MD789Z - Device for electrochemical processes - Google Patents

Device for electrochemical processes Download PDF

Info

Publication number
MD789Z
MD789Z MDS20130143A MDS20130143A MD789Z MD 789 Z MD789 Z MD 789Z MD S20130143 A MDS20130143 A MD S20130143A MD S20130143 A MDS20130143 A MD S20130143A MD 789 Z MD789 Z MD 789Z
Authority
MD
Moldova
Prior art keywords
rectifier
capacitive block
electrochemical processes
anode
cathode
Prior art date
Application number
MDS20130143A
Other languages
Moldavian (mo)
Romanian (ro)
Russian (ru)
Inventor
Виорел ГОЛОГАН
Жанна БОБАНОВА
Серджиу ИВАШКУ
Original Assignee
Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы
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 Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы filed Critical Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы
Priority to MDS20130143A priority Critical patent/MD789Z/en
Publication of MD789Y publication Critical patent/MD789Y/en
Publication of MD789Z publication Critical patent/MD789Z/en

Links

Landscapes

  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

Invenţia se referă la galvanotehnică, şi anume la dispozitivele pentru dirijarea proceselor electrochimice, alimentarea băilor electrolitice sau a altui utilaj electrochimic.Dispozitivul pentru procese electrochimice include un redresor de impulsuri (1), un bloc capacitiv (2), conectat consecutiv cu o clemă la polul negativ al redresorului (1), iar cu a doua clemă - la un catod (5) şi un anod (4), conectat la polul pozitiv al redresorului (1), anodul (4) şi catodul (5) fiind amplasaţi într-o baie galvanică (3). Blocul capacitiv (2) este format din cel puţin o paletă de condensatoare polare electrolitice de capacitate identică, conectate între ele în paralel direct sau invers după polaritate.The invention relates to electroplating, namely devices for directing electrochemical processes, supplying electrolytic baths or other electrochemical equipment. The device for electrochemical processes includes a pulse rectifier (1), a capacitive block (2), connected consecutively to a clip. the negative pole of the rectifier (1), and with the second clip - at a cathode (5) and an anode (4), connected to the positive pole of the rectifier (1), the anode (4) and the cathode (5) being located in the a galvanic bath (3). The capacitive block (2) is made up of at least one pallet of electrolytic polar capacitors of identical capacity, connected to each other directly or vice versa after polarity.

Description

Invenţia se referă la galvanotehnică, şi anume la dispozitivele pentru dirijarea proceselor electrochimice, alimentarea băilor electrolitice sau a altui utilaj electrochimic. The invention relates to galvanotechnics, namely to devices for controlling electrochemical processes, supplying electrolytic baths or other electrochemical equipment.

Cea mai apropiată soluţie este dispozitivul pentru procese electrochimice, care include un redresor standard, un circuit inductiv-capacitiv şi o baie galvanică. În acest caz circuitul inductiv-capacitiv este executat din cel puţin două drosele electromagnetice separate. Blocul de condensatoare este executat din cel puţin două celule electrolitice, conectate în paralel, totodată fiecare celulă electrolitică constă din condensatoare polare electrolitice, de capacitate identică, conectate în paralel-inversat, numărul acestora, într-o singură ramificare, fiind egal cu n (în funcţie de condiţiile electrolizei), celula întreagă totdeauna conţinând un număr par de condensatoare - 2n [1]. The closest solution is the device for electrochemical processes, which includes a standard rectifier, an inductive-capacitive circuit and a galvanic bath. In this case, the inductive-capacitive circuit is made of at least two separate electromagnetic chokes. The capacitor block is made of at least two electrolytic cells, connected in parallel, while each electrolytic cell consists of polar electrolytic capacitors of identical capacity, connected in parallel-inverse, their number, in a single branch, being equal to n (depending on the conditions of electrolysis), the entire cell always containing an even number of capacitors - 2n [1].

Dezavantajul acestui dispozitiv constă în posibilitatea reglării intensităţii curentului cu ajutorul redresorului standard, prin modul fazo-temporar de dirijare a tiristorilor, ceea ce duce la apariţia în circuit a armonicilor de ordin superior, cu amplitudini considerabile şi în asemenea condiţii este cu mult mai dificil de reglat circuitul inductiv-capacitiv pentru a obţine acoperiri galvanice cu proprietăţi mai avansate. The disadvantage of this device is the possibility of regulating the current intensity using the standard rectifier, through the phase-temporal mode of conducting the thyristors, which leads to the appearance of higher-order harmonics in the circuit, with considerable amplitudes, and under such conditions it is much more difficult to regulate the inductive-capacitive circuit to obtain galvanic coatings with more advanced properties.

Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în elaborarea unui dispozitiv cu posibilităţi de intensificare a proceselor electrochimice şi obţinerea materialelor noi cu proprietăţi fizico-mecanice avansate. The problem solved by the present invention consists in developing a device with possibilities for intensifying electrochemical processes and obtaining new materials with advanced physical-mechanical properties.

Dispozitivul pentru procese electrochimice, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include un redresor de impulsuri, un bloc capacitiv, conectat consecutiv cu o clemă la polul negativ al redresorului, iar cu a doua clemă - la un catod, şi un anod, conectat la polul pozitiv al redresorului, anodul şi catodul fiind amplasaţi într-o baie galvanică. Blocul capacitiv este format din cel puţin o paletă de condensatoare polare electrolitice de capacitate identică, conectate între ele în paralel direct sau invers după polaritate. The device for electrochemical processes, according to the invention, eliminates the above-mentioned disadvantages by including a pulse rectifier, a capacitive block, connected consecutively with one clamp to the negative pole of the rectifier, and with the second clamp - to a cathode, and an anode, connected to the positive pole of the rectifier, the anode and the cathode being placed in a galvanic bath. The capacitive block is formed by at least one pallet of polar electrolytic capacitors of identical capacity, connected to each other in direct parallel or in reverse polarity.

Rezultatul tehnic al invenţiei constă în majorarea productivităţii proceselor electrochimice şi depunerea acoperirilor cu proprietăţi fizico-mecanice avansate ca rezultat al modificării schemei electrice principiale şi este obţinut prin: The technical result of the invention consists in increasing the productivity of electrochemical processes and depositing coatings with advanced physical and mechanical properties as a result of modifying the basic electrical scheme and is obtained by:

- utilizarea redresorului de impulsuri; - use of pulse rectifier;

- conectarea consecutivă a blocului capacitiv în circuit; - consecutive connection of the capacitive block in the circuit;

- modul de reglare a blocului capacitiv (selectarea condensatoarelor). - capacitive block adjustment mode (capacitors selection).

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-4, care reprezintă: The invention is explained by the drawings in Fig. 1-4, which represent:

- fig. 1, a) schema electrică principială a dispozitivului pentru procese electrochimice, b) şi c) opţiuni de conectare a condensatoarelor electrolitice; - Fig. 1, a) schematic diagram of the device for electrochemical processes, b) and c) connection options for electrolytic capacitors;

- fig. 2, curbele de polarizare a electrodului; - Fig. 2, electrode polarization curves;

- fig. 3, spectrele componentelor variabile ale curentului din circuit; - Fig. 3, spectra of the variable components of the circuit current;

- fig. 4, morfologia acoperirilor. - Fig. 4, morphology of the coatings.

Rezultatul studiului este prezentat în fig. 2, unde sunt expuse datele experimentale privind polarizarea electrodului în cazul procesului de depunere a cuprului din electrolit cu sulfat (CuSO4·5H2O - 250 g/l, H2SO4 - 50 g/l, Tel = 20°C şi redresorul de impulsuri): curba 1 - cu bloc capacitiv, C = 35000 µF, conectate în paralel, curba 2 - cu bloc inductiv - capacitiv, L = 10 H, C = 35200 µF, curba 3 - numai cu redresorul de impulsuri, şi curba 4 - cu conectarea blocului inductiv - capacitiv, L = 10 H, fig. 3, unde sunt prezentate spectrele componentelor variabile ale curentului din circuit: a - fără bloc inductiv - capacitiv, b - cu bloc inductiv - capacitiv, L = 10 H, C = 35200 µF, c - cu bloc capacitiv, C = 35000 µF, conectate în paralel, şi fig. 4, unde este prezentată morfologia acoperirilor de cupru depuse din electrolit cu sulfat (CuSO4·5H2O - 250 g/l, H2SO4 - 50 g/l, ik = 0,2 kA/m2, Tel = 20°C, grosimea stratului h = 50 µm), a - fără bloc inductiv - capacitiv, b - cu bloc inductiv - capacitiv, L = 10 H, C = 35200 µF, c - cu bloc capacitiv, C = 35000 µF, conectate în paralel, d - cu bloc capacitiv, C = 92000 µF, conectate în paralel - inversat. The result of the study is presented in Fig. 2, where the experimental data on the electrode polarization in the case of the copper deposition process from the sulfate electrolyte (CuSO4·5H2O - 250 g/l, H2SO4 - 50 g/l, Tel = 20°C and the pulse rectifier are presented: curve 1 - with capacitive block, C = 35000 µF, connected in parallel, curve 2 - with inductive - capacitive block, L = 10 H, C = 35200 µF, curve 3 - only with the pulse rectifier, and curve 4 - with the inductive - capacitive block connected, L = 10 H, fig. 3, where the spectra of the variable components of the current in the circuit are presented: a - without inductive - capacitive block, b - with inductive - capacitive block, L = 10 H, C = 35200 µF, c - with capacitive block, C = 35000 µF, connected in parallel, and fig. 4, where the morphology of copper coatings deposited from sulfate electrolyte (CuSO4·5H2O - 250 g/l, H2SO4 - 50 g/l, ik = 0.2 kA/m2, Tel = 20°C, layer thickness h = 50 µm) is presented, a - without inductive - capacitive block, b - with inductive - capacitive block, L = 10 H, C = 35200 µF, c - with capacitive block, C = 35000 µF, connected in parallel, d - with capacitive block, C = 92000 µF, connected in parallel - reversed.

