Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung eines Laminates, insbesondere einer Elektrode, durch Verbinden von Metallfolien mit einem Metallsubstrat, sowie nach diesem Verfahren hergestellte Elektroden, insbesondere zur Verwendung als Anode. Mit anderen Worten handelt es sich um ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung laminierter Metallgegenstände und insbesondere laminierter Metallplatten und Elemente, die sich als Elektroden für elektrolytische Verfahren eignen, sowie um die durch das Verfahren hergestellten laminierten Metallgegenstände.
Insbesondere dient das Verfahren zur Verbindung von dünnen Metallschichten von hoher chemischer Stabilität und hoher elektrischer Leitfähigkeit mit Substraten aus Metallkörpern, die eine geringere Stabilität gegenüber chemischen Einflüssen aufweisen, mittels einer Legierungszone, welche die beiden Metalle verbindet.
Mit Hilfe dieses Verfahrens können somit dünne Metallschichten mit Metallkörpern der erwähnten Art verbunden werden, wobei das Eindringen der Legierungszone in die dünne Metallschicht gesteuert und durch die richtige Auswahl von Druck und thermoelektrischer Wärme beim Bindungsvorgang auf ein Mindestmass beschränkt werden kann.
Bei elektrolytischen Prozessen und insbesondere bei der Elektrolyse von Chloriden, bei der Herstellung von Hypochloriten oder Perverbindungen kann eine intensive Korrosion an der Anode auftreten, wenn nicht geeignete, chemisch widerstandsfähige Materialien als Anodenwerkstoffe verwendet werden. Sogar bei Verwendung eines widerstandsfähigen Metalls, wie beispielsweise Tantal oder Titan, verändert oder oxydiert die Einwirkung des an der Anode freiwerdenden Chlors die Metallfläche derart, dass sich das elektrische Leitvermögen rapide verringert oder die Überspannung erhöht wird, wodurch die Verwendbarkeit als Anode beeinträchtigt wird.
Materialien, welche sich vom Gesichtspunkt des chemischen Widerstands und der elektrischen Leitfähigkeit als am günstigsten erwiesen haben, sind die Metalle der Platingruppe, einschliesslich insbesondere Ruthenium, Rhodium, Iridium und Platin sowie Mischungen und Legierungen derselben. Bedauerlicherweise verhindern die Knappheit und die Kosten dieser Metalle ihre Verwendung als Anoden für die meisten elektrolytischen Verfahren, es sei denn, diese Metalle sind als dünne Folien auf weniger kostspieligen Trägermaterialien aufgebracht. Verschiedene Methoden wurden bereits in Versuchen verwendet, ein Substrat wie beispielsweise Tantal, Niob, Titan und Verbindungen dieser Metalle mit Metallen der Platingruppe zu überziehen, und zwar mit unterschiedlichem Erfolg und Durchführbarkeit.
Beispielsweise offenbart die USA-Patentschrift 2 719 979 eine chemische Zersetzung oder Elektrolyse zur Herstellung von dünnen Ablagerungen von Platinmetallen, in Verbindung mit einem Erwärmen, um eine Bindung mit dem Substrat zu erzielen. Diese Methoden neigen jedoch zur Erzeugung von ungleichmässigen oder unvollständigen Überzügen des Platinmetalls, und bei Wärmebehandlung zeigt sich eine merkliche Neigung der Platinmetall-Zusammensetzung, ihre elektrische Leitfähigkeit zu verändern, wodurch die Wirksamkeit derselben als Anoden-Oberflächenmaterial verringert wird.
In der genannten US-Patentschrift 2 719 979 wird ausgeführt, dass Versuche, einen Tantalstreifen mit einer Platinmetallfolie zu überziehen, um die Metalle zusammenzuhalten, beispielsweise durch Löten, Walzen oder Hämmern, sich als unbefriedigend erwiesen haben, da die Platinmetallfolie am Tantal nur durch mechanischen Kontakt gehalten wird, was nicht ausreicht, um eine Verwendung der Anordnung als Anode zu gestatten .
