用於生產在電解中使用的導電軌的方法和導電軌的製作方法

2023-10-24 01:40:37 4

專利名稱：用於生產在電解中使用的導電軌的方法和導電軌的製作方法
用於生產在電解中使用的導電軌的方法和導電軌
背景技術：
本發明涉及一種向用於電解中的導電軌的表面提供由銀或銀基合金構成且具有良好導電的接觸表面的電流供應源，所述導電軌意欲通過電流供應源與電解池中所用載體棒產生電接觸。本發明進一步涉及用於電解中且包含電流供應源的導電軌，所述電流供應源由銀或銀合金構成且具有良好導電的接觸表面，所述導電軌意欲通過電流供應源與電解池中所用載體棒產生電接觸。電解池中所用的導電軌，也稱為池軌，意欲向載體棒提供電流。兩個導電軌通常帶有多個載體棒，所述載體棒為與導電軌分開的組件。當放在導電軌上時，載體棒與導電軌電
接觸，所述棒通過它們自身的重量放在導電軌上。在接觸點處，導電性必須是良好的。導電軌和載體棒也必須良好地導電使得避免不必要的能力損失。導電軌慣例上由銅構成，因為銅的導電性是優異的。由於導電軌可以為數米長，它們是重的。由於它們的重量，導電軌極昂貴。當針對導電軌將電輸送至載體棒的接觸點上改善的導電性時，已知使用在接觸點處具有銀層的銅導電軌。銀層容易焊接在銅導電軌上。FI專利出版物114926公開了一種方法，其中通過塗覆在載體棒的末端形成由銀或銀合金構成的電流接收器，在這種情況下，應用熱噴塗。電流接收器與鋁形成冶金結合。熱噴塗需要進行塗覆的人員具有相當高的技術。此外，考慮導電性和耐久性，最終結果不是特別好，因為在實踐中非常難以在鋁與銀之間產生具有良好導電性的良好冶金結合。在塗覆以前，必須將待塗覆材料例如通過噴砂或鋼絲刷光以清除氧化物層，因為否則不能用塗覆得到良好的接觸/接合。清潔工作是耗時的且不總是確保良好最終結果。在塗覆以後，可進行短熱處理以強化接合。自然地，熱處理增加了工作量。FI專利出版物114926還公開了可首先將鋁棒用銅塗覆，其後進行用銀或銀合金最終塗覆。後一程序是複雜的。WO出版物2006/117425公開了一種將銀件連接在鋁載體棒末端以實現電流接收器的方法。該方法的目的是產生銀件與鋁之間的共晶反應。難以將銀件連接在下面的鋁表面上。必須將鋁棒分階段加熱，且在加熱以後，必須在將銀件連接在其上以前將氧化物層從其中除去。氧化物層的除去，即清潔，例如通過磨耗進行。為控制氧化反應，可明智地在還原氣氛中進行加熱，其產生物與能在周圍空氣中進行加熱的相比自然涉及特殊排列。在載體棒的加熱溫度方面不存在很多容許，或者，這就是加熱需要進行它的人員具有極高精度的原因。另外，必須將銀件在特定壓力下壓在加熱的鋁表面上以產生接合。明智地，壓制以點狀方式進行並循環重複。總之，該工作要求執行者的精度並耗費大量時間。發明簡述本發明的目的是提供一種容許便宜、容易且快速地生產導電棒及其電流供應源的方法。本發明方法的特徵在於以下方法步驟a)選擇用於導電軌的材料為鋁基合金或鋁，b)將所述具有鋁表面的導電軌的表面加熱並在所述加熱表面上提供鋅基焊劑，所述焊劑含有對氧氣具有高親合力的物質，當鋁表面的溫度達到超過焊劑的熔化溫度的溫度時，將焊劑以熔化狀態鋪展在鋁表面的所需尺寸的表面區域上，使得熔化狀態的焊劑形成於該表面上。