DE2710556A1 - METHOD OF MEASURING THE DYNAMIC POTENTIAL ON THE SURFACE OF AN ELECTRODE OF A CHEMICAL BATH - Google Patents

METHOD OF MEASURING THE DYNAMIC POTENTIAL ON THE SURFACE OF AN ELECTRODE OF A CHEMICAL BATH

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PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

* * 3

D-1 BERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE 08 D-B MÜNCHEN 99 ■ WI DE NM AYERSTR ASSE D-1 BERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE 08 DB MUNICH 99 ■ WI DE NM AYERSTR ASSE

BrIo RobertBrIo Robert BERLIN: DIPL.-ΙΝβ. R. MÜLLER-BORNERBERLIN: DIPL.-ΙΝβ. R. MÜLLER-BORNER

MÜNCHEN: DIPL.-IN3. HANS-HEINRICH WEV DIPL.-ΙΝβ. EKKEHARO KÖRNER MUNICH: DIPL.-IN3. HANS-HEINRICH WEV DIPL.-ΙΝβ. EKKEHARO KORNER

Berlin, 08. März 1977 Berlin, March 8, 1977

Verfahren zur Messung des dynamischen Potentials an der Oberfläche einer Elektrode eines chemischen Bades Method for measuring the dynamic potential on the surface of an electrode in a chemical bath

( Schwel«, Nr. 2.691/76 vom 09. März 1976 ) (Schwel ", No. 2.691 / 76 of March 9, 1976)

Selten Beschreibung Patentansprüche Blatt ZeichnungRare description Claims Sheet drawing

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des dynamischen Potentials, das an der Oberfläche einer Elektrode eines elektrochemischen Bades herrscht, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und eine Anwendung des Verfahrens.The invention relates to a method for measuring the dynamic potential that prevails on the surface of an electrode of an electrochemical bath, as well as a Device for carrying out the method and an application of the method.

Als Polarisation einer Elektrode, die in ein elektrochemisches, insbesondere galvanoplastisches, Bad eingetaucht ist, bezeichnet man die Differenz zwischen dem dynamischen Potential - der elektromotorischen Kraft zwischen der Elektrode und dem Bad, wenn ein Strom fließt - und dem statischen Potential - der zwischen der Elektrode und dem Elektrolyten herrschenden elektromotorischen Kraft, wenn kein Strom fließt.The polarization of an electrode that is immersed in an electrochemical, in particular galvanoplastic, bath is the difference between the dynamic potential - the electromotive force between the electrode and the bath when a current flows - and the static potential - the electromotive force between the electrode and the electrolyte Power when no electricity is flowing.

Als Definitionen werden gewählt:The following definitions are chosen:

pol s Polarisation der Elektrode,pol s polarization of the electrode, ns * statisches Potential (ohne Stromfluß) undns * static potential (without current flow) and nd - dynamisches Potential (mit Stromfluß). nd - dynamic potential (with current flow).

Es gilt damit:The following applies:

pol = ns - ndpol = ns - nd

Im stationären Zustand, d.h. wenn sich nach der Inbetriebnahme des Bades Gleichgewicht eingestellt hat, hängen die drei Größen von verschiedenen Faktoren ab, wie zum Beispiel der Zusammensetzung der Elektrode und derjenigen des Elektrolyten sowie der Stromdichte an der Oberfläche der Elektrode. Bei stabilen Betriebsbedingungen gilt insbesondere die BeziehungIn the steady state, i.e. when equilibrium has been established after the bath has been put into operation, the three variables depend on various factors, such as the Example of the composition of the electrode and that of the electrolyte as well as the current density on the surface the electrode. In the case of stable operating conditions, the relationship applies in particular

pol - f (d),pol - f (d),

in der d die Stromdichte an der Oberfläche der betrachteten Elektrode ist.in which d is the current density on the surface of the electrode under consideration.

