DE1933262A1

DE1933262A1 - Metering device for automatically control- - ling the composition of electrolytic baths

Info

Publication number: DE1933262A1
Application number: DE19691933262
Authority: DE
Inventors: Lieber Dr-Ing Hans-Wilhelm; Rolf Kramer
Original assignee: ZACHARIAE OELSCH MEIER
Current assignee: ZACHARIAE OELSCH MEIER
Priority date: 1969-07-01
Filing date: 1969-07-01
Publication date: 1971-01-21
Also published as: DE1933262B2

Abstract

Electrolyte is added to the bath by a pump which is controlled by a device connected to a precision measuring resistance placed in a current supply line to the electrolyte. The device comprises two timer-operated switches connected with the resistance and two integrating devices connected to the switches. When the switches are in one position, the devices integrate the electrolysis current over a cycle and count back the summed amount when the switch is in another position. The pump is switched on during the switch operation and switched off after the counting back operation.

Description

Dosiergerät zur automatisch gesteuerten Konstanthaltung der Zusammensetzung elektrolytischer Bäder Die Erfindung bezieht sich auf ein Dosiergerät, welches zur automatisch gesteuerten Konstanthaltung der Zusammensetzung elektrolyt;ischer Bäder verwendet werden soll. Die Zusätze werden dabei dem Elektrolyten mittels einer Pumpe mengenrich-tig hinzugegeben, und die Pumpe ist mittels einer Steuerel.nrichtung, die an einen Meßwiderstand angeschlossen ist, steuerbar.Dosing device for automatically controlled constant maintenance of the composition electrolytic baths The invention relates to a metering device which is used for automatically controlled maintenance of the composition of electrolyte baths should be used. The additives are added to the electrolyte by means of a pump added in the correct quantity, and the pump is controlled by means of a control device, which is connected to a measuring resistor, controllable.

Dieser Meßwiderstand liegt in einer Stromzuführung an den Elektrolyten.This measuring resistor is in a power supply to the electrolyte.

Bei der elektrolytischen Metallabscheidung werden bspw. kathodisch Metallionen entladen, sodaß der Elektrolyt in der Nähe der Kathoden an Metallionen verarmt. In vielen Fällen, z.B.In the case of electrolytic metal deposition, for example. Cathodic Metal ions are discharged so that the electrolyte in the vicinity of the cathode has metal ions impoverished. In many cases, e.g.

bei der Ab,scheidung von silber, Kupfer, Nickel oder Zink, werden Metallanoden gelöst und neue Metallionen gebildet, sodaß bei ausreichender Konvektion des Elektrolyten stets geniigend Metallionen an die Kathode nachgeliefert werden. Bei der Abscheidung anderer Metalle, wie z.B. Chrom, Rhodium, Gold und Platin, verwendet man unlösliche Anoden. Die Metallionenkonzentration der Elektrolyte zur Abscheidung dieser Metalle würde daher im Laufe der Elektrolyse ständig abnehmen, wenn nicht regelmäßig lösliche Metallsalze zugesetzt wjirden.in the deposition of silver, copper, nickel or zinc Metal anodes dissolved and new metal ions formed, so that with sufficient convection of the electrolyte, sufficient metal ions are always supplied to the cathode. Used in the deposition of other metals such as chromium, rhodium, gold and platinum one insoluble anodes. The metal ion concentration of the electrolyte for deposition these metals would therefore steadily decrease in the course of the electrolysis, if not Soluble metal salts are added regularly.

