PL53004B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 06.VI.1964 (P 104 791) 10.VI.1963 Wielka Brytania 11.IV.1967 53004 KI. 21 c, S/13 MKP H Ol b 4 CZYTELNIA UKD Urzedu Polentewego L PilMl Izecmiiospuiaij Ludmj Wlasciciel patentu: Imperial Chemical Industries Limited, Londyn (Wiel¬ ka Brytania) Przewód elektryczny oraz sposób jego wytwarzania Przedmiotem wynalazku jest przewód elektrycz¬ ny, skladajacy sie z oslony tytanowej i zyly ^ in¬ nego metalu, majacy szczególne zastosowanie w warunkach korozyjnych, takich jakie wystepu¬ ja w ogniwach elektrolitycznych, oraz sposób jego wytwarzania.W ogniwach elektrolitycznych, zwlaszcza w og¬ niwach elektrolizujacych chlorki, istnieja wysoce korozyjne warunki, szczególnie w stosunku do materialu anodowego i przewodów doprowadza¬ jacych prad do anod.Od wielu lat stosuje sie przewody grafitowe wraz z grafitowymi anodami w ogniwach elektro¬ litycznych, przy czym w celu przezwyciezenia wad przewodów grafitowych przy elektrolizie roz¬ tworów chlorków metali alkalicznych, propono¬ wano zastosowanie tytanu lub tanszych i/albo le¬ piej przewodzacych metali pokrytych tytanem do budowy przewodów doprowadzajacych prad do anod grafitowych. Poza tym proponowano calko¬ wite usuniecie grafitu z takich ogniw i zasto¬ sowanie w zamian jako material anodowy powlo¬ ke platynowa osadzona na trzonie z tytanu lub innego metalu pokrytego tytanem, przy czym trzon ten sluzy wtedy jednoczesnie za przewód dopro¬ wadzajacy prad do anody.Ze wzgledu na wysoki koszt i niezbyt wysoka przewodnosc elektryczna tytanu pozadane jest. aby we wspomnianych przewodach oslona byla zbudowana z tytanu, a zyla z tanszego i/albo le- 10 15 20 25 30 piej przewodzacego metalu. Stwierdzono, ie kon¬ strukcja taka zapewnia dostateczna odpornosc na dzialanie elektrolitów i andowych produktów elek¬ trolizy, wskutek tego, ze zyla jest oslonieta od¬ porna oslona z tytanu. Przy wytwarzaniu takich konstrukcji powstawal jednak problem polaczenia zewwetranej warstwy tytanowej z zyla tak, aby uzyskac zlacze o niskiej opornosci elektrycznej.Wytworzono na przyklad przewody o zyle mie¬ dzianej otoczonej tytanem, dopasowujac rurke ty* tanowa wokól preta miedzianego i laczac stfsta oba metale przez wyciaganie preta. Takie prze¬ wody nie sa jednak zupelnie zadowalajace jako przewody doprowadzajace prad do anod ze wzgle¬ du na znaczna opornosc stykowa pomiedzy mie¬ dzia i tytanem. Oczywiste jest bowiem, ie prad doprowadzany pretem doprowadzajacym wykona¬ nym z dobrze przewodzacej prad miedzi musi przejsc przez powierzchnie styku miedzi i tyta¬ nu, aby dojsc do materialu anodowego poprzez oslone tytanowa.Stwierdzono, ze mozna wytworzyc przewód elek¬ tryczny, skladajacy sie z oslony tytanowej i zyly miedzianej, aluminiowej, zelazne} lub stalowej, o dobrym polaczeniu elektrycznym oslony z zyla, pokrywajac powierzchnie tytanowa od strony zy¬ ly powloka dajacego sie lutowac metalu i przy- lutowujac zyle do tej powloki.Przedmiotem wynalazku jest wiec przewód elek¬ tryczny skladajacy sie z oslony tytanowej i zyly 5300453004 miedzianej, aluminiowej, zelaznej lufo stalowej. w którym wewnetrzna powierzchnia oslony jest po¬ kryta powloka dajacego sie lutowac metalu, a zy¬ la jest polaczona z ta powloka przy pomocy lutu z topliwego metalu lub stopu metali.Wynalazek obejmuje równiez sposób wytwarza¬ nia przewodu elektrycznego skladajacego sie z oslony tytanowej i zyly metalicznej, który po¬ lega na wytrawieniu wewnetrznej powierzchni wydrazonej oslony tytanowej, pokryciu tej po¬ wierzchni dajacym sie