Diese Schwierigkeiten können mit Hilfe der vorliegenden Erfindung überwunden werden. Mit dem neuen Verfahren kann eine innige Bindung zwischen Platinmetallen mit Titan oder mit anderen Substraten, die gemäss der US-Patentschrift 2 719 979 erwünscht, aber schwer herstellbar ist, auf praktische und wirtschaftliche Weise durch Verbindung einer Platinmetallfolie mit Tantal, Titan, Niob oder einem anderen geeigneten Substrat-Material unter Einwirkung von Druck und örtlich erzeugter thermoelektrischer Wärme hergestellt werden. Die Substratoberfläche wird für den Verbindungsvorgang vorzugsweise vorbereitet, beispielsweise durch ein leichtes Aufrauhen zur Erzielung eines matten Aussehens. Eine saubere matte Oberfläche, die frei von Oxyd, organischen Rückständen und überschüssigen absorbierten Gasen ist, verbessert die Bindung und verringert die Möglichkeit einer Blasenbildung.
Die Bindung kann, falls erwünscht, dadurch weiter verbessert werden, dass auf der gereinigten matten Oberfläche ein sehr dünner Überzug aus Palladium, Silber oder einem anderen weichen, gegen Chlor widerstandsfähigen lötbaren Metall aufgetragen wird, zweckmässigerweise durch elektrolytischen Niederschlag, welches die Entstehung einer Legierungsbildung in der Zwischenschicht zwischen dem Substrat und der Folie erleichtert.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Folie aus mindestens einem Platinmetall mit einem Metallsubstrat verbunden wird, wozu ein harter, elektrisch gut leitender Metallzylinder von kleinem Durchmesser benützt wird, der in einem ersten, massiven, elektrischen Leiter drehbar ist und in Berührung mit der Folie steht, und wozu ein zweiter, massiver elektrischer Leiter verwendet wird, der in Berührung mit dem Metallsubstrat steht, wobei längs der Berührungslinie zwischen dem Metallzylinder und der Folie ein Druck pro Längeneinheit der Berührungslinie zwischen ungefähr 1,8-53,4 kg pro cm ausgeübt wird,
ferner ein elektrischer Strom bei einer Spannung unter 12 Volt für eine elektrische Leistung von mindestens 1,18 kVA pro cm der Berührungslinie zugeführt wird und wobei der Metallzylinder um seine parallel zu der Berührungslinie liegende Achse mit einer solchen Drehgeschwindigkeit gedreht wird und dadurch eine solche Vorschubgeschwindigkeit der Berührungslinie in senkrechter Richtung zu derselben bewirkt, dass die entlang der Berührungslinie zugeführte elektrische Leitung zur Erzeugung der notwendigen Jouleschen Wärme ausreicht, um die Substratoberfläche ohne Schmelzen zu erweichen.
Im einzelnen wird bei einer bevorzugten Ausführungsform des neuen Verfahrens eine vorzugsweise gereinigte oder vorbereitete Platte aus Tantal, Titan oder Niob oder einem anderen Substratmaterial in Berührung mit einem massiven, elektrischen Leiter gebracht, wobei ein Folienblatt aus Platinmetall, zweckmässigerweise mit einer Dicke im Bereich zwischen etwa 7,62-50,8 Cc, die gegenüberliegende Seite der Platte abdeckt.
Ein weiterer, etwas kleinerer massiver Leiter weist eine Ausnehmung auf, um einen harten elektrisch leitenden Metallzylinder mit einem kleinen Durchmesser aufzunehmen, welches darauf in Berührung mit der Folien Substrat-Anordnung gebracht wird, worauf ein Druck pro Längeneinheit der Berührungslinie im Bereich zwischen 1,79-53,7 kg/cm und vorzugsweise zwischen 8,95 bis 26,85 kg/cm zwischen dem Metallzylinder und der unterstützten Folien-Substrat-Anordnung ausgeübt wird. Während dieser Druck aufrechterhalten und die Berührungslinie in einer Richtung senkrecht zur Achse des Metallzylinders langsam bewegt wird, fliesst ein starker elektrischer Strom niedriger Spannung über die massiven Leiter, um längs des linienförmigen Kontaktes eine sehr hohe Elektrowärmeleistung zu erzeugen und die Folie und das Substrat miteinander zu verbinden.
