CS243827B1 - Způsob měřeni a zjišfovánl průběhu potenciálu při elektrolytickém vylučováni kovů a zapojení k provádění způsobu - Google Patents

Abstract

Průběh potenciálu v galvanizační lázni se zjišEuje hledáním zvolených ekvipotencionál při probíhající galvanizaci a stejnosměrném napájení. Hledaná ekvlpotenciála nastavená jezdcem potenciometru a měřená voltmetrem se vyhodnocuje jako nulový signál na indikátoru nuly v závislosti na poloze měřicí sondy v elektrolytu galvanizační vany. Jako -měrný signál se využívá zbytkové zvlnění zdroje sítového napájecího usměrňovače za provozu. SíEový napájecí usměrňovač je svými póly "+" a připojen na anodu a katodu, k nimž je paralelně připojen vysokoohmový potenciometr, jehož jezdec je spojen přeš indikátor nuly s měřicí sondou.

Description

Vynález se týká způsobu měření a zjišťování průběhu potenciálu při elektrolytickém vylučování kovů měřením průběhu zvolených ekvipotenciál při probíhající galvanizaci a stejnosměrném napájení.

Potenciálovými body v galvanotechnice jsou anoda a katoda. Rozdělení proudu v elektrolytu mezi anodou a katodou a zvláště přímo na elektrodě závisí na tvaru elektrod, na tvaru a velikosti vany, v niž je elektrolyt umístěn, a na vzájemném uspořádání elektrod;

Toto primární rozdělení proudu není závislé na vlastnostech elektrolytu, tj. na jeho vodivosti a polarizaci, ale odpovídá stavu jaký by nastal, kdyby rozdělení proudové hustoty nebylo ovlivňováno elektrochemickými procesy, tj. za nepřítomnosti vylučovacího a krystalizačního přepětí, koncentrační polarizace, a kdyby neprobíhaly vedlejší reakce.

Pro praxi mají změny rozdělení hustoty proudu vlivem elektrolytu, tj. jeho rozptyl, oproti primárnímu rozdělení proudu pouze malý význam a prakticky se neuvažují. V galvanoplastice, kde se jedná o poměrně tlusté vrstvy elektrolyticky vylučovaného kovu za účelem zhotovení různých unikátních velkých modelů, forem, skořepin, lisovacích nástrojů apod., aby vylučovaná vrstva kovu byla kvalitní, rovnoměrná a homogenní, což vyžaduje oproti běžné galvanotechnice splnit a udržovat zoela přesné parametry a technologii.

Jedním z požadavků galvanoplastiky je znalost tvaru silového pole, které se vytváří před elektrodami, hustoty proudokřivek, nebo rozložení příslušných ekvipotenciál, zvláště před katodou.

Katodou bývá vždy poměrně složitý a různě tvarovaný model, s různými otvory, křivými plochami apod., takže určení potenciálového pole výpočtem je nemožné nebo příliš složité a lepší představu lze dosáhnout experimentálně - měřením.

V současné době se rozložení potenciálového pole u katody při galvanizaci bud vůbec nezjišťuje, nebo se provádí pouze orientační měření potenciálu při napájení elektrod v můstkovém zapojení střídavým proudem, aby byl vyloučen vliv polarizace elektrod, koncentrace elektrolytu nebo jeho elektrochemických změn.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob měření a zapojení pro zjišťování průběhu potenciálu při elektrolytickém vylučování kovů podle vynálezu, a to měřením průběhu zvolených ekvipotenciál při probíhající galvanizaci a stejnosměrném napájení.

Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že hledaná ekvipotenoiála, nastavená jezdcem potenciometru a měřená voltmetrem, se vyhodnocuje jako nulový signál na Indikátoru nuly v závislosti na poloze měřicí sondy v elektrolytu galvanizační vany, přičemž jako měrný signál se využívá zbytkového zvlnění zdroje sítového napájecího usměrňovače za provozu.

Podstata zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že sítový napájecí usměrňovač je. svým kladným pólem připojen na anodu a záporným pólem na katodu galvanizační vany. Paralelně k anodě a katodě je připojen vysokoohmový potenciometr, jehož jezdec je přes indikátor nuly spojen s měřicí sondou a současně přes ekvipotenciálový voltmetr je spojen s katodou. Mezi katodou a anodou je zapojen spádový voltmetr a mezi katodou a záporným pólem se zapojen ampérmetr.

