NO137324B - PROCEDURES FOR PRODUCING ELECTRODES SUITABLE FOR USE IN ELECTROLYTICAL PROCESSES. - Google Patents
PROCEDURES FOR PRODUCING ELECTRODES SUITABLE FOR USE IN ELECTROLYTICAL PROCESSES. Download PDFInfo
- Publication number
- NO137324B NO137324B NO4739/70A NO473970A NO137324B NO 137324 B NO137324 B NO 137324B NO 4739/70 A NO4739/70 A NO 4739/70A NO 473970 A NO473970 A NO 473970A NO 137324 B NO137324 B NO 137324B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- titanium
- metal
- film
- oxide
- coating
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 43
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 55
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 52
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 51
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 51
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 50
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 12
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 6
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000007017 scission Effects 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 66
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 39
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 36
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 36
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 32
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 13
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 12
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 9
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 9
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 9
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 9
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 8
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 8
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012799 electrically-conductive coating Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 6
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 5
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 5
- -1 titanium ions Chemical class 0.000 description 5
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K ruthenium(iii) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ru+3] YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 3
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- DANYXEHCMQHDNX-UHFFFAOYSA-K trichloroiridium Chemical compound Cl[Ir](Cl)Cl DANYXEHCMQHDNX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 229910000497 Amalgam Inorganic materials 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- LNOPIUAQISRISI-UHFFFAOYSA-N n'-hydroxy-2-propan-2-ylsulfonylethanimidamide Chemical compound CC(C)S(=O)(=O)CC(N)=NO LNOPIUAQISRISI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BZSXEZOLBIJVQK-UHFFFAOYSA-N 2-methylsulfonylbenzoic acid Chemical compound CS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O BZSXEZOLBIJVQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001257 Nb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000007853 Sarothamnus scoparius Species 0.000 description 1
- 229910001362 Ta alloys Inorganic materials 0.000 description 1
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical group ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004210 cathodic protection Methods 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- BBJSDUUHGVDNKL-UHFFFAOYSA-J oxalate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O BBJSDUUHGVDNKL-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
- C25B11/091—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
- C25B11/093—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds at least one noble metal or noble metal oxide and at least one non-noble metal oxide
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av elektroder egnet til bruk ved elektrolytiske prosesser. Eksempler på slike elektrolytiske prosesser er klor-alkalielektrolysen, per-sait-elektrolysen, elektro-plettering og katodisk beskyttelse. The present invention relates to a method for producing electrodes suitable for use in electrolytic processes. Examples of such electrolytic processes are chlorine-alkali electrolysis, per-site electrolysis, electro-plating and cathodic protection.
Med uttrykket "film-dannende metall" forstås i det foreliggende et metall eller en legering som har anodiske pola-riseringsegenskaper lignende de som titan og titanlegeringer oppviser. De film-dannende metaller og legeringer som omtales i den foreliggende beskrivelse, er titan og titanlegeringer, tantal og tantallégeririger, niob og nioblegeringer og zirkonium og zirkoniumlegeringer. By the term "film-forming metal" is understood herein a metal or an alloy which has anodic polarization properties similar to those exhibited by titanium and titanium alloys. The film-forming metals and alloys referred to in the present specification are titanium and titanium alloys, tantalum and tantalum alloys, niobium and niobium alloys, and zirconium and zirconium alloys.
Det er tidligere foreslått, bl.a. i britisk patent It has previously been proposed, i.a. in British patent
nr. 925 080, en fremgangsmåte for fremstilling av en elektrode omfattende en kjerne av titan og et porøst belegg av et metall'fra platinagruppen, hvor titankjernen forsynes med et sperrelag ved anodisering eller ved oksydasjon før belegget påføres kjernen. no. 925 080, a method for producing an electrode comprising a core of titanium and a porous coating of a metal from the platinum group, where the titanium core is provided with a barrier layer by anodization or by oxidation before the coating is applied to the core.
I nevnte patentskrift er anført at fordelene ved en slik fremgangsmåte er at man unngår nødvendigheten av,, før belegning med et metall fra platinagruppen, å fjerne den oksydfilm som vanlig- In the said patent it is stated that the advantages of such a method are that it avoids the necessity, before coating with a metal from the platinum group, to remove the oxide film which usually
vis forekommer på titan, videre vissheten om at titanet vil bli beskyttet mot korrosjon av sperrelaget, hvilket vil være av be-tydning hvis platinmetallbelegget ble beskadiget, enn videre at man unngår ethvert behov for å fjerne sperrelaget når et friskt belegg av et metall fra platinagruppen skal påføres, og sluttelig den letthet med hvilken det kan tilveiebringes et vedhengende belegg av metallet fra platinagruppen. as occurs on titanium, further the certainty that the titanium will be protected against corrosion by the barrier layer, which would be of importance if the platinum metal coating was damaged, and further that one avoids any need to remove the barrier layer when a fresh coating of a metal from the platinum group is to be applied, and finally the ease with which an adherent coating of the platinum group metal can be provided.
Den foreliggende oppfinnelse innebærer vesentlige^ for-bedringer, når* det gjelder påføringen av sperrelaget på det film-dannende metall ved fremstilling av elektroder av nevnte art, og det oppnås betydelige fordeler. Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte til fremstilling av elektroder egnet til bruk i elektrolytiske prosesser, hvor det på et elektrodeunderlag ved hvilket i det minste overflaten består av et filmdannende metall av titan, tantal, niob, zirkonium og/eller legeringer basert på minst et av disse metaller, påføres et elektrisk ledende, elektrolyttbestandig sjikt inneholdende et metall fra platinagruppen eller et oksyd av et metall fra platinagruppen, og fremgangsmåten er karakterisert ved at det under det nevnte sjikt av metall fra platinagruppen eller oksyd av et metall fra platinagruppen av-settes et ytterligere sjikt bestående av et oksyd av filmdannende metall, idet det anvendes en oppløsning inneholdende metallioner av det filmdannende metall, hvorfra sjiktet av et oksyd av det filmdannende metall utskilles. Sjiktet av et oksyd av film-dannende metall er fortrinnsvis av det samme metall som det som danner overflaten på elektrodeunderlaget. The present invention involves significant improvements when it comes to the application of the barrier layer to the film-forming metal in the manufacture of electrodes of the aforementioned kind, and significant advantages are achieved. The invention thus relates to a method for the production of electrodes suitable for use in electrolytic processes, where on an electrode substrate in which at least the surface consists of a film-forming metal of titanium, tantalum, niobium, zirconium and/or alloys based on at least one of these metals, an electrically conductive, electrolyte-resistant layer containing a metal from the platinum group or an oxide of a metal from the platinum group is applied, and the method is characterized in that a further layer consisting of an oxide of a film-forming metal, using a solution containing metal ions of the film-forming metal, from which the layer of an oxide of the film-forming metal is separated. The layer of an oxide of film-forming metal is preferably of the same metal as that which forms the surface of the electrode substrate.
Foretrukne utførelsesformer av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er angitt i underkravene. I henhold til en slik utførelsesform utskilles et eller flere sjikt hvert bestående av et oksyd av det filmdannende metall fra oppløsningen før på-føring av det sjikt som inneholder et metall fra platinagruppen eller et oksyd av et metall fra platinagruppen. Fortrinnsvis blir laget eller i det minste et av lagene av et oksyd av det filmdannende metall utfelt fra en oppløsning ved kjemisk spaltning av en oppløst forbindelse av det filmdannende metall. Al-ternativt utfelles laget eller i det minste et av lagene av et oksyd av et filmdannende metall ved elektrolyse av oppløsningen. Preferred embodiments of the method according to the invention are indicated in the subclaims. According to such an embodiment, one or more layers each consisting of an oxide of the film-forming metal are separated from the solution before applying the layer containing a metal from the platinum group or an oxide of a metal from the platinum group. Preferably, the layer or at least one of the layers of an oxide of the film-forming metal is precipitated from a solution by chemical cleavage of a dissolved compound of the film-forming metal. Alternatively, the layer or at least one of the layers is precipitated by an oxide of a film-forming metal by electrolysis of the solution.