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Es basiert auf dem Vorhergehenden, daß der Wert der Polarisation an der Oberfläche der Kathode eines in Betrieb befindlichen galvanoplastischen Bades von der Stromdichte an der Kathode abhängt, welche durch die in diesem Bad behandelten Teile bestimmt wird. Die Kenntnis der Stromdichte ist nun äußerst nützlich und notwendig für den Plattierer,wenn er einen korrekten Übergang erzeugen will. Schließlich sind die Bäder dafür konzipiert , in einem bestimmten Stromdichtebereich, der nicht über- aber auch nicht unterschritten werden darf. Außerdem - und das ist insbesondere bei der Plattieruny mit Edelmetallen wichtig - hängt die Dicke der Plattierung von der Leistung der Kathode des Bades, der Betriebsdauer und der Stromdichte, die an die zu bearbeitenden Teile angelegt wird, ab.It is based on the foregoing that the value of the polarization on the surface of the cathode of an electroplating bath in operation depends on the current density at the cathode, which is determined by the parts treated in this bath. Knowledge of the current density is now extremely useful and necessary for the plater in order to create a correct transition. Finally, the bathrooms are designed in a particular current density range which does not exceed but shall not be less than well. Moreover, - and this is especially important in the Plattieruny with precious metals - the thickness of the plating depends on the performance of the cathode of the bath, the operating time and the current density is applied to the parts to be machined, from.

Die Kenntnis der Beziehung, die das dynamische Potential mit der Stromdichte, welche an der Oberfläche einer Elektrode in einem galvanoplastischen Bad herrscht, verknüpft, kann gleichermaßen für die Kenntnis des Zustande des Bades nützlich sein, wenn auch die anderen Parameter, die darauf Einfluß haben, bekannt sind.Knowing the relationship between the dynamic potential and the current density, which occurs at the surface of an electrode in a galvanoplastic bath prevails, linked, can equally well for the knowledge of the state of the Bades can be useful if the other parameters that influence it are also known.

Die Messung des statischen Potentials π stellt kein großes Problem dar, da sie mit Hilfe von Referenzelektroden bewirkt werden kann. Anders ist es mit dem dynamischen Potential, wenn die Messung industriell und nicht im Laboratorium ausgeführt werden soll: Es wurde festgestellt, daß beim Fließen des Behandlungsstroms sich auf den Elektroden ein Ionenungleichgewicht sehr geringer Dicke einstellt, welches die genannte Polarisation beeinflußt, die mittels einer in einem sehr geringen Abstand von der Elektrode angebrachten Sonde ermittelt wurde, so daß die Messung nicht durch den ohmschen Spannungsabfall im Bad beeinträchtigt werden konnte. Diese Methode, welche in La boratorien anwendbar ist, kann nicht auf industrielle gal-The measurement of the static potential π does not pose a major problem, since it can be effected with the aid of reference electrodes. It is different with the dynamic potential if the measurement is to be carried out industrially and not in the laboratory: It was found that when the treatment current flows on the electrodes, an ion imbalance of very small thickness is established, which influences the said polarization, which is determined by means of an in at a very small distance from the electrode attached probe was determined, so that the measurement could not be affected by the ohmic voltage drop in the bath. This method, which can be used in laboratories, can not be applied to industrial

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► δ.► δ.

vanoplastische Einrichtungen übertragen werden, bei denen die behandelten Teile im allgemeinen im Bad bewegt werden und keine Messung der dynamischen Polarisation zulassen, die mit Sonden durchgeführt werden, die sie gleichsam berühren.vanoplastische facilities are transferred in which the treated parts are generally moved in the bath and do not allow the dynamic polarization to be measured, which are carried out with probes that touch them as it were.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Messung des dynamischen Potentials in einem elektrochemischen Bad und Mittel zu seiner Durchführung anzugeben, welche industriell anwendbar sind.The invention is based on the object of a method for measuring the dynamic potential in an electrochemical Specify bath and means for its implementation, which are industrially applicable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stromdurchgang durch das Bad unterbrochen und unmittelbar nach dieser Unterbrechung die elektromotorische Kraft zwischen der Elektrode und einer in das Bad eingetauchten Sonde gemessen wird.This object is achieved according to the invention in that the passage of current through the bath is interrupted and immediately after this interruption the electromotive Force between the electrode and a probe immersed in the bath is measured.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß Mittel zur Unterbrechung des Stroms durch das Bad vorgesehen sind sowie eine in das Bad eingetauchte Sonde, die es ermöglicht, unmittelbar nach der Unterbrechung während der Strom noch unterbrochen ist, die elektromotorische Kraft zwischen sich selbst und der Elektrode zu messen und ein Speichermittel , das es gestattet, den erhaltenen Meßwert für eine direkte Auswertung oder einen späteren Gebrauch festzuhalten.An apparatus for carrying out the invention The method is characterized in that means for interrupting the flow through the bath are provided as well a probe immersed in the bath, which makes it possible immediately after the interruption while the current is still is interrupted to measure the electromotive force between itself and the electrode and a storage means , which allows the measured value obtained for direct evaluation or later use to hold on.