Způsob měření a zapojení podle předmětného vynálezu umožňuje zjišťovat rozložení silového pole v elektrolytu, případně měřit průběh zvolených ekvipotenciál při můstkovém zapojení a stejnosměrném napájení, tzn. při probíhající galvanizaci, přičemž vliv polarizace elektrod, vylučovací potenciál i rozptyl elektrolytu jsou již zahrnuty ve zjišťované nehomogenitě silového pole v elektrolytu.

Nový účinek měření a zapojení spočívá v tom, že se využívá zbytkové zvlnění vlastního napájecího zdroje při zatížení, a tím odpadá nutnost používat zvláštní střídavý napájecí zdroj, tj. trafo nebo tónový generátor.

Použitý vysokoohmový potenciometr v můstkovém zapojení nezatíží vlastní napájecí zdroj a jeho příčný proud je nepatrný vůči hlavnímu iontovému proudu v elektrolytu. Podstatná výhoda tohoto způsobu měření je v tom, že se měří přímo při stejnosměrném provozu při zvolené proudové hustotě a rozložení silového pole u katody je oproti primárnímu určitým způsobem zkresleno v důsledku rozptylu elektrolytu a dalších elektrochemických procesů - polarizace, vzniku kapacitní dvojvrstvy, vyčerpávání elektrolytu apod., a metoda umožňuje získat informativní přehled o skutečném průběhu rozložení pole a měřených ékvipotenciál, takže je možno efektivně rozhodnout, kde umístit pasivní nebo aktivní pomocné anody, stínění apod., a získat tak bez dodatečných úprav kvalitněji pokovený vzorek.

Příkladné provedení zapojení podle vynálezu je vyznačeno na připojených vyobrazeních, kde na obr. 1 je celkové schéma zapojení, a na obr. 2a, 2b a 2c jsou různé typy signálu snímaného na stínítku osciloskopu.

Na obr. 2a čárkovaná i-i 'mka 1 značí základní polohu časové základny bez signálu, přímka 2 vertikální výchylku ča , zé základny úměrnou potenciálu měřicí sondy v elektrolytu bez galvanizačního proudu a přímka 3 výchylku časové základny při galvanizaci při poloze měřicí sondy na ekvipotenciále, kdy snímaný potenciálový spád v elektrolytu a nastavené napětí jsou právě stejné.

Na obr. 2b je znázorněn charakter signálu pro bod, v němž se měřicí sonda odchyluje v jednom směru od hledané ekvipotenciály a na obr. 2c se měřicí sonda odchyluje v opačném směru od hledané ekvipotenciály.

Zapojení i způsob měření podle vynálezu jsou blíže osvětleny na příkladu zapojení podle obr. 1. Zapojení sestává z galvanizační vany _4 s elektrolytem a katodou £ tvořenou měřeným vzorkem, a anodou' £, ^k nimž jsou připojeny kladný a záporný pól napájecího stejnosměrného zdroje, tj. sítového napájecího usměrňovače' 3, a dále vysokoohmový potenciometr£, který tvoří s okruhem galvanizační vany £ můstkové zapojení.

Diagonálu můstku tvoří jezdec £ potenciometru £, který je propojen přes indikátor Ί1 nuly s měřicí sondou 10, která je umístěna v elektrolytu. Celkový napěťový spád mezi katodou £ a anodou £ měří spádový voltmetr £ a příslušné napětí hledané ekvipotenciály měří ekvipotenciální voltmetr £ zapojený mezi katodou' £ ^a jezdcem £ potenciometru' £. Celkový galvanizační proud měří ampérmetr 8 zapojený mezi katodou' £ a záporným pólem síťového napájecího usměrňovače' £.

Pro výklad funkce zapojení pro měření hledané ekvipotenciály podle vynálezu se předpokládá normální funkce při galvanizaci, tj. ze zdroje vybudíme na ampérmetru £ takový galvanizační proud, ij, aby odpovídal pro daný vzorek požadované hustotě proudu £, přičemž celkový potenciálový spád mezi anodou £ a katodou' £ měří spádový voltmetr £.