Som et eksempel på den kjemiske spaltningsmetode i forbindelse med titan skal nevnes: en vandig oppløsning fremstilles inneholdende treverdige titan-ioner. Disse oksyderes, f.eks. ved å boble luft gjennom væsken, hvorved titanet fåes i fireverdig tilstand. Når elektrodeunderlaget er blitt ned-dykket i oppløsningen, oppvarmes oppløsningen til nær kokepunktet, hvilket har den virkning at titanet hydrolyseres så at det utfelles titandioksyd på titanoverflaten. Det antas at reaksjonene som her forløper, kan symboliseres ved følgende, forenklede reak-sjons ligninger: As an example of the chemical cleavage method in connection with titanium should be mentioned: an aqueous solution is prepared containing trivalent titanium ions. These are oxidized, e.g. by bubbling air through the liquid, whereby the titanium is obtained in the tetravalent state. When the electrode substrate has been immersed in the solution, the solution is heated to near the boiling point, which has the effect of hydrolysing the titanium so that titanium dioxide is precipitated on the titanium surface. It is assumed that the reactions that take place here can be symbolized by the following, simplified reaction equations:
Under anvendelse av en 10 vektprosents svovelsyre som inneholder 1000 ppm titan i fireverdig tilstand, er hastigheten av vektøknin-gen av titandioksydfilmen jevn og er omtrent 5 g/m 2/døgn. Denne hastighet kan varieres ved kokning av oppløsningen, eller ved anvendelse av oppløsningen ved en temperatur like under dens kokepunkt, men titandioksydet må ikke påføres med en for stor hastighet, fordi det da kan dannes en ikke-vedhengende avsetning. Maksimumsvekten av titandioksydfilmen som kan erholdes .på tilfredsstillende måte, er i området 20 til 30 g/m 2; over denne mengde dannes en hvit ikke-vedhengende film, og det kan finne sted 'avskalling. Using a 10% by weight sulfuric acid containing 1000 ppm titanium in the tetravalent state, the rate of weight increase of the titanium dioxide film is uniform and is approximately 5 g/m 2 /day. This rate may be varied by boiling the solution, or by using the solution at a temperature just below its boiling point, but the titanium dioxide must not be applied at too great a rate, as a non-adherent deposit may then form. The maximum weight of the titanium dioxide film that can be satisfactorily obtained is in the range of 20 to 30 g/m 2 ; above this amount a white non-adherent film forms and peeling may occur.
Når den ønskede vekt av titandioksyd er blitt utf.elt, fortrinnsvis i området 2,5 til 20 g/m 2, påføres et belegg av oksydert metall fra platinagruppen. I tilfelle av rutheniumoksyd anvendes et belegningsmateriale som opphetes eller innbrennes ved '500°C i 20 minutter i luft. Et optimalt .belegningsmateriale :fåes ved å oppløse 60 g/1 av RuCl^•3H20 i en passende alkohol mettet med ammoniumklorid. Materialet kan f ..eks. påføres ved hjelp av kost slik at det tørker i løpet av få minutter etter .på-føringen. When the desired weight of titanium dioxide has been precipitated, preferably in the range of 2.5 to 20 g/m 2 , a coating of oxidized metal from the platinum group is applied. In the case of ruthenium oxide, a coating material is used which is heated or baked in at 500°C for 20 minutes in air. An optimal coating material is obtained by dissolving 60 g/l of RuCl^•3H20 in a suitable alcohol saturated with ammonium chloride. The material can, for example, applied with a broom so that it dries within a few minutes of application.
Som eksempel på en elektrolysemetode i forbindelse med titan så fremstilles det også her en vandig oppløsning som inneholder treverdige titan-.ioner..En elektrode neddykkes i oppløs-ningen og forbindes som anode overfor en katode av et passende metall, som også er anbrakt i oppløsningen. Med oppløsningen nær kokepunktet, gir en spenning på typisk 12 volt et godt vedheftende belegg på eléktrodeunderlaget. Det kan oppnås en be-legningshastighet på ca. 2 g/m 2/time. As an example of an electrolysis method in connection with titanium, an aqueous solution containing trivalent titanium ions is also prepared here. An electrode is immersed in the solution and connected as anode to a cathode of a suitable metal, which is also placed in the resolution. With the solution close to the boiling point, a voltage of typically 12 volts provides a well-adherent coating on the electrode substrate. A coating speed of approx. 2 g/m 2/hour.
Fortrinnsvis påføres sjiktet som inneholder et metall av platinagruppen eller et oksyd av et metall fra platinagruppen, ved termisk spaltning av et påstrykningsbelegg. Påstryknings-belegget spaltes f.eks. ved at det opphetes ved 450 til 700°C i en oksygen-holdig atmosfære i en tid fra 5 minutter til 1 time. Belegget kan utsettes for en påfølgende varmebehandling i en ok-sygenholdig atmosfære i en tid på opptil 20 timer. Hvis belegget inneholder ruthenium, kari temperaturen gå opptil og omfatte 700°C. Preferably, the layer containing a metal of the platinum group or an oxide of a metal of the platinum group is applied by thermal cleavage of an iron-on coating. The iron-on coating is split, e.g. by heating it at 450 to 700°C in an oxygen-containing atmosphere for a time from 5 minutes to 1 hour. The coating can be subjected to a subsequent heat treatment in an ok-pathogenic atmosphere for up to 20 hours. If the coating contains ruthenium, the brazing temperature can go up to and include 700°C.
Typiske eksempler på oppfinnelsen skal nå beskrives Typical examples of the invention will now be described
i det følgende: in the following:
EKSEMPEL 1 EXAMPLE 1
Et elektrodeunderlag bestående av titan av kommersiell kvalitet med et lavt innhold av forurensninger i den utglødede og kjemisk rensete tilstand, belegges, uten kjemisk etsing i dette eksempel, med et titanoksydsjikt på 10 g/m 2. Ovenpå dette sjikt An electrode substrate consisting of commercial grade titanium with a low content of impurities in the annealed and chemically cleaned state is coated, without chemical etching in this example, with a titanium oxide layer of 10 g/m 2. On top of this layer
2 2
utfelles 15 g/m av oksydert ruthenium. 15 g/m of oxidized ruthenium is precipitated.
Den kjemiske utfelling av titandioksyd oppnåes på føl-gende måte: Titan av kommersiell renhetsgrad oppløses i opp-varmet 10 vektprosents svovelsyre til en purpur/blå oppløsning The chemical precipitation of titanium dioxide is achieved in the following way: Titanium of commercial purity is dissolved in heated 10% by weight sulfuric acid to a purple/blue solution
3+ 3+
som er typisk for en Ti -oppløsning. Denne oppløsning for-tynnes til en konsentrasjon på 1000 ppm titan pr. liter, og titanlonene oksyderes til fireverdig tilstand ved at det bobles luft gjennom oppløsningen inntil purpurfargen forsvinner og opp-løsningen blir farveløs. Når denne oppløsning er nær kokepunktet, eller koker svakt, opphenges titanelektrodeunderlaget vertikalt i oppløsningen i en tid hvorunder kjemisk utfelling av titandioksyd finner sted. En neddykningsperiode på 24 til .48 timer resul-terer i en avset■ ni- n" g på 5-10 g/m 2'. Etter belegningsperioden vaskes elektroden i vann, børstes forsiktig med en nylonbørste for fjer-ning av eventuelt løst belegg og tørkes. which is typical for a Ti solution. This solution is diluted to a concentration of 1000 ppm titanium per litres, and the titanium ions are oxidized to the tetravalent state by bubbling air through the solution until the purple color disappears and the solution becomes colourless. When this solution is close to the boiling point, or boils weakly, the titanium electrode substrate is suspended vertically in the solution for a time during which chemical precipitation of titanium dioxide takes place. An immersion period of 24 to .48 hours results in a deposit of 5-10 g/m 2'. After the coating period, the electrode is washed in water, brushed carefully with a nylon brush to remove any loose coating and dried.
