IT9083631A1 - Salvaelettrodo - Google Patents

Description

"SALVAELETTRODO "

La presente invenzione concerne un salvaelettrodo. Più particolarmente, l’invenzione si riferisce ad un salvaelettrodo per un elettrodo insolubile impiegato come controelettrodo nel trattamento elettrolitico in continuo di nastri metallici o simili.

Nei comuni trattamenti elettrolitici comprendenti tipicamente la placcatura o la pulitura acida in continuo di nastri di lamiera di acciaio, elettrodi semiconsumabili o insolubili quali ad esempio elettrodi di ferro al silicio, di piombo, di lega di piombo o simili sono stati usati come controelettrodo , così come illustrato, per esempio, nella pubblicazione JP-B-53-18167 Cin cui la sigla "JP-B" qui impiegato significa una pubblicazione di domanda di brevetto giapponese esaminata). Per esempio, in una linea per la zincatura elettrolitica, una lamiera di acciaio da zincare è impiegata come catodo ed un elettrodo di una lega di piombo viene usato come controanodo. La lamiera di acciaio viene fatta avanzare ad una velocità lineare,che pud arrivare fino a l-2m/sec, e l’estremità della lamiera di acciaio tende comunemente ad oscillare perpendicolarmente alla direzione di avanzamento. Inoltre, la distanza tra la lamiera di acciaio ed il controelettrodo è estremamente piccola, cioè circa 10 mm in media, per criteri di stablità di funzionamento, di risparmio di costi, eco. In tali linee di placcatura elettrolitica si verificano spesso casi in cui la lamiera di acciaio in corso di trattamento urta il controelettrodo fino a causare cortocircuito. Nel caso di elettrodi di lega di piombo, il problema dei cortocircuiti accidentali non è mai stato molto sentito in quanto la lega di piombo ha un comportamento che anche quando essa fonde localmente per il calore generato all’atto del cortocircuito, la parte fusa della lega di piombo assorbe immediatamente il calore come calore di fusione e ritorna prontamente al suo stato solido. Tuttavia, l’elettrodo di lega di piombo ha il difetto di rilasciare il piombo dell’elettrodo per dissoluzione nella soluzione elettrolitica durante l’elettrolisi in quantità relativamente grandi, da 1 a 10 mg/AH, ed il piombo disciolto viene incorporato nel deposito di placcatura sui prodotti. Per questa ragione, è stato studiato l’impiego di elettrodi metallici insolubili, i quali possono comprendere substrati di metalli valvola, come il titanio, forniti di un rivestimento contenente metalli del gruppo del platino o loro ossidi, così come descritto, per esempio, nella pubblicazione JP-A-56-47597 (la sigla "JP-A", significando una pubblicazione di domanda di brevetto giapponese non esaminata). Questo tipo di elettrodo è caratterizzato dal fatto che'l’erosione del rivestimento è estremamente lenfca, cioè circa 1/10 1/100 rispetto a quella degli elettrodi di piombo, ed esso risulta sostanzialmente insolubile e stabile dimensionalmente. Per queste ragioni gli elettrodi di metallo insolubile stanno cominciando ad essere utilizzati estensivamente.

Tuttavia l’uso di tali elettrodi con substrato metallico presenta il problema che nel caso si verifichi un cortocircuito come menzionato in precedenza, non solo il rivestimento ma anche il substrato viene severamente danneggiato. Allo scopo di prevenire il cortocircuito, al materiale che viene trattato, come ad esempio la lamiera di acciaio, è impedito dal venire in contatto diretto con la superficie dell’elettrodo per esempio posizionando una rete di plastica fluororata o di altra plastica o di una piastra di resina o di ceramica sulla superficie dell’elettrodo. Tuttavia nel caso in cui uno spigolo della lamiera di acciaio ecc., la quale viaggia ad alta velocità, urti la rete, questa risulta troppo facilmente tranciata per essere affidabilmente impiegata. D’altro canto benché le piastre possano avere una migliore resistenza meccanica, il loro uso ha lo svantaggio costituito dal fatto che la superficie dell'elettrodo viene mascherata in modo da sostanzialmente limitare l’area elettrodica efficace, in quanto tali piastre hanno un’ampia area per poter proteggere l’intera superficie elettrodica e ciò comporta il problema di una ridotta durata dell’elettrodo e di una disuniformità del trattamento elettrolitico.