Die Spannung liegt dabei unter 12 Volt und zweckmässigerweise innerhalb eines Bereiches zwischen etwa 0,1-5 Volt, und dabei wird eine elektrische Leistung pro Längeneinheit der Berührungslinie längs des genannten linienförmigen Kontaktes zugeführt, die grösser ist als 1,18 kVA pro cm und vorzugsweise zwischen etwa 2,7 bis 39,4 kVA pro cm liegt. Für die Bindung kann entweder Gleichstrom oder Wechselstrom verwendet werden, jedoch wird vorzugsweise Gleichstrom benützt.
Der Metallzylinder kann vorzugsweise aus Wolfram, Wolframcarbid, Legierungen aus Wolframcarbid mit geringen Anteilen, d. h. weniger als 25 % eines Legierungsmetalles aus der Gruppe von Kobalt, Tantal und Titan, sowie Gemischen desselben oder sogar rostfreiem Stahl bestehen. Um eine mechanische Beschädigung der empfindlichen Folie zu vermeiden, wird der Metallzylinder derart gedreht, dass gegenüber der Folie ein Abrollen und gegenüber dem genuteten Leiter eine Gleitbewegung auftritt, wobei die Drehgeschwindigkeit durch die Geschwindigkeit gegeben wird, die für den erwähnten linienförmigen Kontakt erwünscht ist.
Um die gewünschte Bindung zwischen der Platinmetallfolie und dem Substrat zu erzielen, muss kurzzeitig längs der genannten Berührungslinie eine Glühtemperatur erzeugt werden, die ausreicht, um die Substratoberfläche zu erweichen, ohne sie zu schmelzen. Die sich ausbildende Wärmeverteilung ist eine Funktion der Kontaktdauer in einem gegebenen Bindungsabschnitt, und falls die Vorwärtsbewegung des Linienkontaktes angehalten wird, während eine hohe elektrische Leistung zugeführt wird, kann die resultierende lokale Üb er- hitzung die dünne Platinfolie schmelzen oder durchbrechen.
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die längs der Berührungslinie erzeugte hohe Temperatur bei normaler Vorschubbewegung der Berührungslinie infolge der Leitfähigkeit und hohen Wärmekapazität des unteren massiven Leiters schnell abgeleitet wird.
Die Drehung des Metallzylinders wird so eingestellt, dass sich der Linienkontakt mit einer Geschwindigkeit, im allgemeinen 15,2-91,5 cm/min bewegt, welche ausreicht, um eine wirksame Bindung ohne die Gefahr eines Durchbrennens zu erzeugen. Die optimale Geschwindigkeit bei einer Vorrichtung mit einer gegebenen elektrischen Leistung wird entsprechend der Länge des Linienkontaktes zwischen dem Metallzylinder und der zu verbindenden Anordnung schwanken. Als Beispiel sei angegeben, dass eine Vorrichtung mit einer elektrischen Leistung von 58 kVA näherungsweise pro Minute 103 cm2 verbinden kann.
Dies bedeutet, dass bei einem Linienkontakt von 2,54 cm Länge zwischen dem Metallzylinder und der zu verbindenden Anordnung dieser Linienkontakt mit einer Geschwindigkeit von etwa 40,5 cm/min bewegt werden kann, während ein Linienkontakt mit einer Länge von 1,27 cm mit einer Geschwindigkeit von etwa 81 cm/min bewegt werden kann.
Als Hilfe für die Bedienungsperson bei der Auswahl der richtigen Vorschubgeschwindigkeit bei einer gegebenen Heizleistung dient das charakteristische Glühen oder die leuch tend rote Farbe im Bereich des Linienkontakts. Die optimale, in der Nachbarschaft des Linienkontakts erzeugte Temperatur sollte im Erweichungsbereich für das Substratmetall liegen und vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von etwa 100 bis 5000 C unterhalb des Schmelzpunktes des Substratmetalls.
