DE3144187A1 - "verfahren zur bestimmung der stromausbeute bei elektrochemischen prozessen" - Google Patents

"verfahren zur bestimmung der stromausbeute bei elektrochemischen prozessen"

Info

Publication number
DE3144187A1
DE3144187A1 DE19813144187 DE3144187A DE3144187A1 DE 3144187 A1 DE3144187 A1 DE 3144187A1 DE 19813144187 DE19813144187 DE 19813144187 DE 3144187 A DE3144187 A DE 3144187A DE 3144187 A1 DE3144187 A1 DE 3144187A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
specimen
test specimen
display device
current
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19813144187
Other languages
English (en)
Inventor
Hans-Wilhelm Prof. Dr.-Ing. 1000 Berlin Lieber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fernsteuergeraete Kurt Oelsch GmbH
Original Assignee
Fernsteuergeraete Kurt Oelsch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fernsteuergeraete Kurt Oelsch GmbH filed Critical Fernsteuergeraete Kurt Oelsch GmbH
Priority to DE19813144187 priority Critical patent/DE3144187A1/de
Publication of DE3144187A1 publication Critical patent/DE3144187A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/12Process control or regulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

  • Verfahren zur Bestimmung der Stromausbeute bei elektro-
  • chemischen Prozessen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Stromausbeute bei elektrochemischen Prozessen unter Verwendung einer in einem Behälter befindlichen Badflüssigkeit, in welche mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode eintauchen, die an eine Gleichstromquelle angeschlossen sind.
  • Elektrochemische Prozesse dienen der Oberflächenbehandlung von Werkstücken. Solche Prozesse sind beispielsweise: Beizen und Ätzen von Metallen, elektrochemisches Polieren, elektrolytisches Abscheiden von Metallen und Anodisieren. Bei diesen Prozessen muß eine Reihe von Parametern ständig bestimmt und überwacht werden, damit gleichmäßig und qualitativ hochwertige Arbeitsergebnisse erzielt werden können. Solche Parameter sind beispielsweise die Geschwindigkeit der Ablösung oder Abscheidung eines Stoffes, die Dicke der abgelösten oder abgeschiedenen Schicht, die Stromausbeute und die Badzusammensetzung.
  • Die Überwachuñg dieser Parameter auf manuellem Wege ist sehr arbeitsintensiv. Während der Ablösung oder Abscheidung sind turnusmäßig Probeteile zu untersuchen, um den Fortgang der Ablösung oder Abscheidung zu bestimmen und daraus rechnerisch die Geschwindigkeit von Ablösung bzw. Abscheidung zu ermitteln.
  • Ferner sind turnusmäßig Badproben zu entnehmen, um durch analytische Untersuchungen festzustellen, in welcher Weise sich die Badzusammensetzung verändert hat. Aus diesen Konzentrationsmessungen sind die zur Badkorrektur erforderlichen Maßnahmen abzuleiten.
  • Eine solche Arbeitsweise ist nicht nur zeitraubend, sondern sie erfordert auch geschultes Personal. Daher hat es nicht an Versuchen gefehlt, für einzelne Kontrollaufgaben automatische Meßeinrichtungen einzusetzen.
  • Bei elektrolytischen Verfahren ist der Elektrolysestrom hierzu eine wertvolle Führungsgröße. Wenn die Größe der Werkstückoberfläche bekannt ist, erhält man mit dem Quotienten aus dem Elektrolysestrom und der Oberflächengröße einen Stromdichtewert, der die Geschwindigkeit der stofflichen Umsetzungen beschreibt.
  • Eine direkte Kontrolle der Ablösung oder Abscheidungsgeschwin digkeit setzt allerdings die Kenntnis der Stromausbeute voraus.
  • Das Zeitintegral über der Stromdichte ergibt, wenn man die Stromausbeute berücksichtigt, ein Maß für die Dicke der abgelösten oder abgeschiedenen Schicht. Die Integration des Elektrolysestroms über der Zeit stellt schließlich eine bewährte Grundlage für die Beurteilung der stofflichen Umsetzungen im Bad und damit für die Eindosierung von Ergänzungschemikalien dar.