Questi problemi sono ugualmente presenti anche in procedimenti di pulitura acida per via elettrolitica e simi-Li. Questi problemi sono particolarmente severi in processi ad alta velocità.

Uno scopo della presente invenzione è di fornire un saivaelettrodo, il quale, quando sia attaccato alla superficie di un elettrodo insolubile usato per il trattamento elettrolitico in continuo di nastri metallici o simili, mascheri· soltanto un’area limitata della superficie dell'elettrodo e presenti una robustezza sufficiente a prevenire efficacemente il cortocircuito che possa essere causato dal contatto dell’elettrodo con il materiale in corso di trattamento, cosi da superare i problemi sopra menzionati.

Come sopra descritto, un salvaelettrodo attaccabile alla superficie di un elettrodo di metallo insolubile da usarsi come controelettrodo in un procedimento di trattamento elettrolitico in continuo di un nastro metallico o di un materiale analogo ed il quale sia efficace per prevenire il cortocircuito, dovrebbe possedere sufficienti proprietà isolanti e di resistenza meccanica ed, allo stesso tempo, non mascherare l'intera superficie elettrodica. E' stato trovato che questi requisiti possono essere soddisfatti ed il sopra descritto scopo è pienamente raggiunto mediante un salvaelettrodo per elettrodi insolubili che comprende un substrato reticolare, costituito da un metallo resistente alla corrosione, fornito di un rivestimento superficiale elettricamente isolante e resistente alla corrosione.

Conformemente a ciò, viene impiegata una rete metallica avente una percentuale sufficiente di aperture come substrato del salvaelettrodo della presente invenzione. Specificamente, una rete di lamiera stirata, la quale è normalmente prodotta mediante taglio e stiramento di una lamiera metallica, è particolarmente preferita. Tuttavia, reti metalliche o altre strutture reticolari simili possono anche essere usate, come quelle fabbricate per tessitura o per intreccio di fili metallici, i quali possono essere dotati di un rivestimento elettricamente isolante prima di essere tessuti o intrecciati. Dato che tale rete metallica possiede molte aperture e che la sua superficie non è uniforme, vengono assicurati passaggi per l’elettrolita e per il gas svolto quando la stessa struttura reticolare metallica è attaccata alla superficie dell’elettrodo e l’area mascherata della superficie attiva dell’elettrodo può essere ridotta alla stessa area di contatto con la struttura reticolare, che risulta peraltro minima. Una lamiera espansa leggermente rullata (cioè in cui lo spessore della rete sia stato ridotto a circa 5D% o più dello spessore apparente della lamiera stirata! può essere impiegata, mentre una lamiera stirata che sia stata pesantemente rullata (cioè in cui lo spessore della rete sia stato ridotto a circa 50% o meno dello spessore apparente della lamiera stirata! ha una più grande proporzione di area appiattita e non è preferita, in quanto l’area in contatto con la superficie dell’elettrodo diventa eccessivamente grande.

La rete metallica può avere la stessa forma e dimensioni dell’elettrodo al quale essa deve essere attaccata. In generale tuttavia lo spessore della rete è preferibilmente di 5 mm o inferiore allo scopo di assicurare passaggi per l’elettrolita, ecc. mantenendo un’adeguata distanza di separazione dalla superficie del materiale da trattare. La percentuale di apertura nella rete metallica è preferibilmente del 70% o maggiore, preferibilmente di 85-90%,·in modo da ridurre l’area mascherata della superficie dell’elettrodo. Il materiale di costruzione della rete metallica è adeguatamente scelto tra i metalli che hanno una sufficiente resistenza meccanica ed una sufficiente resistenza alla corrosione. Il nichel e l’acciaio sono adatti per .l’uso in soluzioni alcaline, mentre il titanio e le leghe di titanio, cosi come altri metalli valvola, possono essere impiegati sia in soluzioni acide che alcaline.