Bei gegebenen Bedingungen ist es jedoch wünschenswert, dass Druck, elektrische Spannung und Vorschubgeschwindig keit des Linienkontakts im wesentlichen für jeden Durchgang der Folien-Substrat-Anordnung konstant gehalten werden, sowie auch für die Anzahl der Durchgänge, die erforderlich sein kann, um die Fläche der genannten Anordnung voll ständig zu erfassen.
Die erhaltene Verbundanordnung scheint von ähnlichen Anordnungen grundsätzlich verschieden zu sein, die mit den bisher verfügbaren Methoden hergestellt wurden. Im grössten
Teil der Grenzschicht zwischen der Platinmetallfolie und dem Substrat liegt eine Legierungszone, die eine starke mechanische Bindung zwischen den beiden Teilen ergibt. Diese Legierungszone erstreckt sich jedoch nur teilweise durch die Dicke der Folie und verändert nicht die chemische Beschaffenheit der äusseren Folienfläche. Anderseits kann die Wärme und der Druck hoher Intensität die Aussenfläche der Folie vergüten und der Verbundanordnung eine in einzigartiger Weise aktivierte und kontinuierliche Platinmetalloberfläche verleihen.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird an einem Ausführungsbeispiel nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben, in welchen eine Anzahl von Verfahrensschritten schematisch dargestellt sind. Es zeigen: Fig. -1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtungsform zur Durchführung des Verfahrens, gesehen in einer Richtung axial zum zylindrischen Element,
Fig. 2 eine Ansicht im wesentlichen längs der Linie 2-2 der Fig. 1,
Fig. 3 eine Teilansicht ähnlich der Fig. 2, die eine abgeänderte Ausführungsform darstellt,
Fig. 4 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung, gesehen axial zum zylindrischen Element,
Fig. 5 eine Ansicht längs der Richtung der Pfeile 5-5 gemäss Fig. 4,
Fig. 6 einen vergrösserten Teilschnitt eines Randabschnitts der Platinmetall-Substrat-Anordnung und
Fig. 7 bis 9 Ansichten, die der Fig.
6 ähnlich sind und verschiedene Wege zeigen, in welcher der Rand und die rückwärtigen Seitenflächen des Substrats abgedeckt werden können.
Die in den Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellte Vorrichtung kann sowohl von Hand als auch motorisch betrieben werden. Es wird ein massiver elektrischer Leiter verwendet, welcher die Form eines schweren Betts 10 aus Kupfer aufweist, oder zweckmässig aus einer etwas härteren Kupferlegierung, beispielsweise einer Kupfer-Silber-Legierung oder einer Kupfer-Beryllium-Legierung. Eine 2%ige Beryllium Kupfer-Legierung ist besonders hart und beständig. Am Bett 10 ist mindestens eine elektrische Zuleitung 11 und vorzugsweise eine Anzahl derselben vorgesehen, um dem Bett 10 den vorausgehend erwähnten Strom hoher Stromstärke und niedriger Spannung zuzuführen.
Ein Werkstück 12 in Form einer Platte aus Tantal, Titan, Niob oder einer Legierung dieser Metalle wird auf das Leiterbett 10 gelegt und eine geringfügig grössere oder gleich grosse Platinmetallfolie 13 wird über die Platte 12 gelegt.
Die Grösse und Dicke der Platte kann in weiten Grenzen zur Herstellung der Elektroden für die verschiedenen beabsichtigten Verwendungen schwanken. Beispielsweise können Elek troden, die zur Verwendung in Zellen zur Chlorierung von
Schwimmbecken oder zur Sterilisierung von kommunalem Trinkwasser bestimmt sind, aus einer Platte bestehen, die nur eine Grösse von etwa 5mal 15,2 cm und eine Dicke von etwa 1,6 mm aufweist, während Elektroden zur Behandlung von Abwasser oder für eine industrielle Verwendung eine Fläche von beispielsweise 5000 cm2 mit entsprechend grös serer Dicke aufweisen können, um die gewünschte Festigkeit und Steifheit zu ergeben.