Det oksyderte ruthenium erholdes ved påstrykning av en oppløsning inneholdende 60 g/l av Rud^^^O oppløst i en alkohol og mettet med ammoniumklorid. Materialet påføres på titanet ved hjelp av en nylonkost med flere strøk.. Opphetningen eller inn-brenningen utføres etter annethvert strøk <p>g består i at belegget utsettes for sirkulerende luft ved 500°C i 20 min. The oxidized ruthenium is obtained by applying a solution containing 60 g/l of Rud^^^O dissolved in an alcohol and saturated with ammonium chloride. The material is applied to the titanium with the help of a nylon brush with several coats. The heating or burn-in is carried out after every other coat <p>g consists in exposing the coating to circulating air at 500°C for 20 min.
Elektroden i henhold til eksempel 1 ble utsatt for en elektrolytisk test ved hvilken en belagt bladkant eller strimmel, 30 mm x 1 mm, ble anbrakt 2 mm over en kvikksølvoyerflate. Salt-oppløsning med en konsentrasjon på 22 g/l ble ved 70°C ført mellom elektrodene, og test-overflaten ble gjort anodisk overfor kvikk-sølvet ved en reell strømtetthet på 4 ampere/cm 2. Elektrolyse-tiden ved en lav cellespenning overskred den som oppnåes ved utfelling av den samme mengde av oksydert ruthenium på en etset titanoverflate uten påføring av det kjemisk utfelte titandioksyd-sjikt. Dette er en krevende test med en kort anode-til-kvikk-sølv-avstand og en høy strømtetthet. The electrode of Example 1 was subjected to an electrolytic test in which a coated blade edge or strip, 30 mm x 1 mm, was placed 2 mm above a mercury surface. Salt solution with a concentration of 22 g/l at 70°C was passed between the electrodes, and the test surface was made anodic to the mercury at a real current density of 4 amps/cm 2. The electrolysis time at a low cell voltage exceeded that obtained by depositing the same amount of oxidized ruthenium on an etched titanium surface without applying the chemically deposited titanium dioxide layer. This is a demanding test with a short anode-to-mercury distance and a high current density.
EKSEMPEL 2 EXAMPLE 2
En elektrode bestående av titan av kommersiell renhet An electrode consisting of commercial grade titanium
med et lavt innhold av forurensninger anvendes i luf tu.tglødet og: kjemisk rengjort tilstand. Overflaten av elektrodeunderlaget ble avféttet med. trikloretylendamp, men ikke etset, og to sjikt av oksydert-ruthenium ble påført ved påstrykning og opphetning-eller innbrenning ved. den. fremgangsmåte som er beskrevet i eksempel 1. På denne overflate utfelles 10 g/m av titandioksyd under: anvendelse av den teknikk, som er beskrevet i eksempel 1. with a low content of contaminants are used in air tu.t annealed and: chemically cleaned condition. The surface of the electrode substrate was degreased with. trichlorethylene vapor, but not etched, and two layers of oxidized-ruthenium were applied by brushing and heating-or burning in with. it. method described in example 1. 10 g/m of titanium dioxide is deposited on this surface using the technique described in example 1.
For å fullstendiggjøre belegget påføres ytterligere 4 g/m 2 av oksydert ruthenium ved den fremgangsmåte som ble anvendt for å utfelle de første to sjikt. Et sjikt av en slik sandwich-kon-struksjon ga god ytelse ved elektrolytisk utprøvning ved den arbeidsmåte som er. beskrevet ovenfor i eksempel 1. To complete the coating, a further 4 g/m 2 of oxidized ruthenium is applied by the method used to deposit the first two layers. A layer of such a sandwich construction gave good performance in electrolytic testing at the current working method. described above in example 1.
EKSEMPEL 3 EXAMPLE 3
I., dette eksempel ble en arbeidsmåte meget lik den. som I., this example became a way of working very similar to it. as
er beskrevet- i. eksempel 2 anvendt, bortsett f rar at- den- første-edelmetallpåstrykning, på titanet ble foretatt med: 70/30 platina/ iridium. Det ble påført ett sjikt av "Hanovia IRI "'-materiale som ble tørket i 15 minutter- ved 250°C etterfulgt av opphetnihg i 20 minutter ved 4:50°C, begge opphetninger med luft. På dette sjikt utfelles 10 g/m 2 av titandioksyd ved hjelp av svovelsyre-metoden;og. sluttelig 4 g/m 2av ruthenlummetall som oksydert ruthenium. Dette belegg ga også gode elektrolyseegenskaper. is described - in example 2 used, except that - the first precious metal coating on the titanium was carried out with: 70/30 platinum/iridium. One layer of "Hanovia IRI" material was applied which was dried for 15 minutes at 250°C followed by heating for 20 minutes at 4:50°C, both heatings with air. On this layer, 10 g/m 2 of titanium dioxide is precipitated using the sulfuric acid method; and. finally 4 g/m 2 of ruthenium metal as oxidized ruthenium. This coating also gave good electrolytic properties.
Elektroder- fremstilt ved hjelp av eksemplene 1, 2 og. 3 viste seg å oppvise et. klor-overpotensial med strømtetthet om-kring 1 ampere/cm 2, som i det minste kan sammenlignes med godt resultat med. det. som oppnås med en titanelektrode som- er utstyrt med: flere sjikt av bare rutheniumoksyd. Electrodes - prepared using examples 1, 2 and. 3 turned out to exhibit a. chlorine overpotential with a current density of around 1 ampere/cm 2 , which can at least be compared with good results. the. which is achieved with a titanium electrode equipped with: several layers of pure ruthenium oxide.
Ved modifikasjoner av eksemplene 1, 2 og 3 kan andre film-dannende metaller, enn titan anvendes, for elektrodeunderlaget, f.eks. niob, tantal, og zirkoniunv når klormiljøet unngåes. Dessuten kan det: påførte sjikt av titandioksyd erstattes med sjikt av oksyder av andre av de filmdannende metaller. Det er ikke nødvendig at det samme filmdannende metall anvendes i det på-førte oksydsj.ikt som i elektrodeunderlaget. Således kan- et sjikt, av titandioksyd påføres et elektrodeunderlag- av tantal.. In modifications of examples 1, 2 and 3, film-forming metals other than titanium can be used for the electrode substrate, e.g. niobium, tantalum and zirconium when the chlorine environment is avoided. In addition, applied layers of titanium dioxide can be replaced with layers of oxides of other film-forming metals. It is not necessary that the same film-forming metal is used in the applied oxide layer as in the electrode substrate. Thus, a layer of titanium dioxide can be applied to an electrode substrate made of tantalum.
Videre kan det filmdannende metalloksyd: påføres fra; Furthermore, the film-forming metal oxide can: be applied from;
en påstrykningskomposisjon ved opphetning i luft av et påstryknings-- a spread-on composition by heating in air a spread-on--
materiale som inneholder en passende organisk forbindelse. For titan kan det anvendes et påstrykningsmateriale som inneholder isopropyltitanat. material containing a suitable organic compound. For titanium, an application material containing isopropyl titanate can be used.
