EP0046853B1 - Process for removing electrocatalytically acive protective layers of electrodes comprising a metal core, and application of this process - Google Patents
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- EP0046853B1 EP0046853B1 EP81105342A EP81105342A EP0046853B1 EP 0046853 B1 EP0046853 B1 EP 0046853B1 EP 81105342 A EP81105342 A EP 81105342A EP 81105342 A EP81105342 A EP 81105342A EP 0046853 B1 EP0046853 B1 EP 0046853B1
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Classifications
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- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
-
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- C25B15/00—Operating or servicing cells
Definitions
- the invention relates to a process for the removal of electrocatalytically active, noble metal-containing protective coatings from electrodes with a valve metal (alloy) core and the application of the process.
- Electrodes of this type have been used increasingly for a number of years, especially for the aqueous electrolysis of the alkali halides, since they work more economically than the graphite anodes which were customary in the majority of cell types.
- the service life of the coatings is constantly increasing due to improved coating techniques and the trend towards low currents, the activity of the anode surface has been reduced as far as possible after continuous use over several years due to anodic passivation, formation of foreign deposits, partial destruction of the construction due to short circuits or due to mechanical wear of the cover layer that re-coating is necessary.
- DE-OS 2213528 discloses a method in which the used electrodes are converted into a molten salt, which is essentially formed from at least one hydrogen sulfate or pyrosulfate of an alkali metal or ammonium. immersed at a temperature between 300 and 500 ° C and then this treated electrode after cooling is subjected to a rinsing with water.
- US Pat. No. 3,684,577 describes a method for removing the electrically conductive coating from a titanium structure by bringing the carrier structure into contact with a molten salt bath which consists of a mixture of 1 to 15 parts by weight of an alkali metal hydroxide and one part by weight. Part of an alkali salt of an oxidizing agent.
- US Pat. No. Re 28,849 describes an electrolytic cleaning process, the electrode to be cleaned being connected as an anode in an electrolyte which contains 5 to 70% of a sulfate, nitrate, perchlorate, chlorate, a persulfate or a mixture thereof. Electrolysis is carried out at a current density of 1 to 100A / dM2.
- the invention has for its object to provide a simple and inexpensive method for removing used, precious metal-containing coatings from valve metal (alloy) electrodes exposing a clean surface for re-coating, wherein the removal of metal is minimal and above all uniform and the valuable components of the protective covers can be recovered completely and easily.
- This method is said to be particularly applicable to valve metal electrodes with protective coatings containing precious metals.
- This object is achieved by the creation of a method of the type mentioned at the outset, which is characterized in that, in order to expose clean surfaces for the re-coating by targeted thermal treatment in a gas atmosphere with at least a proportion of oxygen, carbon, nitrogen or hydrogen-supplying component or a mixture thereof at a temperature in the range from 400 to 900 ° C., a non-adhesive intermediate layer of oxide, carbide, nitride or hydride of the carrier valve metal is located between the protective coating and the carrier structure.
- the metallic carrier core can consist of any valve metal or valve metal alloy on which a non-adhesive connection can be produced.
- the type of coating itself on the metallic support is not critical.
- the electrocatalytically active protective layers used for the chlor-alkali electrolysis and related electrochemical processes generally consist of oxidic components of the platinum metals and have a layer thickness of a few micrometers.
- the chemical composition of the coating and its thickness can be varied within wide limits without the solid-state diffusion of cations and / or anions necessary for the formation of the non-adhesive connecting layer being impeded by the coating which is still present, in particular in the case of used coatings, in particular at higher temperatures .
- the thermal treatment can also consist of several cycles.
- every new combination of metallic substrate and protective coating expediently requires a few specific tests, if necessary with the help of thermogravimetric and differential thermal analysis, since the available literature primarily relates to the formation of bonds between unprotected metals.
- the thermal treatment is carried out in a gas atmosphere with at least a proportion of oxygen, carbon, nitrogen or hydrogen-supplying component, or a mixture thereof, depending on the desired non-adhesive compound.
- oxygen-supplying component e.g. serve an atmosphere containing hydrocarbons.
- nitrogen-supplying component can be primary nitrogen, its hydrogen compounds or hydrogen.
- an inert gas e.g. Noble gases, preferably argon etc., are considered.
- Predrying can be carried out in the range from 130 to 250 ° C. in particular.
- a valve metal core contains a coating of platinum metal or compounds or mixtures thereof, it is often favorable to keep the desired compounds in the range from 700 to 870 ° C. in a gas atmosphere, these conditions being particularly suitable for the production of oxides, for example by Treatment in air, have proven.
- thermo treatment to produce a non-stick oxide, e.g. at a temperature above 650 ° C in non-oxidizing molten salt, by anodic oxidation.
- the method according to the invention is used to remove deactivated protective coatings from electrodes with a core made of valve metal or a valve metal alloy and in particular titanium or alloys thereof.
- the method can also be used particularly advantageously on electrodes in which the parts carrying the active coating consist of expanded metal, wire or rods of a maximum diameter of less than 1 cm.
- the thermal treatment between 800 and 870 ° C. is carried out in air for less than 15 minutes, this temperature range being achieved by very rapid heating the electrode is reached very quickly.
- the method according to the invention is also particularly applicable to electrode sheets which carry the active coating.
- the sheets are treated at a temperature between about 600 to 700 ° C. for a period of more than 20 minutes, preferably in air.
- the shape of the metallic base body can also play an important role in determining the reaction conditions.
- a non-adherent oxide can be produced on a coated titanium molded body with a planar planar structure by exposing it to a temperature treatment at 650 to 700 ° C. in air. A white titanium oxide is formed, which peels off and jumps off when the molded body cools. If, however, coated round material is treated under the same reaction conditions, for example wire of 3 to 5 mm in diameter, the titanium oxide formed as an intermediate layer adheres firmly to the substrate and can hardly be removed by brushing with wire brushes or similar processes.
- valve metal anodes in the above-described embodiments whose activated surface essentially consists of wires, rods or expanded metal, can be freed from the used coating by the process according to the invention.
- the titanium anodes with the used coating being held at 800 to 860 ° C. for about 5 to 10 minutes, preferably 7 to 8 minutes.
