JPS589994A - 陰極および懸吊棒組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 に銅精錬用の陰極に関する。

電解法による銅精錬は昔から知られてお）、この方法は
通常陽極が電解時に消耗される不純鋼犠牲陽極であシ、
電解槽の陰極に純銅が電着されるものである。

第７工程では特別に造りた母板上に純銅の薄層を電着し
、第コ工程では薄板状また社厚板状の新しく折着した純
銅を母板から剥離し、第３工程ではこの原板を純銅の別
の厚い層を陰極上に電着するその他の電解槽Ｏ＠極とし
て用いることが一般に行われている．最近はチタニウム
がこの方法の母板として用いられている。別の開発はチ
タニウム＃に極上に直接純銅の厚い析着を造ル、ついで
厚板を剥離して、前述の方法の第７および第コの工程を
なくすことである。

チタニウムを第１工程の母板または第コ工程の陰極の何
れかの材料として用いる場合、各母板またはｌ！ｔ１極
ｒｊ蝋解槽を横切って張）捜す懸吊棒によって給電ブス
パーＫｌｉ続しかつ電解槽の１＠（または両側）上に配
置したブスバーと接触する。現在ま１でこれらの懸吊棒
は銅で造ってあシ、この銅とチタニウム母板または陰極
間の接続はボルトまたはりペラ）Ｋよっていた．母板ま
たは陰極（以下単に陰極と称す）と懸吊棒間の電気的接
触は矛盾の多いものとみなされていた。

この陰極と懸吊棒はボルトま九はリベットの付遊て緊密
に保持されているが、他の処の表面は僅かに離れてちる
ものである．この分離は機械的変形または種々の熱膨張
の結果として起シうる。懸吊棒と叛との間の分離が形成
された場合、電解液の飛沫がこの間隙中に押し入）、こ
の間隙に例えば硫酸鋼の如き結晶を残して乾燥してしま
う、、この間隙が他の変形によって封鎖される場合、こ
れらの結晶が完全な閉鎖を訪ける。別の移動は間隙に他
の材料を造シ上けることにな夛、その結果この間！ｉは
ラチェット型の作用によって拡大される。

表面接触面積の減少は明らかに接合部の電気抵抗　“の
増加となる。

旧式の銅対銅接合部はすぐれた性質であシ、電解液飛沫
は銅に対して清浄作用を有しているが、電解液はチタニ
ウムには清浄作用をもっていない。

更にチタニウム相互面上に形成された表面酸化物薄膜は
電気的接触を妨害する。この表面薄膜は、チタニウムが
加熱されるとその結果としてチタニウム・銅相車面を横
切る抵抗を増大する傾向がある。現在まて用いられてい
た電流では、この電気的接触の問題は電気的接触をよく
するため多数のボルトまた社リベットを用いることによ
って解決されていた。しかし乍ら、過去６年また祉そし
以上に亙って、電解精練の高電流の使用が接触抵抗の容
易ならぬ諸問題を発展させることＫなった。

多数の陰極を１列に用い、印加場れる電流が一定であっ
て、陰極の１つの抵抗が増加すると、隙他は少ない電流
を受ける。このことはＢａ上への析着を低率とならせる
ばかシでなく残シの陰極群に通電する電流をも増加する
。この仁とは次の最高抵抗陰極に過負荷となシ、過加熱
し、歪みを生じかつ抵抗を増加する。このようなことは
更に残シの＠極群への通電の増加とな）、ついで順次破
損を生ずる。

隘他の加熱は、更に残シの陰極群に負荷を増加して、陰
極を歪ませる。少量のゆがみｒｉａ極を陽極に近づける
と超局部的生長によって補償される。

ついでこのことは陰極上への析着物の急速生成によって
、陰極上へ析出物の球状生長を生じかつ陰極と陽極間が
短くなる。

また陽極と懸吊＾関の接合部の加熱による電流ロスがエ
ネルギー、従ってコストの浪費であるので、この要因は
１解精煉の経済に重要な関係を有する。

本明細１に用いるパルプ（マａｌｖ＠　）金属とはチタ
ニウム、ニオブ、ジルコニウム、タンタル、ノ・フニウ
ムまたはこれら金属の合金の群から選んだ酸化物薄膜形
成性金属を言う。

本発明は少なくとも部分的に爆発接合により／シルブ金
属で外装したアルミニウムまたは銅の懸吊柳と、該懸吊
幹の長さの少なくとも一部分の一方の縁部に沿りて溶接
されたパルプ金属の連続板からなる、陰極および懸吊棒
組立体を提供するものである。

前記縁部はクランクの如＜ａｎ、互違いにした脚部状で
あるが好ましく、容易に取シ外しうる如く離して間隔を
あけてもよ区、該脚部に懸吊棒にスポット溶接するのが
好ましい。

