[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung der Beschichtungprozesse von
aktivierbaren oder reaktivierbaren Elektroden für elektrolytische Zwecke, insbesondere
dimensionsstabile Elektroden auf Ventilmetallbasis, wobei auf der zu beschichtenden
Elektrodenoberfläche Fremdstoffe oder anhaftende Teile einer Beschichtung durch Abrasion
mittels eines auf die Oberfläche treffenden Strahls eines Fluids entfernt werden.
[0002] Aus der EP-PS 063 540 sind Verfahren zur Aktivierung und Reaktivierung von Elektroden
bekannt, wozu unter anderem Beizen, Sandstrahlen und mechanische Aufrauhung der Oberfläche
gehören.
[0003] Diese Vorbehandlungen dienen:
a) zur Reinigung und
b) zur Beschaffung einer geeigneten Oberfläche bezüglich der Haftung der Beschichtung.
[0004] Weiterhin ist aus DE 40 32 862 A1 ein Verfahren zur Vorbehandlung metallischer Oberflächen
für thermische Spritzbeschichtungen bekannt, bei dem auf eine Bauteiloberfläche ein
ständiger Wassertropfen-Strahl mit einem Druck von 2500 bis 3500 bar als gesteuerte
Erosion auftrifft; zur Verstärkung des erosiven Effektes können dem Wasser feste Partikel
als Zusätze beigemischt werden.
[0005] Die bekannten Verfahren bringen folgende ökonomische, ökologische oder technische
Probleme mit sich:
[0006] Durch Aufhärten der Oberfläche beim Sandstrahlen kann es zu einem erheblichen Verzug
der Anodenstruktur mit entsprechendem Verlust der geometrischen Grundstruktur der
Elektrode, wie z.B. ihrer Ebenheit oder hohlzylindrisch gebogener Oberflächen kommen,
die anschließend mit mechanischem oder thermischem Richten wieder eingebracht werden
muß.
[0007] Beizen oder Strahlen kann zu einem erheblichen Abtrag des Substrates führen. Es fallen
normalerweise große Mengen von belasteter Altsäure oder Strahlmittel an. Die Rückgewinnung
von Edelmetall aus diesen Altsäurelösungen ist normalerweise nicht wirtschaftlich.
Die Aufrauhung der Oberfläche beim mechanischen Bürsten bringt die Gefahr von Einschließungen
des Bürstenmaterials in die Oberfläche mit sich, die anschließend während des Betriebes
die Qualität der Anoden stark beeinflussen kann. Die durch Bürsten erreichte Oberflächentopographie
eignet sich nur bedingt für eine nachfolgende Beschichtung.
[0008] Eine strömungstechnisch ideale Anordnung von Strömungsbahnen ist praktisch mittels
Sandstrahlen nicht zu erzeugen.
[0009] Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine vergrößerte Oberfläche zu schaffen, eventuell
fest haftende lokale Verunreinigungen, bzw. Restbeschichtungen sowie Passivschichten
zu entfernen und gegebenenfalls die Oberfläche für den Beschichtungsprozeß aufzurauhen.
Dabei soll das Elektrodensubstrat sowie im Inneren des Substrats aufgebrachte schon
vorhandene Mikro-Strukturen oder Rauhigkeiten im ungünstigsten Fall erhalten bleiben.
[0010] Nachfolgend wird auf Basis des abgetragenen Gemisches aus Edelmetall und Verunreinigungen
ein Recycling der abgetragenen Edelmetall möglich.
[0011] Die Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
[0012] Ein wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, daß durch minimale Veränderungen im
Druck und Düsensystem, die Möglichkeit besteht, bereits beschichtete Anoden zu schneiden
ohne Wärmeeintrag, der zu einer Deaktivierung und Verschlechterung der Qualität der
Elektrode im Randbereich führen könnte.
[0013] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis
7 angegeben.
[0014] Die Erfindung wird nachstehend anhand von vier Ausführungsbeispielen näher erläutert.
[0015] Als erstes Beispiel dient eine Elektrode für Elektrolysezellen, insbesondere für
Quecksilber-Chloralkali-Elektrolysezellen, die mit einer Vielzahl von aktivierten
Elektrodenteilen aus Flachprofilen versehen ist, wie sie beispielsweise aus der DE-PS
29 49 495 oder US-PS 43 64 811 bekannt ist; der zur Vorbehandlung ausgewählte Bereich
der Elektrodenteile wird mittels einer Positioniervorrichtung so zu der ebenfalls
in einer Positioniervorrichtung befindlichen Düse eines Hochdruck-Wasserstrahlgerätes
ausgerichtet, daß der mit einem Druck im Bereich von 1000 bis 4000 bar auftreffende
Wasserstrahl die Fläche der zu behandelnden aktivierbaren Elektrodenteile mäanderförmig
bzw. zickzackförmig überstreicht; eine solche Positionierung von Hochdruck-Wasserstrahl-Düsen
ist in der eingangs erwähnten DE-OS 40 32 862 beschrieben; der Austritt des Hochdruck-Wasserstrahls
ist im Winkel der Gemoetrie des Werkstückes angepaßt, meist jedoch lotrecht zur Oberfläche
der zu behandelnden Elektrodenteile, wobei übliches aus dem Wasserleitungsnetz zur
Verfügung gestelltes Wasser im Raumtemperaturbereich ausreichend ist. Der Hochdruck-Wasserstrahl
wird dabei solange über die zu behandelnde Fläche der zu aktivierenden Elektrodenelemente
geführt, bis die Beseitigung der vorherigen Beschichtung bzw. die gewünschte Oberflächenrauhigkeit
im Bereich der zu beschichtenden Elektrodenteile erreicht ist.
