SE457728B

SE457728B - Cathode for electrolytic cleaning of metals

Info

Publication number: SE457728B
Application number: SE8702051A
Authority: SE
Inventors: P L N Bergkvist; L-E Hedberg; H-O Larsson; J K Aa Lenander
Original assignee: Wenmec Systems Ab
Priority date: 1986-05-21
Filing date: 1987-05-19
Publication date: 1989-01-23
Also published as: SE8602293D0; SE8702051L; SE8702051D0

Abstract

A cathode for electrolytic cleaning of metals is claimed. A plate of for example, of stainless steel or titanium is welded to a supporting beam of the same material. The upper surface of the beam is explosively welded to a copper bar in such a way as to provide a good electrical contact between the metals. The copper is exposed on the undersides of the beam ends.

Description

457 10 15 20 25 30 35 728 2 på detta sätt god elektrisk kontakt tillförsäkrats mellan höljet och kopparröret relativt liten, vilket medför att det elektriska lednings- motståndet i övergången mellan de två metallerna trots allt blir avsevärt, vilket utgör en nackdel hos denna konstruktion, är förhållandevis komplicerad att tillverka. som dessutom KORT REDoGöRELsz rön UPPFINNINGEN Ett ändamål med uppfinningen är att erbjuda en katod vid vilken ovan- stående nackdelar har eliminerats. I synnerhet är ett syfte att erbjuda en katod med en bärskena med mycket lågt resistivt motstånd, så att de resistiva förlusterna vid katodens användning blir försum- bara. Ett syfte med uppfinningen är även att erbjuda ett förenklat sätt att tillverka en katod med nämnda fördelar. Dessa och andra syften kan uppnås därigenom att bärskenan består av ett genom explosionsförbindning sammansatt material, nämligen åtminstone ett övre skikt av koppar och ett undre skikt av ett metalliskt material som genom svetsning kan förbindas med det första materialet, varvid fogen mellan det övre kopparskiktet och den undre skiktet av nämnda metalliska material bildar ett vågmönster. Lämpligen består bärskenans undersida och startplåten av huvudsakligen samma typ av material, företrädesvis rostfritt stål. Även andra företrädesvis korrosionsbeständiga material är dock tänkbara, aluminium, 'exempelvis titan eller vilkas användbarhet dock är avhängig av den elektrolytiska reningsprocessen, dvs vilken metall som är avsedd att raffineras. 457 10 15 20 25 30 35 728 2 in this way good electrical contact is ensured between the housing and the copper pipe relatively small, which means that the electrical wire resistance in the transition between the two metals nevertheless becomes considerable, which constitutes a disadvantage of this construction, is relatively complicated to manufacture. BACKGROUND OF THE INVENTION An object of the invention is to provide a cathode in which the above disadvantages have been eliminated. In particular, one object is to provide a cathode with a support rail with very low resistive resistance, so that the resistive losses during use of the cathode are negligible. An object of the invention is also to offer a simplified way of manufacturing a cathode with said advantages. These and other objects can be achieved in that the support rail consists of a material composed by explosion connection, namely at least an upper layer of copper and a lower layer of a metallic material which can be connected by welding to the first material, the joint between the upper copper layer and the the lower layer of said metallic material forms a wave pattern. Suitably the underside of the support rail and the starting plate consist of essentially the same type of material, preferably stainless steel. However, other preferably corrosion-resistant materials are also conceivable, aluminum, for example titanium or the usefulness of which, however, depends on the electrolytic purification process, ie which metal is intended to be refined.

Förutom koppar kan sålunda även exempelvis nickel och zink renas enligt samma principer. Däremot utgörs skenans ändpartier lämpligen av Detta kan uppnås genom att det explosionspläterade undre skiktet har avlägsnats i områdena för ändpartierna, ren koppar. exempelvis genom att det rostfria materialet eller motsvarande har bortfrästs.In addition to copper, nickel and zinc, for example, can thus be purified according to the same principles. On the other hand, the end portions of the rail are suitably constituted by This can be achieved by the explosion-plated lower layer having been removed in the areas of the end portions, pure copper. for example by milling away the stainless steel material or the like.