Sulle superfici del substrato reticolare metallico, viene formato un deposito isolante resistente alla corrosione per assicurare le proprietà elettricamente isolanti del salvaelettrodo come struttura di prevenzione del cortocircuito da contatto.

Come materiale per detto rivestimento isolante resistente alla corrosione possono essere usati svariati materiali aventi proprietà isolanti e resistenze meccaniche e chimiche adeguate. Esempi preferiti di questi materiali Includono gli ossidi di metalli valvola, come il titanio, tantalio, zirconio, niobio, eco.; e gli ossidi di alluminio, magnesio, silicio, ecc. e le ceramiche di tipo ossido contenenti questi elementi. In aggiunta, materiali contenenti carburi, nitruri o materiali analoghi possono essere soddisfacentemente usati. Un rivestimento di un tale materiale può essere formato sul substrato di rete metallica mediante una tecnica adatta, come il metodo di rivestimento per cottura o il metodo di rivestimento mediante spruzzatura a torcia.

Il salvaelettrodo cosi ottenuto è attaccato alla superficie di un elettrodo insolubile in maniera adatta come ad esempio per imbullonaggio, così da ottenere una struttura elettrodica. La struttura elettrodica cosi,assiemata Φ usata per il trattamento elettrolitico in continuo di nastri di metallo o in altri analoghi trattamenti elettrolitici .

Il saivaelettrodo della presente invenzione, il Quale ha una struttura comprendente un substrato di rete di metallo resistente alla corrosione ed un rivestimento elettricamente isolante e resistente alla corrosione sulle superi ici del substrato, ha sufficienti proprietà isolanti e di robustezza e, quando usato attaccato alla superficie di un elettrodo insolubile in un procedimento di trattamento elettrolitico impedisce efficacemente il cortocircuito che potrebbe essere causato dal contatto accidentale tra l'elettrodo ed il materiale metallico in corso di trattamento. In questo modo, il trattamento elettrolitico può essere condotto in modo sicuro per lunghi periodi di tempo. Inoltre, dato che il salvaelettrodo della presente invenzione ha una sufficiente percentuale di aperture, l'area mascherata della superficie dell’elettrodo al quale il salvaelettrodo è attaccato può essere resa praticamente minima, assicurando peraltro sufficienti passaggi per il gas e per il liquido e l’elettrodo può cosi evitare danni che possono risultare da una disuniforme distribuzione della corrente elettrica.

La presente invenzione sarà ora spiegata in maggior dettaglio attraverso il riferimento agli esempi che seguono, i quali non devono essere interpretati a limitazione dell’ambito dell’invenzione.

ESEMPIO 1

Un salvaelettrodo fu saldamente attaccato mediante bulloni di titanio alla superficie di 12 elettrodi di metallo insolubile ciascuno dei quali aveva una larghezza di 30 cm ed una lunghezza di 50 cm ed i quali erano fissati ad un telaio distributore di corrente di una linea di zincatura elettrolitica in continuo ad alta velocità per lamiere d’acciaio.

Il salvaelettrodo impiegato era costituito da un substrato di lamiera stirata, ottenuta da una lamiera di titanio di 1 mm di spessore, la quale aveva aperture con le 'seguenti dimensioni ortogonali: LW = 50 mm e SU = 35 mm ed una percentuale di aperture del 72%. Dato che la rete era impiegata senza preventiva rullatura, solo il 10% o meno della superficie dell’elettrodo risultava sostanzialmente mascherata dal salvaelettrodo. La superficie della rete di titanio fu quindi ricoperta con un rivestimento di a-allumina per uno spessore di circa 10Q pm mediante spruzzatura a plasma formando così un rivestimento elettricamente isolante e resistente alla corrosione.

