DE2506285C3 - Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenplatte für die elektrolytische Gewinnung von Nichteisenmetallen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenplatte für die elektrolytische Gewinnung von NichteisenmetallenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenplatte für die elektrolytische
Gewinnung von Nichteisenmetallen durch Verbinden eines Kupferkontaktknopfes mit einer Kopfstange der
Elektrodenplatte aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, bei dem man den Kupferkontaktknopf
mit einer dünnen Silberschicht überzieht, den Kupferkontaktknopf mechanisch in die Kopfstange aus AIuminium
oder einer Aluminiumlegierung einschraubt und den überzogenen Kupferkontaktknopf mit der
Kopf stange aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung verschweißt, um dadurch die durch die
Schraubverbindung erzeugte mechanische Verbindung durch eine metallurgische Bindung mit einem
niedrigen elektrischen Kontaktwiderstand zu verstärken.
Bei der großtechnischen Herstellung von metallischem Zink auf elektrolytischem Wege werden die in
einem Elektrolyten in einer Zelle enthaltenen Zinkionen unter dem Einfluß eines angelegten Gleichstroms,
in der durch die Lösung von inerten Bleianoden zu den
Aluminiumkathoden fließt, auf den Aluminiumkathodenplatten galvanisch abgeschieden. Eine Zelle
besteht normalerweise aus vielen im Abstand voneinander angebrachten Anoden und Kathoden, wobei es
üblich ist, eine Vielzahl von Zellen in Reihe zu schalten unter Bildung einer sogenannten Zellenreihe. Um
eine derartige Reihenverbindung herzustellen, werden die Kathoden einer Zelle mit den Anoden der
benachbarten Zelle der Reihe mittels eines Kupfer-
_'ii kontaktknopfes verbunden, der an der Kopfstange der
Kathoden befestigt wird. Ein solcher Kupferkontaktknopf kann auf verschiedene Weise an der Kopfstange
der Kathode befestigt sein, wobei es wichtig ist, daß zwischen dem Kupferkontaktknopf und der Alumini-
>-, umkopfstange einerseits eine feste mechanische Verbindung besteht, andererseits der Koi ι taktwiderstand
möglichst gering ist.
Ein bekanntes Verfahren zur Befestigung der Kupferkontaktknöpfe an den Aluminiumkopfstangen bein
steht darin, die Kapferkontaktknöpfe mit einem mit einem Schraubengewinde versehenen Bolzen zu versehen
und diesen Bolzen in das Ende der Aluminiumkopfstange einzuschrauben. Dabei wird eine feste mechanische
Verbindung mit einem geringen Kontakt-
r. widerstand geschaffen. Nach den Angaben in der US-Patentschrift 2443112 ist es auch möglich, die
Kopfstange an der Stelle, an der der Kupferkontaktknopf in die Kopfstange eindringt, hart-zu-löten, um
die Beständigkeit gegen das Einen ingen eines Elek-
Hi trolytsalzes an dieser Stelle und damit eine unerwünschte
Korrosion zu verhindern.
Nach den Angaben in der US-Patentschrift 3424628 ist es möglich, einen Kupferkontaktknopf
mit der Aluminiumkopfstange einer Elektrodenplatte
r, durch Festklemmen des Kupferkontaktknopfes in einer
öffnung in der Kopfstange zu verbinden, wobei der Kupferkontaktknopf durch Erhöhung der Temperatur
der Kopfstange auf einen Wert oberhalb der Temperatur des Kupferkontaktknopfes geschrumpft
,ο werden kann, so daß er genau in die öffnung innerhalb
der Kopfstange paßt. Bei diesem Verfahren wird jedoch nur die Aluminiumkopfstange erwärmt, nicht
aber die Kopfstangen-Kontaktknopf-Schraubverbindung.