Jezdcem £ potenciometru' £ nastavíme podle údaje ekvipotenciálového voltmetru £ zvolené napětí hledané ekvipotenciály, např. +1,5 V. Jako indikátor '11 nuly použijeme normální oscilograf, který nezatěžuje diagonálu můstku žádným proudem, a pak měřicí sondou '10 hledáme na hladině elektrolytu nebo v určité zvolené vertikální hloubce od hladiny takovou polohu měřicí sondy £0, až dostaneme na oscilografu nulový signál.

Pokud je galvanizační vana' £ napájena ze sítového napájecího usměrňovače £, a to bývá pravidlem, využíváme jako střídavý signál zbytkové vlnění, které je přeloženo přes stejnosměrné hodnoty napětí zatíženého napájecího zdroje.

V důsledku polarizace elektrody měřicí sondy '10 dochází k usměrňovacímu efektu mezi měřicí sondou '10 a elektrolytem. Jedná se v podstatě o usměrňování zbytkového zvlnění napájecího napětí ze zdroje podobně jako u předepnuté diody určitým stejnosměrným napětím, takže v jednom směru je zavřená a v opačném se otevírá až do určitého úhlu otevření.

Úhel otevření je závislý na zvoleném stejnosměrném napétí .V* měřené ekvipotenciály a na poloze měřicí sondy 10 v elektrolytu vůči tomuto napětí, tzn”pokud poloha měřicí sondy '10 v elektrolytu je taková, že snímaný stejnosměrný potenciál je stejný jako napětí ,V₁ nastavené jezdcem £ potenciometru' £, jsou obě napětí v rovnováze a přeložené zvlnění se ruší a je nulové. '

Na stínítku indikátoru nuly '11 je pouze vychýlená stejnosměrná stopa časové základny ve vzdálenosti úměrné napětí .V snímané ekvipotenciály. Pokud se s měřicí sondou '10 vzdálíme od této nulové polohy v rovinT”elektrolytu vlevo nebo vpravo, objeví se jednocestně usměrněné zvlnění s amplitudou, která roste se vzdáleností od hledané ekvipotenciály.

Při přechodu přes nulovou polohu se obrací fáze průběhu signálu. Charakter snímaného signálu, tak jak se jeví na stínítku oscilografu, je znázorněn na obr. 2a až 2c. Nulová poloha na obr. 2b a 2c je dána původní polohou přímky 3 na obr. 2a reprezentovanou klidovými úseky usměrněného signálu zbytkového zvlnění. Velikost jeho amplitudy je úměrná odchylce vzdálenosti měřicí sondy Ί0 od nulové polohy ekvipotenciály. Vj.

Popsaným způsobem lze bod po bodu. snímat průběh zvolené ekvipotenciály v zajímavých a kritických místech v blízkosti povrchu katody £ a učinit si tak celkovou představu o příběhu silového pole v závislosti na zvoleném a předem nastaveném napětí na potenciometru'

£. Toto měření lze provádět*v různých hloubkových rovinách elektrolytu.**

Claims (2)

PŘEDMfiT VYNÁLEZU

1. způsob měření a zjištování průběhu potenciálu při elektrolytickém vylučování kovů měřením průběhu zvolených ekvipotenciál při probíhající galvanízaci a stejnosměrném.napájení, vyznačený tím, že hledaná ekvipotencionála nastavěná jezdcem potenciometru a měřená voltmetrem se vyhodnocuje jako nulový signál .na indikátoru nuly v závislosti na poloze měřicí sondy v elektrolytu, přičemž jako měrný signál se využívá zbytkového zvlnění zdroje sítového napájecího usměrňovače za provozu.

2. Zapojení pro měření a zjištování průběhu potenciálu při elektrolytickém vylučování kovů podle bodu 1, vyznačené tím, že sítový napájecí usměrňovač /3/ je svým kladným pólem připojen na anodu /1/ a záporným pólem na katodu /2/ galvanizační vany /4/, přičemž paralelně k anodě /1/ a katodě /2/ je připojen vysokoohmový potenciometr /5/, jehož jezdec je přes indikátor /11/ nuly spojen s měřicí sondou /10/ a přee ekvipotencionálový voltmetr /7/ s katodou /2/, a mezi katodou /2/ a anodou /1/ je zapojen spádový voltmetr /9/, á současně mezi katodou /2/ a záporným pólem napájecího usměrňovače /3/ je zapojen ampérmetr /8/. .

l výkres