- the coating peels off slightly when it cools down. In the case of complicated designs, all coating residues can easily be removed by brushing or by compressed air (without blasting media).
- the samples should be pre-dried because traces of water favor the formation of adherent compound and especially oxide skins.
- the favorable temperature ranges determined by orientation tests should be adhered to very precisely so that a certain compound, such as oxide, forms.
- the low temperature ranges should be passed very quickly both when heating up and when cooling down, if an adhesive bond can form in them.
- a certain duration of treatment must not be exceeded so that e.g. does not convert a non-adherent substoichiometric compound into a compound of high oxidation levels adhering to the metal surface. This applies particularly to the manufacture of oxides.
- short reaction times should be aimed at so that the intermediate layer does not become unnecessarily thick.
- the method according to the invention has the considerable advantage that the removal of the deactivated coating is very uniform, complete and easy to control, even in the case of complicated constructions.
- the new surface of the support structure obtained can be directly recoated without further process steps, such as pickling, greasing, rinsing, etc.
- the new coatings adhere just as firmly as the first coating and they have the same favorable electrochemical properties.
- the procedure is very little labor, time and cost intensive.
- the deactivated old coating is obtained in pure form, so that it is easy to recover the valuable precious metals that are still preserved without cumbersome enrichment from abrasive abrasives or aggressive salt melts and pickling.
- the sheet was used in a technical chlorate electrolysis for 3 years.
- the remaining coating still had an average layer thickness of 10 1 1 m based on gamma head examinations.
- the sheet was pre-dried at 175 ° C for 20 minutes, then held in a preheated oven at 650 ° C for 40 minutes, then immediately removed and cooled by the ambient air.
- the coating could be lifted off in large pieces. It had a white oxide skin on its underside, which could be separated from the original black coating by soaking it in an HF / HN0 3 mixture for 20 hours.
- the metal surface was shiny metallic. Scanning electron micrographs of the metal surface show hexagonal stepped depressions with clear step formation parallel to the 001 surfaces. The back of the oxide skin showed growths that fit into the depressions of the metal surfaces. However, they do not have a
- the sheet was no longer pickled before recoating, but only degreased.
- the new coating adhered extremely well and had better electrochemical values than before.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtragung elektrokatalytisch wirksamer, edelmetallhaltiger Schutzüberzüge von Elektroden mit Ventilmetall(legierungs)kern sowie die Anwendung des Verfahrens.The invention relates to a process for the removal of electrocatalytically active, noble metal-containing protective coatings from electrodes with a valve metal (alloy) core and the application of the process.
Elektroden dieses Typs werden seit einigen Jahren in steigendem Masse, vor allem für die wässrige Elektrolyse der Alkalihalogenide, verwendet, da sie in der Überzahl der Zellentypen wirtschaftlicher arbeiten als die früher üblichen Grafitanoden. Obwohl die Lebensdauer der Beschichtungen durch verbesserte Beschichtungstechniken und dem Trend zu niedrigen Stromstärken ständig zunimmt, ist die Aktivität der Anodenoberfläche nach kontinuierlichem Einsatz über mehrere Jahre durch anodische Passivierung, Ausbildung von Fremdbelägen, partielle Zerstörung der Konstruktion durch Kurzschlüsse oder infolge mechanischer Abtragung der Deckschicht soweit abgebaut, dass eine Wiederbeschichtung notwendig ist.Electrodes of this type have been used increasingly for a number of years, especially for the aqueous electrolysis of the alkali halides, since they work more economically than the graphite anodes which were customary in the majority of cell types. Although the service life of the coatings is constantly increasing due to improved coating techniques and the trend towards low currents, the activity of the anode surface has been reduced as far as possible after continuous use over several years due to anodic passivation, formation of foreign deposits, partial destruction of the construction due to short circuits or due to mechanical wear of the cover layer that re-coating is necessary.
Bevor die Metallkonstruktion erneut beschichtet werden kann, müssen die verbliebenen, edelmetallhaltigen Beschichtungsreste zweckmässig entfernt werden. Versuche, die neue Beschichtung bei Titanelektroden direkt auf die Reste der alten Beschichtung aufzubringen (DE-OS 2157 511) haben sich in der Praxis nicht bewährt, wie verschiedene nachveröffentlichte Patentschriften wie die US-PS3684577 und US-PS Re 28 849 zeigen.Before the metal construction can be coated again, the remaining coating residues containing the precious metal must be removed appropriately. Attempts to apply the new coating on titanium electrodes directly to the remains of the old coating (DE-OS 2157 511) have not proven successful in practice, as shown by various post-published patents such as US Pat. No. 3,636,577 and US Pat. No. Re 28,849.
Es besteht daher die von der Fachwelt allgemein anerkannte Notwendigkeit, die Metallkonstruktion bei möglichst geringem Verlust an Trägermaterial möglichst vollständig von den verbrauchten Überzügen zu reinigen. Die neugebildete Oberfläche der Konstruktion sollte hiernach gute Hafteigenschaften beim Aufbringen der neuen Beschichtung zeigen. Sehr wesentlich für ein wirtschaftliches Wiederbeschichtungsverfahren ist es auch, dass sich die wertvollen Beschichtungsmetalle aus der verbrauchten Beschichtung rückgewinnen lassen.There is therefore a need, generally recognized by experts, to clean the metal construction as completely as possible from the used coatings with the least possible loss of carrier material. The newly formed surface of the construction should show good adhesive properties when applying the new coating. It is also very important for an economical recoating process that the valuable coating metals can be recovered from the used coating.