Die Erfindung hat weiterhin eine Anwendung des obengenannten Verfahrens zum Gegenstand, bei dem das Meßergebnis zur Regelung der Stromdichte an der Oberfläche der Elektrode benutzt wird, um den Zustand des Bades zu bestimmen, wobei der Strom auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird.The invention also has an application of the above-mentioned method, in which the measurement result is used to regulate the current density on the surface of the electrode to determine the condition of the bath, wherein the current is maintained at a predetermined value.

Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß die Polarisa-The invention is based on the fact that the polarization

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tion einer der beiden Elektroden eines elektrochemischen Bades in der unmittelbaren Nachbarschaft der Elektrode, der Ansammlung bzw. der Verminderung der infolge des Stromflusees entstehenden elektrochemischen Reaktionsprodukte entspricht. Wenn der Stromfluß abrupt unterbrochen wird,tion of one of the two electrodes of an electrochemical bath in the immediate vicinity of the electrode, corresponds to the accumulation or reduction of the electrochemical reaction products arising as a result of the current flow. If the current flow is interrupted abruptly, braucht das System eine gewisse Zeit, um sein Gleichgewicht wiederzugewinnen. Die Elektroden-Elektrolyt-Oberfläche verhalt sich wie eine Batterie, bei der die elektromotorische Kraft ein genaues Abbild der Polarisation ist. Nun kann diese elektromotorische Kraft zwischen der Elektrode und einer an irgendeiner Stelle des Bades - und nicht mehr in unmittelbarer Nähe der einen oder der anderen Elektrode - plazierten Sonde gemessen werden. Darüberhinaus wird der gemessene Wert nicht mehr durch den ohmsehen Spannungsabfall im Bad oder den Kabeln der Anordnung beeinträchtigt, da der Strom Null ist.the system needs some time to regain its equilibrium. The electrode-electrolyte surface behaves like a battery, in which the electromotive force is an exact image of the polarization. Now this electromotive force can be between the electrode and one at any point in the bath - and can no longer be measured in the immediate vicinity of one or the other electrode - placed probe. In addition, the measured value is no longer affected by the ohmic voltage drop in the bathroom or the cables of the arrangement, since the current is zero.

Die erzeugte elektromotorische Kraft verschwindet allerdings sehr schnell, beispielsweise mit einer Rate von 0,6 mV/μs in einem Goldcyanid-Bad. Die Ursache dafür liegt in der Rekombination der Ionen in der Umgebung der Elektrode, allgemeiner gesagt, in der Wiedereinstellung des Gleichgewichts der an der Reaktion beteiligten Stoffe. Die Nessung kann daher in einem kurzen und definierten Zeitabschnitt nach der Unterbrechung des Stromes durchgeführt und die erhaltenen Daten können in einem Speicher zur späteren Verarbeitung festgehalten werden.However, the generated electromotive force disappears very quickly, for example at a rate of 0.6 mV / μs in a gold cyanide bath. The reason for it lies in the recombination of the ions in the vicinity of the electrode, more generally in the re-adjustment the equilibrium of the substances involved in the reaction. The measurement can therefore be brief and defined Period of time carried out after the interruption of the power and the data obtained can be stored in a memory for later processing.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.Preferred developments of the invention are specified in the subclaims. An advantageous embodiment is shown in the drawing and is described in more detail below.

Die einzige Figur zeigt eine Blockdarstellung einer Einrichtung für Galvanoplastik, welche mit den erfindungsgemä-Bmn Mitteln zur Messung des dynamischen Potentials ausge-The single figure shows a block diagram of a device for electroplating, which is equipped with the means according to the invention for measuring the dynamic potential.

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rüstet ist.is prepared.

Die Einrichtung umfaßt ein galvanoplastisches Gefäß 1, das einen Elektrolyten 2 enthält, in welchen zwei Elektroden eintauchen, d.h. eine Anode 3 und eine Kathode 4, die in der Praxis durch die zu plattierenden Teile gebildet wird.The device comprises a galvanoplastic vessel 1, which contains an electrolyte 2 in which two electrodes are immersed, i.e. an anode 3 and a cathode 4, which in practice is formed by the parts to be plated.

