NO861470L - Matriseplate for fremstilling av loesbare, elektrolytiske avsetninger. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en matriseplate for elektrolytisk avsetning av metall og/eller av en metallrik forbindelse,

som et metalloxyd, en fremgangsmåte for elektrolytisk avsetning av metaller og/eller av metallrike forbindelser og produktet fremstilt ved en slik fremgangsmåte.

Matriseplater er elektroder som anvendes innen pro-duksjonen av løsbare elektrolytiske avsetninger av metaller og/eller av metallrike forbindelser, som oxyder. Matriseplaten kan være anodisk (som f.eks. ved fremstilling av mangan) eller den kan være katodisk (som ved elektrolytisk raffinering - "E R" - og ved elektroutvinning - " E V" -

av slike metaller som f.eks. kobber, nikkel, kobolt eller sink)feller den kan virke som en bipolar elektrode eller mellomelektrode ved spesielle prosesser. Prinsippet for den foreliggende oppfinnelse gjelder uavhengig av matriseplatens polaritet, og oppfinnelsen kan anvendes ved (men er ikke nødvendigvis begrenset til) hvilke som helst av de prosesser som ovenfor er nevnt som eksempler. Den er spesielt relevant for E R og E V av (f.eks.), kobber, nikkel, kobolt eller sink hvor matriseplatene tjener som katoder. Viktige fordeler fås ved anvendelse av den foreliggende oppfinnelse i forbindelse med E R og E V - og mer spesielt for kobber.

Det er med spesiell henvisning til dette at den foreliggende oppfinnelse herefter er detaljert beskrevet. Matriseplater anvendt for kobber -E R og -E V er også betegnet som "(moder)-emner".

Disse emner har generelt rektangulær form, og metall (her Cu) blir elektrolytisk avsatt på begge flater av platen. Den elektrolytiske avsetning ville ikke lett kunne løsnes dersom den hadde omhyllet matriseplaten. OmhyIling unngås ved hjelp av såkalte "kantbeskyttere" som er tilpasset til emnets vertikale sidekanter og, i enkelte tilfeller, også

til dets horisontale bunnkant, for å holde disse kanter frie for elektrolytisk avsetning og således gjøre det mulig å løsne, dvs. strippe, det elektrolytiske avsatte metall fra begge flater av emnet.

ER- og EV av kobber har inntil nylig alltid funnet

sted i to elektrolytiske avsetningstrinn. I det første

trinn anvendes moder-emner for å motta en avsetning med en tykkelse av f.eks. 1 mm, og denne fjernes fra emnet og blir derefter utflatet og trimmet. Lederstrimler blir derefter festet (som regel ved nagling) til den 1 mm tykke plate som derefter tjener som katoden (den såkalte "startplate") i det annet trinn av elektrolysen for å bygges opp til "kommersiell" tykkelse. Denne to-trinnsmetode hvor startplater anvendes blir fremdeles anvendt i det store flertall av Cu-raffinerier.

Mer nylig er imidlertid metoder blitt utviklet for å fremstille E R- og E V-kobber ved hjelp av elektrolytisk avsetning i ett enkelt trinn og under utelatelse av startplater og ved anvendelse av såkalte "permanente katoder" som matriseplater som mottar løsbare avsetninger av oppad fra 6 mm tykkelse på hver flate for å gi "kommersielle" kobber-katoder som hver veier 45-50 kg, ved hjelp av ett-trinns elektrolyse. Prosessen lar seg dessuten som sådan i ut-

strakt grad mekanisere eller automatisere, hvorved det menneskelige feilelement reduseres, og den er spesielt til-talende der hvor tankhusarbeidsinnsats er kostbar. I den patenterte "ISA-prosess" (utviklet av Copper Refineries Pty. Ltd.<1>CRL', Townsville, Queensland, Australia) anvendes slike permanente katoder, og konstruksjonen av disse er beskyttet i de britiske patentsøknader nr. 2040311 og 822241.

For startplateproduksjon ble moderemnene opprinnelig laget av kobber, og dette krevet en omhyggelig overflatepassivering før hver elektrolytiske avsetningssyklus for å sikre at den avsatte startplate ble løsbar. Dessuten ut- // ;4 settes kobberemnet i praksis for korrosjon ved grenseflaten luft/syre-elektrolytt. Det er ikke lett å regulere og opprettholde væskenivået i hver celle med den nøyaktighet som er nødvendig for å hindre en slik grenseflatekorrosjon. En effektiv kantbeskyttelse (innbefattende beskyttelse av den horisontale bunnkant) er av vesentlig betydning. Kobber-

emner er som regel 4-5 mm tykke. Deres nyttige levealder er noe begrenset, men denne og deres ovennevnte øvrige ulemper blir i en/iss grad kompensert av en forholdsvis lav første-pris sammen med redning på plassen av utslitte emner som

nettopp er blitt tilbakeført til smelteren. Av disse grunner, men mer spesielt på grunn av de høye omkostninger ved for-nyet utstyring med startplateemner av titan eller rustfritt stål,fortsetter en rekke tankhus å anvende kobberemner.

Flere betydelige raffinerier, og spesielt de fleste

av dem som er blitt bygget efter slutten av 50-årene, be-nytter seg nu av titanemner for startplateproduksjon. Titan behøver ikke overflaterepassivering for hver elektrolytiske avsetningssyklus, og heller ikke er det nødvendig å tilpasse bunnkantbeskyttere, og det forekommer ingen korrosjon ved grenseflaten mellom luft og elektrolytt. Titanemner har som regel en tykkelse av 3-3,2 mm.