Dessuten kan elektrodeunderlaget enten utelukkende bestå av det filmdannende metall, eller det kan utstyres med en kjerne av et annet metall, f.eks. kobber, for å forbedre den elektriske ledningsevne. Furthermore, the electrode substrate can either consist exclusively of the film-forming metal, or it can be equipped with a core of another metal, e.g. copper, to improve electrical conductivity.
EKSEMPEL 4 EXAMPLE 4
Et elektrodeunderlag av titan, av kommersiell renhetsgrad etses i 10 vekt-%'s oksalsyre i 8 til 16 timer..På underlaget anlegges derpå et positivt potensial, på 12 volt overfor en blykatode, og underlaget og katoden neddykkes i en 7%'s svovel-syreoppløsning som inneholder 5. g/l av titan som Ti 3+-ioner... Oppløsningen varmes til og holdes ved 90°C. Et belegg av et titandioksyd-sjikt utfelles på elektrodeunderlaget med en hastighet på ca. 2 g/m 2 /time. Det ble dannet et belegg på 15 g/m ?. An electrode substrate made of titanium, of commercial purity, is etched in 10% by weight oxalic acid for 8 to 16 hours. A positive potential of 12 volts is then applied to the substrate in front of a lead cathode, and the substrate and the cathode are immersed in a 7% sulfuric acid solution containing 5. g/l of titanium as Ti 3+ ions... The solution is heated to and maintained at 90°C. A coating of a titanium dioxide layer is deposited on the electrode substrate at a rate of approx. 2 g/m 2 /hour. A coating of 15 g/m² was formed.
Etter belegningen vaskes elektrodeunderlaget i vann After the coating, the electrode substrate is washed in water
og tørkes. Titandioksydbelegget viste seg å hefte-meget godt til titansubstratet. and dried. The titanium dioxide coating proved to adhere very well to the titanium substrate.
Elektrodeunderlaget gis derpå et elektrisk ledende belegg ved at iridiumklorid og rutheniumklorid oppløses i n-butylalkohol til en påstrykningskomposisjon, og denne påføres i flere sjikt på elektrodeunderlaget over titandioksydet, hvert sjikt tørkes og annethvert sjikt opphetes i luft ved 500°C i 20 minutter. Det elektrisk ledende belegg viste god heftfasthet til titandioksydet og var en blanding av iridium-metall eller The electrode substrate is then given an electrically conductive coating by dissolving iridium chloride and ruthenium chloride in n-butyl alcohol to form an application composition, and this is applied in several layers to the electrode substrate over the titanium dioxide, each layer is dried and every second layer is heated in air at 500°C for 20 minutes. The electrically conductive coating showed good adhesion to the titanium dioxide and was a mixture of iridium metal or
-oksyd og rutheniumoksyd, som var til stede i en mengde på ca. -oxide and ruthenium oxide, which were present in an amount of approx.
15 g/m . Forholdet mellom iridium og ruthenium ble variert mellom 3:1, 1:1 og 1:3 med hensyn til metallinnholdet ved anvendelse av forskjellige påstrykningskomposisjoner for de forskjellige elektrodeunderlag. Tilfredsstillende elektroder erholdtes . 15 g/m . The ratio between iridium and ruthenium was varied between 3:1, 1:1 and 1:3 with respect to the metal content using different coating compositions for the different electrode substrates. Satisfactory electrodes were obtained.
EKSEMPEL 5 EXAMPLE 5
Fremgangsmåten etter eksempel 4 ble gjentatt med den modifikasjon av det ble,anvendt en påstrykningskomposisjon i form av rutheniumklorid alene oppløst i n-bu.tylalkohol.. Denne på-strykningskomposis jon opphetes også..ved.500°C.i 20 minutter, og tilstrekkelige sjikt påførtes til å tilveiebringe 15 g/m av rutheniumoksyd. Den resulterende elektrode viste seg å ha utmerket motstandevne med hensyn til tap når den ble anvendt som anode ved elektrolyse av saltoppløsning i en kvikksølvcelle for - fremstilling av klor. The procedure according to example 4 was repeated with the modification that an application composition in the form of ruthenium chloride alone dissolved in n-butyl alcohol was used. This application composition is also heated..at.500°C.for 20 minutes, and sufficient layers was applied to provide 15 g/m of ruthenium oxide. The resulting electrode was found to have excellent resistance to loss when used as an anode in the electrolysis of salt solution in a mercury cell for the production of chlorine.
EKSEMPEL 6 EXAMPLE 6
Fremgangsmåten etter eksempel 4 ble gjentatt med den modifikasjon at det som påstrykningskomposisjon anvendes en blanding av platina- og iridiumklorid oppløst i n-butylalkohol. The procedure according to example 4 was repeated with the modification that a mixture of platinum and iridium chloride dissolved in n-butyl alcohol is used as the coating composition.
Denne påstrykningskomposisjon opphetes også ved 500°G i 20 minutter, og det påføres et tilstrekkelig antall sjikt til å tilveiebringe ca. 15 g/m 2 av en blanding av platina og iridium som hefter godt til titandioksydbelegget. En elektrode fremstilt i henhold til dette eksempel har utmerkede egenskaper ved elektrolyse av klor i en diafragmacelle. This coating composition is also heated at 500°C for 20 minutes and a sufficient number of layers are applied to provide approx. 15 g/m 2 of a mixture of platinum and iridium which adheres well to the titanium dioxide coating. An electrode prepared according to this example has excellent properties in the electrolysis of chlorine in a diaphragm cell.
EKSEMPEL 7 EXAMPLE 7
Fremgangsmåten etter eksempel 4 ble gjentatt med den modifikasjon at det ble anvendt en påstrykningskomposisjon inneholdende iridiumklorid oppløst i n-butylalkohol. Påstryknings-komposis jonen ble også her opphetet ved 500°C i 20 minutter, og det ble påført et tilstrekkelig antall.sjikt til å tilveiebringe ca.. 10 g/m 2 av iridiummetall som et belegg som hefter godt til titandioksydet. Hvorvidt iridiumet forelå i metallisk form eller i oksydform, eller som en blanding av begge, ble ikke be-stemt. Denne elektrode var meget tilfredsstillende, ved elektro-kjemisk, fremstilling av natriumklorat fra saltoppløsninger. The procedure according to example 4 was repeated with the modification that an application composition containing iridium chloride dissolved in n-butyl alcohol was used. The coating composition was also here heated at 500°C for 20 minutes, and a sufficient number of layers were applied to provide approximately 10 g/m 2 of iridium metal as a coating which adheres well to the titanium dioxide. Whether the iridium was present in metallic form or in oxide form, or as a mixture of both, was not determined. This electrode was very satisfactory, in the electrochemical production of sodium chlorate from salt solutions.
EKSEMPEL' 8' EXAMPLE' 8'
Fremgangsmåten i henhold til eksempel 7 ble anvendt The procedure according to Example 7 was used
med den modifikasjon at påstrykningskomposisjonen også inneholdt noe tetra-n-butyltitanat. Dette gir en elektrode hvor det øverste lag er en blanding av oksyder av titan og iridium. Blandingen av påstrykningskomposisjonen er slik at det dannes like vekt-mengder av titandioksyd og iridiumoksyd under den antagelse at iridiumet vil bli fullstendig oksydert. Dette eksempel kan modifiseres ved å erstatte iridium med ruthenium. with the modification that the coating composition also contained some tetra-n-butyl titanate. This gives an electrode where the top layer is a mixture of oxides of titanium and iridium. The mixture of the coating composition is such that equal weight amounts of titanium dioxide and iridium oxide are formed on the assumption that the iridium will be completely oxidized. This example can be modified by replacing iridium with ruthenium.
