CS263802B1 - Způsob řízení pH v galvanických procgsech - Google Patents

Abstract

Řešení se týká oboru úprav povrchu součástí za použití galvanických lázní, které jsou pod napětím. Vzorek lázně se přivádí kapáním na hladinu roztoku v měřicí ceje a současně se při takto přerušeném vodivém spojení lázně s měřicí celou měří elektrochemický potenciál, sloužící jako řídicí signál.

Description

(57) Řešení se týká oboru úprav povrchu součástí za použití galvanických lázní, které jsou pod napětím. Vzorek lázně se přivádí kapáním na hladinu roztoku v měřicí ceje a současně se při takto přerušeném vodivém spojení lázně s měřicí celou měří elektrochemický potenciál, sloužící jako řídicí signál.

CS 263 802 B1 ►

Vynález se týká způsobu řízení pH v galvanických procesech měřením elektrochemického potenciálu galvanické lázně pod napětím.

Měření pH tvoří významnou součást kontroly stavu galvanických lázní při pokovování nebo jiných úpravách povrchu. Protože vlastní technologický proces je dlouhodobý, případně kontinuální, musí být i jeho kontrola průběžně zajišťována.

Podle současného stavu techniky se používají spolehlivé a automatizovatelné měřicí systémy měření hodnot pH. Potenciálová pole při provozu galvanických lázní však znemožňují umístění čidel přímo v galvanizační lázni. Rušivý vliv těchto polí uspokojivě neodstraňují ani různé modifikace Faradayovy klece. Odběr vzorku lázně, měření a zpětnovazebně řízená úprava lázně však vyžadují buď vícesměnnou obsluhu, nebo náročnou a nákladnou automatizaci, případně robotizaci.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob řízení pH v galvanických procesech měřením elektrochemického potenciálu galvanické lázně pod napětím, podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že se vzorek lázně přivádí kapáním na hladinu roztoku v měřicí cele a současně se při takto přerušeném vodivém spojení lázně s měřicí celou měří elektrochemický potenciál sloužící jako řídicí signál.

Nový účinek způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že lze provádět měření elektrochemických potenciálů, zejména pH, zařízením, jež je součástí vlastního technologického zařízení pod napětím. Pouhými mechanickými úpravami lze nastavit zpoždění a nebo zprůměrování měření oproti okamžitému stavu lázně.

Řešení spočívá ve výměně vzorku lázně kapáním na hladinu měřeného roztoku, čímž je odstraněno jeho vodivé spojení s lázní v provozu a tedy ovlivnění měření jejím potenciálovým polem. Vzorek se vyměňuje buďto kontinuálně s využitím hydrostatického tlaku, přičemž rychlost výměny lze při konstantním objemu měřeného roztoku řídit změnou rozdílu hladin a nebo i velikostí otvoru přívodní vzorkovací trubičky. Konstantní hladina je nastavena přepadem, kterým měřená kapalina odtéká a může se případně vracet do lázně. Výhodou tohoto provedení je jednoduchost a nastavitelné zpoždění údajů z nádobky za stavem lázně. Tím se vyloučí rozkolísání řídicího systému krátkými lokálními změnami stavu lázně bezprostředně po korigujících zásazích. Diskontinuální provoz může využívat například programově řízeného čerpadla a měřit prakticky okamžitý stav, což je výhodné při vývojových pracech a krátkodobějších procesech.

Způsob podle vynálezu je dále blíže popsán na příkladech provedení a podle připojeného výkresu, na němž je schematicky znázorněno zapojení měřicího zařízení.

Měřicí cela 3 sestává z teflonového víka s otvory pro umístění elektrod 4, S a odporového teploměru B a ze skleněné nádoby. Přívod měřeného elektrolytu, případně standardního pufru, se děje z galvanické lázně 1 přívodem 2 samospádem nebo čerpadlem 7. K měření hodnot pH byly použity iradikační a referenčí elektrody 4, S, připojené k neznázorněnému digitálnímu pH metru. Pro kompenzaci vlivu teploty byl použit odporový teploměr 6.