För att de resistiva förlusterna i skenan ska bli så små som möjligt bör kopparskiktet vara väsentligt mycket tjockare än det rostfria skíktet, vilket innebär att det bör vara minst två gånger så tjockt och helst 5-10 gånger så tjockt som det rostfria skiktet. 10 15 20 25 30 35 457 728 Ytterligare kännetecken på samt fördelar med uppfinningen kommer att framgå av följande beskrivning av en föredragen utföringsform.In order for the resistive losses in the rail to be as small as possible, the copper layer should be significantly thicker than the stainless steel layer, which means that it should be at least twice as thick and preferably 5-10 times as thick as the stainless steel layer. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment.

KORT FIGURBESKRIVNING I följande beskrivning av föredragna utföringsformer kommer att hänvisas till bifogade ritningsfigurer, av vilka Fig. 1 visar en perspektivisk vy av en katod enligt en första föredragen utföringsform av uppfinningen, Fig. 2 visar en vertikal sektion genom ett övre parti av denna katod, Fig. 3 utgör en sektion III-III i Fig. 2, Fig. 4 visar en vertikal sektion genom ett parti av en katod enligt en andra föredragen utföringsform av uppfinningen, och Fig. S och Fig. 6 illustrerar schematiskt hur katoderna enligt de föredragna utföringsformerna kan tillverkas enligt uppfinningen.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following description of preferred embodiments, reference will be made to the accompanying drawing figures, of which Fig. 1 shows a perspective view of a cathode according to a first preferred embodiment of the invention, Fig. 2 shows a vertical section through an upper portion of this cathode, Fig. 3 is a section III-III in Fig. 2, Fig. 4 shows a vertical section through a portion of a cathode according to a second preferred embodiment of the invention, and Figs. S and Fig. 6 schematically illustrate how the cathodes according to the preferred the embodiments can be manufactured according to the invention.

BESKRIVNING Av FÖREDRAGNA UTFöRINGsx-*QRMER En katod har i ritningsfigurerna 1-3 allmänt betecknats 1. Den består av en plan startplåt 2 och en bärskena 3. Startplåten 2 består enligt utföringsformen av rostfritt, företrädesvis syrafast stål.DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS A cathode has been generally designated in drawing figures 1-3. It consists of a flat starting plate 2 and a support rail 3. The starting plate 2 consists according to the embodiment of stainless, preferably acid-resistant steel.

Bärskenan 3 har enligt utföringsformen rektangulär sektion och består av ett sammansatt material, nämligen en övre del 4 av koppar, som utgör skenans huvuddel, och en undre del 5 av rostfritt stål, före- trädesvis syrafast stål av samma eller likartat slag som i startplåten 2. Ett för uppfinningen utmärkande kännetecken är att det rostfria skiktet 5 har förenats med koppardelen 4 genom explosionsfogning.According to the embodiment, the support rail 3 has a rectangular section and consists of a composite material, namely an upper part 4 of copper, which constitutes the main part of the rail, and a lower part 5 of stainless steel, preferably acid-resistant steel of the same or similar type as in the starting plate 2. A characteristic feature of the invention is that the stainless steel layer 5 has been joined to the copper part 4 by explosion jointing.

Principerna för denna teknik finns utförligt redovisade i exempelvis Bulletin No. 104, publicerad av welding Research Council, April 1965: "Bonding of Metals with Explosives" av A.H. Holtzman och G.R. Cowan.The principles for this technology are described in detail in, for example, Bulletin No. 104, published by Welding Research Council, April 1965: "Bonding of Metals with Explosives" by A.H. Holtzman and G.R. Cowan.

