Der Erfolg einer Permanentkathode hängt von einem empfindlichen Gleichgewicht ab: Die Oberfläche muss rau genug sein, um sicherzustellen, dass die Kupferablagerung während der Elektrolyse haftet, aber auch glatt genug, um eine einfache mechanische Entfernung zu ermöglichen.
Edelstahlsorten
316L (EN 1.4404):Dies ist der Industriestandard. Es handelt sich um einen austenitischen Edelstahl mit Molybdän (2–3 %), der eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit bietet, insbesondere gegen Lochfraß und Spaltkorrosion in der sauren (Schwefelsäure) Umgebung einer Kupferraffineriezelle. Seine typische Zusammensetzung umfasst 16–18,5 % Chrom und 10–14 % Nickel.
Alternativen (Duplex-Stähle):Aufgrund der hohen Nickelkosten sucht die Industrie nach wirtschaftlicheren Alternativen. Duplex-Edelstähle (z. B. EN 1.4162 oder EN 1.4462) bieten eine vergleichbare Korrosionsbeständigkeit bei geringerem Nickelgehalt und stellen eine kostengünstige Option für die Herstellung von Kathodenplatten dar.
Die entscheidende Rolle der Oberflächenbeschaffenheit
Die Haftungseigenschaften hängen nicht ausschließlich von der Stahlsorte ab, sondern werden maßgeblich von der Oberflächentopographie bestimmt.
Das 2B-Ziel:Herkömmliche ISA PROCESS®-Platten verwenden eine „2B“-Oberflächenveredelung. Hierbei handelt es sich um eine kalt-gewalzte, wärme-behandelte und leicht enthäutete-Oberfläche, die zu einer halb-blanken Oberfläche mit einem spezifischen Rauheitsprofil führt.
Mechanische Texturierung:Um eine optimale Haftung zu erreichen, wenden Hersteller häufig mechanische Behandlungen an, um ein bestimmtes Rillenmuster zu erzeugen. Untersuchungen zeigen, dass die Bildung horizontaler Rillen (senkrecht zur Aufhängungsrichtung) ideal ist. Diese Rillen erzeugen eine vertikale Kraft, die das abgeschiedene Metall festhält, während die Kathode hängt. Wenn die Kathode beim Abisolieren gebogen wird, ermöglicht die horizontale Ausrichtung ein sauberes Ablösen der Kupferplatte.
Rauheitsparameter:Die gewünschte Oberflächenrauheit (Ra-Wert) liegt typischerweise in einem engen Bereich von0,3 bis 0,6 μm. Dies wird durch verschiedene Methoden erreicht, darunter Schleifen, Bürsten und Beizen, die oft in einer Coil-Verarbeitungslinie durchgeführt werden, bevor die Platten auf Maß geschnitten werden.
Alternative Behandlungen
Patente beschreiben auch Methoden wie chemische oder elektrolytische Oxidation zur Bildung eines Oxidfilms auf der Stahloberfläche, der dabei hilft, die Haftung des abgeschiedenen Kupfers zu kontrollieren und sicherzustellen, dass es sicher und dennoch ablösbar ist.
