert eines galvanischen Bsdes automatisch im wesentlichen konstant. Das pB-C-leichgewicht ist abhängig τοη der Temperatur, Stromstärke der Kathode und ZusaiBiaensetzung der Lösung. Is wurde nun gefunden, daß die Anwesenheit von Silizium in der Anode ebenfalls das pH-Gleichgewicht beeinflußt. Bei Verwendung einer Anode entsprechend der Erfindung Jkftna die galvanische Lösung auf geeignetem pMert gehalten werden, ohne daß zahlreiche ehemioche Untersuchungen ait nachfolgender Korrektur der lösung erforderlich werden. ^a es leichter ist, die ISamg etwas saurer als alkalisch m m&hm_f wählt am m bestsn tia© Anode, die da» neigt, ein pH-Gleichgewicht zu halten, das etwas höher als der gewünschte £rbeits-pH-»ert der galvanischen Lösung liegt.

Zurn Schreiben vom an

'fiÄtoÄ" Blau SL

Dia nachstehende !Fabelle zeig;-, die vdrkung steigen**

dor UiIiZiumasngen auf das pl-iEeishgeiriehl der Lösung·

Tfibelle IY«

Si Gleiehge· ?acht pH	nt ■	Ma	Fe	S	Cu	Ii	Mg
0,01	5.1	0.14	<J*UÖ	0.14	U .005	υ. 04	99.56	+
Oe 02	5.3	O.5o	Spuren	0.08	0.005	0.U2 -	9i/.29
0.02	5.0	ft er"} 0*51	Spuren	υ »19	υ. 005	0.11	99.09	- 0.05
0,02	5.1	0.09	0.10	0*11	0.005	0.03	99.62	0.04
0,17	4,3	.0.54	Spuren	ΰ.14	0.009	0.04	98.96	0.07
0.18	4.3	0.31	•Spuren	0.07	0.019	0.02	99.29	0.09
4.1	0.27	Spuren	0.13	0.023	0.02	99.28	0.07
0.19	4,2	0.31	Spuren	0.25	0.008	0.02	99.13	0.07
0.20	4.3	0.35	Spuren	0.03	0.005	0.01	99.38	0.08
C.27	3.2	0.41	Spuren	0.05	0.005	0.02	99.13	0.09
0,51	3.0	0.47	-Spuren	0.03	0.005	0.02	99.09	0.08
0,35	2.9	0.10	Spuren	0.09	0.021	0.02	99.40	+
0.36	2.4	0.05	Spuren	0.08	0.005	•0.05	99.45	0.09
0.41	2.6	0.54	Spuren	0.06	0.005	0.02	98.84	• 0.10
0.67	2*6	0.22	0.10	0.10	0.014	0.01	98.91	+

φ Menge nicht feststellbar
ή· Proljea w-ren gegossen* der Host war gewalzt.

Hiio ersichtlich, liegt trotsbder Anwesenheit äefar mstsrschiecLli eher Prozentsatz von Kchlenstoff₉ ^isec und Kupfer des pH-Gleichgeisichte» für die 4 /moden der ersten Gruppe hei + 0.2 τοπ 5.1. la Falle der 5 Anoden der zweiten Gruppe liegt der ßloiehgewichts-pH-^:«ert iimsrhalh τοη + 0.1 von 4.2. Ia Talle der 3 Anoden der dritten Gruppe liegt der uleichgewichts-pIi-Wert innerhalb + 0.2 von 3.0. la Falle der

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^fiSXokQlaaosis^ff bi₀h 10

3 Anoden in der Tiartes Gruppe liegt der GLeiofcgeiti GhtepB-Sert innerhalb + O_eI von 2.5· Ia Verbindung mit der Tiertes Gruppe ist es interessant m sehen* daB eise Erhöhung des Siliiiuegehaltes »f Ifeer etwa O_d36 den Gleiohge*ichts««pB-Wert aieht toandtrs stark beeinflußt.

Tabelle If geigt deutlich« i$B b©ia forhasäfeeela Ten wechselnden Iltagta anderer islemente dor Gleichge.ichtsp'n-i'vert des Elektrolyten durch Kontrolle des Siliziuagehaltes konstant gehalten werden ~kwm* öfter© entmisch© iTntersuehusgsa der elkettfS^tlechen Zusamaiensetzung mit naehfolgender Eorrefe» tür der Lösung werden denn nicht mehr erforderlich.

"Cie genaue - Wirkung von Kupfer ist nicht endgültig festgestellt worden. Es scheint jedoch, daS das Kupfer die Aktirität der Anode erhöbt, vorausgesetzt, daß der Kupferfehalt nicht größer ist als U.l

Mangan und Sisea sollen die KerroeioneheatSndigfceit

Ton Iiekelmodeii erhfihen. der Hmgm- und Eisengehalt seilte äah§r so niedrig witijteglioii gehalten werden«

Iohlenstoff_f Schwefel, SiXisiua_f Magnesium und Kupfer dürfen demnach de© Anotsawerkstoff nicht in teileMgen Mengen zugesetzt in r den. Um die nützliche •Virkung jedoch dieser Elemente ohne schädliche HeIseirwirfcHngen m erhalten, ist m erforderlich, die prozentuale Zusamme ns e t zung der Nickelanode im wesentlichen innerhalb der gegeben«. Bereiche m halten»

lie Srfimdimg kma sowohl auf gewalzte me auf gegossene Anoden angewandt -«rden#

Claims (3)

1. Zu_m schien vom 22,9· 1950» ^M PatentantBeldune ρ 50 579 ?Ia/40o D ^BlaU Anlage

   Sto ⁱⁱOJid Mekel Coapaiiy limited, SunderlaaA Hou«·, Oisrssoa Street

   EatentaaBproohet De Bickelaaode, dadurch gekennzeichnet, daß si© aus einer

   0,15 bis 0.35 * Ke3&«&» t#ff _f 0»0G1 Iiis 0.02 $ Schwefel, 0.01 Ws 0.67 * 0,02 Me 0.15 # MagaeaiWBp 0*0 fei» 0.01 ^ 0.0 bis 0.10 f Eisen« 0.0 Ms 0,10 * Kupfer, Hiokel und Kobalt

   hergestellt Aet ·
2. 2) . Hiokelanode nach Aaepraoh 1 _f dadurch gekenn&eicbnet, daß der

   ^iQJcalgehHlt mindestens 95# beträgt,
3. 3) . IUekelanode nach den Ansprüchen 1 oder 2» dadurch gekennseieh«

   set, daß sie

   0.20 bis 0.50 φ Xohleiiet off, 0,007 Ms C.01 Jt Schwefel, 0.20 Mi 0.25 jf Silissiua, 0,05 bis 0.07 f Magnesium

   eathllt*

   Λ), Hiokelanode nach federn der roraifgehenden Anspriiohe , dadurch gekennzeichnet, daß sie nicht über 0.005 # Mangan, aioht Uber 0·©5£ Bisen und al cht über 0*04?' Kupfer enthält.