Emner av rustfritt stål er et mindre kostbart alter-nativ til Ti-emner, men de trenger overflatepassivering før hver avsetningssyklus såvel som en effektiv bunnkantbeskyttelse. Disse ulemper veier i alminnelighet tyngre enn den lavere førstepris for rustfritt stål i forhold til titan for anvendelse som startplateemner, og et gjennomsnittlig tankhus trenger f.eks. 2000-4000 slike emner.

Hva "permanente katode"-matriser angår er imidlertid det gjennomsnittlige behov av størrelsesordenen 40-50 000 emner. Selv om plater av rustfritt stål som regel er 4 mm tykke mens 3 mm er tilstrekkelig for titan,

er investeringen betydelig lavere for S/S. Men likevel er investeringen for høy for det store flertall av produsenter som ellers ville ha valgt elektrolytisk avsetning i ett enkelt trinn for å kunne gi avkall på startplater. Auto-masjon av passiveringsprosessen krever også betydelige investeringer. Når arbeidskraftomkostningene er høye, finnes liten tilskyndelse til å gi avkall på startplateproduksjon i favør av en arbeidskraftintensiv- operasjon som krever innkjøp av permanente S/S-katoder. Et slikt innkjøp vil være mer berettiget for installasjoner hvor det foreligger en moderne planløsning som lar seg automatisere ytterligere uten større ytterligere investeringer.

Førsteprisen for en metallplate (som en matriseplate eller moremne) under forutsetning av at alle andre ting er like, er bestemt av dens vekt. For en hvilken som helst gitt størrelse er denne en funksjon av platens tykkelse. I henhold til den foreliggende oppfinnelse er tykkelsen av-hengig av én eller flere av de følgende parametre, dvs. (a) platen må ha en tilsltrekkelig mekanisk styrke og må være tilstrekkelig stiv til å motstå deformasjon, (b) det kan være nødvendig for tykkelsen å innbefatte toleranser for mekanisk abrasjon og/eller korrosjon (f.eks. ved grenseflaten luft/væske, som allerede omtalt), og dessuten kan (c) permanente katoder være utsatt for noe større påkjenninger under mekanisert håndtering, men deres tykkelse kan føre til en for høy samlet vekt når "kommersiell" tykkelse av kobber er blitt avsatt. I et slikt tilfelle kan det være å foretrekke å redusere slike matriseplaters overflateareal snarere enn å øke deres tykkelse.

Titanmoremner for Cu-startplater har i alminnelighet en tykkelse av 3 - 3,2 mm, hvilket gir plater med opp til et overflateareal/flate av ca. 1,5 m 2 tilstrekkelig stivhet. Når de anvendes sammen med effektive kantbeskyttere (som det "EDGEWISE"-system som er beskrevet i britiske patent nr. 2080829), blir klebrige avsetninger nesten alle eliminert slik at ingen spesiell abrasjonstoleranse er nødvendig.

"Permanente katode"-matriseplater av rustfritt stål kan ha en tykkelse av fra 3,25 og opp til 4,76 mm og er laget av AISI St.304 eller 304L ennskjønt AISI St.316 og 316L også er blitt anvendt, men er mer kostbare.

Matriseplaters flathet er meget viktig fordi avstanden mellom elektrodene i cellene er liten. Bøyde katoder gir i beste fall ujevn tykkelse for elektrolytiske avsetninger og kan i verste fall forårsake kortslutninger. Stive kantbeskyttere, som de som anvendes i "EDGEWISE"-systemet (britisk patent 2080829) hjelper til med å eliminere kortslutninger, men kan ikke rette ut en sterkt bøyd matriseplate.

De alternative metoder for modernisering og økning av ' utbyttet ved kobberkatodeproduksjon ved ER- og EV-operasjoner kan således oppsummeres som følger, og samtlige innbefatter investeringer i en målestokk som en rekke produsenter finner er altfor høy, dvs.

(1) Bygging av et nytt tankhus som innbefatter slike som ISA-prosessen eller ONAHAMA-systernet. Selv om en rekke undersøkelser angående den praktiske mulighet som regel er igang, finnes det meget få potensielle

investorer som er beredt til å gå igang.

(2) Forandring av eksisterende anlegg for å gjøre det mulig å passivere permanente S/S-katoder for hver syklus ved hjelp av andre metoder enn arbeidskraft-intensive . (3) Innkjøp av permanente Ti-katoder som ikke trenger syklisk repassivering. (4) Fortsatt produksjon av startplater, men ved utskiftning av eksisterende Cu-emner med Ti-emner.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å gjøre det mulig å virkeliggjøre et hvilket som helst av disse alternativer til betydelig reduserte førsteomkostninger, idet oppfinnelsen åpner for ytterligere fordelaktige muligheter, som beskrevet senere.

Oppfinnelsen angår en moremnematriseplate for på sin overflate å motta elektrolytisk avsatte lag av metall og/ eller av en metallrik forbindelse, som et metalloxyd, som lett lar seg løsne fra denne overflate, på grunn av at moremnematriseplaten under fremstillingen av denne er blitt utsatt for en kaldbearbeidingsprosess med en slik intensitet at korn- eller krystallstørrelsen er blitt betydelig redusert gjennom hele moremnematriseplatens tykkelse og derved til-kjennegir absorpsjon av fri energi i dens krystallstruktur.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for elektrolytisk avsetning av lett løsbare lag av metall eller av en forbindelse som er rik . på metall, som et oxyd, under anvendelse av en moremnematriseplate som beskrevet ovenfor.

Oppfinnelsen angår også et produkt som fås fra en hvilken som helst prosess som definert ovenfor.