c)通過機械處理破壞在鋁與熔化焊劑之間形成的氧化鋁層使得氧氣從氧化鋁層中釋放，其中氧氣與存在於焊劑中的對氧氣具有高親合力的物質反應並與所述物質一起在熔化焊劑的表面上形成氧化物層，和d)在存在於所述表面區域上的焊劑上提供由銀或銀基合金構成的電流供應源，使焊劑固化並使電流供應源連接在固化焊劑中。對氧氣的親合力，即與氧氣反應的 傾向高的物質必須具有比招更高的對氧氣的親合力。優選使用具有85-98重量％的鋅含量和1-10重量％的鋁含量的焊劑。推薦的焊劑中銅的量為O. 1-6重量％。可用銀代替銅。優選對氧氣具有高親合力的物質為鎂，因為當鎂與氧氣反應時，產生大量熱，這導致鋁熔化並因此在焊劑與鋁之間產生也非常好地導電的緊密且強力的結合。形成的氧化鎂上升到焊劑的表面。本發明方法的優選實施方案公開於所附權利要求2-10中。本發明的最大優點是容易且快速地將具有良好導電性的接觸表面和電流接收器提供給由便宜基礎材料(鋁或鋁合金)構成的導電軌。該方法簡單，所以容易執行，它實際上可由不具有專業技術的任何人進行。該方法非常經濟地實現。本發明導電軌的特徵在於導電軌由鋁基合金或鋁構成，且在電流供應源與導電軌之間存在配置的鋅基焊劑以將電流供應源連接在導電軌上。焊劑優選熔化在鋁中。電流供應源優選為厚度為O. 4-2. 2mm的銀件或銀合金件。本發明導電軌的優選實施方案公開於所附權利要求12-15中。本發明導電軌的最大優點是它的生產成本顯著低於傳統導電軌的生產成本。另夕卜，它的導電性和在使用環境中耐久性極好。具有它的接觸表面的電流供應源在使用中磨損，但如果需要的話還容易地置換電供應源將舊電流供應源從導電軌上除去，並利用本發明方法安裝新電流供應源，而不需要將導電軌本身熔化。附圖簡述在下面參考實施例和附圖更詳細地公開本發明，其中圖I為電解池的俯視圖；圖2為沿圖I的線II-II的截面；圖3闡述根據圖I的線III-III的截面；圖4為圖3的結構的俯視圖；圖5闡述圖3和4的導電軌載體組合中載體棒的側視圖；圖6闡述沿圖5的截面線VI-VI的截面；圖7和8分別闡述本發明導電軌的第二實施方案的側視圖和俯視圖；圖9闡述意欲與圖7和8的導電軌一起使用的載體棒的側視圖；

圖10闡述自圖9的載體棒以下的視圖；圖11顯示沿圖9的截面線XI-XI的截面；
圖12更詳細地顯示本發明導電軌的結構；圖13-15闡述如何向圖12的導電軌提供電流供應源；和圖16闡述嚮導電軌提供電流接收器的可選擇方法。本發明詳細公開內容圖I為具有放於電解池15的邊緣上的兩個導電軌I的鋅電解池的俯視圖。在導電軌I之上，存在以這樣的方式安裝的9個載體棒13，使得它們放在導電軌上。當然載體棒13的數可變。自載體棒13懸掛的是連接在它們上的鋁陰極14，參見圖2，所述圖2顯示沿圖I的截面線II-II的截面。圖3和4分別顯示導電軌I的側視圖和俯視圖。導電軌I由鋁合金或鋁構成。導
電軌I的推薦高度為40-120mm。在導電軌I之上存在載體棒13，其在圖3中顯示為端視圖。據從圖中所見，導電軌I的上表面具有齒16，載體棒13置於齒之間的開槽4中。因為齒16包含斜面，當降至導電軌I上時，載體棒13導入所需接觸位置內。齒16例如為20mm高。開槽4的水平底部水平面的長度例如為20mm。例如導電軌的寬度可以為30mm且它的高度為4m。長度可取決於電解池而極大變化它可以在2-6m範圍內。圖5為放置在圖3和4的導電軌I上的載體棒13的側視圖。在載體棒13末端見到類似於導電軌中的開槽17。