[0016] Weitere Ausführungsbeispiele sind anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch die Behandlung anhand eines Ausschnitts eines konkav hohlzylindrisch
gebogenen Anodensegments für die Stahlbandverzinkung mittels zickzack- bzw. mäanderförmig
geführten Hochdruck-Wasserstrahls.
In Figur 2 ist die Behandlung anhand eines Ausschnitts einer konkav gebogenen Anode
für die Stahlbandverzinkung schematisch dargestellt, wobei der Hochdruck-Wasserstrahl
in tangentialer Richtung entlang der inneren hohlzylindrischen Fläche geführt wird.
Figur 3 zeigt schematisch im Ausschnitt die Oberflächenstruktur einer ebenen Elektrode
nach ihrer Behandlung mittels Hochdruck-Wasserstrahl.
[0017] Gemäß Figur 1 werden die ausschnittsweise dargestellten radial-, bzw. hohlzylindrisch
gebogenen Elektroden 1 ihrer konkav ausgebildeten Oberfläche 2 mittels eines Hochdruck-Wasserstrahls
3 behandelt, welcher aus der Düse 4 einer hier nicht näher dargestellten Hochdruck-Vorrichtung
austritt; die Düse 4 wird rotatorisch längs der mit Ziffer 5 bezeichneten Vorschubrichtung
mäanderförmig, bzw. zickzackförmig bewegt, wobei der Winkel zwischen dem austretenden
Hochdruck-Wasserstrahl und dem behandelten Flächenelement der Elektrode 1 im Bereich
von 10 bis 90° C liegt; vorzugsweise trifft der Hochdruck-Wasserstrahl 3 lotrecht
auf das jeweilige Flächenelement der Elektrode 1; der Druck des Hochdruck-Fluidstrahls
beträgt 2000 bis 3500 bar. Der rotatorisch bewegte Düsenkopf kann bis zu 8 Einzeldüsen
aufnehmen bei einer Drehzahl von 10 bis 4000 min⁻¹. Der Abstand Düse zu Werkstück
beträgt 5 bis 100 mm, vorzugsweise 12 mm, Versatz 1 mm.
[0018] Durch den auftreffenden Hochdruck-Wasserstrahl 3 bilden sich strömungstechnisch günstige
elektrodenseitig sichbare Rillenschattierungen, unterschiedlicher Winkel ab, die mit
Bezugsziffer 6 bezeichnet sind.
[0019] In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 wird der Hochdruck-Wasserstrahl
als Flachstrahl 3 mittels einer Flachstrahldüse 8 radial zur Oberfläche 2 der Elektrode
1 geführt. Analog entstehen strömungstechnisch günstige elektrodenseitig sichtbare
Rillenschattierungen 7, die sich in tangentialer Richtung entlang der konkaven Oberfläche
der Elektrode 1 erstrecken. Der Druck liegt bei 2000 bis 3500 bar, Abstand Düse-Anodenoberfläche
bei 12 mm, der Versatz bei 1 mm.
[0020] In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist ausschnittsweise die Geometrie
einer ebenen Elektrodenstruktur dargestellt. Analog zur Vorschubrichtung 5 entstehen
durch Versatz des Düsenstrahls sich überlappende Bahnen 9, die unterteilt sind in
mikroskopisch kleine sich überlappende Querrillen 10; als besonders vorteilhaft erweist
sich die erzielte Oberflächenvergrößerung. Die durch die Variation von Druck, Abstand,
Düse und Vorschub entstehende mehr oder gering zerklüftete, in jedem Fall aber einschlußfreie
und saubere Oberflächentopografie eignet sich als Vorbehandlungsstufe zum Walzplattieren
von Platin-Folien auf Titan-Substrat für Anoden eingesetzt zur Peroxodisulfatherstellung
sowie auch als Vorbehandlungsstufe für eine metallische Verbindung von Cu- mit Ti,
Stahl mit Titan, Al mit Ti, Cu mit Ti mittels dem Strangpreßverfahren.
[0021] Weiterhin ist es durch Einsatz von Hochdruck-Wasserstrahlen mit Abrasivzusatz möglich,
Rillenstrukturen von gezielt eingebrachten quer- oder längs oder kreuzförmig angeordneten
Bahnen geringer Tiefe in das elektrodenseitige Substrat einzufräsen, die in der Praxis
den Gastransport und Massentransport während der Elektrolyse steuern.
1. Verfahren zur Vorbereitung des Beschichtungsprozesses von aktivierbaren oder reaktivierbaren
Elektroden für elektrolytische Zwecke, insbesondere dimensionsstabile Elektroden auf
Ventilmetallbasis, wobei auf der zu beschichtenden Elektrodenoberfläche Fremdstoffe
oder anhaftende Teile einer Beschichtung durch Abrasion mittels eines auf die Oberfläche
treffenden Strahls eines Fluids entfernt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Hochdruck-Fluidstrahl mit einem Druck im Bereich von
1000 bis 4000 bar aus einer Düse im Winkel zwischen 10 bis 90° auf die zu beschichtende
Elektroden-Oberfläche auftrifft.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung ohne Veränderung
der bestehenden Oberflächenstruktur entfernt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtende Oberfläche
aufgerauht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruck-Wasserstrahl
auf eine Elektroden-Oberfläche mit einer Anfangsrauhigkeit auftrifft.