WO2001085388A1 - Verfahren zur herstellung von elektrischen kontaktstreifen - Google Patents

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Definitions

  • the invention is directed to a method for producing electrical contact strips on metallic walls from materials which tend to surface oxidation, such as, for example, titanium sheet or aluminum, in particular for producing electrolysis apparatus.
  • the object of the invention is to provide a solution which ensures that the base material, e.g. the above-mentioned titanium sheet, which itself does not have particularly good electrical conductivity and contact properties, is coated or provided with a material which has very good electrical conductivity, in order to produce optimally conductive contact strips which can be used wherever metals are used that tend to surface oxidation.
  • the base material e.g. the above-mentioned titanium sheet, which itself does not have particularly good electrical conductivity and contact properties
  • this object is achieved according to the invention in that two conductor wires made of an electrically highly conductive material are applied to a titanium sheet strip by means of laser pressure welding. brings and the contact strips thus generated on the sheet to be prepared, as known per se, are fixed by laser welding.
  • the conductor wires applied by means of laser pressure welding e.g. made of copper can be optimally fastened without oxide layers between the titanium sheet around the copper.
  • the contact strip made of titanium sheet with CuMn wires is produced in the laser pressure welding process.
  • the procedure according to the invention enables production to be carried out continuously by unwinding the sheets or wires from coils.
  • soldering material whereby this material is expediently based on a silver base, it can serve directly as a contact material or as an intermediate layer between the base material, such as titanium, and the actual contact material, e.g. Nickel.
  • Metals with oxygen-binding constituents such as manganese or aluminum, are expediently used as contact material in order to create an oxide-free binding zone.
  • the invention also provides that the joining of the materials is preceded by inductive heating and / or that the connecting zone as well as the preheating zone is kept under a protective gas or vacuum to prevent the entry of the atmosphere.
  • the simplified reproduced sectional drawings generally show 1 the contact strips, consisting of a titanium sheet strip 2 with welded copper wires 3, these contact strips 2/3 on a rear wall, designated 4, of an electrolysis apparatus, not shown in detail, with the aid of continuous laser welding, seam 5, are attached, here in the area a current bar labeled 6, possibly again made of titanium.
  • Fig. 1 the laser welding is shown, while in Fig. 2 a laser pressure welding of the contact strip 2 is shown, the otherwise functionally identical parts have the same reference numerals in the figures.
  • FIGS. 3 and 4 are shown in FIGS. 3 and 4 as cross-sectionally rectangular strips, here they have the reference symbol 3 ', in addition in FIG. 4 and also in FIGS. 5 and 6 an additional solder, generally designated 7, is provided between the contact strips 3 or 3 'and the titanium strip 2.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kontaktstreifen (1) an metallischen Wänden (4) aus zur Oberflächenoxidation neigenden Materialen, wie beispielsweise Titanblech oder Aluminium, insbesondere zur Erzeugung von Elektrolyseapparaten, soll eine Lösung geschaffen werden, die dafür sorgt, daß das Grundmaterial, z.B. Titanblech, welches selbst keine besonders guten elektrischen Leit- und Kontakteigenschaften besitzt, mit einem Werkstoff beschichtet bzw. versehen wird, der sehr gute elektrische Leitfähigkeit aufweist. Dies wird dadurch erreicht, daß auf einem Titanblechstreifen (2) zwei Leiterdrähte (3) aus einem elektrisch gut leitenden Material mittels Laser-Preß-Schweißen aufgebracht und die so erzeugten Kontaktstreifen auf dem zu präparierenden Blech (4), wie an sich bekannt, mittels Laserschweißen befestigt werden.