En metallplates struktur forandres ved intensiv kaldbearbeiding for å redusere dens kornstørrelse gjennom hele dens tykkelse, og dette forårsaker hva som kan betegnes som inntrengningsmessig (snarere enn overflatemessig) absorpsjon av fri energi, slik at det blir lettere å løsne metall og/ eller metallrik forbindelse som er blitt elektrolytisk avsatt på platens overflate, hvorved hyppigheten, og den tilhørende omkostning, av en hvilken som helst forutgående behandling som ellers ville ha vært nødvendig for å sikre denne lette løsbarhet av elektrolytiske avsetninger fra denne overflate, elimineres fullstendig eller i det minste reduseres vesentlig. De strukturmessige forandringer som skyldes den ovennevnte intensive kaldbearbeiding vil uunngåelig øke metallplatens stivhet og dermed, alle øvrige ting like, dens tykkelse, og dermed kan såvel dens vekt som dens opprinnelige pris reduseres fra de nivåer som i fravær av en slik intensiv kaldbearbeiding som nevnt ovenfor, ville ha vært nødvendig for å oppnå en plate med den nødvendige stivhet.

Nærmere bestemt oppnås ved anvendelse av særtrekkene ifølge oppfinnelsen førsteprisbesparelser på over 40%

når -prisen for f.eks. en 4 mm tykk, flat, som-valset, blankglødet plate av rustfritt stål AISI St. 304 sammenlignes med prisen for en 1,2 mm tykk stivgjort plate av det samme materiale og spesifikasjon. En stivgjort plate gir også et noe større effektivt overflateareal for de samme samlede dimensjoner. I avhengighet av det stivgjørende mønster ligger arealøkningen mellom 7% og 10%. Førsteprisbe-sparelsene for titan er ennu større. Dersom f.eks. en 3 mm tykk plan Ti-plate i som-valset tilstand sammenlignes med en 1,2 mm stivgjort plate, er besparelsen ca. 45%, og for en 1 mm tykk stivgjort plate er besparelsen 50% sammenlignet med et 3 mm tykt plant materiale. Samtlige av disse sammen-ligningstall gjelder bare emnets såkalte "blad". Prisen for bærer-/strømskinner og for kantbeskyttere og for tilpasning av samtlige av disse kommer i tillegg og er konstant uavhengig av bladets tykkelse.

Vanlige, dvs. ikke stivgjorte, titanemner har, som tidligere nevnt, den viktige fordel sammenlignet med emner av kobber eller av (ikke stivgjort) rustfritt stål at de ikke trenger repassiveringsbehandling for hver avsetningssyklus og heller ikke bunnkantbeskyttelse. Stivgjort titan er ikke forskjellig i dette henseende, men det har vist seg at stivgjorte, blankglødede eller glødede + beisede emner av rustfritt stål AISI St. 304 til forskjell fra slike av ikke stivgjorte plater ikke krever repassivering for hver syklus. Denne kjensgjerning forsterker meget sterkt prisfordelen

ved rustfritt stål sammenlignet med titan og er av spesiell betydning der hvor "permanente katoder" kommer på tale, som f.eks. i ISA-prosessen.

Denne oppdagelse representerer et gjennombrudd av stor betydning for praktiseringen av ER og EV selv om det, basert på prinsipper som har vært velkjente i endel tid, er deres betydning i den foreliggende sammenheng som tilsynelatende hittil er blitt oversett.

Innen elektropletteringsindustrien som tar sikte på vedhengende avsetninger, har det lenge vært erkjent at polerte overflater krever spesiell forberende behandling for å hindre dårlig vedhengning av eller blæredannelse i den elektrolytiske avsetning. Pletteringen ville, slik det ble antatt, ikke bli "låst" tilstrekkelig på "BEILBY-laget" produsert ved hjelp av intens polering og oppkalt efter G.T. Beilby som i 1904 utviklet den velkjente "amorfe lag-teori". Denne hevder at når et krystallinsk legeme, som et metall, blir kaldbearbeidet ved polering eller overdrag, blir den eksponerte krystallinske formasjons overflatelag bragt til å flyte, og at metallflytelaget ikke lenger er sammen-satt av ordnet arrangerte krystaller, men av vilkårlig plasserte atomer. Det virkelige riktige amorfe "Beilby-lag" befinner seg på overflateekstremiteten og har en tykkelse av 30-40Å og er lett gjennomtrengelig av de fine etsemidler, hvorved plateprodusenten " håper å låsingen for en skikkelig vedhengning, men i praksis var dette hjelpemiddel upålitelig. Det var i 1947 at A.T. Steer først publiserte resultatene av omfattende forskningsarbeide som ble utført for The Rover Company, Ltd., i et papir som inneholdt et bemerkelsesverdig mikrofotografi av og med tittelen "The Mechanism of Exfoliation of Electrodeposited Surfaces" og som ble foredratt ved Third International Conference of Electrodeposition som ble holdt i London i dette år. Ved hjelp av metallografi av en standard som var uovertruffet og som sjeldent (om noensinne) har funnet sin like

(teknikken ble utviklet av P. Bott ansatt ved The Rover Company, Ltd.)( trakk Steer den konklusjon at det forekom

tre hovedtyper av avflakning, dvs.(a) spenningsavflakning,

(b) kjemisk avflakning eller korrosjonsavflakning og (c)

en kombinasjon av disse som han betenget som "spennings-korrosjonsavflakning". (Avflakning på grunn av arbeidsfeil, som utilstrekkelig rensing eller elektrolyttforurensning etc., utgjorde ingen del av undersøkelsen). Ut fra den forutsetning at "kaldbearbeiding av en metalloverflate innebærer energiabsorpsjon av denne overflate" visteSteer at selv efter en ytterst omhyggelig forberedende rensing av overflaten, forekom det at "den elektrolytiske avsetning likevel skrellet av fullstendig og efterlot en misfarvet underliggende overflate". Han konkluderte med at "denne form for avflakning kan betegnes som "spenningsavflakning" fordi den fullstendig skyldes opphevelsen av innelåste spenninger....".