懸吊柿の端部は少なくともその一部の少なくとも一部に
沿ってパルプ金属をやられにし芯材を露出するのが好ま
しい。懸吊棒の端Ｓまたは両端部において芯材に少なく
とも１個所の電流引込部を設置けるものである。懸吊棒
は強化手段を有してもよい。

本発明はまた、少なくとも部分的に爆発接合によシパル
プ金属で被覆されたアルミニウムまたは銅のｐ吊棒と懸
吊棒の長さの少なくとも一部に対して一方端部のみに沿
って溶接されたパルプ金属の連続板からなる隙他および
陽極とを有するｒＬ解槽も提供するものである。懸吊捧
と陰極は上記の如く設計しうる。

懸吊柿は電気ブスバーの各端部に配置するのが好オしく
、該懸吊棒はブスバーと接触する個所で除去されたパル
プ金属外装を有する。

本発明の実施態様を添附図面に基づいて更に詳述する。

第１図には、リベット３によってチタニウム板コに接続
された２枚の銅板ｌを示す。リベット３は聯ｌおよびコ
を通す孔に配設してあ）、リベットを適切に保持するた
めに圧縮する。この圧縮は、すはットの中心が板コを通
る孔の穿孔と緊密に接触して押付けられるようにリベッ
トの中心な膨出させる傾向がある。リベット頭部も板ｌ
の面５と緊密に接触させるために抑圧する。チタニウム
孕コから銅板ｌに通る電流の流路は、唇コの穿孔とリベ
ット３０表面間の相互面を経、リベットに沿って、銅１
＃、コに表面５を経て、矢印乙の方向に沿って通過する
傾向がある。リベットの熱循環はリベットをゆるめる傾
向があり、従って接触抵抗が増加する。

第２図に示すボルト締め結合は別の態様を有する。敵ｌ
とコはボルト７とナツトｌによって一体にボルト締めし
であることを示す、ボルトを緊締するｒ１用はボルトを
引張る傾向があシ、ボルトを細くする傾向があシ、ボル
トと穿孔間のボルトの要式に沿って空隙９を生ずる。チ
タニウムλと銅１間の電流通路は矢印６ａの！！に沿っ
て大きくなる。電流はボルトクの頭部とナツト乙の下方
の圧縮した区域で銅とチタニウム間に大いに流れること
が判る。結合部の熱循環はボルトと銅において遅やため
徐々に少なくなシボルトに張力を生ずる。

従ってボルト７０頭部の下方およびナツトｘの下方のチ
タニウムと銅量の相互間を横切る圧力が減少する。従っ
てま九結合部の抵抗が時間と共に増加する傾向がある。

両者の場合、銅ｌとチタニウム２間の接合Ｆｉ第３図に
示す如くある個所で終っている。末端の個所に空隙があ
る傾向があル、電解液の飛沫が当然空隙中に認められ、
を層液に例えば硫酸銅の如き結晶を形成して乾燥する傾
向がある。熱循環の一部分で銅とチタニウムの異なる膨
張は銅をチタニウムから移動させ、第３図にＩＯで示す
如く析着物を造る。仁の接合部を冷却すると銅は塩類ｌ
θの楔を保持して、チタニウム上に完全に収縮すること
ができない、従って次の熱循環は銅を更にチタニウムか
ら押し離し、楔１０を造る電解液塩の別の折着によって
再び戻ることが妨げられる。従って銅をチタニウムから
分離する傾向を生ずるラチェット作用があシ、従って接
合部の接触抵抗を嘗 増加する。

勿論この熱循環はチタニウム上に酸化物層を増加する傾
向があ）ｔた接合部の表面接触抵抗を増加する酸化物に
影響を及はす。銅層ｌがチタニウム芯拐コの両側・上に
示しであるが、リベット止めまたはボルト締めした接合
部を用いる銅ｌの単一層のみとすることができ、同じ原
理を適用することは明白である。

第ダ図において、懸吊＠／／はチタニウム塾１２に溶接
しである。チタニウム板はその上端部で、クランクの如
く曲シ、互違いにした脚部／３゜／ダおよび１５を有し
、その２個／Ｊと１５はｂ吊神ｌ／の１１１にあシ、他
の脚部ｌ弘は懸吊棒の他の伸にある。互違りとした脚部
ｉ３．ｉｑおよび／Ｓは離して間隔をあ社、空Ｎ１６と
／りを残し、使用ＫａＦ）、陰極組立体の取扱いを容易
にする６脚部ｉ、ｉ、ｉａおよび／ＳＦｉ懸吊棒にｉｇ
で示す如くスポット溶接する。