Der Galvanisierstrom gelangt von einem stabilisierten Gleichrichter 5 (die Möglichkeit einer Einstellung der Werte für die Spannung u und den Strom i ist durch Pfeile angedeutet) über ein LC-Filter 6 und zwei Leitungen 7 und 8 an die beiden Elektroden 3 und 4. Ein Voltmeter 9 ist mit den beiden Leitungen 8 und 9 verbunden und ein Amperemeter 10 liegt parallel zu einem in die Leitung 8 eingefügten Shunt-Widerstand 11. Ein elektronisch gesteuerter Unterbrecher 12 ist ebenfalls in die Leitung 8 eingeschaltet. Dieser Unterbrecher kann ebenfalls in die Leitung 7 eingeschaltet sein.The electroplating current comes from a stabilized rectifier 5 (the possibility of setting the Values for the voltage u and the current i are indicated by arrows) via an LC filter 6 and two lines 7 and 8 to the two electrodes 3 and 4. A voltmeter 9 is connected to the two lines 8 and 9 and an ammeter 10 is in parallel with a shunt resistor 11 inserted in the line 8 electronically controlled breaker 12 is also switched into line 8. That breaker can also be switched on in line 7.

Die Einrichtung umfaßt eine Sonde 13 aus Edelmetall, welche in den Elektrolyten 2 eingetaucht und mit einem Vorverstärker 14 versehen ist, der vorzugsweise in die Sonde eingebaut ist und dessen das dynamische Potential der Kathode betreffenden Signale über eine Leitung 15 an den stabilisierten Gleichrichter 5 zur Steuerung desselben geleitet werden.The device comprises a probe 13 made of noble metal, which is immersed in the electrolyte 2 and with a Preamplifier 14 is provided, which is preferably built into the probe and whose dynamic potential the cathode related signals via a line 15 to the stabilized rectifier 5 for control of the same be directed.

Um die auf die Unterbrechungen des Badstromes folgenden Messungen zu ermöglichen, wird der elektronisch gesteuerte Unterbrecher 12 zur Erzeugung dieser Unterbrechungen mit einer festgelegten Frequenz angesteuert, mittels einer Einrichtung, die einen Oszillator 16, einen Schmitt-Trigger 17 und eine logische Schaltung 18 enthält, die mit dem elektronisch gesteuerten Unterbrecher 12 über eine Leitung 19 verbunden iat. Die logische Schaltung 18 wirdIn order to enable the measurements following the interruptions in the bath current, the electronically controlled interrupter 12 is controlled to generate these interruptions at a fixed frequency by means of a device which contains an oscillator 16, a Schmitt trigger 17 and a logic circuit 18 which connected to the electronically controlled breaker 12 via a line 19 iat. The logic circuit 18 is

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darüberhinaus von drei Zeitgebern T., T- und T3 angesteuert, welche mit 20, 21 und 22 bezeichnet sind und in erster Linie dazu dienen, die Verzögerung festzulegen, welche zwischen der Stromunterbrechung und dem Messungsbeginn liegt und für jede Messung gleich ist. Zum anderen legen sie auch die Dauer des Einlesens, welche ebenfalls bei allen Messungen konstant ist und drittens die Verzögerung des Wiedereinschaltens des Stromes nach dem Ende des Einlesens fest, welche notwendig ist, um parasitäre Effekte zu unterbinden, welche durch ein vorzeitiges Wiedereinschalten des Stromes auftreten könnten.In addition, controlled by three timers T., T- and T 3 , which are labeled 20, 21 and 22 and are primarily used to determine the delay that lies between the power interruption and the start of the measurement and is the same for each measurement. On the other hand, they also determine the duration of the reading in, which is also constant for all measurements and, thirdly, the delay in switching the current on again after the reading in, which is necessary to prevent parasitic effects that occur when the current is switched on again prematurely could.