Det følger klart av dette at omvendt ville den selv-samme absorberte energi under regulerte betingelser være med-virkende til produksjon av ikke-vedhengende elektrolytiske avsetninger, hvilket er en forutsetning ved ER og EV.

Når en slik forholdsvis tynn (1,0-1,2 mm) metallplate utsettes for en slik intensiv kaldbearbeidingsprosess som "stivgjøring", må strukturforandringen, dvs. kornforfiningen, nødvendigvis og pr. definisjon strekke seg gjennom hele platens tykkelse slik at denne blir mer stiv. Det er her ikke ganske enkelt tale om overflatemessig absorbert energi, men om en dyp, inntrengende absorpsjon som holder seg upå-virket under overflatepreparering, som etsing. Ut fra Steers resultater var "spenningsavflakning" å forvente for en hvilken som helst elektrolytisk avsetning på en slik plate, og dette er nøyaktig og fordelaktig det som finner sted i praksis under normale betingelser ved ER og EV av f.eks. kobber på et stivgjordt moremne av AISI St. 304..

En hvilken som helst intensiv kaldbearbeidingsmetode ville demonstrativt gi lignende resultater uttrykt ved forbedret stripp-barhet, og heller ikke er anvendelsen begrenset til noen spesiell kvalitet av rustfritt stål eller et annet metall. Kaldbe-arbeidingsgraden hvorved de ønskede resultater kan oppnås, vil klart være direkte proporsjonal . med tykkelsen og arten av det angjeldende metall. I praksis må det derfor antas at prisfordelen ved å anvende en tynn plate som uavhengig av hvilken metode for intensiv kaldbearbeiding som anvendes, nødvendigvis vil bli stivgjort ved denne, vil være en av-gjørende faktor.

Det kan også være fordelaktig å stivgjøre matriseplatene ved hjelp av f.eks. en presse (anvendt istedenfor eller i forbindelse med valsing som nu anvendes for fremstilling av stivgjorte plater for arkitektoniske formål etc.) for å innarbeide forholdsvis flate kantpartier som vil lette tilfestningen av kantbeskyttere. Tilveiebringelsen av

(i det minste) ett flatt kantparti som strekker seg over

den horisontale bredde av platen (dvs. med rette vinkler til platens fremføringsretning under "valsestivgjøring") er dessuten mulig når stivgjøringsvalsene kan løftes klar når hele, bortsett fra den avsluttende del av, platen er blitt stivgjort. Dette vil lette festingen (f.eks. ved hjelp av sømsveising) av matriseplatens øvre bærer/strømskinne.

Intensiv kaldbearbeiding for å oppnå stivgjøring kan føre til en "bølget" seksjonskontur for platen. I henhold til en foretrukken anordning preges et stivgjørende mønster med rombisk eller oval "pastill"-form på forskutt stigning for å danne konkave "daler" på én flate av platen med derav følgende tilsvarende konvekse "topper" på dens motsatte flate.

Den elektrolytiske avsetning vil ikke lett kunne løs-nes dersom den hadde omhyllet platen, og kantebeskyttere be-høver . å tilpasses, før bruk, for å hindre omhylling.

Det er innen metallurgien velkjent at en tynn metallplates stivhet kan økes sterkt ved hjelp av kaldbearbeiding/ deformasjonsherdning. De tynne og som regel meget duktile elektrolytisk avsatte kobberstartplater kan i virkeligheten gjøres stive, f.eks. ved å prege et mønster ved hjelp av en presse eller ved å føre platen gjennom pregende eller korrugerende valser, slik at disse startplater vil bli flate når de anbringes mellom anodene i cellen for å pletteres til "kommersiell" tykkelse. For dette formål er imidlertid kantbeskyttere ikke nødvendige. Det er også en kjensgjerning at metaller, som rustfritt stål, og spesielt titan, i som-valset og blankglødet tilstand er uunngåelig langt mindre duktile enn elektrolytisk avsatte startplater, og spesielt utstyr og metoder er nødvendige for å frembringe en egnet deformasjonsherdet tynn plate. Disse metoder er blitt utviklet av bare noen få spesialiserte bedrifter, som Rigidized Metals Ltd, Enfield, Middlesex, England, men stivgjort platemetall blir hovedsakelig anvendt for arkitektoniske og dekorative formål. Den maksimale tykkelse som lar seg stivgjøre ved hjelp av de for tiden tilgjengelige metoder, synes å være begrenset til 1,6 mm.

Den ovennevnte kunnskap har imidlertid ikke på noen måte påvirket de elektrolytiske avsetningsmetoder, og produsenter har akseptert ulempene ved vanlige emner som uunngåelige og at ingen selvklar øket produksjon og/eller bekostningsbesparelser kan oppnås. For eksempel har produsenter i en lang rekke år fortsatt å anvende 3-4 mm tykke plater av rustfritt stål i som-valset tilstand når det ved kaldbearbeidning for å oppnå stivgjøring i overensstemmelse med oppfinnelsen ville ha kunnet anvendes en 1,2 mm tykk rustfri stålplate til en sterkt redusert førstepris og over-raskende med minimalisering(om ikke fullstendig eliminering , av overflatepassiveringsbehandling før hver avsetningssyklus .