Während der Metallabscheidung finden kathodisch und anodisch Nebenreaktionen statt, so daß sich die Zusammensetzung des R-lektroiyten durch Redox-Vorgänge zusätzlich verändert. Ferner ist das Bearbeitungsgut mit Wasser benetzt, wenn es in die elektrolytischen Bäder eingehängt wird, bei der Entnahme wird hingegen Elektrolyt mit hinausgetragen. Durch eine @@berschi@@-liche anodische und kathodische Stcomausbeute werden ebenfall Änderungen der Elektrolytsusammensetzung verursacht Die heute gebräuchlichen Räder bestehen nicht nur aus Lösunge@ von Metall- und Leitsalzen, sondern sie enthalten außerdem vo@-wiegend organische Stoffe, die als Netzmittel, Glanzbildner, Einebner oder Mittel zur Erhöhung der Duktilität der Schichten wirksam sind. Diese sogenannten Elektrolytzusätze werden teilweise elektrolytisch zersetzt, kathodisch mit abgeschieden, anodisch oxydativ veräudert, oder sie verhalten sich indifferent und werden durch das Bearbeitungsgut langsam ausgetragen.During the metal deposition, side reactions occur cathodically and anodically instead, so that the composition of the R-lectroiyten by redox processes in addition changes. Furthermore, the material to be processed is wetted with water when it is in the electrolytic Baths is hooked up when it is removed on the other hand electrolyte carried out with. Through an @@ berschi @@ - anodic and cathodic stcom yield changes in the electrolyte composition are also caused. These are common today Wheels not only consist of solutions @ of metal and conductive salts, they contain them In addition, predominantly organic substances that act as wetting agents, brighteners, levelers or means for increasing the ductility of the layers are effective. These so-called Electrolyte additives are partially decomposed electrolytically, deposited cathodically, anodically oxidized, or they behave indifferently and become through the material to be processed is slowly discharged.

Die Zusammensetzung elektrolytischer Bäder bleibt somit im Laufe der elektrolytischen Prozesse nicht konstant, sordern ist einer ständigen Veränderung unterworfen, die sowohl die Konzentrationen der anorganischen als auch die der organischen Elektrolytbestandteile umfaßt.The composition of electrolytic baths thus remains in the course of the Electrolytic processes are not constant, ordering is constant change subject to both the concentrations of the inorganic and those of the organic Includes electrolyte components.

Da die elektrolytischen Prozesse und die Eigenschaften der Schichten im wesentlichen von der Elektrolytzusammensetzung abhängen, ist es erforderlich, die Konzentrationen der Elektrolytbestandteile innerhalb möglichst enger Grenzen konstant zii halten. Während der elektrolytischen Prozesse ist daher bspw.As the electrolytic processes and the properties of the layers essentially depend on the electrolyte composition, it is necessary the concentrations of the electrolyte components within the narrowest possible limits keep constant zii. During the electrolytic processes is therefore, for example.

die Zugabe aller Chemikalien zum Elektrolyten erforderlich, die im Laufe der Elektrolyse einem Verbrauch oder einer chemischen bzw. elektrochemischen Veränderung unterliegen.the addition of all chemicals to the electrolyte required that are in the The course of electrolysis is a consumption or a chemical or electrochemical Subject to change.

Weil man dem Elektrolyten nur im Ausnahmefall äußerlich ansieht, daß eine Ergänzung erforderlich ist, ergibt sich die Frage, nach welchen Gesichtspunkten die Chemikalien den Bädern zugegeben werden können. Die Zugabe zu großer Mengen an Zusätzen bzw.Because you can only see from the outside in the electrolyte in exceptional cases that If an addition is required, the question arises as to which aspects should be considered the chemicals can be added to the baths. Adding too large amounts of additives or