Durch die logische Schaltung werden nicht nur die fortlaufenden Unterbrechungen des Stroms über den Unterbrecher 12 gesteuert sondern auch das periodische Einlesen. Sie ist dazu über eine Leitung 23 mit einem elektronischen Unterbrecher 24 verbunden, der in der Leitung angeordnet ist, welche den Vorverstärker 14 der Sonde 13 mit dem Gleichrichter 5 verbindet. Ein Verstärker 25 ist zwischen dem Vorverstärker 14 der Sonde und dem elektronischen Unterbrecher 24 angeordnet. Ein Kondensator 29, der mit dem Ausgang des Unterbrechers 24 verbunden ist, wird während der Dauer des Einlesens auf einen der Spannung zwischen der Kathode 4 und der Sonde 13 proportionalen Spannungswert aufgeladen. Der Kondensator behält seine Ladung auch nach dem Ende des Einlesens und konserviert so als Speicher den Wert der genannten Messung. Ein Verstärker 31 mit großer Eingangs impedanz gibt den Spannungswert, der vom Kondensator 29 festgehalten ist, auf die Leitung 15, ohne eine feststellbare Spannungsminderung des Kondensators zu bewirken. Ein Millivoltmeter 30 ist in die Leitungen 15 und 28 eingeschaltet und gestattet die direkte Ablesung des gemessenen Potentials. Es soll darauf hingewiesen werden, daß das gemessene Po tential eine Konstante enthält, die von dem die Sonde 13The logic circuit not only controls the continuous interruptions of the current via the interrupter 12, but also the periodic reading. For this purpose, it is connected via a line 23 to an electronic interrupter 24 which is arranged in the line which connects the preamplifier 14 of the probe 13 to the rectifier 5. An amplifier 25 is arranged between the preamplifier 14 of the probe and the electronic breaker 24. A capacitor 29, which is connected to the output of the interrupter 24, is charged to a voltage value proportional to the voltage between the cathode 4 and the probe 13 during the reading-in period. The capacitor retains its charge even after the end of reading and thus conserves the value of the measurement mentioned as a memory. An amplifier 31 with a large input impedance is the voltage value, which is held by the capacitor 29, on the line 15 without causing a detectable voltage reduction of the capacitor. A millivoltmeter 30 is connected to lines 15 and 28 and allows the measured potential to be read off directly. It should be noted that the measured potential contains a constant that depends on the probe 13

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'46''46'

bildenden Metall abhängt, und ohne Bedeutung ist, da das elektrochemische Potential des betreffenden Metalls bekannt ist. Der Verlauf des Einlesens auf die Leitung 23 ist bei 26 in Bezug auf den Verlauf der Stromabschaltung, bezeichnet mit 27, der über die Leitung 19 übertragen wird, dargestellt.forming metal depends, and is of no importance, since the electrochemical potential of the metal in question is known. The course of reading in on line 23 is at 26 in relation to the course of power cut-off, denoted by 27, which is transmitted over the line 19 is shown.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß der Verstärker 25, der elektronische Unterbrecher 24, der Kondensator 29 und der Verstärker 31 eine Schaltung darstellen, die unter der englischen Bezeichnung "sample and hold" bekannt ist.It should be noted that the amplifier 25, the electronic breaker 24, the capacitor 29 and the amplifier 31 represent a circuit known by the English designation "sample and hold" is.

Im Hinblick auf bestimmte Anwendungen des Verfahrens, wird dem stabilisierten Gleichrichter 5 über Leitungen 28 und 32 die Spannung an den Klemmen des Shunt-Widerstandes 11 zugeführt. Der Vergleich zwischen dieser Spannung und dem eingestellten Wert i gibt ein Fehlersignal, welches dem stabilisierten Gleichrichter 5 einen Betrieb als Stromregler ermöglicht.With regard to certain applications of the method, the stabilized rectifier 5 is provided via lines 28 and 32 are supplied with the voltage at the terminals of the shunt resistor 11. The comparison between this tension and the set value i gives an error signal which causes the stabilized rectifier 5 to operate as a current regulator.

Ein Schnellabschaltkreis 33, der über die Leitungen 28 und 32 mit dem Shunt-Widerstand 11 verbunden ist, bewirkt eine Abschaltung des Hauptstroms gesteuert durch den Unterbrecher 12 über die Vermittlung der logischen Schaltung 18 und der Leitung 19, um die Einrichtung im Falle eines Kurzschlusses zu schützen.A rapid shutdown circuit 33, which is connected to the shunt resistor 11 via the lines 28 and 32, causes a disconnection of the main current controlled by the breaker 12 via the intermediary of the logic circuit 18 and the line 19 to protect the device in the event of a short circuit.

