DE2555419C2

DE2555419C2 - Kathode zur Herstellung von Nickelkörpern

Info

Publication number: DE2555419C2
Application number: DE19752555419
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Chem. Dr. von 6000 Frankfurt Döhren; Otmar Dipl.-Kfm. 5800 Hagen Weber
Original assignee: Weber, Otmar, Dipl.-Kfm., 5000 Köln
Current assignee: Glencore Canada Corp
Priority date: 1975-12-10
Filing date: 1975-12-10
Publication date: 1985-11-21
Also published as: DE2555419A1

Description

rungen in der Grundplatte einzubringen und zu verankern, so daß der zylindrische Formkörper beidseitig über die Grundplatte vorsteht und elektrisch und mechanisch fest mit dieser verbunden ist Prinzipiell ist es natürlich auch möglich, die Formkörper mit der Grundplatte durch einen Schweißvorgang, zu verbinden oder sie mit der Grundplatte zu verschrauben. Nachdem die Formkörper mit der Grundplatte fest verbunden sind, wird der Zwischenraum zwischen den Formkörpern mit einem nichtleitenden Material so ausgefüllt, daß eine Oberfläche entsteht, weiche an den Stellen, an denen die Formkörper eingelassen sind, Inseln zur Abscheidung des Metalls besitzt

Als in die Zwischenräume einzufüllende Materialien eignen sich die verschiedensten Kunststoffe bzw. Gießharze, wobsi jedoch besonders wichtig ist, daß sie zum einen gegen das Abscheidebad beständig sind, zum anderen möglichst keiner Schrumpfung unterliegen. Geeignet sind beispielsweise Epoxidharze, deren Schrumpfung durch Füllstoffe, wie Glasmehl, Steinmehl oder Asbest, vermindert wird, oder beispielsweise ungesättigte Polyesterharze, welche gegebenenfalls Füllstoffe enthalten.

Es ist so möglich, eine Elektrode mit sehr hoher Standzeit herzustellen. Es wird vermieden, daß Spalten zwischen Formkörpern und Kunststoff entstehen, in die sonst unerwünscht Elektrolyt eindringen könnte.

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der F i g. 1 und 2 näher erläutert Dabei zeigt F i g. 1 einen Teil der erfindungsgemäßen Elektrode in Draufsicht, F i g. 2 einen Querschnitt durch die Elektrode längs der Linie A-A.

Die Grundplatte 1, welche aus leitendem Material, beispielsweise Stahl, Nickel oder insbesondere Kupfer besteht, welches gegebenenfalls versilbert sein kann, und welche eine Dicke von beispielsweise 2 bis 5 mm besitzt, ist mit Bohrungen versehen, welche aus Gründen günstiger Stromverteilung in versetzten Reihen angeordnet sind. In diese Bohrungen werden zylindrische Formkörper 2 mit einem Durchmesser von 10 bis 20 mm eingepreßt wobei der Durchmesser der zylindrischen Körper etwas größer ist als der Durchmesser der Bohrung. Beim Einpressen ergibt sich dann eine einwandfreie mechanische und elektrische Verbindung von Grundplatte 1 und Formkörper 2. Auf die mit Formkörpern 2 versehene Grundplatte 1 wird dann ein nichtleitender Überzug 3 aufgebracht, welcher die Zwischenräume zwischen den Formkörpern auf beiden Seiten der Grundplatte 1 ausfüllt und die Außenkanten der Grundplatte 1 fest und elektrolytdicht anschließt Nur die Oberflächen 21 der Formkörper 2 werden freigelassen.

Um die Ablösung der abgeschiedenen Metallkörper zu verbessern, ist es zweckmäßig, dem Abscheidebad beispielsweise organische Sulfo- oder Sulfonylvcrbindungen zuzugeben. Weiterhin ist es notwendig, die ' Oberflächen der Formkörper an den Stellen, an welchen die Nickelabscheidung erfolgen soll, mit einer möglichst glatten Oberfläche, beispielsweise durch Polieren zu versehen. Die Abscheidebedingungen können auch durch die Formgebung der Oberfläche der Formkörper beeinflußt werden. Besonders zweckmäßig ist es, die Oberfläche der Formkörper ballig wie die Oberfläche 22 in F i g. 2 auszubilden. Es wird damit die Abscheidung zur Mitte der Formkörper gezogen, so daß die Gefahr von Abscheidungen in einem etwa entstandenen Spalt zwischen Formkörper 2 und Kunststoffmasse 3 vermindert wird.