eine zu häufige Ergänzung führen zu erhöhten Chemikalienkosten, haben in vielen Fällen ungünstige Eigenschaften der Schichten zur Folge und ergeben somit schließlich Ausschuß. Werden dem Elektrolyten hingegen zu wenig Zusätze zugegeben oder erfolgt die Ergänzung nicht häufig genug, sind in vielen Fällen ebenfalls umbrauschbare Schichten die Folge Es ist bereits ein Dosiergerät wie es eingangs beschrieben ist bekanntgewerden, bei welchem die Steuereinrichtung aus einem Ampèrestundenzähler mit Impulseinrichtung, einem lietzgerät, einem Relais und einem Zeitgeber besteht. Die Impulseinrichtung gibt dabei bei Nennstrom pro Stunde bspw. 100 Impulse ab, damit auch im Kleinlastbereich noch eine genügend hohe Dosierfrequenz gewährleistet ist. Die Pumpe wird also bei Nennstrom pro Stunde 100mal ein- und ausgeschaltet. Es liegt daher eine große Beanspruchung aller an den Ein- und Ausschaltvorgängen beteiligten Elemente vor.Having too frequent a supplement will lead to increased chemical costs in many cases result in unfavorable properties of the layers and thus result finally committee. On the other hand, if too few additives are added to the electrolyte or if the supplement is not carried out frequently enough, this also applies in many cases showerable Layers the result It is already a dosing device as described at the beginning become known in which the control device consists of an ampere hour counter with a pulse device, a power supply unit, a relay and a timer. The pulse device emits, for example, 100 pulses per hour at the rated current, so that a sufficiently high dosing frequency is guaranteed even in the low load range is. The pump is switched on and off 100 times per hour at the rated current. There is therefore a great deal of stress on everyone when switching on and off involved elements.

Der Erfindung liegt (ile Aufgabe zugrunde, ein Dosiergerät anzugeben, bei welchem din Zusätze dem Elektrolyten, unabhängig von der Höhe des Elektrolysestroms, in konstanten Zeitintervallen hin zugegeben werden. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Dosiergerät der eingangs geschilderten Art dadurch gelöst, daß die Steuereinrichtung aus zwei von einem Zeitgeber betätigten, mit dem Meßwiderstand verbundenen Umn chaltern und zwei an die Umschalter angeschlossenen, weellselweise arbeitenden Vorrichtungen aufgebaut ist, welche in der einen Stellung der Umschalter den Elekrolysestrom über der Seit integrieren und suLimieren und in der anderen Stellung die summierte Elektrizitätsmenge zurückzählen, und daß bei jeder Betätigung der Umschalter die Pumpe eingeschaltet und bei Beendigung der Rückzählung abgeschaltet wird.The invention is based on the object of specifying a metering device at which din additions to the electrolyte, regardless of the level of the electrolysis current, be added at constant time intervals. This task is performed according to the Invention with a metering device of the type described above is achieved in that the control device from two actuated by a timer, with the measuring resistor connected changeover switches and two connected to the changeover switches, alternately working devices is built, which in one position of the switch integrate and sublimate the electrolytic current over the side and in the other Position to count down the total amount of electricity, and that with each actuation the changeover switch switches the pump on and switched off at the end of the countdown will.

Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Pumpe nur in der Häufigkeit eingeschaltet wird, Wi() es die zulässige Schwankungsbreite der Elektrolytzusammensetzung erlaubt, die von der elektrochemischen Elektrolytbelastung abhängt. Die Pumpe wird relativ selten ein- und ausgeschaltet, so daß die an den Schaltvorgängen beteiligten Elemente nur relativ wenig beabsprucht werden. Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung ist die Rückzählzeit der integrierenden und summierenden Vorrichtungen mit Jilfe eines Potentiometers stufenlos einstellbar, so daß eine Möglichkeit zur Anpassung der Dosierdauer an unterschiedliche Verhältnisse, wie bspw. unterschiedliche Strombelastungen, gegeben ist.The advantage of the invention is that the pump can only be used in the frequency is switched on, Wi () it is the permissible fluctuation range of the electrolyte composition allowed, which depends on the electrochemical electrolyte load. The pump will switched on and off relatively seldom, so that those involved in the switching operations Elements are only used relatively little. According to another thought by the Invention is the countdown time of the integrating and summing devices steplessly adjustable with the aid of a potentiometer, so that one Possibility to adapt the dosing duration to different conditions, such as for example. Different current loads is given.

Ein Ausführungsbeispiel der Dosiereinrichtung nach der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Blockschaltbild dargestellt.An embodiment of the metering device according to the invention is shown in the drawing in a block diagram.

