SE436046B - Titanlegering avsedd for elektrolyselektroder - Google Patents

Description

7907588-3 japanska patentpublikationen 6053/58) samt en legering av titan och niob (såsom beskrives i japanska patentpublikationen 15007/78) tidigare kända. Det är även känt att använda en binär legering bestående av titan och zirkonium, en platina- gruppmetall, niob eller tantal såsom substrat för en olöslig metallelektrod (såsom anges i japanska patentpublikationen 31510/72). Dessa legeringar mflisubstnmet har emellertid dålig syrabeständighet eller bindbarhet till elektrodbelägg- ningar och är icke helt lämpliga med hänsyn till den elektro- kemiska beständigheten.

Föreliggande uppfinning avser att lösa de i det föregående angivna problemen.

Ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en legering för ett elektriskt ledande elektrodsubstrat som har överlägsen korrosionsbeständighet, god vidhäftning eller adhesion till elektrodbeläggningar och förlänger elektrodens livslängd.

Enligt en utföringsform avser uppfinningen en legering för användning såsom substrat för en elektrod för användning vid elektrolys, varvid legeringen innefattar (1) titan och (2) 0,05 till 10 viktprocent av (a) tantal och (b) niob, zirkonium eller blandningar av dessa element, varvid tantal närvarar i en mängd av 0,01 till 9,99 viktprocent, varvid varje viktprocent är baserad på vikten av legeringen.

Enligt en annan utföringsform avser uppfinningen en legering för användning såsom substrat för en elektrod för användning vid elektrolys, varvid legeringen innefattar (1) titan (2) 0,05 till 10 viktprocent av (a) tantal och (b) niob, zirkonium eller blandningar av dessa element, varvid mängden tantal är 0,01 till 9,99 viktprocent, och (3) 0,001 till 1,5 viktprocent av minst en platínagrupp- metall vald från gruppen bestående av platina, iridum, rodium, 7907588-3 rutenium, palladium och osmium, varvid viktprocentmängderna är baserade på vikten av legeringen.

På den bifogade ritningsfiguren visas schematiskt sambandet mellan legeringens sammansättning enligt uppfinningen utmed abskissan samt Brinell-hårdheten hos legeringen utmed ordinata dels (a) såsom funktion av mängden tantal och niob i lege- ringen samt (b) såsom funktion av mängden tantal och zirkonium i legeringen.

Enligt föreliggande uppfinning kan elektrodsubstratlegeringar med överlägsen korrosionsbeständighet i olika elektrolyt- lösningar erhållas genom tillsats av 0,05 till 10 viktprocent av (a) tantal och (b) niob, zirkonium eller blandningar av dessa element till titan. Elektrodsubstratlegeringens korrosionsbeständighet kan ökas ytterligare genom införlivande av minst 0,001 viktprocent av minst en platinagruppmetall. tillhörande den ovan angivna gruppen i substratlegeringen.

Den totala mängden unmal och niob, zirkonium eller blandningar av niob och zirkonium som skall tillsättas till titan för åstadkommande av korrosionsbeständighet bör vara minst 0,05 viktprocent. Såsom visas på ritningsfiguren kommer när den totala mängden av dessa metaller överstiger 10 viktprocent hârdheten hos legeringen att öka och bearbetbarheten hos legeringen minskas kraftigt. En lämplig mängd tantal och niob och/eller zirkonium är sålunda 0,05 till 10 viktprocent av den totala legeringen. Genom tillsats av niob och/eller zirkonium i en mängd inom det ovan angivna intervallet till titan och tantal beroende på typen av material för elektrod- beläggningen erhålles en elektrodsubstratlegering med ökad vidhäftníng till elektrodbeläggningsmaterial. Mängden tantal med niob och/eller zirkonium i legeringen kan vara 0,01 till 9,99 viktprocent.

Platinagruppmetallen vald bland platina, iridimn, rodium, palladimn 7907588 '-3 och osmium ger den ovan beskrivna effekten när platinagrupp- metall närvarar i en mängd av minst 0,001 viktprocent.

Eftersom användning av en stor mängd platinagruppmetall ökar tillverkningskostnaden bör den föredragna övre gränsen för platinagruppmetallmängden vara cirka 1,5 viktprocent.

Elektrodsubstratlegeringen enligt uppfinningen uppvisar över- lägsna effekter såsom anod men legeringen enligt uppfinningen är icke begränsad till detta. Legeringen enligt uppfinningen kan även användas såsom katod och för andra ändamål för vilka korrosionsbeständiga material erfordras.

Förfarandet för framställning av elektrodsubstratlegeríngen enligt uppfinningen är icke speciellt begränsat. Förfarandet kan lätt reproduceras med konventionella kända metoder, exempelvis användning av vakuumljusbågssmältningsmetoder, exempelvis såsom anges i "The Science, Technology and Applications of Titanium, R.I. Jaffee och N.E. Promisel, Eds., sid. S7-71, Pergamon Press. Lämpliga utgångsmaterial som kan användas innefattar de ovan angivna materialen, med en renhetsgrad av exempelvis ASTM Grade l.