Tekniken finns även beskriven i ett stort antal patent publicerade 457 10 15 20 25 30 35 728 4 såväl före som efter april 1965. Genom explosionsförbindning (även kallat sprängfogning, explosionsplätering, etc) uppnås en helt metallisk förbindning mellan de element som förenas. Typiskt har fogen ng. I ritninga- Syftet med explosionsfogningen är vanligen att uppnå en mekanisk god hållfasthet mellan två metalliska material, vilka ofta inte kan svetsas eller vällas samman enligt mer ett vågmönster som härrör från detonationens utbredni figurerna har fogen betecknats 6. klassisk teknik. Dessutom uppnås en synnerligen god elektrisk kontakt mellan de två elektriska materialen, och det är denna effekt som ytnyttjas i föreliggande fall. För att de resistiva förlusterna ska bli så små som möjligt har koppardelen 4 väsentligt stärre tvärsek- tion än den rostfria underdelen 5.The technique is also described in a large number of patents published 457 10 15 20 25 30 35 728 4 both before and after April 1965. By explosion connection (also called explosion jointing, explosion plating, etc.) a completely metallic connection is achieved between the elements being joined. Typically, the joint has ng. In the drawing- The purpose of the explosion joint is usually to achieve a mechanical good strength between two metallic materials, which often can not be welded or rolled together according to more a wave pattern derived from the extent of the detonation figures, the joint has been termed 6. classical technique. In addition, an extremely good electrical contact is achieved between the two electrical materials, and it is this effect that is utilized in the present case. In order for the resistive losses to be as small as possible, the copper part 4 has a significantly larger cross section than the stainless steel lower part 5.

Enligt utföringsformen har koppar- delen en tjocklek av 25 å 30 mm, räknat i höjdled, medan den rostfria underdelen 5 endast är cirka fyra mm tjock. Startplåten 2 har förenats med underdelen 5 genom något svetsningsförfarande, svetsning, exempelvis TIG- elektronstrålsvetsning eller med hjälp av laser. Svets- fogarna har betecknats 9.According to the embodiment, the copper part has a thickness of 25 to 30 mm, calculated in height, while the stainless steel lower part 5 is only about four mm thick. The starting plate 2 has been joined to the lower part 5 by some welding method, welding, for example TIG electron beam welding or by means of laser. The welds have been designated 9.

I området för bärskenans ändpartier har det rostfria materialet avlägsnats, exempelvis genom bortfräsning, så att kopparmaterialet 4 På detta sätt bildas bärytør 7 av vilka tillförsäkrar en effektiv elektrisk kontakt mot de exponeras även på undersidan. , koppar, strömförande element på vilka bärskenan 3 är anordnad att upphängas.In the area of the end portions of the support rail, the stainless steel material has been removed, for example by milling away, so that the copper material 4 is formed. In this way, support surface 7 is formed, which ensures an effective electrical contact against them also exposed on the underside. , copper, live elements on which the support rail 3 is arranged to be suspended.

I princip kan uppfinningens princip användas även för andra katoder än för elektrolytisk rening av koppar, såsom exempelvis för zink och nickel. I detta fall kan istället för rostfritt stål användas andra metalliska material i startplåtarna såsom även nämnts i ingressen. I princip är det även möjligt att för katoder för elektrolytisk rening av koppar använda startplåtar av titan. Även i detta fall kan under- sidan av bärskenan tillverkas av samma material som i startplåten, av titan, dvs genom att även titan effektivt och med idealisk metallisk kontakt kan förenas med koppar genom explosíonsfogning. Det är i princip även möjligt att tillverka det undre skiktet i bärskenan av annat material än i startplåten, under förutsättning att de båda materialen kan förenas med varandra genom konventionella svetsmetoder. 10 15 20 25 30 35 457 728 I princip är det även möjligt att om så önskas framställa bärskenan av fler skikt än två.In principle, the principle of the invention can also be used for cathodes other than for electrolytic purification of copper, such as for example for zinc and nickel. In this case, instead of stainless steel, other metallic materials can be used in the starting plates as also mentioned in the preamble. In principle, it is also possible to use titanium starting plates for cathodes for electrolytic purification of copper. Also in this case, the underside of the support rail can be made of the same material as in the starting plate, of titanium, ie by also titanium can be combined efficiently and with ideal metallic contact with copper by explosion jointing. It is in principle also possible to manufacture the lower layer in the support rail from a material other than in the starting plate, provided that the two materials can be joined together by conventional welding methods. 10 15 20 25 30 35 457 728 In principle, it is also possible to produce the support rail of more than two layers if desired.