Die erfindungsgemäßen Kathoden weisen in der Praxis sehr hohe Standzeiten auf und können wesentlich häufiger als lOmal verwendet werden. Die Entfernung der gebildeten Nickelkörper erfolgt nicht mehr durch Verbiegen der relativ dünnen Kathoden, sondern durch mechanisches Abschlagea Die Sollbruchstellen sind dabei die polierten Stirnseiten der Formkörper. Diese polierten Stirnseiten finden sich auf der selben Ebene wie das elektrisch nichtleitende Material. Die Nickelkörper müssen somit nicht aus Löchern herausgeholt werden, sondern nur von einer Ebene entfernt werden. Die Stirnflächen müssen poliert sein, um einerseits eine ausreichende Haftung während des Elektrolyseprozesses zu gewährleiten und andererseits die mechanische Entfernung der gebildeten Nickelkörper nach dem Elektrolyseprozeß zu gewährleisten. Dies war nach dem Stand der Technik nicht zu erwarten. Gemäß DE-OS 24 06 473 müssen die Grundflächen ausreichend klein sein, um kontinuierlich kleinste Teile entfernen zu können. Gemäß DE-AS 22 12 183 soil die Oberfläche der Kathode sogar durch Sandstrahlen aufgerauht werden, um eine ausreichende Haftung zu gewährleisten. Obendrein werden hierbei die Nickelkörper mechanisch an den Wandungen der Löcher gehalten. Überraschend ist weiterhin die Tatsache, daß ballig ausgebildete Formkörper überhaupt in der Lage sind, Nickelkörper während des Hydrolyseprozesses ausreichend festzuhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Kantenabstand zwischen 0,25 bis 0,6 mm liegen soll. Es Patentansprüche: entstehen so kleine, nach außen ragende Klumpen, die so klein sind, daß sie leicht weggebrochen werden kön-

1. Kathode mit hoher Standzeit zur Herstellung nen. Es ist unbedingt erforderlich, kleine Spitzen zu havon Nickelkörpern hoher Reinheit durch elektrolyti- 5 ben, da bei merklich höherem Durchmesser der Spitzensches Niederschlagen von Nickel auf eine Metall- oberfläche die Haftfläche zu groß wird und das abgelaplatte, deren Oberfläche durch elektrisch nichtlei- gerte Metall zu fest daran anhaftet, da das abgelagerte tendes Material inselförmig unterteilt ist, bestehend Metall sich radial über die Spitzen auswettet und dabei aus einer Grundplatte aus metallisch leitendem Ma- die Form einer Scheibe erhält, die nur noch schwer entterial, dadurch gekennzeichnet, daß beid- io fernt werden kann. Die Entfernung der kleinen Metallseitig über die Oberflächen der Grundplatte (1) vor- teilchen soll vorzugsweise kontinuierlich durch einen stehende elektrisch leitende zylindrische Formkör- Schaber erfolgen. Das Verfahren ist insbesondere für per (2) vorhanden sind, die metallisch leitend mit der die Gewinnung von feinkörnigem Kupferpulver beGrundplatte verbunden sind, die Zwischenräume schrieben, welches eine mittlere Teilchengröße von 4 bis zwischen den Formkörpern mit einem festhaften- 15 100 μπι Durchmesser aufweist Sofern die dort beschrieden, elektrolj'tdicht anschließenden und elektrisch bene Vorrichtung überhaupt für Nickel geeignet wäre, nichtleitendem Material (3) aufgefüllt sind, und die würde ebenfalls nur eb feinkörniges Nickelpulver her-Stirnseiten (21) der Formkörper (2) poliert sind. stellbar sein.

2 Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Die DE-AS 22 12 183 beschreibt eine Kathode zum

zeichnet, daß die Stirnseiten (22) der Formkörper 20 galvanischen Niederschlagen von Metallen, inbesonde-

baüig ausgebildet sind und über die Oberfläche hin- re Nickel, deren Oberfläche ein- oder beidseitig mit ei-

ausragen, die durch das elektrisch nichtleitende Ma- ner Haftschicht und einem Abdecklack sowie Trennli-

terial (3) gebildet wird. nien oder -zonen aus einem Werkstoff mit hohem elek-

3. Kathode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- trischem Widerstand versehen ist, bei dem die Oberflä-

kennzeichnet, daß die Durchmesser der Formkörper 25 ehe mindestens im Bereich der Trennlinien oder -zonen