Ein beweglicher massiver Leiter 14, der zweckmässig aus
Kupfer oder Kupferlegierung geformt ist, wie dies beim Bett
10 der Fall ist, weist eine bogenförmige Nut 15 zur Aufnahme eines länglichen harten zylindrischen Leiterelements 16 auf, welches ausreichend lang bemessen ist, um sich gemäss Fig. 2 über den- Rand des Bettes 10 hinaus zu erstrecken. Das zy lindrische Element 16, das wie erwähnt aus verschiedenen
Metallen, wie Wolfram, Wolframcarbid oder rostfreiem
Stahl bestehen kann, besitzt zweckmässig einen Durchmesser im Bereich zwischen etwa 6,4-19 mm, wobei ein kleinerer Durchmesser des Elements 16 eine schmalere wirksame Berührungslinie oder Zone liefert, wenn das Element 16 nach unten gegen die übereinandergeschichtete Folie 13 und Platte 12 gepresst wird.
Der bewegliche massive Leiter 14 weist mindestens eine und vorzugsweise eine Anzahl elektrischer Zuleitungen 17 auf. Um den erforderlichen Strom hoher Stromstärke und niedriger Spannung zur Verfügung zu stellen und dabei die Beweglichkeit des Leiters 14 zu gewährleisten, ist es in der Tat vorzuziehen, eine Anzahl von schmalen flexiblen Zuleitungen 17 zu verwenden, da eine einzige Zuleitung im allgemeinen so gross ausfallen müsste, dass sie die Bewegung des Leiters 14 behindert.
Bei einer nach unten gerichteten Kraft W zum Zusammendrücken der Folie 13 und der Platte 12 zwischen dem Element 16 und dem Bett 10, wird das Element 16 in Richtung des Pfeils 18 mit einer Geschwindigkeit gedreht, welche den gewünschten Vorschub des Elements 16 in Richtung des Pfeils 19 ergibt, so dass unter Wirkung des an den Zuleitungen 11 und 17 zugeführten Stroms hoher Stromstärke und niedriger Spannung die Folie 13 und die Platte 12, unterhalb der sich verschiebenden Kontaktlinie mit dem Element 16, miteinander verbunden werden.
Die Faktoren, welche bei der Bestimmung der richtigen, nach unten gerichteten Kraft W, der in den Zuleitungen 11 und 17 fliessenden Stromstärke und der Bewegungsgeschwindigkeit in der Richtung des Pfeils 19 berücksichtigt werden müssen, wurden vorausgehend erläutert und brauchen hier nicht wiederholt zu werden. Es wird jedoch erwähnt, dass die Anwendung der Kraft W bei der Steuerung der Bewegung im Leiter 14 und die Drehung des Elements 16 entweder mechanisch oder von Hand erfolgen können, abhängig von der Grösse und Anzahl der Platten 12, die mit Platinmetallfolie 13 zu überziehen sind.
In Verbindung mit der Beschreibung kann angenommen werden, dass die Fig. 1 und 2 eine von Hand betriebene Anordnung darstellen, in welcher die Bedienungsperson den Leiter 14 in einer Hand halten und eine nach unten gerichtete Kraft W darauf ausüben würde, während die andere Hand das Element 16 mittels einer an einem Ende desselben angeordneten Kurbel in Drehung versetzen würde. Bei dieser Betriebsweise wird die Bewegungsgeschwindigkeit in Richtung des Pfeils 19 durch die von der Handkurbel 16a erteilte Drehgeschwindigkeit des Elementes 16 bestimmt.
In Fig. 3 ist eine geringfügig abgeänderte Ausführung der Anordnung der Fig. 1 und 2 dargestellt, bei welcher das zylindrische Element 16 einen zentralen Abschnitt mit ge ringfügig vergrössertem Durchmesser aufweist, wie bei 16b angegeben ist, wobei dieser Abschnitt die wirksame Länge des Elements 16 zum Kontakt mit der aufeinanderliegenden Anordnung der Folie 13 und Platte 12 darstellt. Bei dieser Ausführung weist die Nut 15 im Leiter 14 eine Ausnehmung
15a auf, welche den Abschnitt 16b des Elements 16 mit vergrössertem Durchmesser eng umgibt, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen dem Element 16 und dem Leiter 14 über die gesamte Länge der Nut 15 bzw. 15a vorhanden ist.