Přikladl

Pro ověření funkce byl roztok galvanické lázně simulován roztokem 1 M KC1, u něhož byla opakovaně vyvolávána změna pH přídavkem 1 ml 6 M HC1 a 2 ml 10% KOH. Nádoba s roztokem KC1 byla umístěna tak, aby rozdíl výšek hladin v nádobě a měřicí cele byl 50 cm. Roztok byl míchán elektromagnetickým míchadlem. Spojení nádoby s měřicí celou bylo provedeno gumovou hadičkou o vnitřním průměru 4 mm a délka spojení činila 85 cm. Průtoková rychlost byla nastavována přiškrcováním trojcestného kohoutu. Při různé průtokové rychlosti byl měřen čas, potřebný k tomu, aby se projevila změna pH v setinách jednotek od okamžiku přidání HC1 nebo KOH do míchaného roztoku KC1 a čas ustálený změny pH na novou konstantní hodnotu. Údaje jsou uvedeny v následující tabulce:

Tabulka

Průtoková rychlost 0,1 0,2 ml/s

0„4

Počátek změny

S 80 až 87 48 až 52

Ustálení min 7 až 8 až 4 až 4

Při. vyšších průtokových rychlostech než 0,4 ml/s je hodnota v setinách pH nestabilní vlivem zvýšeného proudění kolem elektrody.

Dále byla zjištěna reprodukovatelnost měřených veličin pH, a to tím způsobem, že po změně pH byl roztok odkapáván rychlostí 0,2 ml/s do ustálení nové hodnoty pH a pak plným otevřením kohoutu rychle vyměněno dalších 50 ml roztoku. Hodnoty pH byly identické. Bylo zjištěno, že po výměně maximálně 100 ml roztoku jsou hodnoty pH reprodukovatelné a totožné s hodnotami pH naměřenými přímo v lázni.

Toto zjištění ilustrují následující příklady:

Příklad 1

1.

průt. rychlost 0,2 ml/s, začátek změny 48 s po ustálení 11,20 pH po výměně 50 ml 11,20 pH

2.

výchozí hodnota pH 11,20 po ustálení 5,04 (okapáno 100 ml) po výměně 50 ml 5,035 pH

3.

výchozí hodnota pH 5,04 po ustálení (6 min] 4,36 po výměně 50 ml 4,36

Způsob s uspořádáním dle vynálezu byl ověřen při dlouhodobém provozu při vývoji nových typů lázní. Paralelně byl ověřen a dále se využívá ve variantě s nuceným dávkováním čerpadlem podle programu, řídicího počítače.

Příklad 2

Řízení pH bylo prováděno při třísměnném (nepřetržitém) bezobslužném provozu galvanické lázně pro vylučování NI a jeho binárních povlaků s Fe, Co, Mo, W. Lázeň o objemu 70 1 a proudu 10 A byla provozována při pH 4 v max. povoleném rozmezí + 0,,2 jednotek pH podle zadaného režimu. Elektronický systém podle signálu z měřicí cely korigoval pH. automatickými přídavky H2SO4 o hustotě 1,89 kg. m~³ zředěné 1 + 1. Grafický záznam 240 hodin provozu ukázal bezchybnou funkci měření pH, která byla dále ověřena jeho nezávislým měřením z odebraného vzorku. Maximální zjištěné odchylky od zadané hodnoty byly +0,07 pH.

Vynález je možno použít zejména při kontrole a řízení galvanických procesů; lze však jej použít i při kontrole chemických procesů a životních prostředí v případech, kdy běžné měření ruší existence potenciálových polí.

Claims (1)

1. pRedmEt

   Způsob řízení pH v galvanických procesech měření elektrochemického potenciálu galvanické lázně pod napětím, vyznačující se tím, že se vzorek lázně přivádí kapáním na hladinu roztoku v měřicí cele a současně se při takto přerušeném vodivém spojení lázně s měřicí celou měří elektrochemický potenciál, sloužící jako řídicí signál.