La sopra indicata linea ad alta velocità di zincatura fu fatta praticamente funzionare per circa 6 mesi impiegando la struttura elettrodica costituita dagli elettrodi di metallo insolubile e dal sopradescritto salvaelettrodo attaccato agli stessi. Come risultato è stato trovato che nonostante che parte della rete del salvaelettrodo era stata tagliata da urti con le lamiere d’acciaio durante il trattamento in continuo, la superficie dell’elettrodo era completamente esente da danneggiamenti, quali quelli causati da cortocircuito, risultando essere stata efficacemente protetta.

ESEMPIO 2

Un salvaelettrodo avente uno spessore di circa 3,5 mm ed una percentuale di aperture di circa 90% fu ottenuto applicando un rivestimento in pasta, contenente ossido di titanio e ossido di silicio, per uno spessore di circa 0,2 mm ad un substrato, il quale era essenzialmente una maglia di fili di titanio di diametro di 1 mm, e successivamente riscaldando e calcinando la pasta applicata a ?00oC per formare un rivestimento isolante. Il salvaelettrodo cosi ottenuto fu attaccato alla superficie di un elettrodo nello stesso modo come nell’esempio 1, e la risultante struttura elettrodica fu usata come elettrodo positivo a corrente impressa in una linea di trattamento elettrolitico di pulitura acida per acciaio inossidabile. Durante una marcia continua di circa 2 anni, collisioni avvennero tra la rete del salvaelettrodo ed il materiale trattato. Quando parte della rete risultò danneggiata a seguito di collisioni, essa fu sostituita con nuova rete. Quando il rivestimento su altre parti della stessa rete del salvaelettrodo si staccò a seguito di collisioni ed il substrato di titanio risultò esposto in quelle regioni, il trattamento di pulitura acida per via elettrolitica fu continuato lasciando l’area così esposta di titanio senza alcun trattamento. Il risultato finale è stato che il trattamento di pulitura acida per via elettrolitica potè essere condotto senza problemi e che la superficie dell’elettrodo non fu soggetta ad alcun danneggiamento e non fu osservata alcuna disuniformità di distribuzione della corrente elettrica.

Mentre l’invenzione è stata descritta in dettaglio e con riferimento a specifiche forme di realizzazione della stessa, sarà evidente al tecnico del campo che varie modifiche e cambiamenti possono essere effettuati pur restando nell’ambito dell’invenzione stessa.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI IH Un salvaelettrodo per elettrodo insolubile, comprendente un substrato di rete di metallo resistente alla corrosione fornito di un rivestimento di un materiale elettricamente isolante e resistente alla corrosione.
2. 2. Un salvaelettrodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto metallo resistente alla corrosione è il titanio o una lega di titanio.
3. 3. Un salvaelettrodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la percentuale di aperture in detta rete comprende 70% o oltre dell’area della superficie del salvaelettrodo.
4. 4. Un salvaelettrodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto rivestimento di materiale elettricamente isolante e resistente alla corrosione è un rivestimento ceramico.
5. 5. Un salvaelettrodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto salvaelettrodo ha forma sostanzialmente corrispondente ad almeno una parte della superficie di detto elettrodo insolubile, ed è disposto su detta parte di detta superficie di detto elettrodo insolubile in modo da proteggerlo dal contatto con un controelettrodo.
6. 6. Una struttura elettrodica la quale comprende un elettrodo 'insolubile ed un salvaelettrodo attaccato alla superficie dell’elettrodo, detto salvaelettrodo comprendendo un substrato reticolare di un metallo resistente alla corrosione, fornito di un rivestimento di un materiale elettricamente isolante e resistente alla corrosione.