Die dargestellte Einrichtung ermöglicht eine automatische Regelung der Stromdichte für die zu behandelnden Teile:The device shown enables automatic control of the current density for the parts to be treated:

Das Bad 2 wird durch den Gleichrichter 5 mit einem Strom und einer Spannung versorgt, die über den Filter 6 stabilisiert sind. Der Unterbrecher 12 unterbricht periodisch den Strom in Intervallen zu festgesetzten Zeiten, welche durch den Oszillator 16 festgelegt werden. WennThe bath 2 is supplied with a current and a voltage by the rectifier 5, which is stabilized via the filter 6 are. The breaker 12 periodically interrupts the current at intervals at set times, which are determined by the oscillator 16. if

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-•τ- • τ

'ή/Ι.'ή / Ι.

der entsprechende Zeitpunkt erreicht ist, wird nach einer durch den Zeitgeber 20 vorgegebenen Verzögerung die in dem durch den Zeitgeber 21 vorgegebenen Zeitintervall gemessene Spannung zwischen der Kathode 4 und der Sonde 13 im Speicher des Kondensators 29 festgehalten. Die Messung ist jetzt gespeichert und nach einer Sicherheitsverzögerung, die durch den Zeitgeber 22 festgelegt wird, um Störeffekte zu vermeiden, die durch das Wiedereinschalten des Stromes auftreten können, beginnt der Strom wieder zu fließen. Der festgehaltene Polarisationswert wird direkt über die Leitung 15 in die Regelschaltung des Gleichrichters 5 eingegeben, der den Hauptstrom in der Weise einstellt, daß die Polarisation den vorgegebenen Wert einnimmt und aufrechterhält.the corresponding point in time is reached, after a delay predetermined by the timer 20, the in the voltage measured by the timer 21 between the cathode 4 and the probe 13 im Memory of the capacitor 29 held. The measurement is now stored and after a safety delay which is set by the timer 22 to To avoid disruptive effects that can occur when the power is switched on again, the power starts again to flow. The recorded polarization value is entered directly via the line 15 into the control circuit of the rectifier 5, the main current in the way sets that the polarization assumes and maintains the predetermined value.

Aus diesem Vorgehen resultiert, daß die Stromdichte an der Kathode unabhängig von ihrer Oberfläche ist. Sie wird genau konstant gehalten, wenn die Frequenz der Messungen ausreichend groß ist, so daß die Regelung praktisch kontinuierlich verläuft. Hierfür hat die Unterbrechungsfrequenz des Stromes beispielsweise im wesentlichen die Größenordnung von 1 kHz, wobei die Zeitdauer der Unterbrechungen die Größenordnung von 10 bis 50 μβ aufweist.The result of this procedure is that the current density at the cathode is independent of its surface. It is kept exactly constant if the frequency of the measurements is sufficiently high so that the regulation is practically continuous. For this purpose, the interruption frequency of the current is, for example, essentially of the order of magnitude of 1 kHz, the duration of the interruptions being in the order of magnitude of 10 to 50 μβ .

Mit dieser Einrichtung kann auch die Qualität des Bades kontrolliert werden:This facility can also be used to check the quality of the bathroom:

Es wird eine Elektrode mit bekannter Oberfläche benutzt. Die Regelschleife des Gleichrichters 5 wird nicht mehr durch den festgehaltenen Wert der Polarisation gesteuert, sondern über eine interne Brücke des Gleichrichters, die es gestattet, bei einer Spannung oder einem Strom zu arbeiten, die konstant und regelbar sind. Unter Veränderung des Stromes und Auftragung der entsprechenden festgehaltenen Polarisationswerte kann die zuvor erwähnte Kurve pol « f (d) aufgenommen werden. Die Untersuchung dieserAn electrode with a known surface is used. The control loop of the rectifier 5 is no longer controlled by the recorded value of the polarization, but via an internal bridge of the rectifier that it allows you to work at a voltage or a current that is constant and controllable. Under change of the current and plotting the corresponding recorded polarization values can be the aforementioned curve pol «f (d). Investigating this

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Kurve und ihr Vergleich mit Kurven, die mit bekannten Standardlösungen aufgenommen wurden, geben Aufschluß über den Zustand des Bades und seinen eventuellen Abweichungen von einem aufrechtzuerhaltenden Standard. Diese Messungen kennen genauso gut für die Kathode wie für die Anode durchgeführt werden.The curve and its comparison with curves recorded with known standard solutions provide information about the condition of the bathroom and its possible deviations from a standard that can be maintained. These Measurements can be carried out just as well for the cathode as they are for the anode.

Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß bei dem vorliegenden Verfahren zur Messung des dynamischen Potentials bestimmte Bedingungen eingehalten werden müssen, um gute Ergebnisse zu erhalten:It should be noted, however, that with the present method for measuring the dynamic potential, certain conditions must be met in order to obtain good results:

Die Anordnung der Elektroden in dem Gefäß soll so sein, daß die Stromdichte auch über ihre ganze Oberfläche eingestellt werden kann. Merkbare Unterschiede der Stromdichte, und infolgedessen der Polarisation, zwischen verschiedenen Punkten der selben Elektrode können ein parasitäres elektrisches Umlauffeld im Bad im Moment der Abschaltung des Stromes erzeugen. Es wird deshalb darauf hingewiesen, daß dieses Erfordernis der Verteilung der Stromdichte über die Oberfläche der Elektroden ebenfalls für das gesamte galvanoplastische Bad erfüllt sein muß, damit die Dicke des Belags eingestellt werden kann.The arrangement of the electrodes in the vessel should be such that the current density can also be adjusted over their entire surface. Noticeable differences in current density, and consequently polarization, between Different points of the same electrode can create a parasitic electric field in the bathroom at the moment of the Generate shutdown of the electricity. It is therefore pointed out that this requirement of the distribution of the Current density over the surface of the electrodes must also be fulfilled for the entire electroforming bath, so that the thickness of the covering can be adjusted.

Der Kontakt zwischen den Elektroden der selben Polarität, der zwischen den behandelten Teilen auftritt, muß von guter Qualität sein, damit die gesamte aktive Oberfläche das selbe Potential aufweist. Diese Bedingung muß überhaupt allgemein eingehalten werden.The contact between the electrodes of the same polarity that occurs between the treated parts must be of be of good quality so that the entire active surface has the same potential. This condition must at all are generally observed.

Die automatische Regelung der Stromdichte kann sehr präzise vorgenommen werden, wenn bei dem betrachteten Bad die Funktion pol = f(d) ein gutes Verhalten aufweist, das heißt, daß die diese Funktion darstellende Kurve eine große Steigung aufweist. Es muß also die Polarisation in Abhängigkeit von der Stromdichte sich ausreichend stark verändern, damit diese Veränderung ausgenutzt werden kann.The automatic regulation of the current density can be done very precisely when viewed Bad the function pol = f (d) exhibits good behavior, that is, the curve representing this function has a steep slope. So it must be the polarization in Depending on the current density, they change sufficiently so that this change can be exploited can.

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Weiterhin soll darauf hingewiesen werden, daß anstelle einer Unterbrechung des Stroms der Kathode gleichfalls jener der Anode unterbrochen werden kann. Im Falle des Vorhandenseins mehrerer Anoden kann der Strom getrennt bei jeder Anode unterbrochen werden, was den Vorteil hat, daß die einen oder die anderen abgeschaltet werden können, so daß auf diese Weise die während der Unterbrechung auftretenden umgebenden elektrischen Felder unterdrückt oder herabgesetzt werden können, welche auftreten, wenn die Elektroden unterschiedlich polarisiert sind als Folge einer schlechten Verteilung des elektrischen Feldes im Bad wahrend des Stromflusses.It should also be pointed out that instead of interrupting the current, the cathode is also used that of the anode can be interrupted. In the case of the presence of several anodes, the current can be separated be interrupted at each anode, which has the advantage that one or the other can be switched off, so that in this way the surrounding electric fields occurring during the interruption are suppressed or can be reduced, which occur when the electrodes are polarized differently as a result of a poor distribution of the electric field in the bathroom while the current is flowing.