Ein mechanisches Entfernen der Überzüge durch Trocken- oder Nassstrahlen ist bereits in den DE-OSen2815955, 2638218 und 2645414 beschrieben worden. Obwohl es wohl das verbreitetste Verfahren darstellt, ist es dadurch nachteilig, dass beim Sandstrahlen in Handarbeit sehr hohe Personalkosten anfallen, beim automatischen Strahlen dagegen hohe Verluste an Konstruktionsmaterial nicht zu vermeiden sind. Auch ist die Rückgewinnung der edlen Metalle bzw. Verbindungen hiervon aus dem verbrauchten Strahlmittel, das nach Untersuchungen maximal 3% Beschichtungsmaterial enthält, wegen der schleissenden Eigenschaften des Strahlmittels recht schwierig.Mechanical removal of the coatings by dry or wet blasting has already been described in DE-OSen2815955, 2638218 and 2645414. Although it is probably the most widespread process, it is disadvantageous in that sandblasting by hand incurs very high personnel costs, whereas automatic blasting cannot avoid high losses in construction material. It is also very difficult to recover the noble metals or compounds thereof from the used abrasive, which according to studies contains a maximum of 3% coating material, due to the abrasive properties of the abrasive.
Es sind aber auch andere Verfahren zur Beseitigung verbrauchter Überzüge von Metallanoden bekannt: Zum Beispiel offenbart die DE-OS 2213528 ein Verfahren, worin die verbrauchten Elektroden in eine Salzschmelze, welche im wesentlichen aus mindestens einem Hydrogensulfat oder Pyrosulfat eines Alkalimetalls oder des Ammoniums gebildet ist, bei einer Temperatur zwischen 300 und 500°C eingetaucht und dann diese so behandelte Elektrode nach dem Abkühlen einer Spülung mit Wasser unterworfen wird. In der US-PS 3 684577 ist ein Verfahren zur Beseitigung der elektrisch leitenden Beschichtung von einer Titankonstruktion angegeben, indem man die Trägerkonstruktion mit einem Salzschmelzbad in Kontakt bringt, das aus einer Mischung aus 1 bis 15 Gew.-Teilen eines Alkalimetallhydroxids und einem Gew.-Teil eines Alkalisalzes eines oxidierenden Agens besteht.However, other methods for removing used coatings from metal anodes are also known: For example, DE-OS 2213528 discloses a method in which the used electrodes are converted into a molten salt, which is essentially formed from at least one hydrogen sulfate or pyrosulfate of an alkali metal or ammonium. immersed at a temperature between 300 and 500 ° C and then this treated electrode after cooling is subjected to a rinsing with water. US Pat. No. 3,684,577 describes a method for removing the electrically conductive coating from a titanium structure by bringing the carrier structure into contact with a molten salt bath which consists of a mixture of 1 to 15 parts by weight of an alkali metal hydroxide and one part by weight. Part of an alkali salt of an oxidizing agent.
Fast identisch damit ist die DE-PS 1909 757, nach der die Anoden bei einer Temperatur von 250°C mit einer Schmelze von Kalium- oder Natriumnitrat, die ausserdem noch eine starke anorganische Base enthält, behandelt werden.DE-PS 1909 757, according to which the anodes are treated at a temperature of 250 ° C. with a melt of potassium or sodium nitrate, which also contains a strong inorganic base, is almost identical to this.
Ein etwas anderes Verfahren ist in der US-PS 3 761 312 offenbart. Hier werden die Elektroden einem zweistufigen Beizvorgang, wobei das erste Beizbad 0,3 bis 3% H202 neben beliebigen Säuren und Basen enthält und die zweite Beizflüssigkeit aus 20-30%iger Salzsäure besteht, unterworfen.A somewhat different method is disclosed in U.S. Patent 3,761,312. Here the electrodes are subjected to a two-stage pickling process, the first pickling bath containing 0.3 to 3% H 2 0 2 in addition to any acids and bases and the second pickling liquid consisting of 20-30% hydrochloric acid.
Endlich beschreibt die US-PS Re 28 849 ein elektrolytisches Reinigungsverfahren, wobei die zu reinigende Elektrode als Anode in einem Elektrolyten geschaltet wird, der 5 bis 70% eines Sulfats, Nitrats, Perchlorats, Chlorats, eines Persulfats oder eine Mischung derselben enthält. Elektrolysiert wird bei einer Stromdichte von 1 bis 100A/dM2.Finally, US Pat. No. Re 28,849 describes an electrolytic cleaning process, the electrode to be cleaned being connected as an anode in an electrolyte which contains 5 to 70% of a sulfate, nitrate, perchlorate, chlorate, a persulfate or a mixture thereof. Electrolysis is carried out at a current density of 1 to 100A / dM2.
Diese Verfahren sind weniger für einen technischen Einsatz geeignet, sondern mehr als Labormethoden anzusprechen. Insbesondere eignen sich Verfahren, die mit sauren Salzen oder Säuren arbeiten, nicht zur Behandlung von Titananoden technischer Konstruktion und nach einem technischen Einsatz, da diese Konstruktionsteile aufweisen, die entweder von vornherein keine Schutzschicht erhalten haben bzw. diese durch Kurzschlüsse vollständig verloren haben. Durch eine Behandlung mit sauren Chemikalien werden diese daher sofort sehr massiv angegriffen, während die zu entfernende Deckschicht sich nur schwach oder gar nicht auflöst.These methods are less suitable for technical use, but more to address as laboratory methods. In particular, processes which work with acidic salts or acids are not suitable for the treatment of titanium anodes of technical construction and after a technical use, since these have construction parts which either have not received a protective layer from the outset or have completely lost them due to short circuits. Treating them with acidic chemicals will therefore immediately attack them massively, while the top layer to be removed will only dissolve weakly or not at all.
Bei Verfahren der Art, wie sie in der US-PS 3 684 577 beschrieben sind, ergeben sich erhebliche Gefährdungen, da die dort herangezogenen oxidierenden Salzschmelzen zum Teil schon bei schwachem Erwärmen explosionsartig mit Titan reagieren [GMELIN, Handbuch der anorganischen Chemie, Systemnummer 41, 198 (1951)]. Dies gilt auch für die Salzschmelzen gemäss DE-PS 1 909 757, wenn auch erst bei höheren Temperaturen.In processes of the type described in US Pat. No. 3,684,577, there are considerable dangers since the oxidizing salt melts used there sometimes react explosively with titanium even when they are only slightly warmed [GMELIN, Handbuch der inorganic Chemie, system number 41, 198 (1951)]. This also applies to the molten salts according to DE-PS 1 909 757, although only at higher temperatures.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und billiges Verfahren zur Entfernung verbrauchter, edelmetallhaltiger Überzüge von Ventilmetall(legierungs)elektroden unter Freilegung einer sauberen Oberfläche für die Wiederbeschichtung zu schaffen, worin der Abtrag an Metall minimal und vor allem gleichmässig ist und die wertvollen Komponenten der Schutzüberzüge vollständig und einfach zurückgewonnen werden können. Dieses Verfahren soll insbesondere auf Ventilmetallelektroden mit edelmetallhaltigen Schutzüberzügen anwendbar sein.The invention has for its object to provide a simple and inexpensive method for removing used, precious metal-containing coatings from valve metal (alloy) electrodes exposing a clean surface for re-coating, wherein the removal of metal is minimal and above all uniform and the valuable components of the protective covers can be recovered completely and easily. This method is said to be particularly applicable to valve metal electrodes with protective coatings containing precious metals.