Mit 1 ist ein Gleichrichtersatz bezeichnet, welcher bspw. aus dem 50 Hz-Wechselstromnetz gespeist wird und als Gleichstromquelle für das Bad 2 dient. In einer der Stromzuführungen ist der Meßwiderstand 3 angeordnet, an welchen die steuerei nrichtung 4 angeschlossen ist. In der Steuereinrichtung 4 sind die an den Meßwiderstand angeschlossen Umschalter 5 und 6, der aus dem Netzgeräte 7 gespeiste als Synchronmotor 8 ausgebildete Zeitgeber, das Potentiometer 9 sowie die beiden als Meßmotoren 10 und 11 ausgebildeten integrierenden und summierenden Vorrichtungen mit dem Zählwerk 12 und den Endschaltern 18 und 19 angeordnet. Der Synchronmotor 8 sowie die Neßmotoren 10 und 11 sind in dem dargestellten Ausführungsbei spiel der Einfachheit halber gewählt. Gemäß weiteren Gedanken der Erfindung ist es aber genauso gut möglich, den Zeitgeber als elektronisches Element, bspw. als RC-Glied, und die integrierenden und summerenden Vorrichtungen als elektronische Zähler auszubilden.1 with a rectifier set is referred to, which, for example. From the 50 Hz alternating current network is fed and serves as a direct current source for the bathroom 2. In one of the power supplies, the measuring resistor 3 is arranged to which the control unit 4 is connected. In the control device 4 are to the Measuring resistor connected to changeover switch 5 and 6, which is fed from the power supply unit 7 Timers designed as synchronous motor 8, the potentiometer 9 and the two integrating and summing devices designed as measuring motors 10 and 11 with the counter 12 and the limit switches 18 and 19 arranged. The synchronous motor 8 and the Neßmotoren 10 and 11 are game in the illustrated Ausführungsbei chosen for simplicity. According to further ideas of the invention, however, it is just as possible, the timer as an electronic element, e.g. as an RC element, and to design the integrating and buzzing devices as electronic meters.

Auch können statt der dargestellten Umschalter Relais oder elektronische Schalter, bspw. Transistoren, eingesetzt erden.Relays or electronic switches can also be used instead of the switch shown Ground switches, e.g. transistors, used.

Falls es erforderlich ist, kann zwischen dem Meßwiderstand und den Umschaltern noch ein Verstärker angeordnet sein.If necessary, between the measuring resistor and the Switch or an amplifier can be arranged.

Die Pumpe 13 wird von einem Elektromotor 14 betrieben und ist bspw. als Kolbenmembranpumpe ausgebildet. Sie kann j edoch auch als magnetische Pumpe ausgeführt sein, , wobei dann der Elekt;romotor 14 entfallen kann. Die Pumpe 13 fördert die Zusätze aus dem Vorratsbehälter 15 über das Drosselventil 16 in den Elktrolyten des Bades 2, und zwar nach Möglichkeit hinter dem Filtergerät 17, um eine intensive Vormischung des Elektrolyten mit den Zusätzen zu gewährleisten.The pump 13 is operated by an electric motor 14 and is, for example. designed as a piston diaphragm pump. However, it can also be used as a magnetic pump be executed, in which case the electric motor 14 can be omitted. The pump 13 promotes the additives from the reservoir 15 via the throttle valve 16 in the Electrolytes of the bath 2, if possible behind the filter device 17 to to ensure an intensive premixing of the electrolyte with the additives.