Det er en ytterligere fordel ved et stivgjørende mønster som her beskrevet at metallaget som avsettes elektrolytisk på dette, ikke for tidlig vil gli vertikalt av fra overflaten av et stivgjort emne, hvilket kan (og i virkeligheten fra tid til annen forekommer) hende med lett fjernbare avsetninger på et glatt, umønstret emne. Denne "non-slip" overflate som skyldes det stivgjørende mønster, hindrer en for tidlig avglidning i vertikalretningen selv for elektrolytiske avsetninger som nærmer seg "kommersiell" tykkelse og som har en vesentlig vekt, hvilket er en meget viktig fordel spesielt med "permanente katoder" som dem som anvendes i f.eks. ISA-prosessen hvor oppad fra 45 kg kobber avsettes på hver flate av emnet.

Som et typisk eksempel (men ikke på noen måte begrenset til dette) kan et egnet moremne-"blad" bestå av et 1,2 mm tykt platemetall med et stivgjørende mønster med rombiske eller ovale "pastill"-former anordnet på en forskutt stigning som er preget på dette, slik at på én flate av platen dannes konkave "daler", mens tilsvarende konvekse "topper" rager ut på den motsatte flate og fører til en bølget seksjonskontur. Vanlige rettkantede kantbeskytterkanaler ville bare ha kommet i kontakt med de høye punkter og på uheldig måte ha latt elektrolytten fritt kunne trenge inn i avstandene og dalene. Ved det ovennevnte EDGEWISE-system tjener klebebånd som en pakning. Polyesterbånd belagt med et varmtherdnende gummibasert klebemiddel er normalt foretrukket selv om polyester har begrenset duktilitet. Den sistnevnte er imidlertid tilstrekkelig til å gjøre det mulig å påføre dette bånd slik at det følger de nevnte bølger og dekker samtlige bortsett fra de dypeste daler. Blant flere kjente stivgjørende mønstre produsert av Rigidized Metals Ltd. og med egnede daledybder har deres mønster som er gitt betegnelsen "5WL"

(ovale "pastill"-former) og mønsteret som er gitt betegnelsen "7GM" (rombiske former), begge vist seg å være tilfreds-stillende. Efter at båndet er blitt påført på emnets kantparti bør det sistnevnte oppvarmes til 80-90°C i 5-10 minutter for å sikre en optimal vedhengningsstyrke fra båndets varmtherdnende vedhengningsbelegg. Mens det er oppvarmet, ekspanderer polyesterbåndet med høyere hastighet enn det underliggende metall, slik at dekningen av dalene lettes, mens båndets strekkfasthet er tilstrekkelig til å hindre riving når det trekker seg sammen under avkjøling til om-givelsestemperaturen. Det er fordelaktig å påføre båndet under trykk for å sikre inntrengning ned i dalene. I praksis er det bekvemt å påføre minst to på hverandre følgende lag av bånd.

I avhengighet av bredden til de innvendige kjever av EDGEWISE kantbeskytterens profilstrimmel kan en tynn strim-mel av f.eks. neopren- eller nitrilpakkingsmateriale påføres på én eller begge flater av de med klebebånd dekkede kantpartier av emnet før profilstrimmelen legges ovenpå og derefter festes ved hjelp av smekklåstilpasning av dets sprederskinne eller -skinner. Neoprenpakkingsmaterialet er spesielt fordelaktig sammen med det stivgjørende mønster "7GM" som på grunn av de ikke-avrundede rombiske "diamanter"

(istedenfor "pastill"-former) oppviser mer skarpe kontur-forandringer. Disse gjøres "mykere" ved hjelp av den sammen-pressede neoprenpakning, dvs. at konturen vil bli mindre "bølget ".

Unntagelsesvis kan det være nødvendig å anvende et stiv-gjørende mønster med dypere "daler" enn "5 WL" eller "7GM". Den større dybde kan være nødvendig dersom emnets overflateareal er større enn det vanlige 1 m x 1 m,og ekstra stiv-gjøring kan da være nødvendig. Den elektrolytiske avsetnings vekt på permanente katoder kan også nødvendiggjøre bruk av dypere "daler" for å opprettholde et skikkelig "grep" på de tunge lag. I slike tilfeller har polyesterbånd utilstrekkelig duktilitet til å gi fullstendig dekning helt ned i disse dypere daler, og det er nødvendig å anvende en annen metode for tetning av disse matriseplaters kantpartier.

Mønsteret fra Rigidized Metals Ltd. med betegnelsen "6WL" har dype ovale daler og ble anvendt i en matriseplate eller grunnplate på hvilken 55 kg kobber ble elektrolytisk avsatt på hver flate, dvs. samlet 110 kg, ved høy strømtetthet.

De dype daler for dette "6WL" og lignende mønstre kan effektivt tettes ved påføring av et egnet plastbelegg.

Metoder som er tilgjengelige for påføringen, innbefatter f.eks. "pulverbelegning", og det finnes en rekke egnede polymerer som kan anvendes, innbefattende polyester (som synes å være et logisk valg) eller polyvinylidenfluorid (PVDF). Skjøre fyllstoffer bør unngås, og disse innbefatter visse epoxyforbindelser. Adhesjon av f.eks. med pulver belagt polyester lettes av selve dybden av fordypningene i mønsteret i en slik grad at det blir vanskelig å trimme til-bake en eventuell overskuddsbredde av belegg. Det sistnevnte må selvfølgelig ikke stikke ut forbi de innvendige kjever til den senere påførte EDGEWISE profilstrimmel. Spesiell forsiktighet må utvises under påføringen av polymerpulveret for å begrense beleggbredden, f.eks. ved hjelp av maskerings- bånd. Det er best å påføre to lag med polymer for å gjøre den effektive fordypningsdybde tilstrekkelig grunn for derved å bli dekket av minst ett lag av polyesterklebebånd som påføres over plastbelegget på den allerede beskrevne måte.