Diese Aufgabe wird durch die Schaffung eines Verfahrens der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zwecks Freilegung sauberer Oberflächen für die Wiederbeschichtung durch gezielte thermische Behandlung in einer Gasatmosphäre mit zumindest einem Anteil an sauerstoff-, kohlenstoff-, stickstoff- oder wasserstoffliefernder Komponente oder einem Gemisch hiervon bei einer Temperatur im Bereich von 400 bis 900°C eine zwischen dem Schutzüberzug und der Trägerkonstruktion befindliche, nichthaftende Zwischenschicht aus Oxid, Carbid, Nitrid oder Hydrid des Trägerventilmetalls erzeugt wird.This object is achieved by the creation of a method of the type mentioned at the outset, which is characterized in that, in order to expose clean surfaces for the re-coating by targeted thermal treatment in a gas atmosphere with at least a proportion of oxygen, carbon, nitrogen or hydrogen-supplying component or a mixture thereof at a temperature in the range from 400 to 900 ° C., a non-adhesive intermediate layer of oxide, carbide, nitride or hydride of the carrier valve metal is located between the protective coating and the carrier structure.
Der metallische Trägerkern kann aus jedem Ventilmetall bzw. jeder Ventilmetallegierung bestehen, auf denen sich eine nichthaftende Verbindung erzeugenlässt.The metallic carrier core can consist of any valve metal or valve metal alloy on which a non-adhesive connection can be produced.
Als Ursache dieses Nichthaftens der neu gebildeten Verbindungsschichten kommen verschiedene physikalische Phänomene in Frage, etwa aufgrund des Pilling-Bedworth-Prinzipes, nach dem z.B. Oxide ein grösseres Volumen einnehmen als die Metalle, aus denen sie gebildet werden, oder durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten, oder durch Bildung gasförmiger Verbindungen, wie Oxide, Hydride etc., oder durch Bindungsschwächung in der Grenzschicht durch Diffusion der Kationen aus dem Metall (Kirkendall-Effekt) und dergleichen.Various physical phenomena come into question as the cause of this non-sticking of the newly formed connection layers, for example due to the Pilling-Bedworth principle, according to which e.g. Oxides occupy a larger volume than the metals from which they are formed, or due to different coefficients of thermal expansion, or through the formation of gaseous compounds such as oxides, hydrides etc., or through weakening of the bond in the boundary layer through diffusion of the cations from the metal (Kirkendall- Effect) and the like.
Die Art des Überzuges selbst auf dem metallischen Träger ist nicht kritisch. Die für die ChlorAlkali-Elektrolyse und verwandte elektrochemische Prozesse verwendeten, elektrokatalytisch wirksamen Schutzschichten bestehen im allgemeinen aus oxidischen Komponenten der Platinmetalle und weisen eine Schichtdicke von einigen Mikrometern auf. Jedoch lassen sich die chemische Zusammensetzung des Überzuges sowie dessen Dicke in weiten Grenzen variieren, ohne dass die für die Ausbildung der nichthaftenden Verbindungsschicht notwendige Festkörperdiffusion von Kationen und/oder Anionen durch die noch vorhandene Beschichtung, insbesondere bei verbrauchten Überzügen, insbesondere bei höheren Temperaturen behindert wäre.The type of coating itself on the metallic support is not critical. The electrocatalytically active protective layers used for the chlor-alkali electrolysis and related electrochemical processes generally consist of oxidic components of the platinum metals and have a layer thickness of a few micrometers. However, the chemical composition of the coating and its thickness can be varied within wide limits without the solid-state diffusion of cations and / or anions necessary for the formation of the non-adhesive connecting layer being impeded by the coating which is still present, in particular in the case of used coatings, in particular at higher temperatures .
Die thermische Behandlung kann bei Blechen auch aus mehreren Zyklen bestehen. Zur Optimierung der Bedingungen bedarf es für jede neue Kombination von metallischem Untergrund und Schutzüberzug zweckmässig einiger gezielter Tests, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme thermogravimetrischer und differentialthermoanalytischer Untersuchungen, dadie vorhandene Literatur sich primär auf die Verbindungsbildung ungeschützter Metalle bezieht. Durch die behinderte Diffusion durch die Schutzschicht bilderi sich z.B. in der Zwischenschicht leicht unterstöchiometrische Verbindungen, z.B. Oxide, die auf der blanken Metalloberfläche unter wesentlich anderen Bedingungen, etwa unter sehr stark vermindertem Gaspartialdruck, entstehen können.With sheet metal, the thermal treatment can also consist of several cycles. To optimize the conditions, every new combination of metallic substrate and protective coating expediently requires a few specific tests, if necessary with the help of thermogravimetric and differential thermal analysis, since the available literature primarily relates to the formation of bonds between unprotected metals. Due to the impeded diffusion through the protective layer, e.g. slightly sub-stoichiometric compounds in the intermediate layer, e.g. Oxides that can form on the bare metal surface under significantly different conditions, for example under a very greatly reduced gas partial pressure.