推薦的載體棒13材料為鋁合金或鋁，開槽17具有銀塗層。開槽4的銀塗層形成導電軌I的電流供應源。載體棒13的寬度比導電軌中的開槽4底部的寬度稍微更大。載體棒13的寬度為16mm，例如當導電軌開槽4的底部水平面的長度為20mm時。當載體棒13放在導電軌I上時，它相對於導電軌開槽4的底部水平面的邊緣上沿著兩條線停放。這些線位於開槽17的斜面上。圖5顯示用虛線畫出的導電軌。圖6顯示沿圖5的線VI-VI的截面。載體棒的第二斜面18可見。圖7和8分別顯示導電軌I』的第二實施方案的側視圖和俯視圖。導電軌I』包含一套鑽孔19』。鑽孔19』的直徑例如為40_。推薦的鑽孔19』深度與它們的直徑近似相同。圖9和10分別顯示放在導電軌I』上的載體棒13』的側視圖和自下的視圖。載體棒13』的詳細結構/設計與圖5和6中的載體棒的結構/設計不同。如所示，載體棒13』末端具有齒20』形式的圓錐形突出。在自由端，齒20』的直徑小於導電軌I』的鑽孔19』的直徑。因此，當棒降至導電軌I』上時，載體棒13』通過自身的重量導入所需接觸點。具有大直徑的齒20』端具有大於鑽孔19』直徑的直徑。當載體棒13』在導電軌I』的鑽孔19』中的合適位置時，它以線性方式相對於鑽孔的頂邊緣停放，因此形成圓形接觸。圖11顯示沿圖9的截面線XI-XI的截面。載體棒的齒20』由銅構成，且它例如通過摩擦焊接連接在載體棒13』的鋁體上。圖12顯示圖3和圖4的導電軌I的一部分，該部分包含意欲將電流輸送至載體棒的位置或區域。該位置或區域可稱為電流供應源，且它一般地指定為參考數字2。該圖顯示齒16之間的開槽4塗有銀件6a、6b、6c。銀件6a、6b、6c形成電流供應源2並使導電軌I能將電流有效地轉移至待放置在導電軌上的載體棒。圖13-15闡述圖3、4和6所示導電棒I的生產，或更確切地說其電流供應源的實施。圖13闡述據說可以為種板形式的鋁導電棒1，因為缺少了電流接收器，即圖12的銀件6a、6b、6c。導電軌I的種板可以為具有大量在其中工作的開槽4的壓出鋁，圖13僅顯示最接近導電軌末端的一種。通過將具有良好導電性的小銀板6a、6b、6c或由銀基合金構成的小板連接在開槽的斜表面5a、5b和開槽的底表面5c上而在開槽4中提供電流接收器。板6a、6b、6c也可稱為件或板。在圖13中，銀板6a、6b、6c與導電軌I分開，但在圖12中，它們連接在適當位置。板6a、6b、6c的厚度優選為O. 4-2. 2mm,甚至更優選O. 5_2mm。在圖13中，參考數字7指焊絲，下文解釋其用途。焊絲7為含有85-98重量％鋅、1-10重量％鋁和O. 1-6重量％銅的鋅基合金。焊絲還含有微量猛和續。由 Techno Weld ltd. ,Aston Works,West End,Aston,Oxfordshire0X18 2NP，英國銷售的焊劑是市售的並可用作焊劑。焊劑以電極的形式出售(稱為TechnoWeld電極)。大概電極中所含的銅可被銀替換。Techno Weld產品的一種選擇為由NewTechnology Products, 1330Post Oak Blvd. , Suite 1600Houston, Texas 77056-3017,美國生產和出售的線型產品，該產品的商品名為HTS-2000 ，在這種情況下對於該產品給出的使用說明如下。這類金屬絲的鋅含量為約80重量％ ;鋁的量為約16重量％且銅的量為約3重量％。該金屬絲還含有少量鎂，鎂含量例如為約O. 2重量％。大概推薦的鋅含量為80-98重量％，招含量為1-20重量％。板6a、6b和6c通過首先將開槽處的導電軌I (仍為圖13中的種板)加熱至約450°C的溫度而連接在開槽4上，參見圖13。由於導電軌由鋁構成且鋁容易與周圍的氧氣反應，在導電軌表面，包括開槽4的位置上存在氧化鋁。通常已知其它金屬難以連接在氧化鋁表面上。然而，在本發明方法中，導電軌I中的開槽不需要清除氧化物。加熱溫度不是關鍵的，它優選為370-550°C，但它也可以為300-600°C。如果溫度區域在260_620°C的範圍之外，則預期不能得到所需結果。加熱至非常高的溫度還涉及鋁軌熔化的風險(鋁的熔點為約660°C)。可優選通過測量開槽4的表面溫度而跟蹤加熱溫度。然而，溫度測量不是不可缺少的或甚至必須的，當已知焊絲與開槽表面接觸時焊絲7在導電軌4的表面上如何行為時。加熱優選用氣體火焰(丙烷、丁烷或乙炔火焰)進行，在這種情況下，焊接噴嘴和頸10保持運動以防止它導致太高的局部加熱。還可能的是加熱通過電感應或電阻器進行。然而，感應加熱的缺點是鋁相當快地熔化。用電阻器加熱又慢。然而，感應加熱和電阻器加熱可用於實現所謂基礎加熱。基礎加熱的目的是提供預熱，當涉及大生產體積時，所述預熱加速導電軌的生產用火焰將用電預熱的導電軌加熱至工作溫度僅需要一會兒。在將電流供應源連接在新生產的導電軌上以後，向下一個已預熱的導電軌提供電流供應源。有時焊絲7放在加熱表面上以檢查它是否連接在下面的材料上。通過下面的材料加熱時，當溫度上升足以使焊絲7熔化的溫度時，通過使焊絲在表面上移動而將焊劑鋪展在表面5a、5b和5c上，由此將熔化的焊劑鋪展在表面5a、5b和5c上。應當注意焊絲7由於下面材料導致的加熱而熔化，且焊絲不用焊接噴嘴和頸10加熱。然後將熔化金屬表面用不鏽鋼或黃銅刷刷光。刷光是非常短且容易的程序。約2或3秒的刷光通常是足夠的。刷光破壞了焊劑下面的氧化鋁層，由此該層變成鋁和氧氣。焊劑所含的錳可能對氧化鋁層的破壞有貢獻。在刷光中釋放的氧氣與焊劑中所含的鎂反應，因為鎂具有與氧氣反應的高傾向。鎂比鋁更容易與氧氣反應，因此鎂據說可從鋁中搶奪氧氣。這是重要的，使得氧氣可從鋁中除去。當鎂與氧氣反應時，發生釋放溫度的放熱反應。由於釋放的熱，溫度局部地超過鋁的熔點，因此焊劑極好地連接在下面的鋁表面上。與焊劑的密度相比，氧化鎂的密度非常低，所以它上升到焊劑的表面上，由此在焊劑與下面的鋁之間形成極好的接合。焊劑含有優選至少O. Ol重量％的鎂，鎂的量例如為O. 05-0. 3重量％。代替鎂，可使用一些其它物質，所述物質具有比鋁對氧氣的親合力更大的對氧氣的親合力且與氧氣形成氧化物，所述氧化物具有比焊劑的密度更低的密度以容許它上升到焊劑的表面上。代替上述刷光，還可使用一些其它機械處理，例如刮擦表面。如果焊劑仍為熔化狀態，則將銀件6a、6b和6c放於其上，它們立即粘在熔化焊劑上並當焊劑固化時牢固地連接在其上，參見圖12，其中銀件在適當位置上。當焊劑固化時，形成非常好地導電的強接合。可在將它們放在鋁上的焊劑上以前將銀件6a、6b、6c用焊劑預塗覆。如果電流供應源通過使用由銀合金構成的件，而不是銀件得到，則優選選擇含有少量銅的銀合金。銅含量例如為5重量％，並可例如在1-10重量％的範圍內變化。由於銅，件6a、6b和6c的機械強度比件為純銀時更大。然而，件6a、6b和6c中的銅使接觸表面和電流接收器的耐腐蝕性和導電性稍稍變弱。圖3和4的導電軌可具有由銀或銀基合金構成的接觸表面，其中方法不同於圖13-14的方法。因此，不需要使用由銀或銀合金構成的件，但可代替地，電流接收器通過將銀或銀合金噴霧到焊劑上而熱產生，在這種情況下，在噴霧以前已使焊劑固化。噴霧闡述於圖16中。在這種情況下，通過噴霧和不通過使用銀件或由銀合金構成的件得到的電流供應源是在最上面的。熱噴霧可例如使用基於氣體燃燒的技術進行。在高速氧燃料火焰噴塗(HighVelocity oxy-Fuel)中,藉助載氣將塗料(銀或銀基合金)以粉末形式供入噴霧槍9中。在噴霧槍的燃燒室中，塗料熔化並將熔化狀態的塗料直接對著待塗覆物體。在普通火焰噴塗中，燃燒氣體和氧氣的混合物燃燒並將塗料熔化，所述塗料最初可為粉末形式或線形。將熔化塗料用壓縮空氣吹到物體上。在本文中沒有更詳細地描述熱噴霧，因為該方法本身是技術人員已知的。與使用現成的銀或銀合金件相比，熱噴霧的缺點是熱噴霧相當難以進行以得到良好的最終結果。熱噴霧的優點是原則上它可用於塗覆具有任何幾何形狀的件。因此，熱噴霧優選用於給圖7和8的導電軌I』提供電流供應源6』。作為選擇，電流供應源以與關於圖13-15所公開的相同原理，即通過使用由銀或銀合金構成的件得到，其中件嵌入鋁導電軌種板的鑽孔中。導電軌I還在將電流供入導電軌中的位置處具有電流接收器21。電流接收器21可例如置於導電軌I的第二端3;參見圖3。圖8的導電軌I』還具有電流接收器21』。電流接收器21、21』如上所述得到。以上參考實施例描述了本發明，因此應當注意本發明的詳情可以在所附權利要求書的範圍內以各種方式執行。因此，當載體棒的寬度小於開槽4的底部長度，則圖12的導電棒I的電流供應源例如可由相應於開槽4的底部長度的單一銀件6c組成。在這種情況下，銀件不放在對角線曲面上。如果載體棒的寬度大於開槽的底部長度，則載體棒相對於開槽4的斜面停留，其必須具有銀件6a、6b。在後一種情況下，在開槽4的底部不需要銀件6c。
權利要求
1.一種給用於電解中的導電軌⑴的表面提供電流供應源(6a、6b、6c)的方法,所述電流供應源由銀或銀基合金構成且具有良好導電的接觸表面，其中導電軌意欲通過電流供應源(6a、6b、6c)與用於電解池中的載體棒(8)產生電接觸，其特徵在於如下方法步驟 a)選擇用於導電軌(I)的材料為鋁基合金或鋁， b)將所述具有鋁表面的導電軌(I)的表面(2)加熱並在所述加熱表面上提供鋅基焊劑(7)，所述焊劑含有對氧氣具有高親合力的物質，當鋁表面的溫度達到超過焊劑的熔化溫度的溫度時，將焊劑(7)以熔化狀態鋪展在鋁表面的所需尺寸的表面區域上，使得熔化狀態的焊劑形成於該表面上。
c)通過機械處理破壞在鋁與熔化焊劑之間形成的氧化鋁層，使得氧氣從氧化鋁層中釋放，其中氧氣與存在於焊劑(X)中的對氧氣具有高親合力的物質反應並與所述物質一起在熔化焊劑的表面上形成氧化物層，和 d)在存在於所述表面區域上的焊劑(7)上提供由銀或銀基合金構成的電流供應源(6a、6b和6c)，使焊劑固化並使電流供應源連接在固化焊劑中。
2.根據權利要求I的方法，其特徵在於所用焊劑為具有85-98重量％的鋅含量和1-10重量％的鋁含量的鋅基焊劑(7)。