,-, Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, daß die Festigkeit der so hergestellten mechanischen Verbindung
zwar ausreichend hoch ist und daß bei Betriebsbeginn auch der elektrische Kontaktwiderstand gering
ist, daß jedoch nach einer längeren Betriebsdauer von
M, einigen Monaten die Kupfer/Aluminium-Verbindung
in den Gewinden als Folge einer auftretenden elektrolytischen Korrosion sowie eines chemischen Angriffs
zerstört wird, wodurch der Kontaktwiderstand schnell bis zu einem Punkt ansteigt, an dem die Kathode aus-
h-, getauscht werden muß. Auch reicht die Schraubverbindung
nicht aus, wenn mechanische Abstreifer zum Entfernen des auf den Elektrodenplatten abgeschiedenen
Metalls verwendet werden, da die Schraubver-
bindung sich mit der Zeit zu lockern beginnt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenplatte für die elektrolytische
Gewinnung von Nichteisenmetallen zu entwickeln, mit dessen Hilfe der Kupferkontaktknopf ->
mit einer Aluminiumkopfstange so verbunden werden kann, daß die Verbindung nicht nur eine ausreichende
mechanische Festigkeit, sondern auch einen niedrigen elektrischen Kontaktwiderstand aufweist, die beide
auch über einen längeren Betriebszeitraum hinweg in unverändert beibehalten werden.
Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß man die Kopfstange
aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung vor dem Verschweißen mit dem Kupferkontaktknopf auf ι -,
eine Temperatur von 93 bis 482° C vorerwärmt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenplatte für die elektrolytische
Gewinnung von Nichteisenmetallen durch Verbinden eines Kupferkontaktknopfes mit einer Kopfstange
der Elektrodenplatte aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, bei dem man den Kupferkontaktknopf
mit einer dünnen Silberschicht überzieht, den Kupferkontaktknopf mechanisch in die
Kopfstange aus Aluminium oder einer Aluminiumle- >-> gierung einschraubt und den überzogenen Kupferkontaktknopf
mit der Kopfstange aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung verschweißt, um dadurch
die durch die Schraubverbindung erzeugte mechanische Verbindung durch eine metallurgische Bin- «1
dung mit einem niedrigen elektrischen Kontaktwiderstand zu verstärken, das dadurch gekennzeichnet ist,
daß man die Kopfstange aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit dem eingeschraubten, mit
Silber überzogenen Kupferkontaktknopf auf eine r. Temperatur innerhalb des Bereiches von 93 bis
482° C vor dem Verschweißen vorerwärmt, um ein
schnelles Schmelzen des Kupfers und des Aluminiums zu erzielen und um dadurch eine Überhitzung des
Aluminiums und eine Diffusion des Sauerstoffs aus dem Kupferkontaktknopf in die Schweißverbindung
zu verhindern.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, eine Elektrodenplatte für die elektrolytische
Gewinnung von Nichteisenmetallen herzustellen, bei 4-, der die Verbindung zwischen dem Kupferkontaktknopf
und der Kopfstange der Elektrodenplatte aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung nicht nur
mechanisch außerordentlich fest ist, sondern auch einen niedrigen elektrischen Kontaktwiderstand auf- -,<>
weist und diese vorteilhafte Eigenschaftskombination auch über längere Zeiträume hinweg beibehält, d. h.
es tritt auch bei längerem Betrieb der Zelle keine durch den Elektrolyten verursachte Korrosion an der
Verbindungsstelle auf. Gemäß einer bevorzugten ή Ausgestaltung der Erfindung wird das Schweißen
durch Lichtbogenschweißen unter Verwendung eines Schweißdrahtes aus einer Aluminiumlegierung und
einer inerten Schutzgasatmosphäre, beispielsweise Argon, durchgeführt. Wenn man sich dieser Lichtbo- M,
genschweißmethode bedient, dann sollte die Vorerwärmungstemperatur
vorzugsweise zwischen 190 und 218° C liegen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung führt man das Schweißen durch unter Anbringung ei- h)
ner Kehl-Schweißnaht an der Schraubverbindung, um diese Schraubverbindung abzudichten und eine Beeinträchtigung
der Schraubverbindung durch elektrolytische Korrosion und chemischen Angriff zu verhindern.