懸吊＠ｉｉけ第６図に明記しである如く中央銅芯桐１９
を有する。銅芯／りはチタニウム外装コＯで包囲しであ
る。従って、チタニウムの脚部／、？、／ダおよび１ｓ
ｒｓチタニウム表面にそれら自体を溶接し、良好な電気
的接触を提供する。懸吊柊の端部コアとココはチタニウ
ム外装を除くために機械加工してあル５．銅の面コ３を
露出する。

銅の面コ３．は・第７図の部分斜視図に明らかな如く電
解槽コＳの各側上のプスパーコダにのせである・　１ 陰極を使用する場合、電流通路は銅ブスバーコダとＩｌ
！［Ｉココを経て銅芯材１９間９、・芯−剃１９と外妓
λθ間の相互りを経かつ溶接＠／ｇを経て陰極ｌλであ
る。

萌述した溶接構造の使用は、銅製Ｉ１８吊棹と接触して
いる陰極端部に互違１Ｏ脚部を用−１溶接部ｉｇを前記
の如くチタニウム陰極と懸吊柿を通すボルトによって代
えた前記構造のものと比較することができる。

第３図に、使用に当っての懸吊柿−ｗｓ極相互面を横切
る予想ミリボルト降下対時間を示し、線コロ、＝７．コ
ｇおよびコ９はボルト締め構造のミリボルト降下を示し
、線３０ｄ溶接構造のミリボルト降下を示す。前記相互
面を横切る電圧降下の散乱はボルト締め構造において極
めて大であり、若干の電圧降下が一定または僅かに少量
の増加にとどまっているが、線コ９の場合の如く電圧が
急激に増大し、過加熱を起し接合部が役に立たなくなる
場合があることが判る。このような場合には、陰極を使
用場所から引き出し、懸吊棒と表面のボルト締めを外し
、接合部を再び＃！造する。しかし乍ら溶接した相互面
における電圧降乍は機械的結合でなく劣化することがな
いので作動開始時に対して極めて小さく、一定である。

脚部／３．１４！および／３が互違いになってｉること
を示しているが、このような配置は必要でなく、これら
脚部をすべて−―上にすることができ、その場合には極
板の本体を懸吊神の中心線の下に置いてクランク状とす
るかまたはスポット溶接部／ｇの線から直接下方にと〉
つ妙るかの何れかとすることができる。

空隙１６および／ｌを省略し、極板縁部を直接チタニウ
ム外装コＯＫ溶接した別の配置を考察する。前記のもの
ではスポット溶接を行ったが、縫合溶接また他の電気抵
抗溶接また祉溶融接合Ｏ如き他の型式の溶接も必要なら
ば用いることができる。銅で造られた１述Ｏ如き芯材１
９は必要ならばアルミニウムで造ることができる。

上述した愚吊棒は該懸吊棒を完全に包囲したチタニウム
の連続した外装を有するが、部分的な外装のみを有する
ことも、本発明の要旨に包含されることが明白である。

チタニウムまたは他のパルプ金属板を銅に冶金学的に結
合しうる他の簡単な方法は、チタニウムの薄板を鋼上に
配置し、ついで公知の方法で爆発的に結合する爆発溶接
または結合によるものである。

必要ならば、懸吊神は使用時に被覆したｍ極の重量また
はこの懸吊棒を用−る電解槽表面上を歩く作業者の重量
を支えるための床として強力鋼挿入体を用いて強化する
こともできる。

【図面の簡単な説明】

第ｔＦＫＩはリベット結合部の部分断面図、第１図はボ
ルト結合部の部分断面図、第３図は銅・チタニウム相互
面端部の部分断面図、第４図は懸吊柿と＃に＆部分の斜
視図、第Ｓ図は第４図の矢印■方向からみた平面図、第
６図Ｆｉ第ダ図の矢印■方向からみた拡大ｇＪ！ＷＪ図
、第り図は電解槽と陽極組立体の部分斜視図、第１図は
ミリボルト対時間のグラフであシ、図中ｌは銅板、コは
チタニウム板、３はリベット、７はボルト、ｔはナツト
、９＃′ｉ空隙、１ＯＦｉ析出物、／ｌは懸吊棒、／コ
はチタニウム板、／Ｊ、／ダ、ノ５は脚部、／Ａ、／’
／は空隙、７ｇはスポット溶接部、／？Ｆｉ、銅芯、−
〇はチタニウム外装、コｌ、ココは端部、コダはブスバ
ー、Ｊｊは電解槽を夫々示す。 ＦＩＧ、　　ｌ　　　　　　　　　ＦＩＧ、　２１ち ＦＩＧ、　５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 銅又はアルミニウム芯材にパルプ金属外装又祉部分外装
   を爆発溶接によって少なくとも部分的に外装したアルミ
   ニウム又は銅の懸吊捧と、１懸吊柿のパルプ金属外装の
   長さの□少なくとも一部分の一方の縁部にのみ沿って溶
   接されたパルプ金属の連続板とからなる陰極及び懸吊棒
   組立体。