Un procedimiento para la fabricación de un substrato de electrodo,

que comprende imprimir un dibujo de perfil de rugosidad superficial en, al menos una superficie mayor de una plancha metálica por medio de una laminación de acabado de dicha plancha metálica entre dos rodillos de un tren de laminación, estando dotado, al menos, uno de los rodillos con una imagen negativa de dicho dibujo de perfil de rugosidad

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a electrodos para aplicaciones electroquímicas, con particular 5 referencia a los electrodos metálicos para ser usados en células electrolíticas.

FUNDAMENTO DE LA INVENCIÓN

Se conocen diversos procedimientos electroquímicos industriales que utilizan electrodos metálicos revestidos. Un ejemplo particularmente relevante está dado por una electrolisis cloro-álcali en la que se utilizan actualmente células equipadas con cátodos de níquel y con ánodos de titanio. 10 Con objeto de reducir el consumo energético, que es una función directa del voltaje de la célula, se aplica una capa catalítica sobre los substratos de soporte de níquel y de titanio. Una situación similar se presenta en otros procesos electroquímicos importantes tales como la electrolisis del agua, la obtención electrolítica de metales, la galvanoplastia y el tratamiento del agua, entre otros. Puesto que en la mayoría de las reacciones electroquímicas interviene el desprendimiento de gases, que someten 15 a la capa catalítica relevante a una solicitación mecánica continua, la adherencia de dicha capa con el substrato metálico juega un papel esencial a la hora de obtener una vida de servicio industrialmente aceptable. Los técnicos en la materia saben que la adherencia de la capa catalítica está estrechamente relacionada con el perfil de la rugosidad superficial del substrato de soporte (que se denomina a continuación "superficie receptora"), actuando la rugosidad en primer lugar como un 20 elemento de anclaje.

La literatura técnica describe diversos tipos de tratamiento para impartir rugosidad a una superficie receptora. Uno de los procedimientos consiste en el chorreo con arena o con granalla, según el cual la superficie metálica es sometida a una abrasión por medio de un chorro incidente bien de aire a elevada presión con arena o con granalla metálica, es decir por medio de un chorreo con 25 arena seca, o bien de agua a presión elevada con arena o con granalla de metal, es decir un chorreo con arena en húmedo. Estos tratamientos inyectan una cantidad substancial de energía en la estructura metálica, lo cual tiene como consecuencia la generación de tensiones internas. Cuando se emplean planchas metálicas delgadas, por ejemplo con un espesor menor que 1 mm, las tensiones internas son capaces de producir una deformación lo cual tiene como consecuencia la pérdida de 30 planaridad. Por este motivo, el chorreo seco o húmedo únicamente puede ser aplicado en planchas relativamente gruesas. Sin embargo, con planchas gruesas la acción del chorreo mecánico provoca un aumento substancial de la dureza que puede conducir a roturas durante la aplicación de la capa catalítica. Otro inconveniente de este método consiste en la calidad del perfil de rugosidad, que es difícilmente controlable y que depende de una combinación de diversos parámetros de producción 35 tales como la distribución de tamaño de la arena o de la granalla, de la presión del aire o del agua, del tamaño de las toberas y del ángulo del chorro sobre la superficie. Por otra parte, es posible que la superficie receptora esté contaminada, una vez completado el chorreo con arena o con granalla, por partículas que han sido inyectadas sobre el metal, lo que afecta negativamente a la adherencia de la capa catalítica. Por último, la carga de arena o de granalla debe ser descargada al cabo de un cierto 40 número de horas de trabajo puesto que el tamaño de las partículas disminuye, lo cual tiene como consecuencia una menor eficacia de la abrasión. La eliminación de la arena o de la granalla, que están contaminadas con las partículas desprendidas por abrasión de los substratos metálicos tratados, es difícil y costosa.

Otras técnicas conocidas en el estado de la técnica incluyen el chorreo con arena o con 45 granalla acoplado con un primer mordentado en HCl, tratamiento térmico seguido por un mordentado y pulverización en fusión de metales o de óxidos cerámicos dejando que crezca una capa rugosa. Sin embargo, cada una de estas técnicas tiene asociados inconvenientes.

De este modo, sería deseable proporcionar un procedimiento para el tratamiento previo de una superficie receptora que evite los inconvenientes de la limpieza insuficiente de la superficie 50 sometida a un tratamiento previo, que afecta negativamente a la adherencia de la capa catalítica, la dificultad de predefinir la extensión de la rugosidad impartida, la falta de reproductibilidad en cuanto a la calidad de la superficie receptora tanto dentro de una misma muestra y entre diferentes muestras de una producción industrial, y el coste para la eliminación de las cargas de arena o de granalla agotadas y la etapa de los baños de mordentado. 55

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

En una realización, como se indica en las reivindicaciones independientes y dependientes, la invención se refiere a un procedimiento para la manufactura de substratos para electrodo destinados a las aplicaciones electroquímicas que comprenden la impresión de un dibujo de perfil de rugosidad superficial al menos en la mayor parte de la superficie de una plancha metálica llevándose a cabo una 5 laminación de acabado de dicha plancha metálica entre dos rodillos de un tren de laminación, estando dotado, al menos, uno de los rodillos con una imagen negativa de dicho dibujo de perfil de rugosidad.

