FI121996B - Menetelmä katodilevyn valmistamiseksi ja katodilevy - Google Patents

Description

MENETELMÄ KATODILEVYN VALMISTAMISEKSI JA KATODILEVY

Tämä keksintö kohdistuu menetelmään metallin elektrolyyttisessä puhdistuksessa ja/tai talteenotossa käytettävän katodilevyn valmistamiseksi 5 sekä katodilevyyn.

Metallien elektrolyyttisessä puhdistuksessa ja talteenotossa katodilevyn pinnanlaatu on tärkeä. Vaikuttamalla pinnan tarttuvuusominaisuuksiin saavutetaan laadultaan parempi katodilevy. Kuparin elektrolyyttisessä 10 puhdistuksessa elektrolyytissä kuparianodeista liuennut kupari saostuu sähkövirran avulla puhtaana kuparina katodilevyn pintaan, josta se tyypillisesti irrotetaan mekaanisesti kuparilevynä. Kuparin talteenotossa katodeihin saostuu kuparia suoraan elektrolyyttiliuoksesta. Puhutaan yleisesti kestokatodeista, koska ne voidaan käyttää myöhemmin uudelleen. 15 On tunnettua käyttää katodilevyn materiaalina ruostumatonta terästä. Yleisesti käytetään haponkestävää terästä, 316 L, jossa on pinnanlaatuna 2B, jolloin pinnan karheutta kuvaava Ra arvo on välillä 0,3-0,6 pm. Tyypillisesti edellä mainittu pinta saadaan aikaiseksi kun katodina toimiva teräslevy kylmävalssataan, hehkutetaan, peitataan happokylvyssä ja sille 20 suoritetaan viimeistelyvalssaus. Peittauksessa ja viimeistelyvalssauksessa teräksen raerajat aukeavat, jolloin teräslevyn pintaan muodostuu mikroskooppisia uria ja kanjoneita, joihin elektrolyyttisesti pinnoitettu metalli pääsee kasvamaan ja kiinnittymään. Käytössä kuitenkin teräslevyn pinta kuluu, likaantuu ja muuttuu, jolloin pinta joudutaan käsittelemään 25 harjaamalla ja hiomalla. Peittaus- ja viimeistelyvalssauksella muodostettu katodilevyn pinta on prosessiteknisesti erittäin haastava valmistaa ja liian lyhyt peittausaika voi helposti pilata pinnan laadun elektrolyyttiseen pinnoitukseen sopimattomaksi.

30 Ruostumattoman teräksen käyttö katodimateriaalina tunnetaan esimerkiksi julkaisusta Fl 68430 B. Julkaisussa kuvataan materiaaliksi tarkemmin 2 terästä AISI 316L, jossa on 2B standardina tunnettu pintakäsittely. Edellä mainitussa julkaisussa todetaan kyseisen materiaalin olevan edullinen, koska aikaansaadaan riittävä kiinnitystarttuvuus teräslevyn ja kuparin välille niin, ettei kupari irtoa itsestään ennen varsinaista irrotusvaihetta.

5 Ruostumattoman teräksen käyttö katodimateriaalina tunnetaan myös julkaisusta US 6485621 B. Julkaisusta US 2006/0201586 A1 tunnetaan metallien elektrolyyttisessä raffinoinnissa käytettävä kestokatodi, joka koostuu pienenä pitoisuutena nikkeliä sisältävästä duplex teräksestä tai teräslaadusta ”304”. Julkaisussa kuvataan myös, että katodilevyn pintaa 10 käsitellään tarttuvuusominaisuuksien parantamiseksi. Julkaisun mukaan esitetään katodin pinnan tarttuvuusominaisuuksien parantamiseksi pintakäsittelyä, kuten mekaanista käsittelyä, esimerkiksi hiontaa pinnan kovuuden muuttamiseksi sekä peittausta. Lisäksi julkaisussa esitetään katodin pinnan urittamista edellä mainittujen ominaisuuksien parantamiseksi. 15 Tämä keksintö kohdistuu menetelmään metallien elektrolyyttisessä puhdistuksessa ja talteenotossa käytettävän katodilevyn valmistamiseksi sekä menetelmällä valmistettuun katodilevyyn. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on esittää ratkaisu katodilevyn valmistamiseksi, jolloin 20 katodilevy muodostetaan leikkaamalla se yhtenäisestä levymäisestä materiaalista, jolloin ennen katodilevyn muotoon leikkaamista ainakin osalle katodilevyn muodostavasta pinnasta tehdään mekaaninen pintakäsittely pinnan tarttuvuusominaisuuksien parantamiseksi.