lutowac metalem, wprowa¬ dzeniu dospasowanej zyly miedzianej, aluminio¬ wej, zelaznej lub stalowej do oslony i przyluto- waniu tej zyly do wewnetrznej, pokrytej meta¬ lem powierzchni oslony.W niniejszym opisie termin „tytan" obejmuje nie tylko sam tytan lecz równiez stopy oparte pa tytanie i posiadajace porównywalne z tytanem wlasnosci polaryzacji anodowej. Przykladami ta¬ kich stopów sa stopy tytanowo-cyrkonowe zawie¬ rajace do 14% cyrkonu, stopy tytanu zawierajace do 5% platyny, rodu lub irydu oraz stopy tytanu zawierajace do 10% niobu lub tantalu.Okreslenie „dopasowana zyla w oslonie" ozna¬ cza, ze pozostawia sie niewielka tylko szczeline lutowa. Na przyklad przy zyle miedzianej o sred¬ nicy 10 cm odpowiednia jest szczelina okolo 0,3 mim.Jako metal zyly stosuje sie korzystnie miedz ze wzgledu na jej dobra przewodnosc. Mozna rów¬ niez stosowac aluminium, zelazo lub stal, zwlasz¬ cza Jesli przewody moga miec wieksza srednice, co pozwoli zmniejszyc oper elektryczny zyly.Powierzchnie tytanu wytrawia sie przez zanu¬ rzenie w stezonym kwasie chlorowodorowym o wlasciwosciach reagentu analitycznego. Najod¬ powiedniejszym okresem znaurzenia oslony w zim¬ nym kwasie jest zwykle 12—12 godzin. Mozna równiez skrócic ten okres stosujac goracy kwas, na przyklad do 5—15 minut w kwasie o tempe¬ raturze 90—100°C. W razie zanieczyszczenia po¬ wierzchni tytanu olejem lub tluszczem zaleca sie odtluscic metal przed wytrawianiem, a w przy¬ padku istnienia grubej powloki nalotów powierzch¬ niowych najlepiej jest usunac je przed wytrawia¬ niem przy pomocy zwyklego wytrawienia, np. mieszanina 20% -wego kwasu azotowego i 4%-wego kwasu fluorowodorowego.Pokrywanie metalem dajacym sie lutowac, np. niklem lub miedzia wytrawionej powierzchni ty¬ tanu odbywa sie w dowolny znany sposób, na przyklad droga osadzania elektrolitycznego, na¬ tryskiwania lub galwanizowania nieelektrolitycz- nego, przy czym ze wzgledu na latwosc wykonania korzystna jest ta ostatnia metoda powlekania niklem.Nastepnie wykonuje sie zlacze lutowane przy pomocy zwyklego lutowania po ocynowaniu obu powierzchni, które maja byc zlaczone, z zastoso¬ waniem odpowiedniego lutu. Po zakonczeniu lu¬ towania, w wiekszosci przypadków trzeba nadac oslonie tytanowej ksztalt dokladnie cylindryczny, na przyklad wtedy, gdy przewód ma byc umiesz¬ czony w otworze w plytce anodowej.Przy zastosowaniu aluminium jako metalu zy- 10 ly korzystnie jest pokryc powierzchnie aluminium oraz oslony tytanowej metalem odpowiednim do lutowania, na przyklad niklem, przed cynowaniem lutem i wykonywaniem lutowanego zlacza. Przed powleczeniem powierzchnia aluminium powinna byc oczyszczona i uczyniona szorstka na przyklad przez glebokie wytrawianie w zimnym 30%-wym wodnym roztworze sody kaustycznej lub w zim¬ nym stezonym kwasie chlorowodorowym.Dobór lutu nie jest istotny. Stosuje sie na przyklad znany lut olowiowo-cynowy lub stop za¬ wierajacy ponad 50% wagowych bizmutu, na przy¬ klad stop 55,5% bizmutu zawierajacy 44,5% olo- 1§ wiu. Stopy takie rozprezaja sie przy krzepnieciu, dzieki czemu sa pozyteczne gdyz zmniejszaja na¬ prezenie powstajacego w zlaczu przy ochladzaniu polutowniczym.Zalaczony rysunek (nie w skali) przedstawia M przykladowo dwa typy przewodu elektrycznego wedlug wynalazku, majace szczególne zastosowa¬ nie jako przewody doprowadzajace prad elek¬ tryczny do materialu anodowego. Jako metal zy¬ lowy stosuje sie korzystnie miedz, lecz mozna u równiez stosowac aluminium, zelazo lub stal.Na fig. 1 rurkowa oslona tytanowa 1 z tytano¬ wa dolna koncówka 2 jest