Description

"Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kontaktstreifen"
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kontaktstreifen an metallischen Wänden aus zur Oberflächenoxidation neigenden Materialien, wie beispielsweise Titanblech oder Aluminium, insbesondere zur Erzeugung von Elektrolyseapparaten.
Ohne daß die Erfindung auf Elektrolyseapparate zur Herstellung von Halogengasen aus wässriger Alkali-Halogenid-Lösung beschränkt wäre, gibt es beispielsweise Probleme bei deren Herstellung, da diese Geräte aus Halbschalen gefertigt werden, die zu Einheiten zusammengefaßt sind und dann zu Paketen zusammengefaßt werden, wobei jeweils Rückwand an Frontwand positioniert wird und die elektrische Leitung von einer Wand zur anderen gewährleistet werden muß.
Beispielsweise aus der WO 98/15675 der Anmelderin sind solche Elektrolyseapparate und deren Herstellung bekannt, wobei dort an den miteinander in Berührung stehenden Wänden Kontaktstreifen vorgesehen sind, die im Laserstrahl-Schweißverfahren aufgebracht sind.
Hat diese Herstellungsweise schon erhebliche Vorteile, so besteht ein Problem u.a. darin, daß die Herstellung dieser Streifen vergleichsweise aufwendig ist. So wird beispiels- weise ein Nickelblech auf ein Titanblech mittels Sprengplattieren aufgebracht, die aus diesem Bimetall bestehenden Platten in Streifen geschnitten und in die Nickelschicht so tiefe Nuten in Längsrichtung eingefräst, daß das darunter liegende Titanblech mit angefräst wird, so daß Nickelstreifen auf einem etwa U-förmigen Titansockel positioniert sind. Diese Streifen werden dann aufgeschweißt. Zum Stand der Technik wird zusätzlich auf die US-Patentschriften 3 610 874, 4 108 752, 4 414 444, 4 687 264, 5 315 758 sowie auf die deutschen Offenlegungsschriften DE-24 48 713-A1 und DE-39 01 319-A1 verwiesen.
Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber eine Lösung zu schaffen, die dafür sorgt, daß das Grundmaterial, z.B. das oben erwähnte Titanblech, welches selbst keine besonders guten elektrischen Leit- und Kontakteigenschaften besitzt, mit einem Werkstoff beschichtet bzw. versehen wird, der sehr gute elektrische Leitfähigkeit aufweist, um so optimal leitende Kontaktstreifen zu erzeugen, die überall dort eingesetzt werden können, wo Metalle zum Einsatz kommen, die zur Oberflächenoxidation neigen.
Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß auf einem Titanblechstreifen zwei Leiterdrähte aus einem elektrisch gut leitenden Material mittels Laser-Preß-Schweißen aufge- bracht und die so erzeugten Kontaktstreifen auf dem zu präparierenden Blech, wie an sich bekannt, mittels Laserschweißen befestigt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wird erreicht, daß die mittels Laser-Preß-Schweißen aufgebrachten Leiterdrähte z.B. aus Kupfer optimal befestigt werden, ohne daß Oxidschichten zwischen dem Titanblech um dem Kupfer vorhanden sind.
In Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Kontaktstreifen aus Titanblech mit CuMn-Drähten im Laser-Preß-Schweißverfahren hergestellt wird. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht die Herstellung kontinuierlich durch Abwickeln der Bleche bzw. Drähte von Coils vorzunehmen.
Je nach Einsatzzweck kann es sinnvoll sein, ein Lötmaterial zusätzlich vorzusehen, wobei dieses Material zweckmäßig auf einer Silberbasis beruht, es kann als Kontaktwerkstoff unmittelbar dienen oder als Zwischenschicht zwischen dem Grundmaterial, wie beispielsweise dem Titan, und dem eigentlichen Kontaktwerkstoff, wie z.B. Nickel.
Zweckmäßig werden als Kontaktmaterial Metalle mit Sauerstoff bindenden Bestandteilen, wie Mangan oder Aluminium zur Schaffung einer oxidfreien Bindezone eingesetzt. Die Erfindung sieht auch vor, daß dem Verbinden der Materialien eine induktive Erwärmung vorgeschaltet wird und/oder daß die Verbindungszone wie auch die Vorwärmzone unter Schutzgas oder Vakuum zur Verhinderung des Atmosphärenzutritts gehalten wird.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt in
Fig. 1 bis 4 Querschnitte durch einen laser-preß-geschweiß- ten Kontaktstreifen mit seiner flach aufliegenden, lasergeschweißten Anbindung an die Titanrückwand eines Elektrolyseapparates sowie in den
Fig. 5 und 6 Querschnitte als federnde Ausführungsvariante .
Die vereinfacht wiedergegebenen Schnittzeichnungen zeigen allgemein mit 1 bezeichnet die Kontaktstreifen, bestehend aus einem Titanblechstreifen 2 mit aufgeschweißten Kupferdrähten 3, wobei diese Kontaktstreifen 2/3 auf einer mit 4 bezeichneten Rückwand eines nicht näher dargestellten Elektrolyseapparates mit Hilfe einer kontinuierlichen Laser- schweißung, Naht 5, befestigt sind, und zwar hier im Bereich eines mit 6 bezeichneten Stromsteges, ggf. wiederum aus Titan.
In Fig. 1 ist die Laserschweißung dargestellt, während in Fig. 2 eine Laser-Preß-Schweißung des Kontaktstreifens 2 wiedergegeben ist, die ansonsten funktioneil gleichen Teile tragen in den Figuren die gleichen Bezugszeichen.
Anders als in den Fig. 1 und 2 dargestellt, sind in den Fig. 3 und 4 die Kontaktstreifen als querschnittlich rechteckige Streifen wiedergegeben, sie tragen hier das Bezugszeichen 3', wobei in Fig. 4 und auch in den Fig. 5 und 6 zusätzlich zwischen den Kontaktstreifen 3 bzw. 3' und dem Titanstreifen 2 ein zusätzliches Lot, allgemein mit 7 bezeichnet, vorgesehen ist.
Natürlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So ist die Erfindung nicht auf die hier dargestellten Geometrien eingeschränkt, auch nicht auf einzelne Materialien, wobei die in der Beschreibung erwähnten hier besonders zweckmäßig sind.

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kontaktstreifen an metallischen Wänden aus zur Oberflächenoxidation neigenden Materialien, wie beispielsweise Titanblech oder Aluminium, insbesondere zur Erzeugung von Elektrolyseapparaten, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Titanblechstreifen zwei Leiterdrähte aus einem elektrisch gut leitenden Material mittels Laser-Preß-Schweißen aufgebracht und die so erzeugten Kontaktstreifen auf dem zu präparierenden Blech, wie an sich bekannt, mittels Laserschweißen befestigt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstreifen aus Titanblech mit CuMn-Drähten im Laser-Preß-Schweißverfahren hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung kontinuierlich durch Abwickeln der Bleche bzw. Drähte von Coils vorgenommen wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Lötmaterial auf Silberbasis aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontaktmaterial Metalle mit Sauerstoff bindenden Bestandteilen, wie Mangan oder Aluminium, zur Schaffung einer oxidfreien Bindezone eingesetzt werden.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verbinden der Materialien eine induktive Erwärmung vorgeschaltet wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungszone und/oder die Vorwärmzone unter Schutzgas oder Vakuum zur Verhinderung des Atmosphärenzutritts gehalten wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vorformung des Grundmaterialstreifens, z.B. in V-Form, ein Kontakt mit Federwirkung erzeugt wird (Fig. 5 und 6 ) .
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