25 Keksinnön olennaiset tunnusmerkit käyvät esille oheisista patenttivaatimuksista.

Keksinnön kohdistuu menetelmään metallien elektrolyyttisessä puhdistuksessa ja/tai talteenotossa käytettävän katodilevyn valmistamiseksi, 30 joka katodilevy valmistetaan ainakin osittain ruostumattomasta teräksestä, ja jonka katodilevyn pintaa käsitellään ainakin yhdessä vaiheessa, jolloin 3 katodilevy muodostetaan leikkaamalla se yhtenäisestä levymäisestä materiaalista, jolloin olennaisesti ennen katodilevyn muotoon leikkaamista ainakin osalle katodilevyn muodostavasta pinnasta tehdään mekaaninen pintakäsittely pinnan tarttuvuusominaisuuksien parantamiseksi. Tällöin 5 mekaanisessa pintakäsittelyssä ainakin osalle katodilevyn pinnasta muodostetaan uria, jotka ovat vaakasuunnassa katodilevyn roikkumissuuntaan nähden. Keksinnön erään sovellusmuodon mukaan mekaaninen pintakäsittely tehdään ainakin yhdellä pintakäsittelyelimellä upottamalla se kohtisuorassa kulmassa levymäisen materiaalin pintaan 10 pinnan liikkuessa, jolloin pintakäsittelyelin on esimerkiksi harja ja/tai hiomalaite. Kohdistamalla pintaan tarkasti juuri haluttuun kohtaan pintaan nähden mekaaninen pintakäsittelylaite, saavutetaan pinnalle haluttu karheustaso, joka edistää edullisesti pinnan tarttuvuusominaisuuksia. Kun urat ovat katodilevyn pinnassa sen roikkumissuuntaan nähden 15 vaakasuuntaan, pitää urien vertikaalivoima saostuneen metallilevyn katodissa kiinni katodilevyn roikkuessa. Vaakasuuntaiset urat katodilevyn pinnassa muodostavat edullisen tarttumispinnan etenkin pinnoitusjakson alussa pintaan seostettavalle metallille. Jos urat olisivat pystysuunnassa, ei niiden tarttumisvoima olisi niin hyvä kuin vaakasuuntaisten urien, ja katodi 20 voisi tippua metallilevystä ennen aikojaan. Katodilevyn irrotuksessa katodia yleensä taivutetaan, jolloin irrotusvoima suuntautuu sivulle, ja tällöin vaakasuuntaiset urat eivät hankaloita irrotusta. Menetelmä on valmistusteknisesti edullinen, koska yksittäisiä katodilevyjä ei tarvitse käsitellä erikseen.

25

Keksinnön erään sovellusmuodon mukaan urat muodostetaan niin, että ne ulottuvat katodilevyn koko pinnalle, jolloin ne edistävät koko pinnan laajuudelta saostuneen metallin tarttumista. Keksinnön erään edullisen sovellusmuodon mukaan mekaanisessa pintakäsittelyssä urat 30 muodostetaan niin, että niiden syvyys katodilevyssä on edullisesti 5-10 pm ja niin, että vierekkäisten urien välimatka on edullisesti 10-30 pm. Keksinnön 4 erään sovellusmuodon mukaan mekaaninen pintakäsittely muodostetaan katodilevyn molemmille puolille, jolloin myös edistetään katodilevyn molemmille puolille saostuvan metallikerroksen tarttuvuutta. Keksinnön mukaan levymäisen materiaalin pinta mahdollisesti valssataan ennen 5 mekaanista pintakäsittelyä haluttuun paksuuteen. Erään keksinnön esimerkin mukaan levymäisen materiaalin pinnalle suoritetaan viimeistelyvalssaus levyn suoristamiseksi ennen katodilevyn leikkaamista.

Keksinnön mukaan katodilevy muodostetaan ainakin osittain austeniittista ja/tai ferriittis-austeniittista terästä olevasta levymäisestä materiaalista.