  • Die Kenntnis der Stromausbeute ist bei elektrochemischen Prozessen von großer Bedeutung, da hieraus u. a. zu ersehen ist, ob der Prozeß störungsfrei läuft. So werden beispielsweise das Gewicht und die Schichtdicke eines in einem elektrolytischen Bad abgeschiedenen Metalls nicht nur von der geflossenen Elektrizitätsmenge bestimmt, sondern sie hängen ganz wesentlich von der Stromausbeute ab, die ihrerseits auch von der Stromdichte beeinflußt wird. Die Stromausbeute bleibt während des Ablaufs eines elektrochemischen Prozesses aber nicht konstant, sondern sie kann sich erheblich ändern.
  • Ursachen hierfür sind beispielsweise Abweichungen der Badkonzentration vom Sollwert, unzulänglicher Stofftransport, falsche Temperatur und Fremdstoffeinflüsse.
  • Durch die DE-PS 19 35 231 ist ein Verfahren bekannt geworden, wie es eingangs beschrieben ist. Bei diesem Verfahren wird unter Einsatz einer zur Einstellung der gewünschten Stromdichte geeigneten Konstantstromquelle und eines Steuergeräts die Stromausbeute im jeweiligen Bad bestimmt, so daß die tatsächlichen Abscheidungsverhältnisse berücksichtigt werden. Die Stromausbeute wird dann beispielsweise durch Schichtdickenmessung oder durch Messung der Gewichtsänderung der Kathode bestimmt. Dieses Verfahren ermöglicht zwar eine genaue Bestimmung der Stromausbeute durch eine diskontinuierliche, Arbeits-und Zeitaufwand erfordernde Kontrollmaßnahme, eine kontinuierliche Anzeige der Stromausbeute ist jedoch auf diese Weise nicht möglich.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für elektrochemische Prozesse geeignetes Verfahren anzugeben, mit dem die Stromausbeute während eines Prozesses kontinuierlich erfaßt und angezeigt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst: - In die Badflüssigkeit wird ein elektrisch leitender, als Elektrode geschalteter Probekörper bekannter Oberflächengröße eingebracht; - an den Probekörper wird ein einen Meßwert der Schichtdicke lieferndes Meßgerät angeschlossen, das die Dicke einer auf demselben abgeschiedenen oder von demselben abgelösten Schicht kontinuierlich mißt; - in eine Stromzuführung des Probekörpers wird ein Meßwiderstand eingeschaltet, an dem der zum Probekörper fließende Strom erfaßt wird; - der integrierte Stromwert wird mit einem an einem Stellwiderstand einstellbaren Faktor, der die Äquivalenzmasse und die Dicke des Schichtmaterials am Probekörper berücksichtigt, multipliziert und über der Zeit zu einem theoretischen Wert der Schichtdicke integriert; - der Meßwert wird elektrisch durch den theoretischen Wert dividiert; - der Quotient wird an einem Anzeigegerät kontinuierlich angezeigt.
  • Der Quotient aus dem tatsächlichen Meßwert und dem theoretischen Wert der Schichtdicke entspricht der in der Badflüssigkeit herrschenden Stromausbeute. Sie kann an einem entsprechend kalibrierten Anzeigegerät direkt abgelesen werden. Durch die ablesbare, kontinuierliche Anzeige der Stromausbeute ist dieselbe dauernd kontrollierbar. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, die Arbeitsweise eines elektrochemischen Prozesses jederzeit zu überwachen. Abweichungen vom optimalen Wert der Stromausbeute werden somit unmittelbar erfaßt und können zu Korrekturen von Prozeßparametern verwendet werden. Der Erfolg einer vorgenommenen Korrektur ist direkt kontrollierbar.
  • Das Anzeigegerät läßt sich außerdem mit Grenzwertgebern ausrüsten, die ein optisches und/oder akustisches Signal auslösen können. Auch eine Abschaltung eines laufenden Prozesses ist damit möglich. Die Entstehung von Ausschuß kann mit Sicherheit vermieden werden.
  • Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Schaltbildes als Ausführungsbeispiel erläutert.
  • Die folgende Beschreibung schildert die Erfindung - stellvertretend für alle anderen elektrochemischen Verfahren - am Beispiel der kathodischen Metallabscheidung.