Verzugsweise wird auch der Kupferkontaktknopf an der Schraubverbindung ausgekehlt, um das
Anbringen einer Kehl-Schweißnaht zwischen dem Kupferkontal;tknopf und der Kopfstange zu ermöglichen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die; Zeichnungen näher erläutert, in denen
bevorzugte Aiiisgestaltungen der Erfindung dargestellt sind. Dabei wird der Kupferkontaktknopf wegen seiner
kegelförmigen Gestalt abgekürzt als »Kupferkegel« bzw. »Kcintaktkegel« oder einfach auch als »Kegel«
bezeichnet. Im einzelnen zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Eiektrolysezellenreiltie,
wobei in Abständen Kathoden und Anoden vorgesehen sind und die Anoden einer Zelle
in Reihe mit den Kathoden der benachbarten Zelle verbunden sind,
Fig. 2 ein« Seitenansicht einer Kathodenanordnung
aus einer Aluminiumkopfste.'..jje, an welcher ein
Kontaktkegei angebracht ist, der in die Kopfstange eingeschraubl und mit dieser verschweißt ist,
Fig. 3 wie die Verbindungen aus einer Kathode in einer Zelle zu zwei benachbarten Anoden in einer benachbarten
ZdIe hergestellt werden, um die Elektroden benachbiirter Zellen in Reihe zu schalten,
Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht des Kupferkegels, der in die Kopfstange eingeschraubt ist,
Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht des Kupferkegels sowie der Kopfstange nach dem ersten Schweißen,
Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht des Kupferkegels sowie der Kopfstange nach dem zweiten Schweißen.
Die Fig. 1 zeigt eine Elektrolysenzellenreihe aus einer Vielzahl von Zellen 10, von denen jede eine
Vielzahl von in Abständen angebrachten Anoden 12 und Kathoden 14 aufweist. Die Zellen 10 erstrecken
sich über die volle Breite der Reihe, wobei die Anoden einer Zelle mit den Kathoden der benachbarten Zelle
verbunden sind.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besteht jede Kathode au* einer rechtwinkligen Platte 16 aus gewalztem Aluminium,
welche in die Elektrolysezelle 10 mittels einer gegossenen Kopfstange 20 gehängt werden kann, die
mit der Platte 16 nach einem geeigneten Schweißverfahren verschweißt worden ist, wobei jedoch ein
Lichtbogenschweißen unter Einsatz eines Schweißdrahtes aus einer Aluminiumlegierung sowie ein inertes
Schutzgiis., wie Argon, bevorzugt werden. Die
Kopfstange isit elektrisch von der Zelle durch Längsstreifen 21 aus einem Polyestermaterial isoliert. Die
Kopfstange besteht normalerweise aus einer Aluminiumlegierung, die S bis 6% Silicium enthält, um das
Gießen zu erlleichtern und die Steifigkeit zu erhöhen. Jede Kopfstange ist mit zwei Haken 22 versehen, die
zum Herausziehen der Kathoden aus den Zellen und zum Ersetzen derselben durch neue verwendet werden.
Ein Koinraktknopf 24 aus einem zähgepolten Elektrolytkupfer in Form eines abgeschrägten Konus,
der mit einem mit einem Gewinde versehenen Bolzen 25 versehen jist, wird in das Ende einer jeden Kathode
eingeschraubt und mit dieser unter Anwendung des erfindungsgiüinäßen Verfahrens vertchweißt, das
nachfolgend näher beschrieben wird. Eine Kunststoff-Folie 26 ist an beiden Rändern der Kathodenplatte 16 in bekannter Weise angeklebt, um eine
leichte Entfernung des Materials zu ermöglichen, das
auf der Platte während des Elektrolyseverfahrens abgeschieden wird.
Die Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Teilansicht von zwei benachbarten Zellen 10. Diese Figur soll zeigen,
wie die Anoden 12 mit den Kathoden 14 verbunden sind. Jede Anode ist mit einem Kupferkontakt 28 versehen,
der ein Ganzes mit einer Kupferverlängerung 29 bildet, die thermisch mit einer Silber/Kupfer-Legierung
an den Hauptkupferstab 30 der Anode angeschmolzen ist. Diese Verlängerung sowie der Hauptkupferstab
sind mit Blei bedeckt, wodurch bekannte Bleianoden gebildet werden. Jede Seite des Ktipferkontakts
28 weist einen inneren Krümmungsradius auf, der im wesentlichen demjenigen des Kontaktkegels
24 entspricht, so daß ein guter elektrischer Kontakt zwischen den zwei Elementen gegeben ist.