Die Wirkungsweise des Dosiergeräties nach der Erfindung ist folgende: Nachdem der Gleichrichter 1 eingeschaltet ist, fließt einer den Meßwiderstand 3 der Elektrolysestrom. Gleichzeitig mit dem Do-Dosiergerät wird der Synchronmotor 8 in Betrieb gesetzt, welcher direkt oder iiber ein zwischengeschaltetes Getrieb die Umschalter 5 und 6 betätigt, und zwar derart, daß bspw. alle fünfzehn Minuten eine Umschaltung stattfindet. An die Umschalter 5 und 6 sind nun andererseits die Meßmotoren 10 und 11 angeschlossen, welche somit durch die Umschalter einerseits an die am Meßwiderstand 3 anliegende Spannung und andererseits an das Potentiometer 9 angeschlossen und bei jeder Umschaltung umgepolt werden. Während also der eine Meßmotor vorläuft und dabei die über den f4eßwiderstand 3 fließende Elektrizitätsmengewintegriert und summiert, läuft der andere entgegengesetzt, also im Rücklauf. Auf den Wellen beider Meßmotoren ist jeweils ein der Einfachheit halber nicht dargestellter Nocken angebracht, welcher einen der Endschalter 18 oder 19 betätigt.The mode of operation of the dosing device according to the invention is as follows: After the rectifier 1 is switched on, one flows through the measuring resistor 3 the electrolysis current. The synchronous motor is activated at the same time as the Do dosing device 8 is put into operation, which directly or via an intermediate gear the changeover switches 5 and 6 operated, in such a way that, for example, every fifteen minutes a switchover takes place. On the other hand, the switches 5 and 6 are now Measuring motors 10 and 11 connected, which thus through the switch on the one hand to the voltage applied to the measuring resistor 3 and, on the other hand, to the potentiometer 9 must be connected and the polarity reversed with each changeover. So while the one Measuring motor runs forward and integrates the amount of electricity flowing through the measuring resistor 3 and summed up, the other runs in the opposite direction, i.e. in reverse. On the waves of both measuring motors is in each case a cam, not shown for the sake of simplicity attached, which actuates one of the limit switches 18 or 19.

Es sei angenommen, daß bei einer gerade vorgenommenen Umschaltung der Umschalter 5 und 6, der Meßmotor 10 in der Vorwärtsrichtung zu laufen beginnt, während gleichzeitig der Meßmotor 11, der vor der Umschaltung vorgelaufen war, jetzt rückläuft.Assume that when a switch has just been made the switch 5 and 6, the measuring motor 10 begins to run in the forward direction, while at the same time the measuring motor 11, which had run before the switchover, now runs backwards.

Der Meßmotor 10 nimmt dabei seinen Nocken mit, so daß der entsprechende Endschalter 18 geöffnet und somit gleichzeitig mit dem Umschaltvorgang der die Pumpe 13 antreibende Elektromotor 14 eingeschaltet wird.The measuring motor 10 takes its cam with it, so that the corresponding Limit switch 18 is open and thus simultaneously with the switching process of the pump 13 driving electric motor 14 is switched on.

Wenn, , wie schon weiter oben erwähnt, alle fünfzehn Minuten eine Umschaltung erfolgt, läuft der Meßmotor 10 dann fünfzehn Minuten lag vorwärts und der Nocken legt einen der in dieser Zeit über den Meßwiderstand 3 geflossenen Elektrizitätsmenge proportionelen Weg zurück. Die Rücklaufzeit des Meßmotors 11 darf jedoch keine fünfzehn Minuten betragen, da sonst eine Dauerdosierung stattfände. Zur Einstellung dieser Rücklauf zeit sind der Gleichstrosteil des Netzgerätes 7 und das Potentiometer 9 vorgesehen. Um bei dem gewählten Beispiel von fiinf zehn Minuten zu bleiben, wird die Rücklaufzeit des Meßmotors 11 auf maximal zwölf Minuten, d.h. auf maximal 80 % der Vorlaufzeit eingestellt. nach diesen zwölf Minuten erreicht der Nokken des Meßmotors 11 den Endschalter 19, welcher dann geschlossen wird und dementsprechend den Elektromotor 14 abschaltet.If, as mentioned above, one every fifteen minutes Switchover takes place, the measuring motor 10 then runs forward and lay for fifteen minutes the cam sets one of the amount of electricity that has flowed through the measuring resistor 3 during this time proportional way back. However, the return time of the measuring motor 11 must not be fifteen Minutes, otherwise continuous dosing would take place. To set this The return time is the DC part of the power supply unit 7 and the potentiometer 9 intended. In the chosen example of five ten Minutes to stay, the return time of the measuring motor 11 is limited to a maximum of twelve minutes, i.e. set to a maximum of 80% of the lead time. reached after these twelve minutes the cam of the measuring motor 11 the limit switch 19, which is then closed and accordingly switches off the electric motor 14.