Das vorstehend beschriebene Verfahren und die dazugehörigen Einrichtungen können auf alle elektrochemischen Anwendungen übertragen werden, bei denen Polarisationserscheinungen an in ein Bad eingetauchten Elektroden auftreten (elektrolytisches Piatieren, Elektroformierung, elektropolieren, elektrisches Entgraten, elektrolytisches Xtzen, Analysen etc.).The method described above and the associated devices can be applied to all electrochemical Applications are transferred in which polarization phenomena on electrodes immersed in a bath occur (electrolytic paving, electroforming, electropolishing, electrical deburring, electrolytic Xtzen, analyzes etc.).

Patentansprüche; Claims ;

27 Io6 - ohr27 Io6 - ear

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Claims (1)

PatentansprücheClaims Verfahren zur Messung des dynamischen Potentials, das an der Oberfläche einer Elektrode eines elektrochemischen Bades herrscht, dadurch gekennzeichnet , daß der Stromdurchgang durch das Bad (2) unterbrochen und unmittelbar nach dieser Unterbrechung die elektromotorische Kraft zwischen der Elektrode (3 bzw. 4) und einer in das Bad (2) eingetauchten Sonde (13) gemessen wird.Method for measuring the dynamic potential that appears on the surface of an electrode of an electrochemical Bath prevails, characterized in that the passage of current through the bath (2) is interrupted and immediately after this interruption the electromotive force between the electrode (3 or 4) and one immersed in the bath (2) Probe (13) is measured. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Unterbrechungen und anschließendes Wiedereinschalten des Stromes durch das Bad (2) mit einer konstanten Frequenz bewirkt werden und daß während jeder Unterbrechung zu gleichen Zeiten, gerechnet vom Beginn der Unterbrechung an, und für einen gleichen Zeitraum eine Messung der elektromotorischen Kraft ausgeführt wird.Method according to Claim 1, characterized in that interruptions and subsequent Reconnection of the current through the bath (2) can be effected at a constant frequency and that during each interruption at the same times, calculated from the beginning of the interruption, and for the same Period a measurement of the electromotive force is carried out. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die durch die sich wiederholenden Messungen der elektromotorischen Kraft erhaltenen Informationen dazu benutzt werden, den Strom, dem das Bad (2) ausgesetzt wird, in der Weise zu steuern, daß die elektromotorische Kraft und infolgedessen auch die an einem zu behandelnden Teil anliegende Stromdichte in engen Grenzen konstant bleibt.Method according to claim 2, characterized in that the repetitive Measurements of the electromotive force obtained information can be used to determine the current that the bath (2) is exposed to control in such a way that the electromotive force and, consequently, that at one too current density applied to the treated part remains constant within narrow limits. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (12) zur Unterbrechung des Stroms durch das Bad4. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized in that Means (12) for interrupting the flow through the bath 709840/0709709840/0709 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED (2) vorgesehen sind sowie eine in das Bad eingetauchte Sonde (13), die es ermöglicht, unmittelbar nach der Unterbrechung, während der Strom noch unterbrochen ist,die elektromotorische Kraft zwischen sich selbst und der Elektrode (3 bzw. 4) zu messen, und ein Speichermittel (29), das es gestattet, den erhaltenen Meßwert für eine direkte Auswertung oder einen späteren Gebrauch festzuhalten.(2) are provided as well as a probe (13) immersed in the bath, which makes it possible, immediately after the interruption, while the current is still broken, the electromotive force between itself and the electrode (3 or 4) to measure, and a storage means (29), which makes it possible to record the measured value obtained for direct evaluation or later use. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet , daß die Mittel (12) zur Unterbrechung des Stroms durch das Bad (2) in der Weise vorgesehen sind, daß sie mit einer festen Frequenz aufeinanderfolgende Unterbrechungen erzeugen.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the means (12) for interruption of the flow through the bath (2) are provided in such a way that they are successive at a fixed frequency Generate interruptions. 6. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Meßergebnis zur Regelung der Stromdichte an der Oberfläche der Elektrode benutzt wird, um den Zustand des Bades zu bestimmen, wobei der Strom auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird.6. Application of the method according to claim 1, characterized in that the measurement result for regulation the current density at the surface of the electrode is used to determine the state of the bath, whereby the current is kept at a predetermined value. 27 Io6 - ehr27 Io6 - hon 709840/0709709840/0709
DE19772710556 1976-03-09 1977-03-08 METHOD OF MEASURING THE DYNAMIC POTENTIAL ON THE SURFACE OF AN ELECTRODE OF A CHEMICAL BATH Withdrawn DE2710556A1 (en)

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