Lämpliga beläggningar som kan påföras på elektrodsubstrat enligt uppfinningen är icke begränsade och exempel på belägg- ningar anges i exempelvis amerikanska patentskrifterna 3.632.498 och 3.711.385.

Emmplen i det följande är avsedda att åskådliggöra uppfinning- en utförligare. Uppfinningen är emellertid icke begränsad till dessa exempel.

Om icke annat anges är alla delar och procenthalter beräknade på vikt. 7907588-3 Éxemycl Elektrodsubstratmaterial bestående av legeringar av olika sammansättning såsom anges i tabell 1 i det följande göts med användning av vakuumbâgsmältning. Vart och ett av de erhållna skivformade titanlegeringsgöten hade en diameter av 50 mm och en tjocklek av 10 mm samt varmsmiddes vid 9O00C, glödgades 4 torr) vid 700°C under 2 timmars tid och skars till en storlek av 3,0 mm X 50 mm x S0 mm. På detta sätt erhölls plåtformade elektrodsubstratlegeringar.

Elektrodsubstraten som framställts tvättades med het i vakuum (cirka 10- saltsyra (kokande 25 viktprocent HCl vattenlösning), och därefter med vatten.

En blandning av 1 g iridiumklorid såsom iridiummetall, 0,5 g tantalklorid beräknat såsom tantalmetall och 10 ml av en vikt-% vattenlösning av saltsyra påfördes såsom belägg- ning på var och en av elektrodsubstraten som framställts på detovan angivna sättet samt brändes vid cirka 550°C i luft till bildning av en metallelektrodbeläggning med en metall- oxid (skikttjocklek cirka 2 pm).

Var och en av de erhållna elektroderna användes såsom anod samt värderades genom användning vid elektrolys i 15 %-ig vattenlösning av svavelsyra under följande betingelser (a) och (b): (a) Elektrolytlösningens temperatur: 90°C strömfäthef= so A/amz (b) Elektrolytlösningens temperatur: SOOC scrömtäthet: 75 A/dmz Elektrodernas livslängd uppmättes för värdering av använd- ningsegenskaperna hos elektrodsubstratlegeringarna.

De erhållna resultaten visas i tabell 1 i det följande tillsammans med resultaten av jämförelser vid vilka andra elektrodsubstrat, som likaledes framställts genom vakuumbåg- smältning av de i tabell 1 i det följande angivna metallerna, 7907588-3 och därefter belagts med en blandning av íridíumkloríd, tantalklorid och en vattenlösning av saltsyra samt därefter bränts såsom beskrivits i det föregående, användes.

Livslängden hos elektroden vid elektrolysen bestämdes genom graden av avflagning av elektrodbeläggningen och den abrupta höjningen av-elektrodens potential som antas bero på oxider osv. som bildades genom korrosion av elektrodsubstratet. 7907588-3 _ «- oßm m.@ >.o I- muo m O wa wfi m_m omm «| H_o I- m_o m.o m.w= ma nt Gow ll ll m ll m om NH || Omv ll ll m ll m ëm HH nl Omw l| ll a _ || a mm OH W Qww || 1- m.c 1| m.o mm m 11 Oow , ll ln ll m m Om w 11 oww ll ll :I m M dm . ß II omv ll lx ll H H mm o w oww 1- -| «« m.o m.o mm m cmwfificcfiwmmß uwfificæ xmwumm -- owfi 11 1» m || 1- mm w 1- om || -1 »| m 1| mm m 1: Smfl ll ll 11 ll m mm N w cow ll ll lf || ll OQH H Mnmhnmmmflmnwwåmñ finwnæcmëu finmësfipv flmw wml mm mm mm mm mm mm UHH . ñw|pxH>v øofluflmomäoxwwsfinomwq . .MMIMMMHMM H d4mm 7907588-3 Värdena i tabell l visar att elektroder framställda med användning av elektrodsubstratlegeringar enligt uppfinningen har en livslängd som är mer än två gånger längre än livsläng- den hos konventionella elektrodsubstratmaterial som visas vid jämförelserna, och att elektrodsubstratlegeringar enligt uppfinningen är överlägsna såsom elektrodsubstrat för använd- ning vid elektrolys.

Uppfinningen har beskrivits utförligt under hänvisning till specifika utföringsformer, men det är uppenbart för fackmannen att en mångfald förändringar och modifikationer kan tillämpas utan att man avviker från uppfinningstanken.

Claims (2)

7907588-3 BATENTKRAV.

1. Legering för användning såsom substrat till en elektrod för användning vid elektrolys, k ä n n e t e c k- n a d därav, att legeringen består av (1) titan, och (2) 0,05 till l0 víktprocent av (a) tantal och (b) níob, zirkonium eller en blandning av dessa element, varvid tantal- halten är 0,01 till 9,99 viktprocent, baserad på legeríngens vikt.

2. ' Legering enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att legeringen dessutom innehåller (3) 0,001 till 1,5 viktprocent av minst en platínagrupp- metall vald från gruppen bestående av platina, iridium, rodium, rutenium, palladium och osmium, baserad på legeringens vikt.