DE1271494B - Process for making strip clad composite metal panels or strips - Google Patents
Process for making strip clad composite metal panels or stripsInfo
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Description
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1 271494
P 12 71 494.2-45
12. November 1960
27. Juni 19681 271494
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November 12, 1960
June 27, 1968
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von streifenplattierten Verbundmetalltafeln oder -streifen, insbesondere Verbundelektroden, aus einem Grundmetall aus Titan, Tantal, Niob, Vanadin oder Zirkon, in das ein oder mehrere Streifen aus Platin oder einer Platinlegierung unter Anwendung von Druck und Temperatur eingeschweißt werden.The invention relates to a method for producing strip clad composite metal panels or strips, in particular composite electrodes, made of a base metal made of titanium, tantalum, niobium, vanadium or Zircon in which one or more strips of platinum or a platinum alloy using Pressure and temperature are welded.
Verbundmetalltafeln oder -streifen der genannten Art werden insbesondere als Anoden für kathodischen Schutz oder elektrolytische Zwecke verwendet. Dabei weisen die streifenplattierten Anoden annähernd die gleiche Leistungsfähigkeit auf, wie Anoden mit einer durchgehenden Platinplattierung.Composite metal sheets or strips of the type mentioned are used in particular as anodes for cathodic Used for protection or electrolytic purposes. The strip-clad anodes are approximately the same performance as anodes with a continuous platinum plating.
Nach einem bekannten Verfahren werden die Edelmetallstreifen durch Walzschweißen mit einer Platte aus unedlem Grundmetall verbunden. Dabei werden die Streifen in Nuten eingelegt, die im Abstand voneinander in die Grundplatte eingearbeitet sind. Da beim Walzschweißen der Schweißdruck im wesentlichen senkrecht zur Auflage gerichtet ist, erhalten die Seitenkanten der einzuschweißenden Streifen nur eine geringe Druckkomponente, die nicht zur Verschweißung der Seitenkanten ausreicht. Diese Seitenkanten sind damit nicht elektrisch zuverlässig leitend.According to a known method, the precious metal strips connected by roll welding to a base metal plate. Be there the strips are inserted into grooves that are machined into the base plate at a distance from one another. There during roll welding, the welding pressure is directed essentially perpendicular to the support the side edges of the strips to be welded only have a small pressure component that is not required for welding the side edges are sufficient. These side edges are therefore not electrically reliable conductive.
Bei Verbundelektroden der erwähnten Art ist es aber wesentlich, daß zwischen den Metallen eine vollflächige elektrisch leitende Verbindung vorhanden ist. Aus der Schmuckindustrie ist ein Verfahren zur Herstellung von Einlegearbeiten bekannt, bei dem ausgehauene oder ausgesägte Figuren aus Edelmetallblech in glühendem Zustand in ein stärkeres ausgewalztes Blech aus Edelmetall eingepreßt werden. Dabei entsteht ein Blech mit glatter Oberfläche und darin eingelegter Zeichnung. Bei diesem Verfahren zur Herstellung von Schmuckstücken aus Edelmetall tritt jedoch das Problem, eine leitende Verbindung zwischen den einzelnen Metallteilen zu schaffen, nicht auf.In the case of composite electrodes of the type mentioned, however, it is essential that one between the metals there is a full-surface electrically conductive connection. From the jewelry industry is a process for Manufacture of inlay work is known in which figures are carved or sawn out of precious metal sheet be pressed in the glowing state into a thicker rolled sheet of precious metal. This creates a sheet with a smooth surface and a drawing in it. In this procedure for the production of jewelry from precious metal, however, there is the problem of a conductive To create a connection between the individual metal parts does not.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß eine vollfiächig leitende, feste Bindung zwischen dem Edelmetall und dem Grundmetall erreicht wird.The invention is based on the object of developing the method of the type mentioned at the outset in such a way that that a fully conductive, firm bond between the noble metal and the base metal is achieved.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Einschweißen der Streifen durch Preßschweißen bei einer Temperatur von 800 bis 9500C, vorzugsweise 850 bis 900° C, unter einem Druck von 80 bis 800kp/cm2 vorgenommen wird.According to the invention this object is achieved in that the welding of the strip is effected by pressure welding at a temperature of 800 to 950 0 C, preferably 850 to 900 ° C, under a pressure of 80 to 800kp / cm 2.
Dabei werden vorzugsweise die Streifen aus Platin oder einer Platinlegierung in an sich bekannter Weise durch Punktschweißen od. dgl. an die Oberfläche des Grundmetalls leicht angeheftet und die so vorbereiteten Metallkörper mit einer im wesentlichenThe strips are preferably made of platinum or a platinum alloy in a manner known per se by spot welding or the like. Slightly attached to the surface of the base metal and the prepared in this way Metal body with an essentially
Verfahren zur Herstellung von
streifenplattierten Verbundmetalltafeln oder
-streifenProcess for the production of
strip clad composite metal panels or
-strip
Anmelder:Applicant:
Johnson, Matthey & Company Limited,Johnson, Matthey & Company Limited,
LondonLondon
Vertreter:Representative:
Dr. W. Müller-BoreDr. W. Muller-Bore
und Dipl.-Ing. H. Gralfs, Patentanwälte,and Dipl.-Ing. H. Gralfs, patent attorneys,
3300 Braunschweig, Am Bürgerpark 83300 Braunschweig, Am Bürgerpark 8
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Alfred Frank Scutt,Alfred Frank Scutt,
Alan Arthur Boume, LondonAlan Arthur Boume, London
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Großbritannien vom 12. November 1959 (38 402)Great Britain 12 November 1959 (38 402)
luftdichten Metallumhüllung versehen, die nach dem Einschweißvorgang wieder abgenommen wird. Auf diese Weise wird eine Absorption von Sauerstoff, Wasserstoff oder Stickstoff durch das Grundmetall bei den hohen Verbindungstemperaturen verhindert.airtight metal casing, which is removed again after the welding process. on this way there is an absorption of oxygen, hydrogen or nitrogen by the base metal prevented at the high connection temperatures.
Die Verbundmetalle werden zweckmäßig nachThe composite metals are expediently after
Abnehmen der Umhüllung bei einer Temperatur von bis 800° C in einer Argonatmosphäre warmgewalzt und dann auf die Endmaße kaltgewalzt.Removal of the casing hot-rolled at a temperature of up to 800 ° C in an argon atmosphere and then cold-rolled to the final dimensions.
Vorzugsweise wird eine Umhüllung aus Nickel oder Flußstahl verwendet, die eine Dicke von etwa
0,125 bis 0,250 mm aufweist.
Bei der praktischen Durchführung der Erfindung ist es wünschenswert, eine einheitliche Druckaufbringung
über das gesamte vorgefertigte Verbundmetall zu gewährleisten, da andernfalls Zerstörung
eintreten kann. Dies ist besonders wichtig bei der Bindung von Platin- oder Platinlegierungsstreifen
auf Titan oder Zirkon durch das Verfahren gemäß der Erfindung, da diese eine intermetallische Verbindung
mit Platin bei der Verbindungstemperatur bilden. Wenn eine einheitliche Druckausübung nicht
gewährleistet wird, können beträchtliche Stärke-Schwankungen der intermetallischen Schicht auftreten.
Solche örtlichen Verdickungen der intermetallischen Schicht sind besonders unerwünscht, wennPreferably, a coating made of nickel or mild steel is used, which has a thickness of about 0.125 to 0.250 mm.
In practicing the invention, it is desirable to ensure that pressure is applied uniformly throughout the prefabricated composite metal, otherwise destruction can occur. This is particularly important when bonding platinum or platinum alloy strips to titanium or zirconium by the method according to the invention, since these form an intermetallic bond with platinum at the bonding temperature. If uniform pressure exertion is not ensured, considerable fluctuations in the thickness of the intermetallic layer can occur. Such local thickenings of the intermetallic layer are particularly undesirable when
809 567/465809 567/465
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1010
der Streifen aus Platin oder einer Platinlegierung eine geringere Dicke als ungefähr 0,0250 mm hat.the strip of platinum or a platinum alloy is less than about 0.0250 mm thick.
Im folgenden wird das Verfahren gemäß der Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels der Herstellung einer Titan-Platin-Verbundelektrode für elektrochemische Zwecke beschrieben. Selbstverständlich soll dadurch in keiner Weise eine Einschränkung der Erfindung gegeben werden.In the following, the method according to the invention is illustrated using an exemplary embodiment of the production a titanium-platinum composite electrode for electrochemical purposes. Of course is in no way intended to limit the invention.
Eine Titantafel mit den Abmessungen 75 · 300 mm und einer Stärke von 3,8 mm wurde zunächst an den Kanten zur Entfernung des Grates geschliffen, anschließend in einer kalten wäßrigen Lösung mit 12% Salpetersäure und 12% Fluorwasserstoffsäure gebeizt und schließlich nach Entfernen der Oxyde in Wasser gewaschen und getrocknet.A titanium sheet with dimensions of 75 x 300 mm and a thickness of 3.8 mm was first attached to the Edges ground to remove the burr, then in a cold aqueous solution with 12% Pickled nitric acid and 12% hydrofluoric acid and finally after removing the oxides in water washed and dried.
Streifen aus metallischem Platin mit einer Stärke von 0,075 mm und einer Breite von 6,35 mm, die zuvor in einer heißen wäßrigen Lösung von 50% Königswasser bis zu einer leichten Anätzung der Oberfläche gebeizt und dann gewaschen und getrocknet worden waren, wurden in gleichen Abständen parallel zueinander in Längsrichtung zu einer Seite der vorbereiteten Titantafel angeordnet und mit der as Tafel punktverschweißt, wobei die Punktschweißungen in Längsrichtung der Platinstreifen im Abstand von 100 bis 150 mm lagen. Dabei wurde gewährleistet, daß weder das Platin noch das Titan mit bloßen Händen gehandhabt wurden, da jeder Fingerabdruck die anschließende Verbindung empfindlich beeinträchtigen oder sogar verhindern kann.Strips of metallic platinum 0.075 mm thick and 6.35 mm wide, as previously in a hot aqueous solution of 50% aqua regia up to a slight etching of the Surface that had been stained and then washed and dried were at equal intervals arranged parallel to each other in the longitudinal direction to one side of the prepared titanium plate and with the as Panel spot welded, the spot welds in the longitudinal direction of the platinum strips at a distance from 100 to 150 mm. It was ensured that neither the platinum nor the titanium with bare hands, as every fingerprint is sensitive to the subsequent connection can affect or even prevent.
Das so gebildete vorgefertigte Verbundmetall wurde dann in eine Nickelumhüllung mit einer Stärke von ungefähr 0,25 mm eingeschlossen, die eng um das Metall gewickelt wurde, um die Menge eingeschlossener Luft auf ein Minimum herabzusetzen, wobei die angrenzenden Ränder der Umhüllung doppelt gefalzt und zur Gewährleistung eines luftdichten Verschlusses gehämmert wurden. Um ein Haften der Nickelumhüllung an den Platinstreifen zu verhindern, wurde zwischen die Streifen und die Umhüllung eine Tafel aus Glimmer gelegt. Statt einer Glimmertafel kann auch Braunpapier oder eine die Anhaftung verhindernde Verbindung verwendet werden, wie z. B. Chromoxydbleiche, Silikonlack oder Asbestpulver.The preformed composite metal so formed was then encased in a nickel clad with a thickness of approximately 0.25 mm that was wrapped tightly around the metal, the amount of trapped Air to a minimum, keeping the adjoining edges of the envelope double folded and hammered to ensure an airtight seal. To stick to the To prevent nickel cladding on the platinum strips, a was placed between the strips and the cladding Slab laid out of mica. Instead of a mica board, brown paper or one that prevents adhesion can also be used Connection can be used, such as B. chromium oxide bleach, silicone varnish or asbestos powder.
Das umhüllte vorgefertigte Verbundmetall wurde dann in einen Ofen gelegt und auf eine Temperatur von 85O0C erwärmt. Der verwendete Ofen enthielt einen hydraulisch betätigten Stößel, auf den das vorgefertigte Verbundmetall gelegt wurde und durch dessen Anheben es in den Ofen gelangte, der auf die gewünschte Temperatur erwärmt worden war. Der Ofen enthielt ferner einen Amboß, der in dem Dach des Ofens untergebracht war und mit dem ein Druck von 160 kg/cm2 auf das Verbundmetall ausgeübt wurde, nachdem dieses die gewünschte Temperatur von 85O0C erreicht hatte. Dieser Druck wurde ungefähr eine halbe Stunde aufrechterhalten, wobei die Temperatur zwischen 850 und 9000C gehalten wurde.The coated prefabricated composite metal was then placed in an oven and heated to a temperature of 85O 0 C. The furnace used contained a hydraulically operated ram on which the pre-fabricated composite metal was placed and lifting it into the furnace, which had been heated to the desired temperature. The oven also contained an anvil, which was housed in the roof of the furnace and to which a pressure of 160 kg / cm 2 to the composite metal was applied after this had reached the desired temperature of 85O 0 C. This pressure was maintained for about half an hour, the temperature between 850 and 900 ° C. being maintained.
Nach Beendigung dieser Behandlung wurde das Verbundmetall aus dem Ofen herausgenommen und die Umwicklung oder Umhüllung abgestreift. Die Platinstreifen waren fest an die Titantafel gebunden. Das Verbundmetall wurde dann auf 7500C in einer Argonatmosphäre erwärmt und auf die gewünschte Dicke von 0,25 mm warm herabgewalzt.Upon completion of this treatment, the composite metal was removed from the furnace and the wrap or wrapper peeled off. The platinum strips were tightly bound to the titanium tablet. The composite metal was then heated to 750 ° C. in an argon atmosphere and hot rolled down to the desired thickness of 0.25 mm.
Schließlich wurde die Verbundtafel nach Entfettung in einer kalten wäßrigen Lösung mit 12% Salpetersäure und 12% Fluorwasserstoffsäure gebeizt, mit Wasser abgewaschen und getrocknet und dann auf die Endmaße kaltgewalzt, wobei die Platinstreifen bündig zu der Oberfläche der Titantafel zu liegen kamen, so daß eine mit Platin eingelegte Titanelektrode gebildet wurde.Finally, after degreasing the composite panel in a cold aqueous solution containing 12% nitric acid and 12% hydrofluoric acid, washed with water and dried, and then Cold rolled to the final dimensions, with the platinum strips came to lie flush with the surface of the titanium plate, so that a titanium electrode inlaid with platinum was formed.
Auf Wunsch kann ein anderes hitzebeständiges Metall an Stelle von Titan verwendet werden, z. B. Tantal, Niob, Vanadium oder Zirkon. Auch die eingelegten Streifen können an Stelle von aus reinem Platin aus einer Platinlegierung bestehen, wie z.B. einer Platin-Rhodium-Legierung. Zur Herstellung der Verbindung können die gleichen Temperaturen und Drücke gewählt werden. Die Zusammensetzung der Beizlösungen, die vor dem Schweißprozeß und nach dem Heißwalzen verwendet wird, schwankt jedoch je nach dem jeweils verwendeten hitzebeständigen Metall.If desired, another refractory metal can be used in place of titanium, e.g. B. Tantalum, niobium, vanadium or zirconium. The inlaid strips can also be used instead of pure platinum consist of a platinum alloy, such as a platinum-rhodium alloy. To establish the connection the same temperatures and pressures can be selected. The composition of the However, pickling solutions used before the welding process and after hot rolling will vary depending on the heat-resistant metal used.
Die folgenden Beizlösungen werden zur Verwendung bei den folgenden Metallen empfohlen:The following pickling solutions are recommended for use on the following metals:
ReStH2O
20% HF, 35% HNO1,
Rest H2O
50% HNO8, ReStH2O
10% HF, 25%HNOS
ReStH2O25% HF, 25% ENT,
ReStH 2 O
20% HF, 35% ENT 1 ,
Remainder H 2 O
50% ENT 8 , ReStH 2 O
10% HF, 25% ENT S
ReStH 2 O
Zirkon Vanadium
Zircon
Wie ersichtlich, ist das Verfahren gemäß der Erfindung nicht nur zur Herstellung von Elektroden anwendbar, wie speziell oben beschrieben, sondern auch zur Herstellung vonBimetalltafeln oder Streifen, die aus Platin in Streifenform und einer Tafel oder einem Streifen aus einem hitzebeständigen Metall zusammengesetzt sind und zu beliebigen Zwecken, bei denen derartige Tafeln oder Streifen brauchbar sind, verwendet werden können.As can be seen, the method according to the invention is not only applicable to the production of electrodes, as specifically described above, but also for the production of bimetallic panels or strips, composed of platinum in strip form and a plate or strip of a heat-resistant metal and for any purposes for which such boards or strips are useful, can be used.
Die Erfindung soll ferner zusammengesetzte Metalltafeln oder -streifen einschließen, die durch das Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt sind, sowie Elektroden für elektrochemische Zwecke oder andere Gegenstände, wenn diese aus derartigen Verbundtafeln oder -streifen gebildet sind oder diese enthalten. The invention is also intended to include composite metal sheets or strips formed by the Process according to the invention are produced, as well as electrodes for electrochemical purposes or other objects if these are formed from or contain such composite panels or strips.
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