|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Контактная полоса для электролизных ячеек, причем контактная полоса состоит из титановой полосы, которая покрыта слоем никеля и ванадия путем физического осаждения из газовой фазы, при этом содержание ванадия составляет до 10 мас.%. 2. Контактная полоса по п.1, отличающаяся тем, что слой никеля содержит 7 мас.% ванадия. 3. Контактная полоса по п.1 или 2, отличающаяся тем, что слой никеля или никеля-ванадия имеет толщину от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 мкм. 4. Контактная полоса согласно по меньшей мере одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что слой никеля или никеля-ванадия имеет толщину от приблизительно 1 до приблизительно 8 мкм. 5. Контактная полоса согласно по меньшей мере одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что слой никеля или никеля-ванадия имеет толщину от приблизительно 1 до приблизительно 5 мкм. 6. Способ изготовления контактных полос для электролизных ячеек, согласно которому на титановую полосу путем физического осаждения из газовой фазы наносят слой никеля и ванадия, при этом содержание ванадия составляет до 10 мас.%. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что наносят слой никеля, содержащий 7 мас.% ванадия. 8. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что физическое осаждение из газовой фазы осуществляют путем: (g) загрузки вакуумной камеры по меньшей мере одной титановой полосой, (h) закрытия и откачки вакуумной камеры, (i) очистки подложки введением газообразного восстановителя в вакуумную камеру, (j) затем удаления газообразного восстановителя, (k) введения никеля или никеля-ванадия в вакуумную камеру и покрытия титановой полосы слоем толщиной от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 мкм путем осаждения из газовой фазы, ионного осаждения или катодного распыления, (l) наконец, заполнения вакуумной камеры и удаления покрытой подложки из камеры. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что этапы (a)-(f) способа физического осаждения из газовой фазы проводят от одного этапа к следующему в вакууме при различных давлениях, которые устанавливают с помощью инертного газа. 10. Способ согласно по меньшей мере одному из пп.6-9, отличающийся тем, что в качестве способа нанесения покрытия выбирают метод осаждения из газовой фазы из группы термического осаждения, электронно-лучевого осаждения, лазерного осаждения, электродугового напыления и молекулярно-лучевой эпитаксии. 11. Применение никеля с содержанием ванадия до 10 мас.% для нанесения проводящего слоя на титановую полосу путем физического осаждения из газовой фазы. 12. Применение по п.11, отличающееся тем, что используют никель, содержащий 7 мас.% ванадия. 13. Применение титановой полосы, покрытой путем физического осаждения из газовой фазы никелем с содержанием ванадия до 10 мас.%, в качестве контактной полосы для электролизных ячеек. 14. Применение по п.13, отличающееся тем, что используют никель, содержащий 7 мас.% ванадия. 15. Применение по п.13 или 14, отличающееся тем, что применяют титановые полосы с толщиной слоя никеля или никеля-ванадия от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 мкм.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула: 1. Контактная полоса для электролизных ячеек, причем контактная полоса состоит из титановой полосы, которая покрыта слоем никеля и ванадия путем физического осаждения из газовой фазы, при этом содержание ванадия составляет до 10 мас.%. 2. Контактная полоса по п.1, отличающаяся тем, что слой никеля содержит 7 мас.% ванадия. 3. Контактная полоса по п.1 или 2, отличающаяся тем, что слой никеля или никеля-ванадия имеет толщину от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 мкм. 4. Контактная полоса согласно по меньшей мере одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что слой никеля или никеля-ванадия имеет толщину от приблизительно 1 до приблизительно 8 мкм. 5. Контактная полоса согласно по меньшей мере одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что слой никеля или никеля-ванадия имеет толщину от приблизительно 1 до приблизительно 5 мкм. 6. Способ изготовления контактных полос для электролизных ячеек, согласно которому на титановую полосу путем физического осаждения из газовой фазы наносят слой никеля и ванадия, при этом содержание ванадия составляет до 10 мас.%. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что наносят слой никеля, содержащий 7 мас.% ванадия. 8. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что физическое осаждение из газовой фазы осуществляют путем: (g) загрузки вакуумной камеры по меньшей мере одной титановой полосой, (h) закрытия и откачки вакуумной камеры, (i) очистки подложки введением газообразного восстановителя в вакуумную камеру, (j) затем удаления газообразного восстановителя, (k) введения никеля или никеля-ванадия в вакуумную камеру и покрытия титановой полосы слоем толщиной от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 мкм путем осаждения из газовой фазы, ионного осаждения или катодного распыления, (l) наконец, заполнения вакуумной камеры и удаления покрытой подложки из камеры. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что этапы (a)-(f) способа физического осаждения из газовой фазы проводят от одного этапа к следующему в вакууме при различных давлениях, которые устанавливают с помощью инертного газа. 10. Способ согласно по меньшей мере одному из пп.6-9, отличающийся тем, что в качестве способа нанесения покрытия выбирают метод осаждения из газовой фазы из группы термического осаждения, электронно-лучевого осаждения, лазерного осаждения, электродугового напыления и молекулярно-лучевой эпитаксии. 11. Применение никеля с содержанием ванадия до 10 мас.% для нанесения проводящего слоя на титановую полосу путем физического осаждения из газовой фазы. 12. Применение по п.11, отличающееся тем, что используют никель, содержащий 7 мас.% ванадия. 13. Применение титановой полосы, покрытой путем физического осаждения из газовой фазы никелем с содержанием ванадия до 10 мас.%, в качестве контактной полосы для электролизных ячеек. 14. Применение по п.13, отличающееся тем, что используют никель, содержащий 7 мас.% ванадия. 15. Применение по п.13 или 14, отличающееся тем, что применяют титановые полосы с толщиной слоя никеля или никеля-ванадия от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 мкм. Евразийское 026741 (13) B1 патентное ведомство (12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ (45) Дата публикации и выдачи патента 2017.05.31 (21) Номер заявки 201590324 (22) Дата подачи заявки 2013.07.23 (51) Int. Cl. C25B 9/04 (2006.01) C23C14/16 (2006.01) C23C14/02 (2006.01) (54) КОНТАКТНАЯ ПОЛОСА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗНЫХ ЯЧЕЕК (31) 102012015802.5 (32) 2012.08.10 (33) DE (43) 2015.05.29 (86) PCT/EP2013/065522 (87) WO 2014/023572 2014.02.13 (71) (73) Заявитель и патентовладелец: УДЕНОРА С.П.А. (IT) (72) Изобретатель: Хоорманн Дирк, Донст Дмитрий, Польцин Грегор, Функ Франк, Вольтеринг Петер, Торос Петер, Хофманн Филипп (DE) (74) Представитель: Медведев В.Н. (RU) (56) US-A1-2004081881 US-A1-2002081478 US-A1-2009293447 US-A1-2010092692 "NiV7 for Semiconductor Applications", Umicore Thin Film Products Brochures/ Technical Data Downloads, 15 October 2008 (2008-10-15), pages 1-4, XP055099814, online, Retrieved from the Internet: URL:http:// www.thinfilmproducts.umicore.com/Products/ TechnicalData/show_datenblatt_niv7.pdf [retrieved on 2014-02-03], p. 1-3 US-A1-2009127226 US-A1-2005260484 WO-A2-2004007805 (57) Изобретение относится к контактным полосам для электролизных ячеек, причем контактные полосы состоят из титановой полосы, которая покрыта слоем никеля, содержащим 0-10 мас.% ванадия, путем физического осаждения из газовой фазы. Область изобретения Изобретение относится к контактным полосам, в частности, для электролизных ячеек (мембранных ячеек), способу их изготовления и применению определенных металлических композиций для получения электропроводящих соединений. Уровень техники Электролизные ячейки, которые соединены посредством контактных полос, уже хорошо известны, например, из WO 199815675 A1 (Uhde). Контактные полосы служат, не в самую последнюю очередь, для установления электрического контакта между смежными ячейками, однако существуют различные альтернативы, с одной стороны, по производству этих контактных полос и, с другой стороны, по прикреплению их к стенкам ячеек. Способ производства для получения контактных полос этого типа описан также в WO 2001085388 Al (Uhde). Там используется лазерная сварка под давлением для приваривания контактных полос из материала с хорошей электропроводностью на титановую тонколистовую полосу. DE 2010023410 A1 (Uhde) описывает производство платиновых электродов для электролиза персульфата. В этом способе слой платины толщиной 0,5-10 мкм осаждают на металл подложки. Пример 1 осуществления описывает производство электрода, в котором никель наносят на металл подложки с использованием процесса PVD (physical vapor deposition физическое осаждение из газовой фазы). Однако специалист в этой области сразу же осознает, что это должно быть ошибкой, поскольку весь документ посвящен исключительно покрытию платиной. В случае, когда тонколистовые полосы разнородных материалов соединяют друг с другом, известной практикой является делать это путем сварки взрывом. При этом слой взрывчатого вещества воспламеняется с высокой скоростью для сварки взрывом материала покрытия с материалом подложки, в результате чего достигается металлическая связь типа решетки между двумя материалами. Однако этот метод является сравнительно сложным, чрезвычайно дорогостоящим. К тому же, этот метод переводит в лом 20-50% материала, поскольку точность сварки взрывом является слишком низкой. Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить контактные полосы, которые имеют по возможности разумные цены, но, тем не менее, имеют высокую проводимость, и разработать высокоэффективный способ, который позволяет производить такие контактные полосы высокой электрической эффективности в крупном масштабе. Описание изобретения В первом варианте осуществления изобретение относится к контактным полосам для электролизных ячеек, которые состоят из титановой полосы, покрытой слоем никеля, содержащим 0-10 мас.