Fig. 4 visar en alternativ utföringsform, som skiljer sig från den föregående därigenom att kopparskenan, som betecknats 4' är försedd med ett längsgående, genomgående, ovalt hålrum 8. Kopparskenan 4' är i detta fall alltså i princip rörformad. Den färdiga katoden har betecknats l'.Fig. 4 shows an alternative embodiment, which differs from the previous one in that the copper rail, designated 4 ', is provided with a longitudinal, continuous, oval cavity 8. The copper rail 4' is in this case thus in principle tubular. The finished cathode has been designated l '.

Fig. 5 och Pig. 6 illustrerar hur kopparskenorna och deras rostfria underdelar 5 kan förenas med varandra enligt det uppfinningsenliga sättet att tillverka katoderna. Skenorna 4 eller 4' (för enkelhets skull har båda de alternativa utföringsformerna visats i Fig. 5 och Fig. 6) placeras på högkant tätt intill varandra på ett underlag 11.Fig. 5 and Pig. 6 illustrates how the copper rails and their stainless steel lower parts 5 can be joined together according to the inventive method of manufacturing the cathodes. The rails 4 or 4 '(for the sake of simplicity, both the alternative embodiments have been shown in Fig. 5 and Fig. 6) are placed on a vertical edge close to each other on a base 11.

På sidorna anordnas kantplåtar 12, som kan bestå av ett enkelt stålmaterial, och det hela täcks av en rostfri plåt 13, som skall bilda underdelarna 5 i de färdiga katoderna. Plåten 13 täcks av ett sprängmedel 14. Plåten 13 sprängs fast på skenorna 4, 4'. Därefter fräses spår 15 genom plåten 13 mitt för kontaktytorna mellan när- liggande kopparskenor 4, 4', och dessa spår 15 fräses ända ned till kopparskenorna. Underdelarna 5 får sålunda något mindre bredd än kopparskenorna. Därefter riktas sålunda de framställda skenorna 3 respektive 3', varefter startplåtarna 2 svetsas fast vid respektive underdel 5.On the sides are arranged edge plates 12, which may consist of a simple steel material, and the whole is covered by a stainless steel plate 13, which is to form the lower parts 5 of the finished cathodes. The plate 13 is covered by an explosive 14. The plate 13 is blasted onto the rails 4, 4 '. Then grooves 15 are milled through the plate 13 in the middle of the contact surfaces between adjacent copper rails 4, 4 ', and these grooves 15 are milled all the way down to the copper rails. The lower parts 5 thus have a slightly smaller width than the copper rails. Thereafter, the manufactured rails 3 and 3 ', respectively, are directed, after which the starting plates 2 are welded to the respective lower part 5.

Claims

457 728 10 15 20 25 30 35 PATENT REQUIREMENTS

Cathode for electrolytic purification of metals, comprising a flat starting plate (2) of a first non-copper metallic material, which starting plate is welded with its upper edge to the underside of a support rail, which consists of at least two composite materials , in which case very good contact is required between these materials, characterized in that the support rail (3) consists of a material composed by explosion connection, namely at least an upper layer (4) of copper and a lower layer (5) of a metallic material, which by welding can be connected to the first material in the starting plate (2), the joint (6) between the upper copper layer and the lower layer (5) of said met wave pattern. 'allic materials form one

2. A cathode according to claim 1, characterized in that the underside and the start plate of the support rail consist of substantially the same type of material.

3. A cathode according to claim 2, characterized in that said material is made of stainless steel, preferably acid-resistant stainless steel, titanium or other corrosion-resistant metallic material.

Cathode according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the end portions of the rail consist of pure copper.

Cathode according to claim 4, characterized in that the end portions of the rail consist of pure copper in that the explosion-plated lower layer has been removed in the areas of the end portions, so that the copper is exposed on the underside (7) in the area of said end portions.

A method of manufacturing a cathode according to claim 1, characterized in that a number of support rails are first manufactured, a number of which having a rectangular cross-sectional shape are placed next to each other on a base (II) on a high edge, copper rods, that the battery of copper rods thus placed that a sheet is covered by a blasting agent, that the explosive is caused to detonate, said sheet being joined to the upper sides of the copper rods, that said sheet is cut in the area of the contact surfaces between the copper rods, and that a starting plate (2) then welded to the layer of said metallic material thus joined to the copper rod.