Die gemäss Fig. 3 abgeänderte Anordnung kann vorteilhaft sowohl mit einer von Hand betätigten als auch einer motorisch angetriebenen Vorrichtung verwendet werden und gestattet die Verbindung der Folie 13 mit Platten 12 von veränderlicher Breite, indem lediglich die Anordnung durch die Vorrichtung mehrere Male hindurchgeschickt wird, um die Folie 13 mit der Platte 12 längs einander überlappender Bereiche zu verbinden, die im wesentlichen der Weite der axialen Länge des vergrösserten Abschnitts 16b entsprechen.
Beispielsweise sei angeführt, dass in einer von Hand betätig ten Anordnung ein drehbares Element 16 verwendet werden könnte, das einen erweiterten Abschnitt 16b aufweist, des sen axiale Länge 12,7 mm oder geringfügig weniger beträgt, in welchem Fall 4 oder 5 Durchgänge über die Platte 12, die eine Breite von 50 mm aufweist, erforderlich wären, um die Bindung der Folie 13 über die gesamte Breite der Platte zu ermöglichen. In diesem Falle wäre ein Faktor, welcher die optimale axiale Länge des vergrösserten Abschnitts 16b bestimmt, die nach unten gerichtete Kraft W, welche bei Handbetrieb wirksam eingesetzt werden könnte.
Anderseits wäre bei einer mechanisch angetriebenen Vorrichtung, welche für die Behandlung grosser Elektroden für industrielle Zwecke bestimmt ist, wobei die Breite der Platte 12 etwa 30-60 cm oder mehr betragen könnte, ein Hauptgesichtspunkt bei der Bestimmung der optimalen Länge des vergrösserten Abschnitts 16b die praktische Begrenzung, die für die Zufuhr des Stromflusses hoher Stromstärke und niedriger Spannung an die Zuleitung 11 und 17 gegeben ist. Mit anderen Worten, es wäre eine Frage der Wirtschaftlichkeit, ob die Bearbeitung breiter Platten 12 in mehreren Durchgängen durch die Vorrichtung mit einer Leistungsquelle bescheidener Grösse praktischer ist als ein einziger Durchgang, welcher grosse Transformatoren zur Lieferung des erforderlichen hohen Stromes geringer Spannung erfordern könnte.
In den Fig. 4 und 5 ist schematisch eine Vorrichtung dargestellt, welche besser an die mengenmässige mechanische Bindung der Folie 13 an die Platten 12 angepasst ist. In dieser Vorrichtung ist das Bett 10 durch einen massiven Leiter 20 ersetzt, der als drehbarer Zylinder mit verhältnismässig grossem Durchmesser ausgebildet und aus Kupfer oder Kupferlegierung hergestellt ist, wie dies in Verbindung mit dem Bett 10 beschrieben wurde. In einer derartig ausgebildeten Vorrichtung wird der obere massive Leiter 14, welcher in der Nut 15 das drehbare zylindrische Element 16 aufnimmt, in solcher Weise abgestützt, dass die Kraft W fluchtend zur Achse des Elements 16 und zur Achse des zylindrischen Leiters 20 in einer gemeinsamen Ebene liegt.
Der Durchmesser des zylindrischen Leiters 20 sollte das 10- bis 20fache des Durchmessers des Elements 16 betragen, so dass, wenn eine Platte 12 und eine Folie 13 zwischen dem Element 16 und dem zylindrischen Leiter 20 hindurchtreten, mit der Platte 12 eine merklich grössere Berührungslinie oder -zone erhalten wird als mit der Folie 13. Die grosse Masse des zylindrischen Leiters 20 gestattet dabei einen schnellen Wärmeabfluss von der Berührungszone mit der Platte 12.