EKSEMPEL. 9 EXAMPLE. 9
Fremgangsmåten etter eksempel 4 gjentas med den modifikasjon at titanelektrodeunderlaget erstattes av et elektrodeunderlag av tantal. Titandioksydsjiktet påføres på tantalunder-laget på den beskrevne måte, men tantalet ru-gjøres mekanisk istedenfor å etses. Den resulterende elektrode viste seg å være i høy grad motstandsdyktig mot slitasje når den anvendes som anode ved den elektrolytiske fremstilling av klor i en kvikksølv-celle. The procedure according to example 4 is repeated with the modification that the titanium electrode substrate is replaced by an electrode substrate made of tantalum. The titanium dioxide layer is applied to the tantalum substrate in the manner described, but the tantalum is mechanically roughened instead of etched. The resulting electrode proved to be highly resistant to wear when used as an anode in the electrolytic production of chlorine in a mercury cell.
EKSEMPEL 10 EXAMPLE 10
Fremgangsmåten etter eksempel 9 gjentas, men modifi-sert derhen at det elektrisk ledende belegg påført på titan-dioksyds j iktet er det som er beskrevet i eksempel 5. Dette gir også. en i høy grad tilfredsstillende elektrode. The procedure according to example 9 is repeated, but modified to the extent that the electrically conductive coating applied to the titanium dioxide surface is that described in example 5. This also gives a highly satisfactory electrode.
EKSEMPEL 11 EXAMPLE 11
Fremgangsmåten etter eksempel 5 gjentas med den ytterligere modifikasjon at elektrodeunderlaget er vakuumblåst (vaqua-blasted) tantal. Dette gir også en meget tilfredsstillende elektrode. The procedure according to example 5 is repeated with the further modification that the electrode substrate is vacuum-blasted tantalum. This also gives a very satisfactory electrode.
Tantalet ble derpå erstattet med niob og fremgangsmåten etter dette eksempel gjentatt, hvorved en annen meget tilfredsstillende elektrode erholdtes, skjønt man støtte på visse vanske-ligheter med hensyn til å forhindre for sterk oksydasjon av niobet: under opphetningen av rutheniumklorid-påstrykningskomposisjonen i luft ved 500°C. The tantalum was then replaced by niobium and the procedure according to this example repeated, whereby another very satisfactory electrode was obtained, although certain difficulties were encountered with regard to preventing excessive oxidation of the niobium: during the heating of the ruthenium chloride plating composition in air at 500 °C.
Denne fremgangsmåte ble igjen gjentatt under anvendelse av et etset zirkonium-elektrodeunderlag. Det ble fremstilt tynne sjikt av titandioksyd som.heftet godt til zirkoniumsubstratet, This procedure was again repeated using an etched zirconium electrode substrate. Thin layers of titanium dioxide were produced which adhered well to the zirconium substrate,
og som tjente som et tilfredsstillende underlag for rutheniumoksyd-påstrykningskomposisjonen. and which served as a satisfactory substrate for the ruthenium oxide coating composition.
Denne fremgangsmåte ble igjen gjentatt med den modifikasjon at elektrodeunderlaget var en titanlegering som inneholdt 6 vektprosent aluminium, 4 vektprosent vanadium, mens resten besto av titan. Dette ga også en tilfredsstillende elektrode. This procedure was again repeated with the modification that the electrode substrate was a titanium alloy containing 6% by weight aluminium, 4% by weight vanadium, while the rest consisted of titanium. This also provided a satisfactory electrode.
Ved en ytterligere modifikasjon ble den nettopp beskrevne titanlegering erstattet med en titanlegering som inneholdt 0,2 vektprosent palladium. Dette ga også en tilfredsstillende elektrode. In a further modification, the titanium alloy just described was replaced with a titanium alloy containing 0.2 weight percent palladium. This also provided a satisfactory electrode.
EKSEMPEL 12 EXAMPLE 12
Et elektrodeunderlag av titan av kommersiell renhet vakuum-blåses. Underlaget belegges derpå med en tantal-holdig påstrykningskomposisjon, som tørkes ved 250°C i 15 minutter og opphetes i luft ved 500°C i 20 minutter. Påstrykningen med den tantalinneholdende påstrykningskomposisjon og opphetningen ble gjentatt så mange ganger som nødvendig for å gi 10 g/m 2 av tantal-oksyd på elektrodeunderlaget. An electrode substrate of commercial grade titanium is vacuum-blown. The substrate is then coated with a tantalum-containing coating composition, which is dried at 250°C for 15 minutes and heated in air at 500°C for 20 minutes. The coating with the tantalum-containing coating composition and the heating were repeated as many times as necessary to provide 10 g/m 2 of tantalum oxide on the electrode substrate.
Elektrodeunderlaget ble derpå gitt et elektrisk ledende belegg ved den fremgangsmåte som er beksrevet i eksempel 5. The electrode substrate was then given an electrically conductive coating by the method described in example 5.
Dette ga en tilfredsstillende elektrode. This produced a satisfactory electrode.
EKSEMPEL 13 EXAMPLE 13
Et elektrodeunderlag av titan av kommersiell renhet etses i 10 vekt-%'s oksalsyre i ca. 10 timer. På underlaget. anlegges derpå et positivt potensial på 12 volt overfor en blykatode, og underlaget og katoden neddykkes i en 15,4. vekt-%'s oppløsning av fosforsyre som inneholdt 4,3 g/l av treverdige titanioner. Oppløsningen opphetes til og holdes ved 90°C i ca. 7 timer. Dette ga et titandioksydbelegg på elektrodeunderlaget på 13,3 g/m 2 med god heftfasthet. An electrode substrate of commercial purity titanium is etched in 10% by weight oxalic acid for approx. 10 hours. On the substrate. a positive potential of 12 volts is then applied across a lead cathode, and the substrate and cathode are immersed in a 15.4. % by weight solution of phosphoric acid which contained 4.3 g/l of trivalent titanium ions. The solution is heated to and held at 90°C for approx. 7 hours. This gave a titanium dioxide coating on the electrode substrate of 13.3 g/m 2 with good adhesive strength.
Elektrodeunderlaget gis derpå et elektrisk ledende belegg ved den fremgangsmåte som er beskrevet i eksempel 5. Når den resulterende elektrode ble anvendt som anode ved elektrolyse av en saltoppløsning i en kvikksølvcelle for fremstilling av klor, viste den seg å være likeså motstandsdyktig med hensyn til tap som elektroden i henhold til eksempel 5. The electrode substrate is then given an electrically conductive coating by the method described in Example 5. When the resulting electrode was used as an anode in the electrolysis of a salt solution in a mercury cell for the production of chlorine, it was found to be as resistant to loss as the electrode according to example 5.
EKSEMPEL 14 EXAMPLE 14
Fremgangsmåten etter eksempel 13 gjentas bortsett fra at oppløsningen inneholdende treverdige titanioner først erstattes med en 10 vektprosents sulfaminsyreoppløsning inneholdende 1 g/l titan. I løpet av 5 timer ved 90°C ble det dannet 5,6 g/m 2 av godt vedheftende titandioksyd. Den resulterende elektrode var tilfredsstillende. The procedure according to example 13 is repeated except that the solution containing trivalent titanium ions is first replaced with a 10% by weight sulfamic acid solution containing 1 g/l titanium. During 5 hours at 90°C, 5.6 g/m 2 of well-adherent titanium dioxide was formed. The resulting electrode was satisfactory.