10 Keksinnön mukaisella pintakäsittelyllä saadaan aikaan katodilevy, jonka pinnan Ra arvo on edullisesti 0,3-0,6 pm, mikä on edullinen tarttuvuuden kannalta. Keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettua katodilevy on esimerkiksi kestokatodi, eli käytettävissä uudelleen.

15 Keksinnön mukaista laitteistoa kuvataan vielä oheisten piirustusten avulla, jossa

Kuvio 1 on periaatekuva keksinnön mukaisesta katodilevyn valmistusmenetelmästä 20

Kuvio 2 on periaatekuva valmiista katodilevystä

Kuviossa 1 kuvataan keksinnön mukaista menetelmää metallien elektrolyyttisessä puhdistuksessa ja talteenotossa käytettävän 25 elektrolyyttilevyn eli katodilevyn 1 valmistamiseksi. Katodilevy valmistetaan levymäisestä materiaalista 2, joka on ruostumatonta terästä, kuten austeniittista tai ferriittis-austeniittista terästä ja keksinnön mukaisen menetelmän mukaan katodilevyn muodostavaa pintaa käsitellään ainakin yhdessä vaiheessa, jotta vaikutetaan pinnan tarttuvuusominaisuuksiin · 30 pintaan saostuvan metallikerroksen pysyvyyden parantamiseksi. Katodia voidaan käyttää kestokatodina, eli se voidaan käyttää myöhemmin 5 uudelleen. Katodilevy 1 muodostetaan leikkaamalla se yhtenäisestä levymäisestä materiaalista 2, jolloin olennaisesti ennen katodilevyn muotoon leikkaamista 4 levymäisestä teräslevystä ainakin osalle katodilevyn muodostavasta pinnasta tehdään mekaaninen pintakäsittely 3 pinnan 5 tarttuvuusominaisuuksien parantamiseksi. Kun levymäinen materiaalirulla 2 liikkuu, kohdistetaan sen pintaan edullisesti kohtisuorassa suunnassa mekaaninen pintakäsittelyelin, kuten harja ja/tai hiomalaite tai vastaava niin, että se uppoaa levymäisen materiaalin pintaan halutulle syvyydelle. On tärkeää, että mekaaninen pintakäsittelyelin pystytään kohdistamaan 10 halutulle korkeudelle ja haluttuun kohtaan levymäistä materiaalia. Keksinnön mukaisessa mekaanisessa pintakäsittelyssä 3 ainakin osalle katodilevyn muodostavasta pinnasta muodostetaan uria 5 ennen katodilevyn 1 muotoon leikkausvaihetta 4 levymäisestä materiaalista, jotka urat 5 ovat vaakasuunnassa katodilevyn roikkumissuuntaan nähden. Urat 15 muodostetaan samaan suuntaan kuin levymäinen materiaali liikkuu.

Katodilevyn roikkumissuunnalla käsitetään se suunta, jossa se roikkuu kannatustankoon 6 nähden esimerkiksi elektrolyyttiseen puhdistukseen tai talteenottoon tarkoitetussa altaassa.

20 Tämän keksinnön esimerkin mukaan urat 5 on muodostettu levymäiseen materiaaliin 2 niin, että niitä on valmiin katodilevyn 1 molemmilla puolilla niin, että katodilevyn pinta on tasaisesti uritettu. Esimerkin mukaan katodilevyn 1 pintakäsittelyssä urat muodostetaan niin, että niiden syvyys katodilevyssä on 5-10 pm, esimerkiksi 8 pm ja vierekkäisten urien välimatka on noin 10-30 25 pm, esimerkiksi 15 pm. Keksinnön mukaan tehtyyn katodilevyyn

muodostuvan pinnan Ra arvo on edullisesti 0,3-0,6 pm, joka on edullinen K

tarttuvuuden kannalta. Levymäisen materiaalin pinta valssataan ennen mekaanista pintakäsittelyä haluttuun paksuuteen, jotta se vastaa elektrolyyttisessä puhdistuksessa tai talteenotossa käytettävän 30 kannatustangossa 7 roikkuvan katodilevyn optimaalista paksuutta, ja että katodilevy on mekaanisesti riittävän vahvaa, jotta se kestää metallikerroksen 6 irrotuksen katodille aiheuttamat rasitukset, ja jolloin metallilevy saadaan helposti irrotettua. Pintakäsitellylle levymäiselle materiaalille voidaan tarvittaessa tehdä viimeistelyvalssaus 8 ennen katodien muotoon leikkaamista 4, jolloin levyä suoristetaan leikkauksen helpottamiseksi.