Der zylindrische Leiter 20 und der obere massive Leiter 14 sind jeweils mit geeigneten Zuleitungen 11 bzw. 17 versehen, um in der vorausgehend beschriebenen Weise einen hohen Strom niederer Spannung heranzuführen, und in Fig. 5 ist bei 21 ein Getriebeantrieb dargestellt, durch welchen der zylindrische Leiter 20 in Richtung des Pfeils 22 und das Element 16 in Richtung des Pfeils 23 mit identischen Umfangsgeschwindigkeiten gedreht werden, während sie elektrisch voneinander isoliert sind. Ein Halter 24 wird vorzugsweise verwendet, um die richtige Fluchtung der Platte 12 und der darüber angeordneten Folie 13 zu erzielen, wenn diese zwischen dem zylindrischen Leiter 20 und dem Element 16 eingegeben werden, und ein zweiter Halter 25 wird vorzugsweise angeordnet, um die miteinander verbundenen Teile aufzunehmen, die in Richtung des Pfeils 26 abgegeben werden.
Die nach unten gerichtete Kraft W kann durch eine beliebige mechanische Übertragungsanordnung, hydraulische Presse oder dergleichen übertragen werden, die in ihrer Grösse auf die Abmessung oder Breite der zu behandelnden Platte 12 abgestellt ist. In diesem Zusammenhang wird erwähnt, dass die Breite des zylindrischen Leiters 20 und die Länge des Elements 16 abhängig von der Breite der zu bearbeitenden Platten 12 erheblich variiert werden können. Es ist ferner offensichtlich, dass die in Fig. 3 dargestellte Aus führungsform, bei welcher das Element 16 einen kurzen axialen Abschnitt mit vergrössertem Durchmesser aufweist, welcher als wirksames Verbindungselement arbeitet, in gleicher Weise in der in den Fig. 4 und 5 schematisch dargestellten Vorrichtung verwendet werden kann.
Bei einer verhältnismässig kleineren Masse des oberen Leiters und einer Wärmekonzentration in der Nachbarschaft des zylindrischen Elements 16, ist es manchmal erwünscht, im Leiter 14 Kanäle 30 zur Umwälzung eines Kühlmittels vorzusehen. Eine derartige Kühlvorrichtung im Leiter 14 wäre von besonderem Wert in einer Anordnung, die für längere Arbeitsperioden oder kontinuierlichem Betrieb bestimmt ist.
Der Leiter 14 kann einer Abnützung oder einer Belagbildung innerhalb der Nut 15, 15a unterliegen, besonders wenn er aus Kupfer besteht. Dies kann durch Verwendung von härteren Kupferlegierungen, wie vorausgehend erwähnt, verringert werden, oder durch Verwendung anderer Leitermetalle, wie beispielsweise Tantal, Rhodium, Gold oder Legierungen dieser Metalle, zumindest in den Bereichen, welche die Innenflächen der Nut 15, 15a bilden.
Die vergrösserte Darstellung gemäss Fig. 6 zeigt einen Randabschnitt einer Platte 12, die mit einer Folie 13 verbunden ist, wobei die Schweiss- oder Bindungszone bei 27 verläuft. In manchen Fällen, bei welchen ein Platinmetall mit einer Platte aus Titan, Niob oder Tantal verbunden ist, können der Rand 12a und die Rückseite 12b der Platte einfach ohne Überzug gelassen werden, wobei eine Elektrode mit einer Betriebsfläche entsteht. Wahlweise können die Kante 12a und die Rückseite 12b mit einem Schutzfilm 28 aus Epoxydharz, glasartiger Keramik oder einem anderen nichtmetallischen Material überzogen werden.
Für andere Elek trodenanwendungen kann es vorteilhafter sein, die Folie 13 um die Platte 12a und um die Rückseite 12b umzuschlagen, wie dies bei 13a in Fig. 8 dargestellt ist, in welchem Fall der Abschnitt 13a mit der Rückseite 12b der Platte unter Verwendung einer vorausgehend beschriebenen Vorrichtung verbunden werden kann, wobei aber der Abschnitt 13a vom Element 16 oder vom erweiterten Abschnitt 16b desselben erfasst wird. In diesem Fall kann wiederum ein Überzug 28a aus Epoxydharz, glasartiger Keramik oder dergleichen, falls erwünscht, an die Abschnitte der Platten 12, die nicht mit Platinmetall überzogen sind, aufgetragen werden.