Dette eksempel ble gjentatt under anvendelse av 20 vektprosent sulfaminsyre som inneholdt 5 g/l titan. I løpet av 7 timer ble det dannet et godt vedheftende titandioksydbelegg på 3 g/m^. This example was repeated using 20% by weight of sulfamic acid containing 5 g/l of titanium. In the course of 7 hours, a well-adherent titanium dioxide coating of 3 g/m 2 was formed.
EKSEMPEL 15 EXAMPLE 15
Fremgangsmåte etter eksempel 13 gjentas med anvendelse av en titanholdig oppløsning av 20 vekt-%'s oksalsyreoppløsning som inneholdt 5 g/l titan som Ti 3+-ioner. Med 12 volts potensial mellom elektrodeunderlaget og en blykatode og oppløsningen kokende ble det i løpet av 24 timer produsert et titandioksydbelegg som var godt vedheftende til elektrodeunderlaget og var til stede i en mengde av ca. 35 g/m 2. The procedure according to example 13 is repeated using a titanium-containing solution of 20% by weight oxalic acid solution which contained 5 g/l of titanium as Ti 3+ ions. With a 12 volt potential between the electrode substrate and a lead cathode and the solution boiling, a titanium dioxide coating was produced within 24 hours which adhered well to the electrode substrate and was present in an amount of approx. 35 g/m2.
EKSEMPEL 16 EXAMPLE 16
Et elektrodeunderlag av titan av kommersiell renhetsgrad etses i 10 vekt-%'soksalsyre i ca. 8 timer. Underlaget gis derpå et elektrisk ledende belegg ved anvendelse av en på-strykningskomposis jon av rutheniumklorid oppløst i n-butylalkohol. Påstrykningen utføres på den etsede titanoverflate i flere sjikt, idet hvert sjikt tørkes og annethvert sjikt opphetes i. luft ved 500°C i 20 min. Dette fortsettes inntil titanoverflaten er påført 10 g/m 2 rutheniumoksyd. An electrode substrate made of titanium of commercial purity is etched in 10% by weight of xoxalic acid for approx. 8 hours. The substrate is then given an electrically conductive coating using an application composition of ruthenium chloride dissolved in n-butyl alcohol. The coating is carried out on the etched titanium surface in several layers, with each layer being dried and every second layer being heated in air at 500°C for 20 min. This is continued until 10 g/m 2 of ruthenium oxide has been applied to the titanium surface.
Elektroden gis derpå et belegg av titandioksyd ved at den innføres som anode i en 7 vektprosents svovelsyreoppløsning som inneholder 5 g/l av titan i treverdig tilstand. Elektrodeunderlaget ble gitt et positivt potensial på 2 volt ved 90°C overfor en blykatode i oppløsningen. Etter 7 timer var det dannet et meget godt vedheftende titandioksydsjikt på 12 .g/m2 på rutheniumoksydoverflaten. Den resulterende elektrode opp-viste en eksepsjonell motstandsevne mot slitasje når den ble anvendt ved elektrolyse av saltoppløsning i en kvikksølvcelle for fremstilling av klor. The electrode is then given a coating of titanium dioxide by introducing it as the anode into a 7% by weight sulfuric acid solution containing 5 g/l of titanium in the trivalent state. The electrode substrate was given a positive potential of 2 volts at 90°C against a lead cathode in the solution. After 7 hours, a very well-adherent titanium dioxide layer of 12.g/m2 had formed on the ruthenium oxide surface. The resulting electrode exhibited exceptional wear resistance when used in the electrolysis of salt solution in a mercury cell for the production of chlorine.
EKSEMPEL 17 EXAMPLE 17
Et elektrodeunderlag av titan av kommersiell renhetsgrad ble etset ved 80-90°C i en 20 vekt-%"s oksalsyreoppløsning. Etseperioden var 16 timer. An electrode substrate of commercial grade titanium was etched at 80-90°C in a 20% by weight oxalic acid solution. The etching period was 16 hours.
Ved slutten av etseperioden inneholdt oksalsyreopp-løsningen den ønskede mengde på ca. 5 g/l titan oppløst fra elektrodeunderlaget. Hvis oppløsningen mangler titan etter passende etsing, kan man tilsette titanpulver eller titanoksalat for å bringe titaninnholdet til ca. 5 g/l. Uten å fjerne elektrodeunderlaget fra oppløsningen forbindes underlaget som anode til en blykatode i oppløsningen, og med et 12 volts potensial anlagt på anoden kokes oppløsningen. Dette bevirker utfelling av titandioksydbelegg på det etsede elektrodeunderlag, og etter 24 timer var det påført ca. 30 g/m 2av meget godt ved-hef tende titandioksyd. At the end of the etching period, the oxalic acid solution contained the desired amount of approx. 5 g/l titanium dissolved from the electrode substrate. If the solution lacks titanium after suitable etching, titanium powder or titanium oxalate can be added to bring the titanium content to approx. 5 g/l. Without removing the electrode substrate from the solution, the substrate is connected as anode to a lead cathode in the solution, and with a 12 volt potential applied to the anode, the solution is boiled. This causes precipitation of a titanium dioxide coating on the etched electrode substrate, and after 24 hours approx. 30 g/m 2 of very well-adhered titanium dioxide.
Denne arbeidsmåte kombinerer en metode for etsing av titanoverflaten med en metode for utfelling av titandioksydbelegget, og kan modifiseres for anvendelse med svovelsyre og saltsyreetseoppløsninger. Elektroden forsynes derpå med et elektrisk ledende belegg av en blanding av iridium- og rutheniumoksyd som beskrevet i eksempel 4. This method combines a method for etching the titanium surface with a method for depositing the titanium dioxide coating, and can be modified for use with sulfuric acid and hydrochloric acid etching solutions. The electrode is then provided with an electrically conductive coating of a mixture of iridium and ruthenium oxide as described in example 4.
En av hovedfordelene ved elektroder fremstilt i henhold til oppfinnelsen er den fremragende bestandighet av belegget. Dette er alltid viktig, men er avgjørende ved klor-alkali-elektrolyse med kvikksølvkatode. Elektroder fremstilt i henhold til oppfinnelsen motstår kvikksølv og kvikksølvamalgam på en meget tilfredsstillende måte. Denne bestandighet menes å skyldes sjiktet eller sjiktene av oksyd av filmdannende metall, fremgangsmåten for påføring derav, som gir sjikt som oppviser en sterkt beskyttende effekt, og som også tilveiebringer utmerket vedheftning og gode elektro-kjemiske egenskaper. One of the main advantages of electrodes manufactured according to the invention is the outstanding durability of the coating. This is always important, but is decisive in chlorine-alkali electrolysis with a mercury cathode. Electrodes produced according to the invention resist mercury and mercury amalgam in a very satisfactory manner. This resistance is believed to be due to the layer or layers of film-forming metal oxide, the method of application thereof, which provides a layer which exhibits a strong protective effect, and which also provides excellent adhesion and good electrochemical properties.