Im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens wird, wie bereits vorstehend angeführt, die thermische Behandlung in einer Gasatmosphäre mit zumindest einem Anteil an sauerstoff-, kohlenstoff-, stickstoff- oder wasserstoffliefernder Komponente, oder einem Gemisch hiervon, je nach gewünschter nichthaftender Verbindung, durchgeführt wird. Als sauerstoffliefernde Komponente können beispielsweise Luft oder Gemische mit einem niedrigeren Sauerstoffanteil herangezogen werden. Da die Diffusion des Gases durch die abzutragende Schutzschicht häufig den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt darstellt, bringt im allgemeinen eine Erhöhung des Sauerstoffanteils in dem Gas keinen speziellen Vorteil. Als kohlenstoffliefernde Komponente kann z.B. eine Atmosphäre, die Kohlenwasserstoffe enthält, dienen. Als stickstoff- oder was- . serstoffliefernde Komponente können primär-Stickstoff, dessen Wasserstoffverbindungen bzw. Wasserstoff herangezogen werden. Je nach Durchführung der Reaktionsbedingungen kann es manchmal zweckmässig sein, der Gasatmosphäre zusätzlich einen Anteil an unter Behand- - lungsbedingungen inertem Gas zuzumischen. Als - solches inertes Gas können z.B. Edelgase, bevor- - zugt Argon etc., angesehen werden.In the process according to the invention, as already mentioned above, the thermal treatment is carried out in a gas atmosphere with at least a proportion of oxygen, carbon, nitrogen or hydrogen-supplying component, or a mixture thereof, depending on the desired non-adhesive compound. For example, air or mixtures with a lower oxygen content can be used as the oxygen-supplying component. Since the diffusion of the gas through the protective layer to be removed is often the rate-determining step, an increase in the oxygen content in the gas generally has no particular advantage. As the carbon supply component, e.g. serve an atmosphere containing hydrocarbons. As nitrogen or what. The nitrogen-supplying component can be primary nitrogen, its hydrogen compounds or hydrogen. Depending on how the reaction conditions are carried out, it may sometimes be expedient to additionally add a proportion of gas which is inert under the treatment conditions to the gas atmosphere. As such an inert gas e.g. Noble gases, preferably argon etc., are considered.
Für die Durchführung des erfindungsgemäs- - sen Verfahrens ist es besonders bevorzugt, vor der thermischen Behandlung eine Vortrocknungsstufe vorzuschalten. Die Vortrocknung kann insbesondere im Bereich von 130 bis 250°C durchgeführt werden.To carry out the method according to the invention, it is particularly preferred to precede a predrying stage before the thermal treatment. Predrying can be carried out in the range from 130 to 250 ° C. in particular.
Bei Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung der nichthaftenden Metallverbindung ist es häufig bevorzugt, niedrige Temperaturbereiche sowohl bei der Aufheizphase als auch bei der Abkühlungsphase recht rasch zu durchlaufen und bei der Reaktionstemperatur, bei der die Bildung der nichthaftenden Metallverbindung erfolgt, nur für einen kurzen Zeitraum, häufig unter 1 Stunde, manchmal bevorzugt im Bereich von 20 bis 40 Minuten für Bleche, und beim Einsatz eines sehr reaktiven Gases sogar noch bei kürzerer Reaktionszeit zu halten. Für die Behandlung von Elektroden als Drahtroste sind Behandlungszeiten unter 15 Minuten bevorzugt. Wenngleich sich diese Zeitangaben primär auf die Behandlung von Titankernen beziehen, so ist es doch für den Fachmann aufgrund orientierender Versuche leicht möglich, die optimalen Temperatur- und Zeitbedingungen bei anderen Ventilmetallen leicht zu ermitteln. Es ist offensichtlich, dass die Temperatur- und Zeitbedingungen im gewissen Rahmen, je nach Art und insbesondere Detailgeometrie der Elektrodenkonstruktion, Dicke des abzutragenden Überzuges, Art des eingesetzten Reaktionsgases und dessen Druck, im gewissen Umfang variieren können.When carrying out the process according to the invention for producing the non-adhesive metal compound, it is often preferred to run through low temperature ranges very quickly both in the heating phase and in the cooling phase, and only for a short period at the reaction temperature at which the non-adhesive metal compound is formed, often less than 1 hour, sometimes preferably in the range of 20 to 40 minutes for metal sheets, and even with a shorter reaction time if a very reactive gas is used. Treatment times of less than 15 minutes are preferred for the treatment of electrodes as wire gratings. Although these times refer primarily to the treatment of titanium cores, it is nevertheless easily possible for a person skilled in the art on the basis of preliminary tests to easily determine the optimal temperature and time conditions for other valve metals. It is obvious that the temperature and time conditions can vary to a certain extent, depending on the type and in particular the detailed geometry of the electrode construction, the thickness of the coating to be removed, the type of reaction gas used and its pressure.
Bei der Behandlung von Elektroden, wie sie bei der wässrigen Chloralkalielektrolyse häufig Verwendung finden, d.h. von Elektroden, die auf einem Ventilmetallkern eine Beschichtung aus Platinmetall bzw. Verbindungen oder Gemische hiervon enthalten, ist es häufig günstig, zur Herstellung der gewünschten Verbindungen im Bereich von 700 bis 870°C in Gasatmosphäre zu halten, wobei sich diese Bedingungen insbesondere für die Herstellung von Oxiden, beispielsweise durch Behandlung in Luft, bewährt haben.In the treatment of electrodes, such as are often used in aqueous chlor-alkali electrolysis, ie electrodes which are based on If a valve metal core contains a coating of platinum metal or compounds or mixtures thereof, it is often favorable to keep the desired compounds in the range from 700 to 870 ° C. in a gas atmosphere, these conditions being particularly suitable for the production of oxides, for example by Treatment in air, have proven.
Es ist aber auch möglich, die thermische Behandlung zur Erzeugung eines nichthaftenden Oxides, z.B. bei einer oberhalb 650°C liegenden Temperatur in nichtoxidierender Salzschmelze, durch anodische Oxidation durchzuführen.However, it is also possible to use the thermal treatment to produce a non-stick oxide, e.g. at a temperature above 650 ° C in non-oxidizing molten salt, by anodic oxidation.