In einigen Arten elektrolytischer Prozesse ist es erwünscht, dass beide Oberflächen einer Elektrode als aktive Flächen wirken. In einem solchen Fall kann eine zweite Platinmetallfolie 13' mit der Rückseite 12b der vorausgehend verbundenen Anordnung verbunden werden, wobei die vorausgehend beschriebene Anordnung verwendet wird, und die Folie 13' in Berührung mit dem Element 16 oder dem erweiterten Abschnitt 16b desselben steht. Es wird in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass bei einem zweiten Durchtritt der Anordnung durch die Vorrichtung ein ausreichender Wärmeabfluss von der Bindungszone weg erfolgt, und zwar durch das Bett 10 oder den zylindrischen Leiter 20, so dass die vorausgehend aufgetragene Platinmetallschicht wenig oder überhaupt nicht verändert wird.
In anderen Worten, die zur Bindung aufgewandte Wärme wird wirksam in einer begrenzten Zone konzentriert, in welcher sich das Element 16 oder dessen erweiterter Abschnitt 16b in Berührung mit der übereinander angeordneten Folie und der Platte 12 befindet. Eine zweiseitig belegte Anordnung, wie sie in Fig. 9 gezeigt ist, kann in verschiedener Weise versiegelte Endabschnitte aufweisen, die überlappenden Ränder der Folien 13, 13' können zusammengebracht und wie bei 29 ersichtlich, miteinander verschweisst werden, oder ein Film 28b aus Epoxydharz, glasartiger Keramik oder einem anderen nichtmetallischen Schutzmaterial kann angewandt werden.
Im vorausgehenden wurde die Bindung von Platinmetall an Platten oder Substraten aus Tantal, Titan, Niob und deren Legierungen beschrieben, wobei eine typische Legierung 80-85 % Titan und 20-15 % Molybdän enthält; es wird jedoch darauf hingewiesen, dass das beschriebene Verfahren auch zur Verbindung von Platinmetallen mit anderen Substraten geeignet ist, einschliesslich Aluminium, Nickel und gewissen rostfreien Stählen. Derartige andere Metalle, welche als kompatible Metalle bezeichnet werden können, bilden anscheinend eine ausreichende Legierungsschicht mit dem Platinmetall, um die kontinuierliche Platinmetallfolie sicher mit dem Substrat zu verbinden, wenn dies unter den Bedingungen erfolgt, die die vorliegende Erfindung kennzeichnen.
Damit betrifft die Erfindung gemäss ihrem breitesten Konzept die Verbindung von Platinmetallfolien mit irgendeinem kompatiblen Metallsubstrat. Jedoch besteht ein besonderer Vorteil, wenn Elektroden zur Verwendung in Elektrolyseanlagen hergestellt werden, bei denen eine Chlorproduktion oder eine Bildung von Hypochlorit oder von Perverbindungen auftritt, als Substrat ein Metall wie beispielsweise Tantal, Titan oder Niob, oder deren Legierungen verwendet werden, die ausreichend widerstandsfähig sind, um dem Korrosionsangriff zu widerstehen, so dass eine lokalisierte Verletzung des Platinmetallüberzugs nicht zu einer progressiven Zerstörung der Elektrode führt.
Laminierte Elektroden, die im Einklang mit der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, haben sich gegenüber den bisher verfügbaren Elektroden in verschiedenen Wasserchlorierungs- und Hypochlorierungsverfahren als überlegen erwiesen, ferner beim Sterilisieren von Trinkwasser, beim Reinigen von Wasser in Schwimmbecken und bei der Behandlung von Abwasser. Derartige Elektroden sind ferner überlegen bei der Herstellung, von Chlorit und in verschiedenen Brennstoffzellen, und bei Elektrodialyse und elektroorganischen Reaktionen.
Weitere Änderungen im Herstellungsverfahren der laminierten Metallgegenstände und der daraus hergestellten Artikel sind für den Fachmann offensichtlich und werden im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche von der vorliegenden Erfindung mitumfasst.