De to prinsipielle arbeidsmåter i henhold til oppfinnelsen slik som beskrevet ovenfor, omfatter den kjemiske utfelling av et oksyd av et filmdannende metall ifølge den første metode, og elektrolyse av en oppløsning av et filmdannende metall ifølge den annen metode. Når disse sammenlignes, er det åpenbart at den annen metode gir elektroder som har en lengre levetid ved elektrolyse og en bedre motstandsevne i kontakt med kvikksølv og kvikksølvamalgam (omtrent to ganger så lang levetid) som elektroder fremstilt etter den førstnevnte metode. Også frem-stillingen lettes, idet oksyd utfelles bare på det positive elektrodeunderlag og med en bedre utfellingshastighet. Det fore-trekkes således å utfelle oksydet av det filmdannende metall ved elektrolyse av en oppløsning som inneholder dette metall. The two principle working methods according to the invention as described above comprise the chemical precipitation of an oxide of a film-forming metal according to the first method, and electrolysis of a solution of a film-forming metal according to the second method. When these are compared, it is obvious that the second method gives electrodes which have a longer life by electrolysis and a better resistance in contact with mercury and mercury amalgam (about twice as long a life) as electrodes produced by the first-mentioned method. The production is also facilitated, since oxide is deposited only on the positive electrode substrate and with a better deposition rate. It is thus preferred to precipitate the oxide of the film-forming metal by electrolysis of a solution containing this metal.
En ytterligere fordel som oppnås når et titanoksydsjikt utfelles på titan ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, er en høyere anodisk gjennomslagsspenning i klorid-oppløsninger enn ved ubelagt titan. Dette er en vesentlig egen-skap for anoder som arbeider i klorceller ved forhøyet temperatur. De oppnådde resultater er oppført i den følgende tabell. A further advantage that is achieved when a titanium oxide layer is deposited on titanium by the method according to the invention is a higher anodic breakdown voltage in chloride solutions than with uncoated titanium. This is an essential property for anodes that work in chlorine cells at elevated temperatures. The results obtained are listed in the following table.
Denne fordel kan utnyttes til et maksimum ved å påføre sjiktet av titandioksyd ikke bare på den del av overflaten av elektrodeunderlaget ved hvilket det kreves elektrisk ledningsevne, men også på resten av overflaten. This advantage can be exploited to a maximum by applying the layer of titanium dioxide not only to the part of the surface of the electrode substrate at which electrical conductivity is required, but also to the rest of the surface.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB6233269 | 1969-12-22 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO137324B true NO137324B (en) | 1977-10-31 |
NO137324C NO137324C (en) | 1978-02-08 |
Family
ID=10488054
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO4739/70A NO137324C (en) | 1969-12-22 | 1970-12-09 | PROCEDURES FOR PRODUCING ELECTRODES SUITABLE FOR USE IN ELECTROLYTICAL PROCESSES |
Country Status (20)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3773555A (en) |
JP (1) | JPS4948072B1 (en) |
AT (1) | AT313928B (en) |
BE (1) | BE760248A (en) |
CA (1) | CA996501A (en) |
CH (1) | CH539449A (en) |
DE (1) | DE2063238C3 (en) |
DK (1) | DK135328B (en) |
ES (1) | ES386726A1 (en) |
FI (1) | FI56859C (en) |
FR (1) | FR2074103A5 (en) |
GB (1) | GB1327760A (en) |
IL (1) | IL35846A (en) |
LU (1) | LU62255A1 (en) |
MY (1) | MY7400111A (en) |
NL (1) | NL168277C (en) |
NO (1) | NO137324C (en) |
SE (1) | SE388880B (en) |
TR (1) | TR16737A (en) |
ZA (1) | ZA708232B (en) |
Families Citing this family (41)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA967508A (en) * | 1970-11-02 | 1975-05-13 | Paul P. Anthony | Electrodes |
GB1352872A (en) * | 1971-03-18 | 1974-05-15 | Ici Ltd | Electrodes for electrochemical processes |
GB1386234A (en) * | 1971-04-28 | 1975-03-05 | Imp Metal Ind Kynoch Ltd | Preparation of titanium oxide and method of coating with an oxide |
NL161817C (en) * | 1972-08-03 | Marston Excelsior Ltd | PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF ELECTRODES. | |
DE2300422C3 (en) * | 1973-01-05 | 1981-10-15 | Hoechst Ag, 6000 Frankfurt | Method of making an electrode |
US4032417A (en) * | 1974-09-03 | 1977-06-28 | Hooker Chemicals & Plastics Corporation | Electrolytic processes |
DE2444691A1 (en) * | 1974-09-18 | 1976-04-01 | Rhein Westfael Elect Werk Ag | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ELECTRODES BUILT UP FROM TITANIUM CARRIER AND LEAD DIOXIDE PAD FOR ELECTROLYTIC PURPOSES |
DE2722840A1 (en) * | 1977-05-20 | 1978-11-23 | Rheinische Westfaelisches Elek | METHOD OF MANUFACTURING ELECTRODES FOR ELECTROLYTIC PURPOSES |
JPS5137877A (en) * | 1974-09-27 | 1976-03-30 | Asahi Chemical Ind | Denkaiyodenkyoku oyobi sonoseizoho |
NL178429C (en) * | 1974-10-29 | 1986-03-17 | Diamond Shamrock Techn | METHOD OF MANUFACTURING AN ELECTRODE SUITABLE FOR USE IN ELECTROLYTIC PROCESSES |
US4005003A (en) * | 1975-04-15 | 1977-01-25 | Olin Corporation | Multi-component metal electrode |
US3950240A (en) * | 1975-05-05 | 1976-04-13 | Hooker Chemicals & Plastics Corporation | Anode for electrolytic processes |
US4111763A (en) * | 1977-07-18 | 1978-09-05 | Swiss Aluminium Ltd. | Process for improving corrosion resistant characteristics of chrome plated aluminum and aluminum alloys |
JPS5421969A (en) * | 1977-07-19 | 1979-02-19 | Tdk Corp | Method of manufacturing insoluble electrode |
JPS5477286A (en) * | 1977-12-02 | 1979-06-20 | Tdk Corp | Manufacture of insoluble electrode |
US4460628A (en) * | 1978-07-24 | 1984-07-17 | Whirlpool Corporation | Catalyzed wet oxidation process and catalyst useful therein |
US4287027A (en) * | 1980-05-20 | 1981-09-01 | Tosk Jeffrey M | Method of determining the concentration of reducing agents |
CA1175883A (en) * | 1980-06-30 | 1984-10-09 | Joseph W. Mitchell | Electrolytic printing electrode |
US4415905A (en) * | 1980-06-30 | 1983-11-15 | International Business Machines Corporation | Electrolytic printing process with wear resistant electrode |
EP0052986B1 (en) * | 1980-11-26 | 1983-12-28 | Imi Kynoch Limited | Electrode, method of manufacturing an electrode and electrolytic cell using such an electrode |
JPS6021232B2 (en) * | 1981-05-19 | 1985-05-25 | ペルメレツク電極株式会社 | Durable electrolytic electrode and its manufacturing method |
US4426262A (en) | 1982-04-29 | 1984-01-17 | Engelhard Corporation | Promotion of Pt-Ir catalytic electrodes with lead, tantalum, ruthenium and oxygen |
JPS6022074B2 (en) * | 1982-08-26 | 1985-05-30 | ペルメレツク電極株式会社 | Durable electrolytic electrode and its manufacturing method |