  • Mit 1 ist ein Behälter bezeichnet, in welchem sich eine Badflüssigkeit 2 befindet. In dieselbe sind eine Anode 3, ein zu beschichtendes Werkstück 4 (Kathode) und ein Probekörper 5 eingetaucht, dessen Oberflächengröße bekannt ist. Die Anode 3 ist an eine Stromschiene 6 einer Gleichstromquelle angeschlossen, während das Werkstück 4 und der Probekörper 5 mit der Stromschiene 7 verbunden sind. In der Stromzuführung für den Probekörper 5 liegt ein Meßwiderstand 8.
  • Der Probekörper 5 ist mit einem Meßgerät 9 zur Bestimmung der Dicke der auf ihm abgeschiedenen Schicht ausgerüstet. Der Meßwert a des Meßgeräts 9 wird über eine Leitung 10 zu einem Quotientenbildner 11 geführt. In die Leitung 10 können noch ein Funktionsformer 12 und eine Anzeigeeinrichtung 13 eingeschaltet sein, an der der Meßwert a direkt angezeigt wird, so daß die Schichtdicke jederzeit abgelesen werden kann.
  • Am Meßwiderstand 8 wird der zum Probekörper 5 fließende Strom abgegriffen und über einen Verstärker 14 und einen Stellwiderstand 15 zu einem Integrator 16 geführt, in welchem der Probenstrom über der Zeit integriert wird. Der dadurch ermittelte Wert ist der theoretische Wert b für die Dicke der auf dem Probekörper 5 abgeschiedenen Schicht, der sich bei einer Stromausbeute von 100 % ergeben würde. Hierzu wird an dem Stellwiderstand 15 ein Faktor eingestellt, der die Aquivalenzmasse und die Dichte des abzuscheidenden Metalls berücksichtigt. Der eingestellte Faktor ist Multiplikator für den am Meßwiderstand 8 erfaßten Strom. Das Verfahren ist daher problemlos auf jedes beliebige Metall einstellbar. Stellwiderstand 15 und Integrator 16 können auch in umgekehrter Reihenfolge an den Verstärker 14 angeschlossen sein.
  • Der Meßwert a der Sichtdicke wird im Quotientenbildner 11 durch den theoretischen Wert b dividiert und als Stromausbeute des in der Badflüssigkeit 2 ablaufenden elektrolytischen Prozesses am Anzeigegerät 17 direkt angezeigt. Die Stromausbeute kann somit vom Bedienungspersonal während des laufenden Prozesses ständig abgelesen werden. Veränderungen der Abscheidungsbedingungen im Bad sind so unmittelbar feststellbar. Sie können daher schnellstens beseitigt werden.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Probekörper 5 an die gleiche Stromschiene 7 wie das Werkstück 4 und damit an die gleiche Gleichstromquelle angeschlossen. Selbstverständlich kann der Probekörper 5 auch an eine andere Stromquelle angeschlossen werden. Die Anzahl der in die Badflüssigkeit 2 eingetauchten Werkstücke ist für die Durchführung des Verfahrens unerheblich. In der Zeichnung wurde der Einfachheit halber nur ein Werkstück 4 dargestellt.
  • Da die elektrochemischen Prozesse vorzugsweise automatisch ablaufen, kann das Anzeigegerät 17 auch mit einem optischen und/ oder akustischen Signalgeber ausgerüstet werden. Bei Erreichen eines vorgebbaren Grenzwertes für die Stromausbeute spricht der Signalgeber an. Prinzipiell ist es auch möglich, bei Erreichen des Grenzwertes die Stromversorgung automatisch abschalten zu lassen, wodurch der Prozeß unterbrochen wird.
  • Als Meßgerät 9 zur Erfassung der Schichtdicke auf dem Probekörper 5 ist jedes bekannte Gerät geeignet. Entsprechende Geräte und Verfahren sind in der DE-PS 23 47 759 beschrieben. Es sind dementsprechend magnetisch oder induktiv arbeitende Meßsonden oder auch Meßgeräte bekannt, die unter Anwendung des Betastrahlen-Rückstreuverfahrens (DE-PS 24 10 927) arbeiten.
  • Die Schichtdicke kann dabei sowohl von der Rückseite des Probekörpers 5 her als auch von dessen Vorderseite gemessen werden, wenn dabei die Abscheidung des Metalls nicht behindert wird.
  • Am Probekörper 5 herrschen hinsichtlich Badkonzentration, Badzirkulation und Badtemperatur dieselben Bedingungen wie an den zu beschichtenden Werkstücken. Damit ist sichergestellt, daß die Abscheidungsgeschwindigkeit auf dem Probekörper 5 und auf den Werkstücken praktisch gleich ist. Durch die kontinuierliche Messung der Schichtdicke am Probekörper 5 und deren Anzeige an der Anzeigeeinrichtung 13 ist die Abscheidungsgeschwindigkeit auf den Werkstücken somit ebenfalls jederzeit kontrollierbar.