En otra realización, como se indica en las reivindicaciones independientes y dependientes, la invención se refiere a un electrodo para aplicaciones electroquímicas industriales, que comprende un substrato metálico, que está revestido con una capa catalítica, incluyendo dicho substrato una plancha 10 metálica que está dotada con un dibujo de perfil de rugosidad superficial proporcionado por medio de la aplicación de una laminación de acabado de dicha plancha metálica entre dos rodillos de un tren de laminación, estando dotado, al menos, uno de los rodillos con una imagen negativa de dicho dibujo de perfil de rugosidad.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN 15

Para los fines de esta invención, se entenderá que los términos siguientes significan:

El término "uno" o "una" entidad se refiere a una o varias de dichas entidades; por ejemplo, "un ánodo" se refiere a uno o a varios ánodos y, al menos, se refiere a un ánodo. Los términos "uno" o "una", "uno o varios" y "por lo menos uno" como tales pueden ser empleados en este caso de manera intercambiable. Por lo tanto debe ser observado que los 20 términos "que comprende", "que incluye" y "que tiene" pueden ser empleados de manera intercambiable. Por otra parte, un compuesto "elegido entre uno o varios de entre" se refiere a uno o varios de los compuestos en la lista que sigue, con inclusión de las mezclas (es decir las combinaciones) de dos o de varios de estos compuestos.

El término "imagen negativa" se define como una imagen especular que tiene 25 substancialmente la misma distribución geométrica de protrusiones y de depresiones y la misma calidad en términos de regularidad y de reproductibilidad; la "imagen negativa" no está caracterizada por los mismos valores absolutos de rugosidad media puesto que debe ser tenido en consideración un determinado grado de recuperación elástica de una superficie receptora en el proceso de transferencia mecánica. 30

Tal como es sabido en el estado de la técnica, el consumo de energía eléctrica queda disminuido en primer lugar por medio de la reducción del voltaje de la célula, que a su vez puede ser llevada a cabo por medio del equipamiento de los ánodos y/o de los cátodos con capas catalíticas adecuadas capaces de facilitar los procesos electroquímicos requeridos tal como un desprendimiento de hidrógeno, de cloro o de oxígeno. La invención se refiere a un procedimiento para llevar a cabo el 35 tratamiento previo de planchas metálicas empleadas como substratos de soporte de electrodos que deben ser instalados como ánodos o como cátodos en células electroquímicas siendo de la máxima importancia minimizar el consumo de energía eléctrica.

En una realización, la invención se refiere a un procedimiento para impartir un perfil de rugosidad predefinido sobre una superficie receptora de un substrato para electrodo de plancha 40 metálica, que comprende llevar a cabo la transferencia mecánica de un dibujo de perfil por medio de una laminación...

1. Un procedimiento para la fabricación de un substrato de electrodo, que comprende imprimir un dibujo de perfil de rugosidad superficial en, al menos una superficie mayor de una plancha metálica por medio de una laminación de acabado de dicha plancha metálica entre dos rodillos de un tren de laminación, estando dotado, al menos, uno de los rodillos con una imagen negativa de dicho 5 dibujo de perfil de rugosidad.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha rugosidad superficial es uniforme en la dirección de la laminación de dicha plancha metálica y en la dirección ortogonal a la misma.

3. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que los dos rodillos citados están dotados 10 con dicho dibujo de perfil de rugosidad.

4. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que dicho dibujo de perfil de rugosidad comprende un valor mínimo de Ra de, al menos, 1 micrómetro y una frecuencia de picos de, al menos, 15 picos por cm.

5. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha imagen negativa de dicho 15 dibujo de perfil de rugosidad es producida sobre dicho rodillo, al menos único, con ayuda de medios que comprenden el chorreo con arena, el chorreo con granalla, el fotomordentado o el grabado por medio de láser.

6. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que dicha imagen negativa de dicho dibujo de perfil de rugosidad es producida sobre dicho rodillo, al menos único, en una primera 20 condición metalúrgica, y dicho rodillo dibujado se transforma ulteriormente en una segunda condición metalúrgica por medio de un tratamiento de endurecimiento.

7. El procedimiento según la reivindicación 6, en el que dicho rodillo, al menos único, está realizado con un acero endurecido por precipitación y dicho tratamiento de endurecimiento es un tratamiento térmico. 25

8. El procedimiento según la reivindicación 6, en el que dicho tratamiento de endurecimiento es un tratamiento químico superficial, que comprende el calentamiento de dicho rodillo, al menos único, en presencia de un gas de nitruración, siendo dicho gas de nitruración de manera preferente el amoníaco, o en presencia de un gas de carburación.

9. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que dicho gas de carburación comprende 30 uno o varios de los constituyentes formados por metano, monóxido de carbono y, opcionalmente, el CO2.

10. El procedimiento según la reivindicación 6, en el que dicho tratamiento de endurecimiento comprende un chapado al cromo.

11. El procedimiento según la reivindicación 6, en el que la dureza superficial de dicho 35 rodillo, al menos único, en dicha segunda condición metalúrgica es mayor que 300 HV, siendo, de manera preferente, mayor que 500 HV.

12. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha plancha metálica comprende uno o varios de los constituyentes formados por el titanio, el níquel y las aleaciones de los mismos, el acero inoxidable, las aleaciones de cromo-níquel, las aleaciones de paladio-tántalo y las aleaciones de 40 aluminio-vanadio-estaño-titanio.

13. Un electrodo, que comprende un substrato metálico, que está revestido con una capa catalítica, estando constituido dicho substrato por una plancha metálica, que tiene un dibujo de perfil de rugosidad superficial sobre, al menos, una superficie de dicha plancha metálica, siendo producido el perfil de rugosidad superficial por medio de una laminación de acabado de dicha plancha metálica 45 entre dos rodillos de un tren de laminación, estando dotado, al menos, uno de los rodillos con una imagen negativa de dicho dibujo de perfil de rugosidad.

14. El electrodo de la reivindicación 13, en el que dicho electrodo comprende un ánodo en una célula electroquímica, que desprende cloro u oxígeno.

15. El electrodo de la reivindicación 13, en el que dicho electrodo comprende un cátodo de 50 una célula electroquímica, que desprende hidrógeno.