Die verstärkte mechanische Verbindung zwischen dem Kupferkegel 24 und der Kopfstange wird nunmehrunter
Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 6 erläutert. Während der Hersteller;" wird der Ku^ferkce! 24
in einem Winkel von ungefähr 45° um den Bolzen 25 herum ausgekehlt, um in zufriedenstellender Weise
eine Kehlnaht aus einer Hartlötlegierung zwischen dem Konus und der Kopfstange zu ermöglichen, wie
nachfolgend noch näher erläutert wird. Eine Schulter mit 1,6 bis 3,2 mm sollte an dem Bolzen des Konus
zurückbleiben, um den mit einem Gewinde versehenen Teil des Konus gegenüber einem zu starken Eindringen
in die Kopfstange zu schützen. Vor dem Einschrauben in die Kopfstange wird der Kegel mit einer
Drahtbürste zur Entfernung der Oxyde sowie zur Reinigung gebürstet. Der Kegel wird anschließend galvanisch
mit einem dünnen Silberüberzug überzogen, und zwar durch Eintauchen in ein Bad aus Silbercyanit
während einer Zeitspanne von 3 bis 5 Sekunden bei einerTemperaturvon77 bis 88° C. Nach der Herausnahme
des Kegels aus dem Bad wird er gründlich gespült und getrocknet. Nach Beendigung des Silbergalvanisierungsverfahrens
wird der Konus mechanisch in die Aluminiumkopfstange eingeschraubt, wie aus Fig. 4 hervorgeht. Die minimal angewendete Drehkraft
sollte ungefähr 12,42 m-kg betragen. Ein keine Oxyde enthaltendes Kohlenwasserstoff-Fett kann
zum Schmieren der (jewinde verwendet werden, ein
derartiges Fett muß jedoch leitend sein, damit nicht die Schraubverbindung elektrisch isoliert wird. Vor
dem Einschrauben des Kegels 24 in die Kopfstange sollten diejenigen Flächen der Kopfstange, an denen
geschweißt wird, abgeschliffen und/oder mit einer Drahtbürste gebürstet werden, um die Oxyde zu entfernen
und ganz allgemein eine Reinigung durchzuführen. Die Kopfstange und der Kegel werden dann
auf eine Temperatur erhitzt, die zwischen 93 und 482° C schwankt, und zwar je nach der angewendeten
Schweißmethode. Während des Erhitzens kann ein Kontaktpyrometer verwendet werden, um die Temperatur
zu überwachen.
Wie aus Fig. 5 hervorgeht, wird die Kopfstange dann in einem Winkel von ungefähr 45° bezüglich
der Horizontalen angebracht, wobei der Kegel 24 nach unten zeigt. Eine erste Schweißung 31 erfolgt
an der Stelle, an welcher sich die Kopfstange erstreckt. Das Schweißen erfolgt vorzugsweise unter Anwendung
der bekannten MIG-Methode. Eine derartige Methode sieht die Verwendung eines Lichtbogenschweißbrenners
sowie eines Schweißdrahtes aus einer Aluminiumlegierung vor, wobei ferner ein inertes
Schutzgas, wie Argon, verwendet wird. Der Schweißdraht muß aus einer Legierung bestehen, die mit dem
Material der Kopfstange (Aluminium oder Aluminiumlegierung, die ungefähr 5 bis 6% Silicium enthält)
sowie des Kontaktknopfes (zähgepoltrs Elektrolytkupfer) verträglich ist. Wird eine derartige Schweißmethode
angewendet, dann sollte die Vorerhitzungstemperatur vorzugsweise zwischen 190 und 219° C
liegen. Während des Schweißens wird der Brenner auf den Kupferkegel gerichtet, um ein Überhitzen des
Aluminiums zu vermeiden, das einen tieferen Schmelzpunkt als Kupfer besitzt. Das erste Schweißen
ι erfolgt normalerweise in zwei Stufen, wobei eine Kehlnaht aus einer Hartlötlegierung um den Teil der
Anordnung aus Kopfstange und Konus gelegt wird, der sich auf die Fläche der Kopfstange erstreckt. Es
ist darauf hinzuweisen, daß zwei Stufen deshalb erfor-, derlich sind, da Schwierigkeiten beim Schweißen zwischen
der Kopfstange und dem Konus auftreten. In einer ersten Stufe wird eine Naht von einer Seite der
Kopfs??.ng? und '" i*inr.r 7Weiten Stufe von der anderen
Seite der Kopfstange angebracht, so daß etwa die ganze Fläche der Anordnung aus Kopfstange und Konus,
die sich unterhalb der Kopfstange erstreckt, bedeckt wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Konus,
wie vorstehend erwähnt worden ist, ausgekehlt ist, so daß die Einbringung einer zufriedenstellenden Naht
aus einer Hartlötlegierung zwischen dem Konus und der Kopfstange möglich ist.