Das erfindungsgemässe Verfahren findet seine Anwendung zur Entfernung desaktivierter Schutzüberzüge von Elektroden mit einem Kern aus Ventilmetall oder einer Ventilmetallegierung und insbesondere aus Titan bzw. Legierungen hiervon. Das Verfahren lässt sich besonders günstig auch auf solche Elektroden anwenden, bei denen die die aktive Beschichtung tragenden Teile aus Streckmetall, Draht oder Stäben eines maximalen Durchmessers unter 1 cm bestehen. Bei derartigen Elektrodenkonstruktionen, die häufig bei der wässrigen Chloralkalielektrolyse ihren Einsatz finden, ist es häufig besonders günstig, wenn die thermische Behandlung zwischen 800 und 870°C in Luft während eines Zeitraums von weniger als 15 Minuten durchgeführt wird, wobei dieser Temperaturbereich durch sehr rasches Aufheizen der Elektrode sehr rasch erreicht wird.The method according to the invention is used to remove deactivated protective coatings from electrodes with a core made of valve metal or a valve metal alloy and in particular titanium or alloys thereof. The method can also be used particularly advantageously on electrodes in which the parts carrying the active coating consist of expanded metal, wire or rods of a maximum diameter of less than 1 cm. In the case of such electrode constructions, which are often used in aqueous chlor-alkali electrolysis, it is often particularly expedient if the thermal treatment between 800 and 870 ° C. is carried out in air for less than 15 minutes, this temperature range being achieved by very rapid heating the electrode is reached very quickly.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist insbesondere auch auf Elektrodenbleche, die die aktive Beschichtung tragen, anwendbar. In diesem Fall ist es besonders günstig, wenn die Bleche bei einer Temperatur zwischen etwa 600 bis 700°C während eines Zeitraums von mehr als 20 Minuten, vorzugsweise in Luft, behandelt werden.The method according to the invention is also particularly applicable to electrode sheets which carry the active coating. In this case, it is particularly advantageous if the sheets are treated at a temperature between about 600 to 700 ° C. for a period of more than 20 minutes, preferably in air.
Das erfindungsgemässe Verfahren und dessen Anwendung ist nachstehend im Hinblick auf die bevorzugte Bildung von Oxiden weiter erläutert. Diese Ausführungen gelten zum Teil sinngemäss auch für die Herstellung von anderen nichthaftenden Ventilmetallverbindungen bzw. kann aufgrund dieser konkreten Angaben eine sinngemässe Übertragung für den Fachmann, gegebenenfalls unter Durchführung einiger einfacher orientierender Versuche, leicht erfolgen.The process according to the invention and its use is further explained below with regard to the preferred formation of oxides. These explanations also apply in part to the production of other non-adhesive valve metal connections or, based on this specific information, an analogous transfer can easily be carried out for the person skilled in the art, if necessary by carrying out a few simple orientation tests.
Überraschenderweise kann auch die Formgebung des metallischen Grundkörpers eine wesentliche Rolle bei der Festlegung der Reaktionsbedingungen spielen. Zum Beispiel kann man auf einem beschichteten Titanformkörper flächigplanarer Ausbildung ein nichthaftendes Oxid dadurch erzeugen, dass man ihn einer Temperaturbehandlung bei 650 bis 700°C an Luft aussetzt. Es bildet sich dabei ein weisses Titanoxid, das beim Abkühlen des Formkörpers leicht abblättert und abspringt. Wird unter den gleichen Reaktionsbedingungen jedoch beschichtetes Rundmaterial behandelt, etwa Draht von 3 bis 5 mm Durchmesser, so haftet das als Zwischenschicht gebildete Titanoxid fest auf dem Untergrund und lässt sich durch Bürsten mit Drahtbürsten oder ähnlichen Verfahren kaum entfernen. Auch längere Reaktionszeiten, Thermoschockbehandlung und Erhöhung der Reaktionstemperatur bis in die Nähe von 750°C bringen keine vollständige Ablösung der Beschichtung von dem Untergrund. Dieses Phänomen lässt sich erklären, wenn man annimmt, dass das in dem genannten Temperaturbereich gebildete Oxid aufgrund des Pilling-Bedworth-Prinzips, also wegen seines grösseren Volumens, bei radialem Wachstum auf Rundmaterial ohne Spannung aufwächst, da linear proportional zur Schichtdicke des wachsenden Oxides, r+Ar, sich auch die zum Aufwachsen zur Verfügung stehende Fläche, 2π(r+Δr)·h, vergrössert.Surprisingly, the shape of the metallic base body can also play an important role in determining the reaction conditions. For example, a non-adherent oxide can be produced on a coated titanium molded body with a planar planar structure by exposing it to a temperature treatment at 650 to 700 ° C. in air. A white titanium oxide is formed, which peels off and jumps off when the molded body cools. If, however, coated round material is treated under the same reaction conditions, for example wire of 3 to 5 mm in diameter, the titanium oxide formed as an intermediate layer adheres firmly to the substrate and can hardly be removed by brushing with wire brushes or similar processes. Even longer reaction times, thermal shock treatment and an increase in the reaction temperature close to 750 ° C do not result in a complete detachment of the coating from the substrate. This phenomenon can be explained if it is assumed that the oxide formed in the temperature range mentioned, due to the Pilling-Bedworth principle, i.e. because of its larger volume, grows on round material without tension during radial growth, since linearly proportional to the layer thickness of the growing oxide, r + Ar, the area available for growing up, 2π (r + Δr) · h, also increases.
Die Beseitigung von verbrauchten Überzügen von Drähten mit einem Durchmesser unter 1 cm bzw. von Streckmetall mit Stegbreite und Steghöhe unter 0,5 cm ist jedoch von besonderer Bedeutung, da in technischen Elektrolysen eingesetzte aktivierte Metallanoden sich überwiegend folgenden zwei Konstruktionstypen zuordnen lassen:
- (a) Bei Anoden für Horizontalzellen wird die eigentliche Anodenfläche aus parallelen Titandrähten von etwa 3 bis 5 mm Durchmesser gebildet, die im Abstand von wenigen mm auf ein Stromverteilungssystem aus mehreren massiven Titanstegen aufgeschweisst sind (Schmetterling). Die Stromzuführung erfolgt durch einen Kupferstab, der in den Schmetterling eingeschraubt wird und gegen den Angriff des Chlors durch eine aufgeschweisste Titanhülse geschützt ist.