Det finnes andre belegningsforbindelser enn dem som det eksempelvis er blitt vist til ovenfor og som kan anvendes for å redusere fordypningsdybden for å muliggjøre påfølgende påføring av bånd. For eksempel kan visse hårde gummiforbindelser anvendes, og syntetisk gummi er foretrukket i forhold til naturlig gummi da den sistnevnte med tiden kan forringes og/eller bli elektrisk ledende. Vedhengningen av forbindelsene (som vanligvis påføres i tykkere lag enn for eksempel pulverbelegg ) kan gjøres sterkere ved å bore hull gjennom mønsterets "daler" før forbindelsen påføres, slik at den sistnevnte vil strekke seg fra én flate av platen og gjennom hullene slik at den blir kombinert med belegget på den motsatte flate. Efter herding kan det være nødvendig å trimme slike forholdsvis tykke lag for å fjerne eventuelle klumper og (ideelt) for å oppnå flathet før båndet blir på-ført og oppvarmet, og EDGEWISE profilstrimmelen og spreder-stangen blir til slutt påsatt for å gi permanent kantbeskyttelse av grunnplaten.

Det stivgjorte emne kan festes til dets bærer/strøm-skinne ved hjelp av vanlige metoder. "Permanente katoder" av rustfritt stål som anvendt for eksempel i ISA-prosessen, blir sveiset til bærer/samleskinner av rustfritt stål. Det er av vesentlig betydning at det oppnås en nøyaktig linje-orientering for å sikre nøyaktig posisjonering av platen under bruk hvor håndterings- og strippetrinn er helauto-matisert. Platens topparti langs dens fulle bredde blir med fordel efterlatt ustivgjort, dvs. flat, for å lette linje-orienterings- og sveisemetoder. Festing av bladet til dets bærer/samleskinne byr således ikke på spesielle mekaniske tekniske problemer som kan tilskrives den stivgjorte plate som sådan, men det er et annet hensyn som må tas, nemlig at elektrisk strøm (DC) ledes fra undersiden av samleskinnen ned til elektrolyttnivået, dvs. til den neddykkede del av "bladet", typisk over en vertikal ikke neddykket avstand av f.eks. 100-110 mm. Ved ER/EV kan Faraday's lov omskrives til "spenning koster penger, ampere er gratis". En gitt strøm-styrke vil avsette en viss mengde metall (=for salgbart slutt-produkt) , og enhver spenningsøkning som er nødvendig for å øke denne strømstyrke, vil dermed øke effektforbruket, dvs. energiomkostningene. Det følger derfor av dette at spenningsfallet (dV) over den ovennevnte vertikale ikke neddykkede avstand av f.eks. 100-110 mm representerer en betydelig om-kostningsfaktor. Under ellers like betingelser vil det følge fra ohms lov at dV er omvendt proporsjonal med tverr-snittsarealet (t.s.a.) for en leder med en gitt lengde. Dersom f.eks. et 1,2 mm tykt stivgjort "blad" anvendes istedenfor en 3 mm tykk, flat, dvs. ikke stivgjort, plate av det samme materiale, vil t.s.a. for den ikke neddykkede del av det 1,2 mm tykke blad være bare 40% av t.s.a. for platen på 3 mm. Dette t.s.a. kan gjenopprettes ved hjelp av én eller flere ledende strimler som er laminert parallelt i forhold til hverandre til den ikke neddykkede del av det 1,2 mm tykke blad. I praksis er det imidlertid ikke mulig å for-lenge slike lamineringer ned til elektrolyttnivået. Den økede tykkelse ved eller nær dette nivå vil sannsynligvis være en hindring for lett adgang for strippemeisler og/eller spett i automatiske behandlingsmaskiner. Det er ikke desto mindre mulig å kompensere for enhver ytterligere dV ved hjelp av den metode som i det nedenstående tenkte eksempel er blitt beskrevet for å lette forklaringen av denne. (Bemerk: ohms lov er tilstrekkelig til å gi sammenlignbare tilnærmede verdier til innenfor en tilstrekkelig nøyaktighet for for-målet for disse forklaringer).

Som et eksempel er eksisterende matriseplater eller grunnplater av rustfritt stål og anvendt som permanente katoder for ER-EV-Cu 3,25 mm tykke og 990 mm brede (samlet) og har et effektivt neddykket samlet ( = 2 plater) overflateareal av 1,88 m 2. Den gjennomsnittlige strømtetthet (CD)

er 250 A/m 2. En samlet strøm av 470 A pr. plate ledes derefter over en vertikal, ikke neddykket del av bladet, dvs. fra undersiden av samleskinnen til væskenivået, hvilket er

en avstand på 110 mm. Spenningsfallet under disse beting-

eiser er akseptabelt. Den spesifikke motstand for det rust-frie stål (AISI St. 304) er 70,0,uft -cm, t.s.a.2for den 11 cm lange leder er 99 x 0,325 = (f.eks.) 32 cm , og strøm-men er 470 A. I henhold til ohms lov kan da det "akseptable" spenningsfall, i mV, beregnes som følger: dV = (0,001) x (470/32) x 11 x 70 = ll,3mV. Dette svarer til 5,3W pr. plate eller 212 kW dersom det samlede antall av grunnplater i henhold til eksemplet hadde vært 40000.