Wj-.- aus Fig. 6 hervorgeht, wird die Kopfstangc
dann geneigt, so daß das den Kegel tragende Ende nach oben gerichtet ist. Dann erfolgt eine zweite
Schweißung zwischen dem Konus und der Kopfstange zur Vervollständigung der Kehlnaht auf dem ganzen
Umfang. Die verschweißte Anordnung wird dann langsam beispielsweise in Asbestpulver abkühlen gelassen.
Sie wird dann auf eine Verdrehung untersucht und mechanisch und elektrisch getestet.
Wenn auch vorzugsweise das MIG-Verfahren zum Verschweißen des Kegels mit der Kopfstange angewendet
wird, so ist dennoch darauf hinzuweisen, daß auch eine Oxyacetylen-Schweißung durchgeführt
werden kann. Jedoch ist das MIG-Schweißverfahren besser, da es in geringerem Maße die Grundmetalle
beeinfiußi, so daß weniger stark vorurhiizi werden
muß. Bei Anwendung des MIG-Verfahrens ist ferner eine geringere Legierungsbildung festzustellen, so daß
festere Verbindungen erhalten werden. Ferner gestattet das MIG-Verfahren ein schnelleres Schweißen,
wobei keine Beeinträchtigung durch Sauerstoff in dem Kupfer infolge einer Diffusion oder aus dem Fett in
den Gewinden erfolgt.
Ein Lochschweißen von dem Oberteil df- Kopfstange
wurde ebenfalls durchgeführt. Dabei wurde so verfahren, daß das Oberteil der Kopfstange gebohrt
und ausgekehlt wurde. Ein Anbringen einer Kehlnaht um die Kopfstange ist jedoch dem Lochschweißen
vorzuziehen, da eine größere geschweißte Oberfläche und damit eine höhere Festigkeit und Leitfähigkeit
erzielt wird. Die Anbringung einer Kehlnaht ermöglicht ferner eine Abdichtung der Schraubverbindung,
wodurch eine elektrolytische Korrosion und ein chemischer Angriff auf die Schraubverbindung vermieden
werden. Ferner sind die Schweißungen an der Stelle um den Kegel herum gegenüber Scherbelastungen
widerstandsfähiger.
Durch den Mittelteil ausgewählter Anordnungen aus Kegei und Kopfstange wurden Halbschnitte
durchgeführt und verschiedenen metallurgischen Tests unterzogen. Es wurden folgende Ergebnisse ermittelt:
25 Ob 285
Die mechanische Bindung der Schraubverbindung wird nicht durch das Schweißen beeinflußt.
Auf diese Weise wird die ganze mechanische Festigkeit, die durch das Schweißen zusätzlich zu
der Bindung mit geringem Widerstand erzielt wird, der Festigkeit zuaddiert, die durch die
Schraubverbindung erreicht wird.
Mikrophotographien zeigten keine wärmebeeinflußten Zonen in dem Kupferkegel. Die Eigenschaften des Kupferkegels werden beibehalten. Daher ist keine Veränderung der Leitfähigkeit oder Festigkeit des Kegels zu erwarten.