Claims (6)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Bestimmung der Stromausbeute bei elektrochemischen Prozessen, unter Verwendung einer in einem Behälter befindlichen Badflüssigkeit, in welche mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode eintauchen, die an eine Gleichstromquelle angeschlossen sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - In die Badflüssigkeit (2) wird ein elektrisch leitender, als Elektrode geschalteter Probekörper (5) bekannter Oberflächengröße eingebracht; - an den Probekörper (5) wird ein einen Meßwert (a) der Schichtdicke lieferndes Meßgerät (9) angeschlossen, das die Dicke einer auf demselben abgeschiedenen oder von demselben abgelösten Schicht kontinuierlich mißt; - in eine Stromzuführung des Probekörpers (5) wird ein Meßwiderstand (8) eingeschaltet, an dem der zum Probekörper fließende Strom erfaßt wird; - der integrierte Stromwert wird mit einem an einem Stellwiderstand (15) einstellbaren Faktor, der die Äquivalenzmasse und die Dichte des Schichtmaterials am Probekörper (5) berücksichtigt, multipliziert und über der Zeit zu einem theoretischen Wert (b) der Schichtdicke integriert; - der Meßwert (a) wird elektrisch durch den theoretischen Wert (b) dividiert; - der Quotient wird an einem Anzeigegerät (17) kontinuierlich angezeigt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwert (a) des Meßgeräts (9) zusätzlich an einer Anzeigeeinrichtung (13) angezeigt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Probekörper (5) an die Gleichstromquelle des Bades angeschlossen wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Probekörper (5) an eine eigene Gleichstromquelle angeschlossen wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ekennzeichnet, daß an das Anzeigegerät (17) ein optischer und/oder akustischer Signalgeber angeschlossen wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an das Anzeigegerät (17) ein Schalter zur Unterbrechung der Stromzufuhr für das Bad angeschlossen wird.
DE19813144187 1981-11-06 1981-11-06 "verfahren zur bestimmung der stromausbeute bei elektrochemischen prozessen" Withdrawn DE3144187A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19813144187 DE3144187A1 (de) 1981-11-06 1981-11-06 "verfahren zur bestimmung der stromausbeute bei elektrochemischen prozessen"