Dersom 1,2 mm tykke grunnplater av AISI St. 304 med

de samme samlede dimensjoner og stivgjort, bortsett fra den øverste 7 5 mm del av bladet, isteden anvendes, vil det effektive samlede neddykkede overflateareal for de to flater av det stivgjorte blad være ca. 6,4% større, og dersom det antas at CD holdes på 250 A/m 2, vil en samlet strøm av 500 A ledes av den ikke neddykkede del av bladet. Den øverste (ikke stivgjorte) 7,5 cm del har et t.s.a. av

(99 x 0,12) = 11,88 cm 2,og den øvrige stivgjorte del på

3,5 cm ned til væskenivået har et t.s.a. av ca. 12,25 cm 2. Dersom ohms lov anvendes for hver av disse deler, fås således:. dV = (0, 001) x (500/11, 88). x 7, 5 x 70 = 22,10 mV og dV" = (0,001) x (500/12,25) x 3,5 x 70 = 10,00 mV, dvs. en samlet sum av 32,1 mV og dermed et overskudd på 20,8 mV over det akseptable nivå. (Den ekstra kraft for 40 000 plater vil oppgå til ca. 416 kW på grunn av det ytterligere dV).

Dersom en 2,5 mm tykk metallstrimmel med en bredde av 99 cm og en lengde av 7,5 cm lamineres parallelt med den øverste 1,2 mm tykke ikke stivgjorte del av bladet, vil det samlede t.s.a. over disse 7,5 cm økes til 3663 cm 2. Resultatet av dette er at dV vil bli redusert til 7,16 mV. I virkeligheten ville det med parallellaminerte ledere bli en ytterligere økning på ca. 10%, dvs. dV = ca. 6,4 mV.

I det ovenstående eksempel ville således den samlede sum dV+dV" oppgå til 16,4 mV som er et overskudd på 5 mV utover den dV som er blitt antatt å være 'akseptabel", men som gjaldt for en strøm av 470 A pr. plate (ikke 500 A). Det fremgår derfor at den virkelige ekstra kraft som er nød-vendig på grunn av at stivgjorte 1,2 mm tykke emner anvendes istedenfor flate 3,35 mm tykke plater i det ovenstående eksempel, vil oppgå til ca. 2,35 W pr. grunnplate eller 94 kW for 40 000 katoder. (Overskuddet vil kunne halveres dersom den øverste laminerte lengde økes fra 75 mm til 82 mm med en gjenværende avstand av 27,5 mm ned til væskenivået). En slik anordnings ledningsevne kan dessuten bli sterkt forbedret, og det ekstra spenningsfall vil kunne bli nesten fullstendig eliminert, ved å elektroplettere den laminerte (øverste) del med 1-1,3 mm tykt Cu.

Oppfinnelsen vil nu bli mer detaljert beskrevet i form av eksempler og under henvisning til tegningene hvorav

Figur 1 viser et frontoppriss av en grunnplate i henhold til oppfinnelsen og festet til sin bærer/samleskinne og forsynt med kantbeskyttere og neddykket i en celle, Figur 2 viser et forstørret snitt tatt langs linjen II-II ifølge Figur 1, Figur 3 svarer til Figur 2, men viser grunnplatens "blad" før det festes til bærer/samleskinnen som for klarhets skyld er blitt sløyfet, Figur 4 er et forstørret snitt tatt langs linjen III-III ifølge Figur I, og Figur 5 svarer til Figur 4, men viser en plate med et stiv-gjøringsmønster med dypere fordypninger og belagt med plast og forsynt med en kantbeskytter idet bare konturen av den sistnevnte er blitt vist for klarhets skyld.

På tegningene er et grunnplateblad 1 vist neddykket

i en elektrolytt hvis overflate er angitt med 2. Bladet 1 er generelt rektangulært og stivgjort fra dets bunnkant 3

og opp til et øvre nivå 4 som befinner seg over væskenivået 2. Bladets ikkestivgjorte del 5 fortsetter over nivået 4 opp til undersiden av en bærer/samleskinne 7. To "vinduer" 8 kan skjæres ut i bladets 1 del 5 for å gi adgang for løftekroker og/eller gaffelløftetinder. Bladets ikke stivgjorte del 5 (bortsett fra der hvor det er blitt skåret ut som nevnt ovenfor) er festet til én eller flere lederstrimler 12 ved hjelp av en rekke nagler 3 slik at det fås en spalte 14 mellom bladet 5 og lederstrimmelen 12 ved hjelp av av-standspakninger 15 som er tilpasset til naglene 13, som vist på Figurene 2 og 3. Efter naglingen blir bladets ikke stiv gjorte del 5 langs dets øverste kant festet til lederstrimmelen 12 ved hjelp av sømsveising, som vist i snitt på

Figur 3 og angitt ved 16. Montasjen blir derefter festet til undersiden av bærer/samleskinnen 7 ved hjelp av søm-sveising som antydet i snitt ved 17 på Figur 2. Montasjen som helt består av rustfritt stål, blir plettert med kobber til en tykkelse av 1,0-1,3 mm for å forbedre den ikke neddykkede dels ledningsevne. Det elektroavsatte kobber 18 strekker seg ned til et nivå 19 som befinner seg tilnærmet halvveis mellom'nivået 4 og elektrolyttnivået 2, se Figur 3. Bladets 1 vertikale sidekanter 9 er forsynt med kantbeskyt-

tere 10 (som detaljert beskrevet i britisk patent 2080829)

som kan rage over væskenivået 2, som vist på Figur 1. For å tillate en ca. 5 mm termisk differensialekspansjon må ut-stikningene 11 ende ca. 6 mm under kobberpletteringens nivå 19. Bladets horisontale bunnkant 3 er også forsynt med en kantbeskytter 10 (som beskrevet i britisk patent 2080829)

som fritt må kunne ekspandere sideveis i begge retninger,

som vist på Figur 1.

I henhold til Figur 4 er flere lag av selvklebende polyesterbånd 20 vist påført på en sidekant 9 av grunnplatens blad 1, og en neoprenpakningsstrimmel 21 blir tilpasset på toppen av håndlagene 20 på én flate av bladet før en profilstrimmel 22 og en sprederstang 23 av kantbeskytteren blir påført, som detaljert beskrevet i britisk patent 2080829.

