用於金屬電積池的陽極隔室的製作方法

2024-02-16 00:20:15 1

用於金屬電積池的陽極隔室的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種由一個框架形的骨架界定的用於金屬電積池的陽極隔室，該陽極隔室包括一個包封物，該包封物包括一個通過一個框架形的凸緣被緊固到所述框架形的骨架上的可滲透隔板，從一個塗敷有至少一個抗腐蝕催化層的閥金屬基底開始所獲得的至少一個陽極，所述陽極被插入所述包封物內部，以及一個位於所述陽極上方並且由所述隔板以及所述骨架所界定的除霧器。本發明還涉及一種用於金屬電積的電化學池，該電化學池包括至少一個此類陽極隔室。
【專利說明】用於金屬電積池的陽極隔室【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於金屬電積的池的陽極隔室，該陽極隔室裝備有一個陽極，該陽極由一個配備有一個包括催化層的塗層的金屬基底組成。該陽極隔室被設計用於容納在該陽極的表面上由陽極反應產生的氧氣泡。
【背景技術】
[0002]電積工藝通常在包含一個電解浴以及多個陽極和陰極的未分隔的電化學池中進行；在此類工藝(例如像銅的電沉積)中，電化學反應在通常由不鏽鋼製成的陰極處發生，導致銅以金屬的形式沉積到陰極自身上。在通常由鉛製成的陽極處，由於電化學反應而產生了氣態氧，該氣態氧以氣泡的形式從該電極表面脫離向該電解質表面遷移。一旦它們到達該電解質的自由表面，則氣泡破裂產生一種酸霧(氣溶膠)，該酸霧基本上由懸浮在覆蓋該電解浴的氣氛中的酸電解質液滴組成。除了對在周圍環境中工作的人們的健康有害之外，這些酸霧對於該電池車間的所有金屬零件都是腐蝕性的並且危險的，並且可能損壞存在的儀器裝備。
[0003]幾種化學和物理技術是已知的並且用於控制在金屬電沉積池周圍的環境中釋放出的酸霧的濃度；這些包括採用表面活性劑以及機械法，例如像使用多層漂浮在該電解質表面上的珠粒，這些珠粒沿著一條曲折路徑推動這些氣體氣泡，在該曲折路徑處發生酸霧的分離。
[0004]近來，已經存在用在一種鈦或其他閥金屬的表面催化的基底上獲得的不可消耗陽極來代替鉛陽極的嘗試，這些鉛陽極經過一定時間以後會釋放有害物質。除了保證更好的能量效率之外，這種陽極更加抗腐蝕，而且避免了在該工藝中產生的鉛雜質的問題。
[0005]然而觀察到，在後一種陽極上的析氧以尺寸小得多的氣泡(微氣泡)的形式析出氧，導致與鉛陽極相比更高的酸霧釋放。因此上面列舉的用於控制酸霧的方法並沒有相同的功效。
[0006]因而，已經證明了需要提供一種適合用於利用包括表面催化層的閥金屬陽極來減少或消除電沉積工藝中的酸霧的新型系統。