pokryta wewnatrz po¬ wloka niklowa w czesci koncówkowej i dolnej czesci scianek 3 po uprzednim odtluszczeniu tych 30 powierzchni i wytrawieniu ich w kwasie chloro¬ wodorowym. Dolna czesc zyly medzianej 4 ma wieksza srednice 5 dopasowana do dolnej czesci oslony tytanowej 1 i przylutowana do powloki niklowej warstwa lutu 6. Lutowania dokonano u przez ocynowanie lutem calej powierzchni powlo¬ ki niklowej 3 i rozszerzonej czesci zyly miedzianej 5, przy czym do oslony wtopiono nieco wiecej lu¬ tu, tak aby na jej dnie utworzylo sie male jeziorko lutu, a nastepnie przez ogrzewanie zyly i oslony do ^ temperatury wyzszej od temperatury topnienia lu¬ tu i wcisniecie zyly do oslony przy lekkim obra¬ caniu zyly i wreszcie pozostawienie zlacza do ostygniecia. Oslonie tytanowej nadano nastepnie mechanicznie dokladnie cylindryczny ksztalt 4B Na fig. 1 przewód elektryczny jest polaczony z grafitowa plytka anodowa 7, przy czym dolny koniec oslony tytanowej 1 przewodu jest wtlo¬ czony w otwór w plytce grafitowej. W celu uzy¬ skania dobrego polaczenia elektrycznego oslony 50 tytanowej z grafitem, na koniec oslony tytanowej nalozono platynowa* powloke 8 przed wtloczeniem oslony do otworu w graficie, jak opisano w bry¬ tyjskim opisie patentowym nr 881 625.Grafitowa anoda i dolny koniec przewodu jest 55 umieszczona w ogniwie elektrolitycznym, a górny koniec przewodu przeprowadza sie przez uszczelki 9 w pokrywie 10 ogniwa tak, aby zyla miedziana byla chroniona przed wplywem elektrolitu i wy¬ stawala poza ogniwo w celu przylaczenia dopro- 60 wadzenia pradu 11.Na fig. 2 dolny koniec rurkowej oslony tytano¬ wej 12 przyspawano najpierw w punktach 17 do plytki tytanowej 18. Wnetrze oslony odtluszczono 65 i wytrawiono, pokryto niklem 13 i polaczono powloka niklowa z cylindryczna plytka 1* zyly53004 5 miedziane] przy pomocy warstwy lutu 14. Do otworu w plytce 15 przylutowano pret mie¬ dziany 16 dla przylaczenia doprowadzenia pradu 19. Platynowa warstwe anodowa nalozono na spód plytki tytanowej 18 posiadajacej otwory na calej swej powierzchni poza obwodem spawania 17, ulatwiajace odplyw gazu uwalnianego przy anodzie podczas elektrolizy. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Przewód elektryczny skladajacy sie z oslony tytanowej i umieszczonej w niej zyly miedzia¬ nej, aluminiowej, zelaznej lub stalowej, zna¬ mienny tym, ze wewnetrzna powierzchnia oslony jest pokryta powloka dajacego sie luto¬ wac metalu, do której przymocowana jest zyla przy pomocy topliwego lutu lub stopu metali.
2. 2. » Przewód elektryczny wedlug zastrz. 1 zna¬ mienny tym, ze powloka w oslonie tytanowej jest wykonana z niklu lub miedzi.
3. 3. Sposób wytwarzania przewodu elektrycznego 10 15 20 skladajacego sie z oslony tytanowej i zyly me¬ talicznej, znamienny tym, ze wytrawia sie wewnetrzna powierzchnie oslony tytanowej, pokrywa sie ja dajacym sie lutowac metalem, wprowadza sie zyle miedziana, aluminiowa, ze¬ lazna lub stalowa dopasowana do powleczonej oslony tytanowej i zyle te przylutowuje sie do wewnetrznej powloki oslony tytanowej. Sposób wedlug zastrz. 3, namietmy tym, ze jako dajacy sie lutowac metal stosuje sie ni¬ kiel lub miedz. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze wewnetrzna powierzchnie oslony tytanowej po¬ krywa sie niklem droga galwanizowania nie- elektrolitycznego. Sposób wedlug zastrz. 3—5, znamienny tym, ze stosuje sie zyle aluminiowa, przy czym po¬ wierzchnie aluminium wytrawia sie i pokrywa dajacym sie lutowac metalem, przed wprowa¬ dzeniem zyly do oslony tytanowej. FI6.I FIG.Z =zS IB PL