Fs erfolgt ein Verschmelzen zwischen dem Kegel und der Schweißlegicrung und damit eine metallurgische Verbindung. Das Verschmelzen ist durch das Vorliegen einer Legierung zu erkennen. Keine Porosität oder Einschlüsse können it% /i^ti Mikro^hotos fci1.!'*^*!!.1!!! werden
Die Legicrungsschicht wird auf den Mikrophotographien gemessen, wobei Dickewerte zwischen 0,0025 und 0.0076 mm ermittelt werden. Die Leitfähigkeit der Legierung schwankt /tischen 7 und W7c des Kupfers, und zwar je nach dem Legierungsprozentsatz und den Legierungsphasen. Man schätzt, daß bei einer Dicke von 0.0076 mm und bei einer Leitfähigkeit von 1Γ/( (der schlechteste Zustand) der elektrische spezifische Widerstand der Verbindung 1.4.1 xlO" Ohm pro 6,45 enr Fläche beträgt". Ferner wird geschätzt, daß die geschweißte Verbindung (Verschmelzungsfläche) 4.51cm im Falle der Lochschweißung und 9,68 cm' im Falle der Kehlnahtschweißung rund um den Kegel herum beträgt. Daher beträgt der gesamte berechnete spezifische Widerstand der Verbindung im Falle der Kehlnaht 0.95 XlO" Ohm und im Falle der Lochschweißung 2,5 x 10 " Ohm. In beiden Fällen kann der Widerstand als vernachlässigbar angesehen werden, wobei durch das Schweißender Kontakt zwischen dem Kegel und der Kopfstange verbessert wird.
Die Flauptmerkmale der vorstehend beschriebenen Methode sind die Silbergalvanisierung sowie das Vorerhitzen der Kupferkegel. Die Silbergalvanisierung ist zur F.rzielung einer festen elektrischen und metallurgischen Hindung zwischen Kupfer und Aluminium erforderlich. Das Vorerhitzen ist ebenfalls wesentlich, tla Unterschiede bezüglich der Wärmeleitfähigkeiten sowie der Schmelzpunkte zwischen Aluminium und Kupfer vorhanden sind. Darüber hinaus sind die Vorerhitzungstemperaturen von 190 bis 216 (" bei Anwendung der MIG-Schweißmethode kritisch, da das Verschmelzen von Kupfer und Aluminium
Mikrophotographien zeigten keine wärmebeeinflußten Zonen in dem Kupferkegel. Die Eigenschaften des Kupferkegels werden beibehalten. Daher ist keine Veränderung der Leitfähigkeit oder Festigkeit des Kegels zu erwarten.
Fs erfolgt ein Verschmelzen zwischen dem Kegel und der Schweißlegicrung und damit eine metallurgische Verbindung. Das Verschmelzen ist durch das Vorliegen einer Legierung zu erkennen. Keine Porosität oder Einschlüsse können it% /i^ti Mikro^hotos fci1.!'*^*!!.1!!! werden
Die Legicrungsschicht wird auf den Mikrophotographien gemessen, wobei Dickewerte zwischen 0,0025 und 0.0076 mm ermittelt werden. Die Leitfähigkeit der Legierung schwankt /tischen 7 und W7c des Kupfers, und zwar je nach dem Legierungsprozentsatz und den Legierungsphasen. Man schätzt, daß bei einer Dicke von 0.0076 mm und bei einer Leitfähigkeit von 1Γ/( (der schlechteste Zustand) der elektrische spezifische Widerstand der Verbindung 1.4.1 xlO" Ohm pro 6,45 enr Fläche beträgt". Ferner wird geschätzt, daß die geschweißte Verbindung (Verschmelzungsfläche) 4.51cm im Falle der Lochschweißung und 9,68 cm' im Falle der Kehlnahtschweißung rund um den Kegel herum beträgt. Daher beträgt der gesamte berechnete spezifische Widerstand der Verbindung im Falle der Kehlnaht 0.95 XlO" Ohm und im Falle der Lochschweißung 2,5 x 10 " Ohm. In beiden Fällen kann der Widerstand als vernachlässigbar angesehen werden, wobei durch das Schweißender Kontakt zwischen dem Kegel und der Kopfstange verbessert wird.