På Figur 5 er et blad 1 vist med et stivgjørings-mønster med forholdsvis dypere fordypninger 24. Denne stør-re dybde er kompensert ved hjelp av et egnet plastbelegg, som f.eks. påført ved hjelp av pulverbelegning av en egnet polymer, som f.eks. PVDF eller polyester, eller ved påføring

av et korrosjonssikkert belegg av syntetisk gummi. Belegget 25 reduserer fordypningenes 24 dybde, og dets vedhengning til det underliggende metall kan sterkt forbedres ved å bore hull 26 i egnede avstander langs blandets 1 kantparti før belegningsmaterialet påføres. Det sistnevnte vil trenge gjennom de borede hull 26, og under varmebehandling og herding vil plastbelegget 25 på begge flater av bladet 1 bli integrerende sammensmeltet med den innbyrdes forbindelse

gjennom de borede hull 26, slik at belegget 25 på én flate av bladet 1 holdes fast av belegget på den motsatte flate og slik at ingen kan flake av. Båndet 20 kan derefter på-føres på toppen av "plastfyllingene" 25, og kantbeskytteren 10 kan tilpasses, på den vanlige måte som er detaljert beskrevet i britisk patent 2080829.

Claims (16)

1. Moremnematriseplate (1) for på dens overflate å motta elektrolytisk avsatte lag av metall og/eller av en metallrik forbindelse, som metalloxyd, karakterisert ved at lagene er lett løs-bare fra den nevnte overflate på grunn av at moremnematriseplaten (1) ved fremstillingen av denne er blitt utsatt for en kaldbearbeidingsprosess med en slik intensitet at korn-eller krystallstørrelsen gjennom hele tykkelsen av moremnematriseplaten (1) er blitt betydelig redusert og derved gir tegn på absorpsjon av fri energi i dens krystallstruktur.

2. Moremnematriseplate ifølge krav 1, karakterisert ved at den intensive kaldbearbeiding er blitt utført ved en prosess kjent som "stiv-gjøring", hvorved et visst mønster er blitt preget, valset eller stemplet på moremnematriseplaten (1).

3. Moremnematriseplate ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at platen (1) er laget av stivgjort platemetall.

4. Moremnematriseplate ifølge krav 3, karakterisert ved at platemetallet er titan.

5. Moremnematriseplate ifølge krav 3, karakterisert ved at platemetallet er et rustfritt stål, innbefattende, men ikke begrenset til, slike spesifikasjoner som f.eks. AISI St. 304, AISI St-304-L, AISI St. 316, AISI St. 316-L eller AISI St. 318 (eller ekvivalenter derav).

6. Moremnemateriseplate ifølge krav 5, karakterisert ved at matriseplaten (1) er laget av stivgjort, blnakglødet eller glødet + beiset rustfritt stål.

7. Moremnematriseplate 3, karakterisert ved at platemetallet er alu-minium eller en aluminiumlegering.

8. Moremnematriseplate ifølge krav 1-7, karakterisert ved at platen (1) er forsynt med kantbeskyttere (10) som innbefatter et isolasjonsmateriale som er termisk bundet til moremnematriseplatens metalloverflate.

9. Moremnematriseplate ifølge krav 8, karakterisert ved at det termisk bundne isolasjonsmateriale er polyesterbånd (20) som på forhånd er blitt belagt med et varmtherdnende klebemiddel på gummi-basis.

10. Moremnematriseplate ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at isolasjonsmaterialet er basert på polyester eller på polyvinyledenfluorid (PVDF) som en polymer som er egnet for påføring på metallet ved den prosess som er kjent som "pulverbelegning", før varmebehandling.

11. Moremnematriseplate ifølge krav 10, karakterisert ved at dens kantpartier (3,9) før den blir pulverbelagt, er selektivt gjennomboret for å gjøre det mulig for polymerpulveret (25) å trenge gjennom de borede hull (26), slik at efter varmebehandling vil plast-lagene på begge flater av moremnematriseplaten (1) være integrerende innbyrdes forbundet gjennom disse borede hull (26), hvorved fås mekanisk binding mellom disse lag og deres vedhengning forbedres.

12. Moremnematriseplate ifølge krav 1-12, karakterisert ved at den øverste del (5) av dens "blad" langs dens fulle bredde og som under elektrolytisk avsetning finner seg tilgrensende til en bærer/samleskinne (7), er flat og har intet innpreget mønster ned til et nivå som ligger minst 25 mm over elektrolyttnivået (2), og har minst én lederplate (12) med lignende horisontale og vertikale dimensjoner forbundet parallelt med den øverste del under dannelse av en ikke neddykket laminert leder som er festet til samleskinnen (7) og som på grunn av sitt større tverr-snittsareal og strømførende evne under bruk vesentlig reduserer ethvert spenningsfall mellom samleskinnen (7) og bladets neddykkede del.

13. Anvendelse av en moremnematriseplate ifølge krav 1-12 for elektroavsetning av lett løsbare lag av metall eller av en forbindelse som er rik på metall, som et oxyd.

14. Anvendelse ifølge krav 13 av moremnematriseplaten som anode, katode eller bipolar elektrode.

15. Anvendelse ifølge krav 14 som katode for produksjon av såkalte "startplater" ved elektroraffinerings- og/eller elektroutvinningsprosesser.

16. Anvendelse ifølge krav 14 som såkalt "permanent katode" for elektroavsetninger med såkalt "kommersiell tykkelse" ved metallelektroraffinerings- og/eller metallelektroutvinn-ingsprosesser.