% ванадия, путем физического осаждения из газовой фазы. Неожиданно было обнаружено, что контактная полоса, снабженная таким покрытием, которое нанесли физическим осаждением из газовой фазы, обладает характерной особенностью - высокой электрической эффективностью. В предпочтительном варианте осуществления изобретения никель содержит ванадий в количестве от приблизительно 1 до приблизительно 8 мас.%, а предпочтительно 7 мас.%. Таким образом, дополнительно улучшаются проводимость и гибкость контактных полос. Никелевые сплавы, содержащие 7 мас.% ванадия, обычно служат для полупроводниковых применений и являются коммерчески доступными от Umicore AG под маркой "NiV7". Также предпочтительными являются контактные полосы со слоем никеля или никеля-ванадия толщиной от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 мкм, предпочтительно от приблизительно 1 до приблизительно 8 мкм, а наиболее предпочтительно от приблизительно 1 до приблизительно 5 мкм. Другой объект изобретения относится к способу изготовления контактных полос для электролизных ячеек, согласно которому слой никеля, содержащий 0-10 мас.% ванадия, предпочтительно от приблизительно 1 до приблизительно 8 мас.%, а наиболее предпочтительно 7 мас.%, осаждают на титановую полосу путем физического осаждения из газовой фазы. В предпочтительном, но лишь примерном варианте осуществления изобретения физическое осаждение из газовой фазы осуществляют путем: (a) загрузки вакуумной камеры по меньшей мере одной титановой полосой, (b) закрытия и откачки вакуумной камеры, (c) очистки подложки введением газообразного восстановителя в вакуумную камеру, (d) затем удаления газообразного восстановителя, (e) введения никеля или никеля-ванадия в вакуумную камеру и покрытия титановой полосы слоем толщиной от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 мкм осаждением из газовой фазы, ионным осаждением или катодным распылением, и (f) наконец, заполнения вакуумной камеры и удаления покрытой подложки из камеры. Кроме того, было доказано, что преимущественным является осуществление этапов (a)-(f) способа физического осаждения из газовой фазы от одного этапа к следующему в вакууме при различных давлениях, которые устанавливаются с помощью инертного газа. Наиболее предпочтительно используемым в качестве способа нанесения покрытия является метод осаждения из газовой фазы из группы термического осаждения, электронно-лучевого осаждения, лазерного осаждения, электродугового напыления и молекулярно-лучевой эпитаксии. Термическое осаждение или термическое испарение является методом нанесения покрытия на высоковакуумной основе из группы процессов PVD. В этом процессе весь исходный материал нагревают электрически (резистивно или индуктивно) до температур, близких к температуре кипения, пары материала мигрируют к подложке и конденсируются там в слой. Таким образом, он является одним из наипростейших методов осаждения из паровой фазы в области технологии нанесения покрытий. В широком смысле, термическое осаждение понимают как группу процессов PVD, в которых исходный материал нагревают различными способами. Эта группа включает в себя, например, методы осаждения из газовой фазы с использованием лазерных лучей, электронных пучков или электрической дуги. Молекулярно-лучевая эпитаксия является еще одним методом из этой группы. Для термического осаждения исходный материал нагревают до температуры, близкой к температуре кипения. Отдельные атомы, атомные кластеры или молекулы отделяются, что означает, что они испаряются и мигрируют через вакуумную камеру. За счет расположения между источником испарения и подложкой пары материала доходят до самой подложки охладителя на противоположной стороне и конденсируются. Тонкий слой испаренного материала осаждается на подложке. Как большинство других процессов PVD, термическое осаждение также является высоковакуумным процессом. Обычные рабочие давления составляют 10-6 мбар. Это происходит из-за разных причин, с одной стороны, столкновения с частицами газа, еще существующими в вакууме, сведены к минимуму с помощью низкого давления (в этом интервале давлений длина свободного пробега частицы составляет много больше, чем расстояние от источника испарения до подложки), с другой стороны, необходимо, чтобы рабочее давление было ниже давления газа испаряемого материала. Еще один объект изобретения относится к применению никеля с содержанием ванадия 0-10 мас.%, предпочтительно от приблизительно 1 до приблизительно 8 мас.%, а наиболее предпочтительно 7 мас.%, для изготовления проводящего слоя на титановой полосе. Наконец, последний вариант осуществления изобретения относится к применению титановой полосы, снабженной покрытием из никеля с содержанием ванадия 0-10 мас.%, предпочтительно от приблизительно 1 до приблизительно 8 мас.%, а наиболее предпочтительно 7 мас.