DE3378918D1 (en) * | 1982-10-29 | 1989-02-16 | Ici Plc | Electrodes, methods of manufacturing such electrodes and use of such electrodes in electrolytic cells |
JPS60184691A (en) * | 1984-03-02 | 1985-09-20 | Permelec Electrode Ltd | Durable electrode and its manufacture |
IL73536A (en) * | 1984-09-13 | 1987-12-20 | Eltech Systems Corp | Composite catalytic material particularly for electrolysis electrodes,its manufacture and its use in electrolysis |
NL8500905A (en) * | 1985-03-28 | 1986-10-16 | Philips Nv | METHOD FOR PRODUCING AN ELECTRICAL RESISTANCE COATING DEVICE AND APPLICATION OF THE METHOD |
US4879013A (en) * | 1986-03-03 | 1989-11-07 | Ppg Industries, Inc. | Method of cationic electrodeposition using dissolution resistant anodes |
US5004626A (en) * | 1986-10-27 | 1991-04-02 | Huron Technologies, Inc. | Anodes and method of making |
US20020041928A1 (en) * | 1997-03-26 | 2002-04-11 | Leonid V. Budaragin | Method for coating substrate with metal oxide coating |
KR100407710B1 (en) * | 2001-11-08 | 2003-12-01 | (주) 테크윈 | Catalytic oxide anode manufacturing method by high temperature sintering |
US7258778B2 (en) * | 2003-03-24 | 2007-08-21 | Eltech Systems Corporation | Electrocatalytic coating with lower platinum group metals and electrode made therefrom |
US20070015002A1 (en) * | 2005-07-14 | 2007-01-18 | Ut-Battele, Llc | Oxygen-donor and catalytic coatings of metal oxides and metals |
ITMI20061974A1 (en) * | 2006-10-16 | 2008-04-17 | Industrie De Nora Spa | ANODE FOR ELECTROLYSIS |
US20090098289A1 (en) * | 2007-10-12 | 2009-04-16 | Deininger Mark A | Pig and Method for Applying Prophylactic Surface Treatments |
US8623301B1 (en) | 2008-04-09 | 2014-01-07 | C3 International, Llc | Solid oxide fuel cells, electrolyzers, and sensors, and methods of making and using the same |
KR100971413B1 (en) * | 2008-04-18 | 2010-07-21 | 주식회사 하이닉스반도체 | Capacitor in semiconductor device and method for manufacturing the same |
WO2011100361A2 (en) | 2010-02-10 | 2011-08-18 | C3 International. Llc | Low temperature electrolytes for solid oxide cells having high ionic conductivity |
JP4734664B1 (en) * | 2010-09-17 | 2011-07-27 | 田中貴金属工業株式会社 | Electrode for electrolysis, anode for electrolysis of ozone, anode for electrolysis of persulfate, and anode for chromium electrooxidation |
WO2015009618A1 (en) | 2013-07-15 | 2015-01-22 | Fcet, Llc | Low temperature solid oxide cells |
CN111855754B (en) * | 2019-04-29 | 2021-12-03 | 深圳安吉尔饮水产业集团有限公司 | Water hardness detection probe, sensor, detection method and water softener |
-
1969
- 1969-12-22 GB GB6233269A patent/GB1327760A/en not_active Expired
-
1970
- 1970-12-07 ZA ZA708232A patent/ZA708232B/en unknown
- 1970-12-08 CA CA100,142A patent/CA996501A/en not_active Expired
- 1970-12-09 NO NO4739/70A patent/NO137324C/en unknown
- 1970-12-11 BE BE760248A patent/BE760248A/en not_active IP Right Cessation
- 1970-12-11 NL NLAANVRAGE7018109,A patent/NL168277C/en not_active IP Right Cessation
- 1970-12-11 IL IL35846A patent/IL35846A/en unknown
- 1970-12-14 US US00098184A patent/US3773555A/en not_active Expired - Lifetime
- 1970-12-16 LU LU62255D patent/LU62255A1/xx unknown
- 1970-12-17 TR TR16737A patent/TR16737A/en unknown
- 1970-12-18 AT AT1142070A patent/AT313928B/en not_active IP Right Cessation
- 1970-12-21 FR FR7046053A patent/FR2074103A5/fr not_active Expired
- 1970-12-21 SE SE7017315A patent/SE388880B/en unknown
- 1970-12-22 ES ES386726A patent/ES386726A1/en not_active Expired
- 1970-12-22 FI FI3448/70A patent/FI56859C/en active
- 1970-12-22 DK DK653170AA patent/DK135328B/en not_active IP Right Cessation
- 1970-12-22 CH CH1898470A patent/CH539449A/en not_active IP Right Cessation
- 1970-12-22 JP JP45115248A patent/JPS4948072B1/ja active Pending
- 1970-12-22 DE DE2063238A patent/DE2063238C3/en not_active Expired
-
1974
- 1974-12-31 MY MY1974111A patent/MY7400111A/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DK135328B (en) | 1977-04-04 |
CH539449A (en) | 1973-07-31 |
CA996501A (en) | 1976-09-07 |
NL168277C (en) | 1982-03-16 |
ZA708232B (en) | 1971-09-29 |
AT313928B (en) | 1974-03-11 |
NO137324C (en) | 1978-02-08 |
DE2063238B2 (en) | 1974-11-14 |
FI56859C (en) | 1980-04-10 |
ES386726A1 (en) | 1973-03-16 |
FR2074103A5 (en) | 1971-10-01 |
GB1327760A (en) | 1973-08-22 |
BE760248A (en) | 1971-06-11 |
FI56859B (en) | 1979-12-31 |
SE388880B (en) | 1976-10-18 |
NL168277B (en) | 1981-10-16 |
DK135328C (en) | 1977-09-19 |
IL35846A0 (en) | 1971-02-25 |
DE2063238A1 (en) | 1971-09-23 |
LU62255A1 (en) | 1971-05-14 |
TR16737A (en) | 1973-05-01 |
US3773555A (en) | 1973-11-20 |
IL35846A (en) | 1974-06-30 |
DE2063238C3 (en) | 1980-08-21 |
MY7400111A (en) | 1974-12-31 |
JPS4948072B1 (en) | 1974-12-19 |
NL7018109A (en) | 1971-06-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO137324B (en) | PROCEDURES FOR PRODUCING ELECTRODES SUITABLE FOR USE IN ELECTROLYTICAL PROCESSES. | |
US4502936A (en) | Electrode and electrolytic cell | |
US3778307A (en) | Electrode and coating therefor | |
RU2330124C2 (en) | Electrolysis method for water chloric-alkaline solutions, electrode for electrolysis of chloric-alkaline solution and method of making an electrolytic electrode | |
US4469581A (en) | Electrolytic electrode having high durability | |
US3933616A (en) | Coating of protected electrocatalytic material on an electrode | |
US5587058A (en) | Electrode and method of preparation thereof | |
JPS636636B2 (en) | ||
CS209834B2 (en) | Electrode and method of making the same | |
NO142314B (en) | ELECTRODE FOR ELECTROCHEMICAL PROCESSES. | |
US3840443A (en) | Method of making an electrode having a coating comprising a platinum metal oxide | |
NO140235B (en) | ELECTRODE FOR USE IN ELECTROCHEMICAL PROCESSES | |
US4203810A (en) | Electrolytic process employing electrodes having coatings which comprise platinum | |
US3926751A (en) | Method of electrowinning metals | |
US6231731B1 (en) | Electrolyzing electrode and process for the production thereof | |
US4456518A (en) | Noble metal-coated cathode | |
JP6404226B2 (en) | Electrode for oxygen generation in industrial electrochemical processes, method for producing the electrode, and method for cathodic electrodeposition of metal from aqueous solution using the electrode | |
NO120227B (en) | ||
NO155702B (en) | COATED METAL ELECTRODE FOR ELECTROLYSE PROCESSES AND PROCEDURES OF MANUFACTURING THEREOF. | |
NO129580B (en) | ||
JPH0499294A (en) | Oxygen generating anode and its production | |
US3763002A (en) | Method of forming protective coatings by electrolysis | |
US5230780A (en) | Electrolyzing halogen-containing solution in a membrane cell | |
JP3658823B2 (en) | Electrode for electrolysis and method for producing the same | |
FI63784C (en) | OLOESLIG ELEKTROD OMFATTANDE ETT SKIKT AV AEDELMETALL OCH FOERFARANDE FOER DESS FRAMSTAELLNING |