Dieser eben geschilderte Vorgang gilt ebenso umgekeart, so daß abwechselnd der eine Meßmotor vor- und der andere rückläuft bzw. steht. Das Umschaltintervall von fünfzehn Minuten ist nur als Beispiel anzusehen; es kann letzten Endes beliebig gewählt werden.This process just described also applies the other way round, so that alternating one measuring motor is moving forward and the other is moving back or is at a standstill. The switching interval of fifteen minutes is only to be regarded as an example; it can ultimately be anything to get voted.

Die Rücklaufzeit der Meßmotoren soll maximal 80% de@ Vorlaufzeit betragen, damit auch beim Überschreiten des Nennstroms keine Dauerdosierung eintreten kann. Eine größere sicherheit als 20% ist nicht erforderlich, da die im Gleichrichtersatz 1 angeordneten Gleichrichter als Stromquelle nur begrenzt bis etwa 10 bis 15% überlastbar sind.The return time of the measuring motors should be a maximum of 80% of the lead time, so that no continuous metering can occur even if the nominal current is exceeded. A security greater than 20% is not required, as that in the rectifier set 1 arranged rectifier as a power source can only be overloaded to a limited extent to about 10 to 15% are.

Um gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken neben der Dosierung gleichzeitig eine Anzeige der geflossenen Elektrizitätsmengen zu erhalten, ist das Zählwerk 12 vorgesehen, welches für beide Meßmotoren 10 und 11 gemeinsam ist und von diesen jeweils -bei Vorlauf angetrieben wird. Beim Rücklauf der Meßmotoren ist,am Zählwerk eine Rücklaufsperre angebracht.To according to a further idea of the invention in addition to the dosage at the same time The counter 12 is used to obtain an indication of the amount of electricity that has flowed provided, which is common to both measuring motors 10 and 11 and from these each - is driven at advance. When the measuring motors return, on the counter a backstop attached.

Claims

1. Dosing device for automatically controlled keeping the composition constant electrolytic wheels, in which the additives are added to the electrolyte by means of a pump The correct amount is added by one to one in a power supply for the measuring resistor lying connected to the electrolyte control device controllable is, characterized in that the control device (4) consists of two of a timer actuated, with the measuring resistor (3) connected changeover switches (5,6) and two on the switch connected, alternately working devices built is, which in the one position of the changeover switch the electrolysis current over time integrate and total and in the other position the total amount of electricity count down, and that the pump (13) is switched on each time the changeover switch is actuated and is switched off at the end of the countdown.

2. Dosing device according to claim 1, characterized in that the timer is designed as a synchronous motor (8).

3. Dosing device according to claim 1, characterized in that the timer is designed as an electronic element, for example cls RC element.

4. Dosing device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that that the changeover switch (5, 6) is designed as an electromechanical switch, for example as a relay are.

5. Dosing device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the changeover switches (5, 6) are designed as electronic switches, for example as transistors are.

6. Dosing device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the devices are designed as reversible measuring motors (10, 11) whose shafts each have a cam that actuates a limit switch (18, 19), by which the pump (13) is switched off when it hits the limit switch.

7. Dosing device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the devices are designed as electronic counters.

8. Dosing device according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the countdown time of the devices is infinitely variable by means of a potentiometer (9) is adjustable.

9. Dosing device according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the countdown time of the devices is a maximum of 80 of the integrating and summing time amounts to.

10. Dosing device according to one of claims 1 to 9, characterized in that that both devices act on a common counter (12).