%, в качестве контактной полосы для электролизных ячеек. Предпочтительно используются такие титановые полосы, которые имеют слой никеля или никеля-ванадия толщиной от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 мкм, предпочтительно от приблизительно 1 до приблизительно 8 мкм, а наиболее предпочтительно от приблизительно 1 до приблизительно 5 мкм. Дополнительные признаки, подробности и преимущества изобретения обнаруживаются из следующего описания и фигуры, показывающей вид в разрезе контактной полосы согласно изобретению. Контактная полоса, в общем обозначенная позицией 1, образована титановой полосой 2, покрытой слоем никеля или слоем никеля, содержащего 7 мас.% ванадия, путем физического осаждения из газовой фазы. Чтобы позволить сформироваться двум контактным полотнам 3а и 3b, центральную часть именно контактной полосы можно удалить механически, например так, что получается продольная канавка 4. Ниже пример описан более подробно: титановую полосу, покрытую NiV7 в процессе PVD, прикрепляли к анодной стороне элемента ячейки. К элементу ячейки прикладывали ток 16,3 кА. Можно было измерить падение напряжения 6 мВ на кА/м2. Эта величина соответствует контактным полосам, которые были покрыты с помощью сварки взрывом. А значит, можно было продемонстрировать, что этот способ служит производству контактных полос высокой электрической эффективности. Преимущества, обеспечиваемые в настоящем изобретении: путем использования процесса PVD возможно достигать высокой степени использования материала, причем этот процесс является, таким образом, менее дорогим, чем метод сварки взрывом; способ позволяет покрывать большие контактные поверхности, тем самым, дополнительно уменьшая падения напряжения, которые могут быть сравнимы со сваркой взрывом; тем самым возможно дополнительно повысить электрическую эффективность. Перечень ссылочных позиций и обозначений: 1 - контактные полосы; 2 - титановая полоса; 3а, 3b - контактные полотна; 4 - канавка. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Контактная полоса для электролизных ячеек, причем контактная полоса состоит из титановой полосы, которая покрыта слоем никеля и ванадия путем физического осаждения из газовой фазы, при этом содержание ванадия составляет до 10 мас.%. 2. Контактная полоса по п.1, отличающаяся тем, что слой никеля содержит 7 мас.% ванадия. 3. Контактная полоса по п.1 или 2, отличающаяся тем, что слой никеля или никеля-ванадия имеет толщину от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 мкм. 4. Контактная полоса согласно по меньшей мере одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что слой никеля или никеля-ванадия имеет толщину от приблизительно 1 до приблизительно 8 мкм. 5. Контактная полоса согласно по меньшей мере одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что слой никеля или никеля-ванадия имеет толщину от приблизительно 1 до приблизительно 5 мкм. 6. Способ изготовления контактных полос для электролизных ячеек, согласно которому на титановую полосу путем физического осаждения из газовой фазы наносят слой никеля и ванадия, при этом содержание ванадия составляет до 10 мас.%. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что наносят слой никеля, содержащий 7 мас.% ванадия. 8. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что физическое осаждение из газовой фазы осуществляют путем: (g) загрузки вакуумной камеры по меньшей мере одной титановой полосой, (h) закрытия и откачки вакуумной камеры, (i) очистки подложки введением газообразного восстановителя в вакуумную камеру, (j) затем удаления газообразного восстановителя, (k) введения никеля или никеля-ванадия в вакуумную камеру и покрытия титановой полосы слоем толщиной от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 мкм путем осаждения из газовой фазы, ионного осаждения или катодного распыления, (l) наконец, заполнения вакуумной камеры и удаления покрытой подложки из камеры. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что этапы (a)-(f) способа физического осаждения из газовой фазы проводят от одного этапа к следующему в вакууме при различных давлениях, которые устанавливают с помощью инертного газа. Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2 10. Способ согласно по меньшей мере одному из пп.6-9, отличающийся тем, что в качестве способа нанесения покрытия выбирают метод осаждения из газовой фазы из группы термического осаждения, электронно-лучевого осаждения, лазерного осаждения, электродугового напыления и молекулярно-лучевой эпитаксии. 11. Применение никеля с содержанием ванадия до 10 мас.% для нанесения проводящего слоя на титановую полосу путем физического осаждения из газовой фазы. 12. Применение по п.11, отличающееся тем, что используют никель, содержащий 7 мас.% ванадия. 13. Применение титановой полосы, покрытой путем физического осаждения из газовой фазы никелем с содержанием ванадия до 10 мас.%, в качестве контактной полосы для электролизных ячеек. 14. Применение по п.13, отличающееся тем, что используют никель, содержащий 7 мас.% ванадия. 15. Применение по п.13 или 14, отличающееся тем, что применяют титановые полосы с толщиной слоя никеля или никеля-ванадия от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 мкм. 026741 - 1 - (19) 026741 - 1 - (19) 026741 - 1 - (19) 026741 - 4 - (19)
|