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19813144187 DE3144187A1 (de) 1981-11-06 1981-11-06 "verfahren zur bestimmung der stromausbeute bei elektrochemischen prozessen"

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3144187A1 true DE3144187A1 (de) 1983-05-19

Family

ID=6145825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19813144187 Withdrawn DE3144187A1 (de) 1981-11-06 1981-11-06 "verfahren zur bestimmung der stromausbeute bei elektrochemischen prozessen"

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3144187A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2495357A2 (de) 2010-11-25 2012-09-05 Technische Universität Dresden Einrichtung und Verfahren zur Messung der Geschwindigkeit oder der Stromausbeute bei der Abscheidung oder beim Abtrag von Oberflächen und zur darauf basierenden Prozesssteuerung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2495357A2 (de) 2010-11-25 2012-09-05 Technische Universität Dresden Einrichtung und Verfahren zur Messung der Geschwindigkeit oder der Stromausbeute bei der Abscheidung oder beim Abtrag von Oberflächen und zur darauf basierenden Prozesssteuerung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2757458C2 (de)
DE3586435T2 (de) Verfahren zur ueberwachung der konzentrationen von metallischen ionen in metallisierbaedern.
DE69701561T2 (de) Computergesteuerte elektrochemische bearbeitungsvorrichtung
DE3030664C2 (de) Verfahren zur Bestimmung der Stromausbeute bei galvanischen Bädern
EP0611400B1 (de) Verfahren zum entfetten und reinigen metallischer oberflächen
DE2711989C2 (de) Elektrochemische Bestimmung von SchwermetaUen in Wasser
DE69318932T2 (de) Verfahren zur selektiven Überwachung von Spurenbestandteilen in Plattierungsbädern
EP0146732A1 (de) Arbeitsverfahren und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens zur Abscheidung von z.B. Kupfer aus flüssigen Elektrolyten, der durch einen mehrzelligen Elektrolysebehälter geführt wird
DE2410927C3 (de) Meßsonde für Schichtdickenmessungen und Verfahren zur Messung der Schichtdicke bzw. der Abscheidungsgeschwindigkeit mittels dieser Sonde
DE69318933T2 (de) Verfahren zur Feststellung von wesentlichen Bestandteilen in andere mitniedersetzende Bestandteile enthaltenden Plattierungsbädern
DE3144187A1 (de) "verfahren zur bestimmung der stromausbeute bei elektrochemischen prozessen"
DE3217987C2 (de)
CH619988A5 (en) Process for zone-wise electropolishing of the internal surface of large-volume containers
DE69207221T2 (de) Verfahren und Vorrichtung für quantitative in situ elektrochemische Messungen in Wasser bei hohen Temperaturen
DE3879372T2 (de) Elektrolytisches fertigstellungsverfahren.
DE1936744C3 (de) 20.07.68 Japan 51273-68 Verfahren zum Bestimmen des Umgriffe in einem Ellektrophoresebeschichtungsbad und Vorrichtung zu dessen Durchführung
DE3144186A1 (de) "verfahren zur gewinnung einer fuehrungsgroesse zur mengenrichtigen zugabe von chemikalien zu elektrolytischen baedern"
DE1935231C3 (de) Verfahren zur Bestimmung der Stromansbeute elektrolytischer Bäder
DE2648538B1 (de) Verfahren zur automatisch geregelten Konstanthaltung der Zusammensetzung von Baedern und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens
DE2347759C3 (de) Verfahren zur Bestimmung der Schichtdicke von elektrolytisch erzeugten Überzügen
DE3217989C2 (de)
DE2412648C2 (de) Einrichtung zum Messen der Beschichtungsdicke beschichteter Drähte
DE2411155A1 (de) Verfahren zur ueberwachung des prozessablaufs bei der oberflaechenbehandlung von werkstuecken
DE3873182T2 (de) Verfahren zum kontinuierlichen galvanisieren eines metallbandes.
DE3237553A1 (de) Verfahren zur ergaenzung von reinigerloesungen

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee