POROUS CORROSION-RESISTANT SEPARATORS CONSISTING OF METALLIC SCREENS COATED BY CERAMIC OXIDES

Abstract: 1. Porous, corrosion-proof, non-conductive partitions consisting of metal nets coated with oxide ceramics, wherein the oxide ceramics layer contains metal particles in amounts of from 15 to 75 weight %, relative to the weight of the oxide ceramics.

Description: Poröse, korrosionsstabile Zwischensçände aus mit Oxidkeramik beschichteten Metallnetzen Die Erfindung betrifft poröse, korrosionsstabile, elektrischen Strom nicht leitende Zwischenwände, die aus mit Oxidkeramik beschichteten Metallnetzen bestehen, die insbesondere als Diaphragmen und Filter zum Betrieb von Elektrolysen sowie zur Stofftrennung - und - filtration in sauren, neutralen und alkalischen Lösungen, geeignet sind. Korrosionsstabile Diaphragmen und Filter aus mit Oxidkeramik beschichteten Metallnetzen sind aus Chemie Ing. Technik 52 (1980) Nr. 5, Seiten 438 bis 439 bekannt. Die Oxidkeramik besteht aus Mischoxiden von zweiwertigen Metallen der Erdalkalien und Übergangsmetallen sowie Metallen der 4. und 5. Nebengruppe des Periodensystems. NachLeilig bei diesen Diaphragmen und Filter ist das schlechte Haften der Oxidkeramik auf dem Metallnetz. Ist die Keramik schicht beschädigt, bröckelt sie leicht vom Metallnetz ab. Es stellte sich demnach die Auf gabe, Metallnetz untezstützte Diaphragmen und Filter zu schaffen, die einen innigen Verbund zwischen Keramik und Metallnetz und damit verbesserte mechanische Stabilität aufweisen. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Schicht aus Oxidkeramik Metallteilchen in Mengen von 15- 75 Gew. Co bezogen auf das Gewicht der Oxidkeramik enthält. Der mittlere Porendurchmesser der Oxidkeramik kann 5 - 50 Wm betragen. Die Oxldkeramlk kann Mischoxide bestehend aus Oxiden der Erdalkalimetalle und amphoterer Oxide der Metalle der 4., 5. oder 6. Nebengruppe des Periodensystems enthalten Die Mi schoxide bestehen vorzugsweise aus Erdalk < r'lititanat. Die Aletallteilchen können aus Metallen der 4. oder 8. Nebengruppe des Periodensystems bestehen. Unter dem Ausdruck Mischoxid werden hier Gemische mehrerer Oxide sowie Verbindungen aus mehreren Oxiden z.B. Doppeloxide oder Tripeloxide verstanden. Für die t oxidkeramische Komponente der Keramik eignen sich insbesondere Verbindungen einerseits von Oxiden des Calciums, Strontiums, Barium und andererseits von amphoteren Oxiden des Titans,Zirkons, Hafniums, Niobs, Tantals, Molybdäns und/oder Wolframs. Als metallische Komponente der Keramik sowie für das Metallnetz eignen sich insbesondere Nickel, Titan oder Zirkon. Für die Herstellung der porösen Zwischenwände wird eine Vormischung aus für die Keramik nötigen Metalloxiden und Metallteilchen auf ein Metallnetz aufgetragen. Statt der reinen Metallteilchen kann auch das entsprechende Oxid verwendet werden, vorausgesetzt, es lässt sich unter den Herstellungsbedingungen für die Zwischenwände zu Metall reduzieren. Um den gewünschten Porendurchmesser zu erzielen, können die Komponenten für die Vormischung, d.h. die Oxide und Metalle gemeinsam oder getrennt gemahlen und in gesiebten Fraktionen zusammengestellt werden. Die Vormischung kann als binderhaltige Paste auf das Metallnetz aufgemialt, aufgedruckt oder in anderer geeigneter Weise mit dem gewünschten Beschichtungsgewicht aufgebracht werden. Anschliessend wird der Binder ausgeheizt und die Zwischenwände bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes der metallischen Komponente unter reduzierender oder inerter Atmosphäre (CO, H2 oder N2) gesintert, Beispiel 1 Eine Mischung enthaltend 50 Gew.-% Nickelpulver und 50 Gew.% Nickeltitanat mit ciner mittleren Korngrösse von 5 m wurde bei 110000 4 Stunden lang gesintert. Der so gesinterte Scherben wurde zerkleinert und in einer Kugelmühle gemahlen. Das Mahlgut wurde durch Sieben in verschiedene Fraktionen getrennt, und zwar in Fraktionen mit Korngrössen -5 Cim, #20 m und # 50 m. Aus diesen drei Fraktionen wurden die folgenden Mischungen für die Proben a), b), c) hergestellt: Korngrösse: : # 5 m a) 100 Gew.-% b) 60 Gew.-% c) 50 Gew.-% - 20 m - 40 Gew.-% 30 Gew.-% -#50 50 m - - 20 Gew.-% Aus der Probe a) wurde durch Mischen mit einer 5 Gew.-% Carboxymethylcellulose enthaltenden Lösung eine druckfähige Paste hergestellt und damit nach dem Siebdruckverfahren ein Nickelnetz mit 0,34 mm Naschenweite und 0,25 mm Drahtstärke beidseitig in je drei Arbeitsgängen bedruckt. Die "grüne" Zwischenwand wurde getrocknet und nach thermischem Zersetzen des organischen Binders bei 110000 für 45 Minuten unter einer H2/N2 Atmosphäre, bei der das Verhältnis H2/N2 gleich 30:70 war, in einem Kammerofen gesintert. Aus den Proben b) und c) wurde durch Mischen mit einem Gemisch aus 80 Gew.-% Leinöl und 20 Gew.-% Butanol jeweils eine Paste hergestellt, die jeweils auf ein Nickelnetz wie bei Probe a) verwendet, aufgemalt wurde. Die grünen Zwischenwände wurden getrocknet und nach thermischem Zersetzen des Binders in einem Kammerofen gesintert, und zwar Probe b) zwei Stunden bei 110000 unter H2/N2 Atmosphäre bei der das Verhältnis H2:N2 gleich 40:60 war und Probe c) zwei Stunden bei 1200 C unter H2/N2 Atmosphäre,bei der das Verhältnis H2:N2 gleich 50:50 war. Der Flächenwiderstand der so hergestellten Zwischenwände beträgt bei 2500#in 50 gew.-%iger KOH ca. 400 m#crn2; die dynamische Durchlässigkeit ca. 0,5 cm3 poise/bar cm2. Die Zwischenwände sind kurzschluss sicher bei Anlegen einer Spannung von 120 Volt. Beispiel 2 Eine Mischung aus 35 Gew.-% Nickeloxid und 65 Gew.-% Bariumtitanat wurde wie in Beispiel 1 gesintert, zerkleinert, gemahlen und gesichtet. Die Pulvermischung, deren maximale Korngrösse c 50 Rm war, wurde mit einer 2%igen Rohrzuckerlösung angeteigt und die Paste auf ein Nickelnetz mit 0,52 mm Maschenweite und 0,3 mm Drahtdurchmesser aufgetragen. Das beschichtete Netz wurde durch langsames Aufheizen in einem Kammerofen unter Luftatmosphäre vorverfestigt und der Rohrzucker verkohlt. Danach wurde unter H2-Atmosphäre 75 Minuten bei ca. 14000C gesintert und sodann im Laufe von 2 Stunden auf 6000C abgekühlt. Der flächenspezifische Widerstand der so hergestellten Zwischenwand beträgt bei 250C ca. 300 mncm2, die hydrodynamische Durchlässigkeit v,55 cm3 poise/bar cm2. Die Öxi & eramik haftet gut auf dem Trägernetz. Sie bröckelt bei mechanischer Beschädigung nicht ab. Die Zwischenwand ist kurzschluss sicher bei Anlegen einer Spannung von 100 Volt.

Claims: PATENTANSPRÜCHE 1. Poröse, korrosionsstabile, elektrischen Strom nicht leitende Zwischenwände aus mit Oxidkeramik be schichteten Metallnetzen, dadurch gekennze#ichnet, dass die Schicht aus Oxidkeramik Metallteilchen in Mengen von 15 - 75 GelT.-% bezogen auf das Gewicht der Oxidkeramik enthält. 2.. Zwischenwände nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, -dass die Schicht aus Oxidkeramik einen mittleren Poren durchmesser von 5 bis 50 ssm aufweist. 3. Zwischenwände nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidkeramik Mischoxide enthält, die bestehen aus Oxiden der Erdalkalimetalle und amphoterer Oxide der Metalle der 4., 5. oder 6. Nebengruppe des periodischen Systems. 4. Zwischenwätlde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischoxide aus Erdalkalititanat bestehen. 5. Zwischenwände nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallteilchen aus Metallen der 4. oder 8 Nebengruppe des Periodensystems bestehen.

Inventors: HOFMANN, HANS, DR., WENDT, HARTMUT, PROF., DR.
Applicants: HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1983
Main classification: C25B13
IPC codes: C23C24, B32B15, B01D39, C25C7, C25B13, B32B9, B01D71