- (b) Für die Alkalichloridelektrolyse nach dem Diaphragma- bzw. Membran-Verfahren verwendet man Kastenanoden mit äusseren Abmessungen von ca. 0,5 bis 2 m Kantenlänge und einer Tiefe von einigen Zentimetern. Die Korbwände bestehen aus gewalztem oder ungewalztem edelmetallbeschichtetem Streckmetall mit Steghöhe und Stegbreite von meist 0,5 bis 3 mm. Zur Stromzuführung wird ein titanplattierter Kupferstab an die Korbwände angeschweisst (vgl. Themaheft «Chloralkali-Elektrolyse» von «Chemie-Ingenieur-Technik», 47. Jahrgang 1975, Heft 4, insbesondere Seite 126, Abb. 1 und 4).
- (a) In the case of anodes for horizontal cells, the actual anode surface is formed from parallel titanium wires of approximately 3 to 5 mm in diameter, which are welded at intervals of a few mm onto a current distribution system made of several massive titanium bars (butterfly). The power is supplied by a copper rod, which is screwed into the butterfly and is protected against the attack of the chlorine by a welded-on titanium sleeve.
- (b) Box anodes with external dimensions of approximately 0.5 to 2 m edge length and a depth of a few centimeters are used for alkali metal chloride electrolysis using the diaphragm or membrane method. The basket walls consist of rolled or non-rolled expanded metal coated with noble metal with web height and web width of usually 0.5 to 3 mm. To supply power, a titanium-plated copper rod is welded to the basket walls (see the “Chlor-alkali electrolysis” booklet by “Chemie-Ingenieur-Technik”, 47th year 1975, volume 4, in particular page 126, Figs. 1 and 4).
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass sich auch Ventilmetallanoden in den oben beschriebenen Ausführungsformen, deren aktivierte Fläche im wesentlichen aus Drähten, Stäben oder Streckmetall besteht, nach dem erfindungsgemässen Verfahren von der verbrauchten Beschichtung befreien lassen.Surprisingly, it has now been found that valve metal anodes in the above-described embodiments, whose activated surface essentially consists of wires, rods or expanded metal, can be freed from the used coating by the process according to the invention.
Es bedarf dazu einer sehr gezielten thermischen Behandlung, wobei die Titananoden mit der verbrauchten Beschichtung bei 800 bis 860°C etwa 5 bis 10 Minuten, vorzugsweise 7 bis 8 Minuten, gehalten werden. Dabei entsteht in der Zwischenschicht ein sehr feines schwarzes, röntgenamorphes, unterstöchiometrisches Titanoxid. Beim Abkühlen platzt die Beschichtung leicht ab. Bei komplizierten Konstruktionen können alle Beschichtungsreste leicht durch Bürsten oder durch Druckluft (ohne Strahlmittel) entfernt werden.This requires a very targeted thermal treatment, the titanium anodes with the used coating being held at 800 to 860 ° C. for about 5 to 10 minutes, preferably 7 to 8 minutes. This creates a very fine black, X-ray amorphous, substoichiometric titanium oxide in the intermediate layer. The coating peels off slightly when it cools down. In the case of complicated designs, all coating residues can easily be removed by brushing or by compressed air (without blasting media).
Im allgemeinen kann es für die Bildung der erfindungsgemässen nichthaftenden, oxidischen Zwischenschichten wesentlich sein, dass folgende Parameter eingehalten werden:In general, it can be used for the formation of he non-adhesive, oxidic intermediate layers according to the invention, it is essential that the following parameters are observed:
Die Proben sollten vorgetrocknet werden, da Spuren von Wasser die Bildung festhaftender Verbindungs- und insbesondere Oxidhäute begünstigen.The samples should be pre-dried because traces of water favor the formation of adherent compound and especially oxide skins.
Die durch orientierende Versuche ermittelten günstigen Temperaturbereiche sollten sehr genau eingehalten werden, damit sich eine bestimmte Verbindung, wie Oxid, bildet. Insbesondere sollten die niedrigen Temperaturbereiche dann sowohl beim Aufheizen als auch beim Abkühlen sehr schnell durchfahren werden, wenn sich in ihnen eine haftende Verbindung bilden kann. Weiterhin darf eine bestimmte Behandlungsdauer nicht überschritten werden, damit sich z.B. nicht eine nichthaftende unterstöchiometrische Verbindung in eine auf der Metalloberfläche haftende Verbindung hoher Oxidationsstufen umwandelt. Dies gilt insbesondere bei Herstellung von Oxiden. Allgemein sind kurze Reaktionszeiten anzustreben, damit die Zwischenschicht nicht unnötig dick wird.The favorable temperature ranges determined by orientation tests should be adhered to very precisely so that a certain compound, such as oxide, forms. In particular, the low temperature ranges should be passed very quickly both when heating up and when cooling down, if an adhesive bond can form in them. Furthermore, a certain duration of treatment must not be exceeded so that e.g. does not convert a non-adherent substoichiometric compound into a compound of high oxidation levels adhering to the metal surface. This applies particularly to the manufacture of oxides. In general, short reaction times should be aimed at so that the intermediate layer does not become unnecessarily thick.
Das erfindungsgemässe Verfahren weist den beträchtlichen Vorteil auf, dass der Abtrag der desaktivierten Beschichtung auch bei komplizierten Konstruktionen sehr gleichmässig, vollständig und leicht zu steuern ist. Die erhaltene neue Oberfläche der Trägerkonstruktion kann ohne weitere Verfahrensschritte, wie Beizen, Einfetten, Spülen usw., direkt neu beschichtet werden. Dabei haften die neuen Überzüge ebenso fest wie die Erstbeschichtung und sie haben dieselben günstigen elektrochemischen Eigenschaften. Das Verfahren ist sehr wenig personal-, zeit-und kostenintensiv. Weiterhin fällt die desaktivierte alte Beschichtung in reiner Form an, so dass die Rückgewinnung der noch erhaltenen, wertvollen Edelmetalle ohne umständliche Anreicherung aus stark schleissenden Strahlmitteln oder aggressiven Salzschmelzen und Beizen leicht möglich ist.The method according to the invention has the considerable advantage that the removal of the deactivated coating is very uniform, complete and easy to control, even in the case of complicated constructions. The new surface of the support structure obtained can be directly recoated without further process steps, such as pickling, greasing, rinsing, etc. The new coatings adhere just as firmly as the first coating and they have the same favorable electrochemical properties. The procedure is very little labor, time and cost intensive. Furthermore, the deactivated old coating is obtained in pure form, so that it is easy to recover the valuable precious metals that are still preserved without cumbersome enrichment from abrasive abrasives or aggressive salt melts and pickling.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einigerAusführungsbeispiele illustriert:The invention is illustrated below with the aid of a few exemplary embodiments:
Ein Titanblech, 860 x 420 x 3 mm, wurde mit einer edelmetallhaltigen, speziell für die Chloratelektrolyse geeigneten Beschichtung einer Schichtdicke von 1511m versehen. Das Blech wurde 3 Jahre in einer technischen Chloratelektrolyse eingesetzt. Die Restbeschichtung hatte aufgrund von Gammaskopuntersuchungen noch eine durchschnittliche Schichtdicke von 1011m. Das Blech wurde 20 Minuten bei 175°C vorgetrocknet, dann in einem vorgeheizten Ofen 40 Minuten auf 650°C gehalten, dann sofort herausgenommen und durch die Raumluft abgekühlt. Die Beschichtung liess sich in grossen Stücken abheben. Es hatte auf seiner Unterseite eine weisse Oxidhaut, die sich durch 20stündiges Einweichen in einem HF/HN03-Gemisch von der ursprünglichen schwarzen Beschichtung abheben liess. Die Metalloberfläche war metallisch blank. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen der Metalloberfläche zeigen hexagonale gestufte Vertiefungen mit klarer Stufenbildung parallel zu den 001-Flächen. Die Rückseite der Oxidhaut zeigte Aufwachsungen, die in die Vertiefungen der Metalloberflächen passen. Sie haben jedoch keinen klaren kristallinen Habitus.A titanium sheet, 860 x 420 x 3 mm, was coated with a layer of 15 1 1m that contains precious metals and is especially suitable for chlorate electrolysis. The sheet was used in a technical chlorate electrolysis for 3 years. The remaining coating still had an average layer thickness of 10 1 1 m based on gamma head examinations. The sheet was pre-dried at 175 ° C for 20 minutes, then held in a preheated oven at 650 ° C for 40 minutes, then immediately removed and cooled by the ambient air. The coating could be lifted off in large pieces. It had a white oxide skin on its underside, which could be separated from the original black coating by soaking it in an HF / HN0 3 mixture for 20 hours. The metal surface was shiny metallic. Scanning electron micrographs of the metal surface show hexagonal stepped depressions with clear step formation parallel to the 001 surfaces. The back of the oxide skin showed growths that fit into the depressions of the metal surfaces. However, they do not have a clear crystalline habit.
Das Blech wurde vor dem Wiederbeschichten nicht mehr gebeizt, sondern nur entfettet. Die neue Beschichtung haftete ausgezeichnet an und hatte bessere elektrochemische Werte als zuvor.The sheet was no longer pickled before recoating, but only degreased. The new coating adhered extremely well and had better electrochemical values than before.
Eine Titananode mit einer wirksamen Anodenfläche von 420 x 495 mm, bestehend aus Titandrähten von 4 mm Durchmesser, die parallel im Abstand von 3 mm auf die Stromverteilungskonstruktion aufgeschweisst wurden, wurde mit einer für die Chloralkalielektrolyse nach dem Amalgamverfahren geeigneten Beschichtung versehen und 24 Monate in einer technischen Elektrolyse eingesetzt. Sie wurde bei 200°C während 45 Minuten vorgetrocknet, dann sofort in einen auf 860°C vorgeheizten Ofen gebracht und 10 Minuten bei 830°C gehalten. Die Anode wurde an der Luft bei Raumtemperatur abgekühlt. Nach dieser Behandlung liess sich die Beschichtung in grossen Stücken abheben. Die in den Winkeln der Konstruktion hängenden Beschichtungsreste wurden abgebürstet. Stellenweise war die sonst blanke Metalloberfläche mit feinem schwarzem Oxidpulver bedeckt, das beim normalen Entfettungsverfahren abgespült wurde. Daraufhin wurde die Titankonstruktion wieder beschichtet, die hiernach wieder in einer technischen Elektrolyse eingesetzt werden konnte.A titanium anode with an effective anode area of 420 x 495 mm, consisting of titanium wires with a diameter of 4 mm, which were welded in parallel at a distance of 3 mm to the power distribution structure, was provided with a coating suitable for chloralkali electrolysis using the amalgam process and 24 months in one technical electrolysis used. It was pre-dried at 200 ° C for 45 minutes, then immediately placed in an oven preheated to 860 ° C and held at 830 ° C for 10 minutes. The anode was cooled in air at room temperature. After this treatment, the coating could be lifted off in large pieces. The remains of the coating hanging in the corners of the construction were brushed off. In places, the otherwise bare metal surface was covered with fine black oxide powder, which was rinsed off in the normal degreasing process. The titanium structure was then coated again, which could then be used again in technical electrolysis.
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Citations (1)
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---|---|---|---|---|
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US3684577A (en) * | 1969-02-24 | 1972-08-15 | Diamond Shamrock Corp | Removal of conductive coating from dimensionally stable electrodes |
US3775284A (en) * | 1970-03-23 | 1973-11-27 | J Bennett | Non-passivating barrier layer electrodes |
GB1351741A (en) * | 1970-03-25 | 1974-05-01 | Marston Excelsior Ltd | Electrodes |
GB1312375A (en) * | 1970-06-26 | 1973-04-04 | Ici Ltd | Stripping of coated titanium electrodes for re-coating |
US3732123A (en) * | 1970-12-21 | 1973-05-08 | Universal Oil Prod Co | Heater descaling |
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US3761312A (en) * | 1971-05-27 | 1973-09-25 | Ici Ltd | Stripping of coated titanium electrodes |
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