【發明內容】

[0007]在所附權利要求中展示了本發明的各個方面。
[0008]在一個方面，本發明涉及一種由一個框架形的骨架界定的、金屬電積池的陽極隔室，該陽極隔室包括從一個塗覆有至少一個抗腐蝕催化層的閥金屬基底開始所獲得的一個陽極，所述陽極被插入到一個由可滲透隔板組成的包封物內部，通過一個同樣框架形的凸緣將所述可滲透隔板緊固到所述框架形的骨架上，一個除霧器位於該陽極上方並且由所述可滲透隔板以及所述骨架界定。此類配置具有保持將微氣泡約束在一個封閉的空間中的優點。用於緊固該可滲 透隔板的該框架形的骨架可以是塑料材料，例如，由在末端固定的四個直段形成。用於將該可滲透隔板緊固到該框架上的凸緣元件也可以是塑料材料並且例如通過螺栓連接被固定。
[0009]如在此所用的術語陽極隔室意味著應用於在該電沉積池中存在的每個陽極的結構，任選地代替預先存在的鉛陽極。
[0010]在一個實施例中，該陽極隔室包括一個具有一種機械結構的陽極，該機械結構由一個多孔金屬網、一個穿孔片材或一個平面片材組成。
[0011]可替代地，該陽極隔室包括一個具有一種機械結構的陽極，該機械結構由平行地安排並且彼此面對的一對多孔金屬網或穿孔片材組成。提供一種被細分為兩個平行的面對的元件的陽極的後一種方案可以具有將電阻電壓降最小化並且將電流分布均勻化的優點。
[0012]在一個實施例中,根據本發明的陽極隔室包括一個具有一種單一或雙重機械結構的陽極，其中該基底的閥金屬是鈦並且施加在該基底上的至少一個催化層包括銥氧化物以及鉭氧化物。[0013]在一個進一步的實施例中，該陽極隔室包括一個可滲透隔板，該可滲透隔板可以由一個多孔片材或一個例如烴型的陽離子交換膜組成。在該多孔隔板是一種多孔片材的情況下，與氣相相接觸的片材部分可以任選地配備有一個不透層，以便防止氧向環境的可能的洩露。
[0014]在一個實施例中，該除霧器是由一種塑料材料、或一層膨脹塑料泡沫、或緊密堆積的薄葉片(blades)製成。該除霧器具有的目的為阻留被從該液相分離的氧引出的酸性電解質霧。在穿過該除霧器之後，氧被排放到大氣中或者優選地被送到一個連接到抽風機上的歧管以進一步降低可能的殘留微量酸霧，儘可能地防止其釋放到外部環境中去。
[0015]在另一個方面，本發明涉及一種用於金屬電積的電化學池，該電化學池包括至少一個如以上所描述的陽極隔室。
[0016]所提出的結構適合於新構建的通過電化學方式進行金屬提取(特別是銅和鎳提取)的廠內設施或者作為預先存在的鉛電極的代替品。
[0017]現在參照附圖來描述舉例說明本發明的某些實現方式，附圖的唯一目的在於說明這些不同的元件相對本發明的所述具體實現方式的相互安排；特別地，這些附圖不需按比例繪製。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1顯示了一個陽極隔室的可能實施例的正視圖以及相對應的側視圖，該陽極隔室包括一個由一對多孔金屬網組成的陽極，這對多孔金屬網具有安排在它們內部的兩個集流排。
【具體實施方式】
[0019]圖1顯示了該陽極隔室的一個實施例的正視圖以及相對應的側視圖，該陽極隔室由一個塑料骨架2、一個緊固凸緣3、固定於該緊固凸緣的一個多孔隔板4、一個由一對彼此面對的平行的多孔金屬網5形成的陽極、一個針對防止氧洩露到外部環境的襯裡6、多個墊片7、一個除霧器8、多個集流排9以及氧出口噴嘴I所界定。
[0020]由諸位發明人所獲得的某些最顯著的結果呈現在以下實例中，這些實例並不旨在作為本發明的範圍的限制。[0021]實例
[0022]將如圖1中所示的一個陽極隔室組裝在一個實驗室型實驗池中。該池包括兩個IOOcm高並且70cm寬的不鏽鋼陰極，在該兩個陰極之間放置有一個根據圖1的陽極隔室，該陽極隔室包括從一個陽極，該陽極由彼此面對的由鈦製成的一對70x70cm的平行的多孔金屬網組成的基底開始而獲得，該基底具有一個基於鉭和銥氧化物的總負載量為9g/m2並且以元素計Ta:1r摩爾比為35:65的催化層。該陽極隔室進一步包括兩片用矽石粉末親水化的多孔聚丙烯，在該多孔聚丙烯的頂部中裝備有一個不透氣的氯丁橡膠薄層，以及一個由具有100 μ m平均直徑的孔的開孔膨脹聚氨酯體組成的除霧器。在700A/m2的恆定電流密度下對銅進行電積5小時。該電解質含有60g/l的硫酸銅以及100g/l的硫酸。在整個周邊上該池液位上方大致40cm的高度處進行酸氣溶膠表徵持續45分鐘的時間。檢測到每m3的空氣0.3mg氣溶膠的平均濃度。
[0023]反例
[0024]組裝了一個池，該池包括兩個IOOcm高並且70cm寬的不鏽鋼陰極，在該兩個陰極之間放置有一個陽極，該陽極是從一個由彼此面對的由鈦製成的一對70x70cm的平行的多孔金屬網組成的基底開始而獲得，該基底具有一個基於鉭和銥氧化物的總負載量為9g/m2並且以元素計Ta:1r摩爾比為35:65的催化層。在700A/m2的恆定電流密度下對銅進行電積5小時。該電解質含有60g/l的硫酸銅以及100g/l的硫酸。將三層具有19mm的直徑的空心聚丙烯珠粒放置在該電解質的暴露表面上。在整個周邊上該池液位上方大致40cm的高度處進行酸氣溶膠表徵持續45分鐘的時間。檢測到每m3的空氣1.3mg氣溶膠的平均濃度。
[0025]上述說明不應旨在限制本發明，可以在不脫離其範圍的情況下根據不同實施例來使用本發明，並且其範圍僅由所附權利要求書所定義。
`[0026]在本申請的整篇說明書和權利要求書中，術語「包括(comprise) 」以及諸如「包括著(comprising) 」和「包括有(comprises) 」的其多種變體並不旨在排除其他元件、部件或附加工藝步驟的存在。
[0027]僅為了提供本發明的背景的目的而將對文獻、行動、材料、裝置、物品等等的討論包括在本說明書中。它並不暗示或表示著，這些事物中的任一者或全部形成了在本申請的各項權利要求的 優先權日:之前的現有技術基礎的一部分或者是在與本發明相關的領域中的公共常識。
【權利要求】
1.用於金屬電積池的陽極隔室，該陽極隔室由一個框架形的骨架界定並且包括: -一個包封物，該包封物包括一個通過一個框架形的凸緣被緊固到所述框架形的骨架上的可滲透隔板， -至少一個陽極，該陽極從一個塗敷有至少一個抗腐蝕催化層的閥金屬基底開始而獲得，所述陽極被插入所述包封物內部， -一個除霧器，該除霧器位於所述陽極上方並且由所述隔板以及所述骨架界定。
2.根據權利要求1所述的用於金屬電積池的陽極隔室，其中所述閥金屬基底具有一個機械結構，該機械結構由一個多孔金屬網、一個穿孔板或一個平面板組成。
3.根據權利要求1所述的陽極隔室，其中所述閥金屬基底具有一種機械結構，該機械結構由平行地布置並且彼此面對的一對多孔金屬網或穿孔板組成。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的陽極隔室，其中所述基底的閥金屬是鈦並且所述陽極的所述催化層包括銥和鉭的氧化物。
5.根據權利要求1所述的陽極隔室，其中所述可滲透隔板是選自一種多孔片材與一種烴型陽離子交換膜之間。
6.根據權 利要求1所述的陽極隔室，其中所述除霧器是由一種塑料材料、或一層膨脹塑料泡沫、或緊密堆積的薄葉片製成。
7.用於金屬電積的電化學池，該電化學池包括至少一個根據權利要求1所述的陽極隔室。
【文檔編號】C25C7/00GK103890238SQ201280052503
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月25日 優先權日:2011年10月26日
【發明者】G·費塔 申請人:德諾拉工業有限公司