Die Flauptmerkmale der vorstehend beschriebenen Methode sind die Silbergalvanisierung sowie das Vorerhitzen der Kupferkegel. Die Silbergalvanisierung ist zur F.rzielung einer festen elektrischen und metallurgischen Hindung zwischen Kupfer und Aluminium erforderlich. Das Vorerhitzen ist ebenfalls wesentlich, tla Unterschiede bezüglich der Wärmeleitfähigkeiten sowie der Schmelzpunkte zwischen Aluminium und Kupfer vorhanden sind. Darüber hinaus sind die Vorerhitzungstemperaturen von 190 bis 216 (" bei Anwendung der MIG-Schweißmethode kritisch, da das Verschmelzen von Kupfer und Aluminium
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aus dem Kupferkegel auszuschließen. Wird kein schnelle·« Verschmelzen erreicht, dann wird das Aluminium
überhitzt und zerstört die metallurgische Bindung.
Wenn auch vorstehend die Kopfstange überwiegend als aus Aluminium bestehend beschrieben wurden
ist, so ist dennoch darauf hinzuweisen, daß sie
auch aus cxtrudiertem reinem Aluminium oder aus einer vergossenen Aluminiumlegierung bestehen
kann, die irgendein anderes geeignetes Metall enthält, durch welches deren mechanische Festigkeit oder ihre
elektrischen Eigenschaften verbessert werden oder ihre Herstellung erleichtert wird. Beispielsweise kann
die Kopfstange, wie weiter oben erwähnt worden ist. in vorteilhafter Weise aus einer vergossenen Aluminiumlegierung
bestehen, die 5 bis 6Of Silicium enthält,
um ihre Steifigkeit zu verbessern und das Gießen zu erleichtern.
llici/u 2 BI,ill /eidinunnen
030 214/199
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenplatte für die elektrolytische Gewinnung von
Nichteisenmetallen durch Verbinden eines Kupferkontaktknopfes mit einer Kopfstange der Elektrodenplatte
aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, bei dem man den Kupferkontaktknopf mit einer dünnen Silberschicht überzieht,
den Kupferkontaktknopf mechanisch in die Kopfstange aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
einschraubt und den überzogenen Kupferkontaktknopf mit der Kopfstange aus Aluminium
oder einer Aluminiumlegierung verschweißt, um dadurch die durch die Schraubverbindung erzeugte
mechanische Verbindung durch eine metallurgische Bindung mit einem niedrigen elektrischen
Kosfiktwiderstand zu verstärken, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Kopfstange aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit
dem eingeschraubten, mit Silber überzogenen Kupferkontaktknopf auf eine Temperatur innerhalb
des Bereiches von 93 bis 482° C vor dem Verschweißen vorerwärmt, um ein schnelles
Schmelzen des Kupfers und des Aluminiums zu erzielen und um dadurch eine Überhitzung des
Aluminiums und eine Diffusion des Sauerstoffs aus dem Kupferkontaktknopf in die Schweißverbindung
zu verhindern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß i/ian dij Schweißen durch
Lichtbogenschweißen unter Verwendung eines Schweißdrahtes aus einer ,' iuminiumlegierung
und einer inerten Schutzgasatmosphäre durchführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man auf eine Temperatur
zwischen 190 und 218° C vorerwärmt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Schweißen
durchführt unter Anbringung einer Kelit-Schweißnaht
an der Schraubverbindung, um diese Schraubverbindung abzudichten und eine Beeinträchtigung
der Schraubverbindung durch elektrolytische Korrosion und chemischen Angriff zu
verhindern.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß man den Kupferkontaktknopf so auskehlt, daß eine Kehl-Schweißnaht zwischen
dem Kupferkontaktknopf und der Kopfstange angebracht werden kann.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CA198,378A CA1018477A (en) | 1974-04-29 | 1974-04-29 | Method of joining a copper contact button to the aluminum headbar of an electrode plate |
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DE2506285B2 DE2506285B2 (de) | 1979-08-02 |
DE2506285C3 true DE2506285C3 (de) | 1980-04-10 |
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ID=4099803
Family Applications (1)
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CA (1) | CA1018477A (de) |
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