5

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät rajoitu yllä esitettyihin esimerkkeihin, vaan voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (16)

1. Menetelmä metallien elektrolyyttisessä puhdistuksessa ja/tai 5 talteenotossa käytettävän katodilevyn (1) valmistamiseksi, joka katodilevy valmistetaan ainakin osittain ruostumattomasta teräksestä, ja jonka katodilevyn pintaa käsitellään ainakin yhdessä vaiheessa, tunnettu siitä, että katodilevy muodostetaan leikkaamalla se yhtenäisestä levymäisestä materiaalista (2), jolloin olennaisesti 10 ennen katodilevyn muotoon leikkaamista (4) ainakin osalle katodilevyn muodostavasta pinnasta tehdään mekaaninen pintakäsittely (3) pinnan tarttuvuusominaisuuksien parantamiseksi, jolloin mekaanisessa pintakäsittelyssä ainakin osalle katodilevyn (1) pinnasta muodostetaan uria (5), jotka ovat vaakasuunnassa 15 katodilevyn roikkumissuuntaan nähden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mekaaninen pintakäsittely (3) tehdään ainakin yhdellä pintakäsittelyelimellä upottamalla se kohtisuorassa kulmassa 20 levymäisen materiaalin (2) pintaan pinnan liikkuessa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pintakäsittelyelin on harja ja/tai hiomalaite.

4. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että urat (5) muodostetaan niin, että ne ulottuvat katodilevyn koko pinnalle.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mekaanisessa pintakäsittelyssä (3) urat (5) muodostetaan niin, että niiden syvyys katodilevyssä (1) on edullisesti 5-10 pm.

6. Patenttivaatimuksen 1, 4 tai 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mekaanisessa pintakäsittelyssä urat (5) muodostetaan niin, että vierekkäisten urien välimatka on edullisesti 10-30 pm.

7. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että mekaaninen pintakäsittely muodostetaan katodilevyn molemmille puolille.

8. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että levymäisen materiaalin (2) pinta valssataan 15 ennen mekaanista pintakäsittelyä haluttuun paksuuteen.

9. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että levymäisen materiaalin (2) pinnalle suoritetaan viimeistelyvalssaus (8) levyn suoristamiseksi ennen katodilevyn 20 leikkaamista.

10. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että katodilevy (1) muodostetaan ainakin osittain austeniittista ja/tai f e r ri itt i s- a u ste n i itt i sta terästä olevasta 25 levymäisestä materiaalista (2).

11. Metallien elektrolyyttisessä puhdistuksessa ja/tai talteenotossa käytettävä katodilevy (1), joka katodilevy on ainakin osittain ruostumatonta terästä, ja jonka katodilevyn pinta on käsitelty ainakin 30 yhdessä vaiheessa, tunnettu siitä, että katodilevy on muodostettu leikkaamalla se yhtenäisestä levymäisestä materiaalista (2), jolloin g ennen katodilevyn muotoon leikkaamista ainakin osalle katodilevyn (1) muodostavasta pinnasta on tehty mekaaninen pintakäsittely (3), jolloin pinnan tarttuvuusominaisuuksien parantamiseksi ainakin osassa katodilevyn (1) pintaa on uria (5), jotka ovat vaakasuunnassa 5 katodilevyn roikkumissuuntaan nähden.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen katodilevy, tunnettu siitä, että katodilevyn pinnan Ra arvo on edullisesti 0,3-0,6 pm.

13. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen katodilevy, tunnettu siitä, että katodilevy on ainakin osittain austeniittista ja/tai ferrittis-austeniittista terästä.

14. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen katodilevy, tunnettu 15 siitä, että katodilevyssä olevien urien (5) syvyys on edullisesti 5-10 pm.

15. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen katodilevy, tunnettu siitä, että katodilevyssä olevien vierekkäisten urien (5) välimatka on 20 edullisesti 10-30 pm.

16. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen katodilevy, tunnettu siitä, että katodilevy on kestokatodi. 25