(2) einen Durchmesser von 10 bis 20 mm aufweisen. mit Chrom beschichtet und die Trennlinien oder -zonen

aus einem mit Dicyandiamid gehärteten Epoxylack be-

stehen. Es handelt sich somit um eine verbesserte Kathode gemäß DE-AS 12 02 005, die bereits mehrfach 30 verwendet werden kann, jedoch immer noch keine aus-Gegenstand der Erfindung ist eine Kathode mit hoher reichende Standzeit aufweist. Der im Siebdruckverfah-Standzeit zur Herstellung von N'ckelkörpern hoher ren aufgebrachte Epoxylack wird nämlich sowohl durch Reinheit durch elektrolytisches Niederschlagen von die inneren Spannungen des abgeschiedenen Nickels als Nickel auf eine Metallplatte, deren Oberfläche durch auch durch die Vorgänge beim Entfernen der gebildeten elektrisch nichtleitendes Material inselförmig unterteilt 35 Nickelstücke durch Verbiegen beschädigt Der Nickelist und die aus einer Grundplatte aus metallisch leiten- niederschlag befindet sich bei diesen Kathoden zumindem Material beisteht dest teilweise in Vertiefungen, die die Höhe der Chrom-

Zur Herstellung von Nickelkörpern, insbesondere schicht plus der Epoxydharzschicht aufweisen,
beim Elektroraffinieren von Nickel, wird das Metall üb- Die Mindesthöhe der isolierenden Streifen soll nicht licherweise auf dünnen Ausgangsblechen kathodisch 40 wesentlich geringer sein als die Enddicke des Nickelnieniedergeschlagen, wobei die beiden Seiten der Aus- derschlags. V/eiterhin soll die Oberfläche der Kathode gangsbleche mit einen oder mehreren Linien oder Strei- an den Stellen, an denen sich das Nickel schließlich niefen aus nichtleitendem Material versehen sind, so daß in derschlägt durch Sandstrahlen aufgerauht werden,
den abgeschiedenen plattenförmigen Körpern ge- Die US-PS 13 13 246 beschreibt eine unlösliche Anschwächte Stellen bzw. Sollbruchstellen gebildet wer- 45 ode für die Reinigung von Kupfer, welche elektrisch den. Dabei ist jedoch der Aufwand zum Zerbrechen der nichtleitende Bezirke aufweist. Sie dient somit völlig abgeschiedenen Platten recht hoch. Weiterhin ist es be- anderen Zwecken.

kannt, als Kathode einen biegsamen Formkörper zu Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kaverwenden, auf weichen das Nickel, halbhaftend mit thode mit hoher Standzeit zur Herstellung von Nickelniedriger innerer Spannung niedergeschlagen wird und 50 körpern hoher Reinheit durch elektrolytisches Niederdas niedergeschlagene Nickel durch Biegen des Form- schlagen von Nickel auf eine Metallplatte zu schaffen, \ körpers außerhalb des Bades abgelöst wird. Auch dabei deren Oberfläche durch elektrisch nichtleitendes Matewird das Nickel auf elektrisch leitenden Inseln auf der rial inselförmig unterteilt ist, bestehend aus einer Kathode niedergeschlagen und das nichtleitende Mate- Grundplatte aus metallisch leitendem Material. Diese rial zwischen den Inseln ist in sickenartig in den Form- 55 Kathode soll einfach herstellbar sein, eine lange Bekörper eingeprägte Vertiefungen eingebracht (DE-AS triebszeit aufweisen und ein Arbeiten mit hohen Strom-12 02 005). Die Kathoden können bei diesem Verfahren dichten gestatten. Weiterhin soll ein einwandfreies Abnicht wieder verwendet werden. lösen abgeschiedener Nickelkörper möglich sein.
Die DE-OS 24 06 473 beschreibt eine Vorrichtung zur Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, elektrolytischen Gewinnung von Metall aus einer Me- 60 daß beidseitig über die Oberflächen der Grundplatte tall enthaltenden Elektrolytlösung, bei der die leitfähige vorstehende elektrisch leitende zylindrische Formkör-Oberfläche der Kathode glatt ist und aus mehreren ver- per vorhanden sind, die metallisch leitend mit der hältnismäßig kleinen elektrischen Leitern und einer Grundplatte verbunden sind, die Zwischenräume zwinichtleitenden Masse besteht, die die kleinen Leiter in sehen den Formkörpern mit einem festhaftenden elekeinem Abstand voneinander hält. Diese bürstenförmi- 65 trolytdicht anschließenden und elektrisch nichtleitengen Kathoden müssen aus voneinander getrennten Ka- dem Material aufgefüllt sind, und die Stirnseiten der lliodenspitzen bestehen, die einen Durchmesser von Formkörper poliert sind.
0,025 bis 0,15 mm aufweisen sollen, und deren engster Besonders zweckmäßig ist es, die Formkörper in Bon-