3.根據權利要求I的方法，其特徵在於所用焊劑為具有80-98重量％的鋅含量、1-20重量％的鋁含量和O. 1-6重量％的銅含量的鋅基焊劑(7)。
4.根據前述權利要求1-4中任一項的方法，其特徵在於使用其中對氧氣具有高親合力的物質為鎂的焊劑(7)。
5.根據前述權利要求1-4中任一項的方法，其特徵在於使用含有錳的焊劑(7)。
6.根據前述權利要求1-5中任一項的方法，其特徵在於在步驟b)中將具有鋁表面的導電軌(I)的表面加熱至370-550°C的溫度。
7.根據權利要求I的方法，其特徵在於通過刷光破壞在鋁與焊劑(7)之間形成的氧化物層。
8.根據權利要求I的方法，其特徵在於在步驟d)中，當焊劑為熔化狀態時將電流供應源(6a、6b、6c)置於用焊劑(7)處理的表面區域上。
9.根據權利要求8的方法，其特徵在於使用厚度為O.4-2. 2mm的銀件或由銀合金構成的件作為電流供應源(6a、6b、6c)。
10.根據前述權利要求1-7中任一項的方法，其特徵在於通過熱噴霧將電流供應源置於用焊劑(7)處理的表面區域上。
11.用於電解中並包含電流供應源(6a、6b、6c、19』)的導電軌(1,1』)，所述電流供應源由銀或銀合金構成且具有良好導電的接觸表面，所述導電軌意欲通過電流供應源與用於電解池中的載體棒(13，13』)產生電接觸，其特徵在於導電軌由鋁基合金或鋁構成，且在電流供應源^a、6b、6c、19』)與導電軌的表面之間存在鋅基焊劑，配置所述焊劑以將電流供應源^a、6b、6c、19』 )連接在導電軌上。
12.根據權利要求11的導電軌，其特徵在於所述焊劑的鋅含量為80-98重量％，且鋁含量為1-20重量％。
13.根據權利要求12的導電軌，其特徵在於所述焊劑含有鎂。
14.根據權利要求11的導電軌，其特徵在於所述電流供應源(6a、6b、6c、19』)為厚度為O. 4-2. 2mm的銀件或銀合金件。
15.根據權利要求11的導電軌，其特徵在於所述導電軌(1，1』 )包含由銀或銀合金構成且具有良好導電的接觸表面的電流接收器(21，21』)，以與用於將電流供給導電軌的裝置產生電接觸。
全文摘要
本發明涉及一種用於電解中的具有銀電流供應源(6a、6b、6c)的鋁導電軌(1)的方法，所述銀電流供應源具有良好導電的接觸表面。為使導電軌(1)及其電流供應源(6a、6b、6c)經濟、容易且快速地生產，a)選擇用於導電軌(1)的材料為鋁基合金，b)將具有鋁表面的導電軌(1)的表面加熱，且當鋁表面的溫度達到超過焊劑的熔化溫度的溫度時，將鋅基焊劑置於它之上，其中焊劑含有對氧氣具有高親合力的物質，然後將焊劑以熔化狀態鋪展在所述表面上，c)通過機械處理破壞在鋁與熔化焊劑之間形成的氧化鋁層使得氧氣從氧化鋁層中釋放，其中氧氣與對氧氣具有高親合力的物質反應並與所述物質一起在熔化焊劑的表面上形成氧化物層，和d)電流供應源(6a、6b和6c)置於所述焊劑之上，使焊劑固化並使電流供應源連接在固化焊劑內。本發明還涉及一種導電軌(1)。
文檔編號C25C7/02GK102803572SQ201080026443
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月18日 優先權日2009年6月25日
發明者M·艾裡卡 申請人:瓦爾瓦司公司