Dispozitivul pentru procese electrochimice include un redresor de impulsuri 1, un bloc capacitiv 2, conectat consecutiv cu o clemă la polul negativ al redresorului 1, iar cu a doua clemă - la un catod 5, şi un anod 4, conectat la polul pozitiv al redresorului 1, anodul 4 şi catodul 5 fiind amplasaţi într-o baie galvanică 3. Blocul capacitiv 2 este format din cel puţin o paletă de condensatoare polare electrolitice de capacitate identică, conectate între ele în paralel direct sau invers după polaritate. The device for electrochemical processes includes a pulse rectifier 1, a capacitive block 2, connected consecutively with one clamp to the negative pole of the rectifier 1, and with the second clamp - to a cathode 5, and an anode 4, connected to the positive pole of the rectifier 1, the anode 4 and the cathode 5 being placed in a galvanic bath 3. The capacitive block 2 is formed by at least one array of polar electrolytic capacitors of identical capacity, connected to each other in direct or reverse parallel according to polarity.

Dispozitivul funcţionează în modul următor. The device operates in the following mode.

Redresorul de impulsuri 1 cu polul negativ se conectează cu o clemă a blocului capacitiv 2, iar cea de-a doua clemă a blocului capacitiv 2 se conectează nemijlocit cu catodul 5 din baia galvanică 3. Polul pozitiv al redresorului se conectează cu anodul 4 din baia galvanică 3. Blocul capacitiv 2 este format din cel puţin o paletă de condensatoare polare electrolitice de capacitate identică, care se conectează între ele în paralel direct sau invers după polaritate. Selectarea condensatoarelor, precum şi a numărului lor n în paletă, se efectuează din considerentele curentului de scurgere, care asigură conducerea curentului necesar, în funcţie de valoarea şi forma curentului şi de tipul condensatoarelor utilizate. Datorită modului de conectare a blocului capacitiv 2, se realizează un proces pulsator de încărcare-descărcare cu un spectru de frecvenţe ale componentelor variabile foarte avansat (fig. 3c). În urma coincidenţei frecvenţelor variabile din circuit cu frecvenţele proprii ale capacităţilor electrolitice se creează condiţiile de rezonanţă a curenţilor respectivi, ce duce la majorarea valorilor acestora. Procesul de ordonare armonică a oscilaţiilor influenţează asupra diferitelor generatoare de oscilaţii, condiţionând sincronizarea lor şi contribuind la intensificarea procesului de depunere galvanică, oferind posibilitatea de a majora productivitatea, randamentul de curent, şi de a obţine acoperiri uniforme cu rugozităţi reduse şi cu proprietăţi fizico-mecanice avansate. The pulse rectifier 1 with the negative pole is connected to a terminal of the capacitive block 2, and the second terminal of the capacitive block 2 is connected directly to the cathode 5 of the galvanic bath 3. The positive pole of the rectifier is connected to the anode 4 of the galvanic bath 3. The capacitive block 2 consists of at least one pallet of polar electrolytic capacitors of identical capacity, which are connected to each other in direct or reverse parallel according to polarity. The selection of the capacitors, as well as their number n in the pallet, is carried out from the considerations of the leakage current, which ensures the conduction of the required current, depending on the value and shape of the current and the type of capacitors used. Due to the way of connecting the capacitive block 2, a pulsating charging-discharging process is achieved with a very advanced frequency spectrum of the variable components (Fig. 3c). As a result of the coincidence of the variable frequencies in the circuit with the natural frequencies of the electrolytic capacitors, the resonance conditions of the respective currents are created, which leads to an increase in their values. The process of harmonic ordering of oscillations influences the various oscillation generators, conditioning their synchronization and contributing to the intensification of the galvanic deposition process, offering the possibility of increasing productivity, current efficiency, and obtaining uniform coatings with reduced roughness and advanced physical and mechanical properties.

Cu mostre şi în condiţii de laborator s-a studiat corelarea dintre parametrii de reglare a dispozitivului propus - s-au înregistrat curbele de polarizare, s-au cercetat proprietăţile depunerilor de cupru pentru diferite valori ale densităţii de curent şi caracteristici ale spectrelor. With samples and under laboratory conditions, the correlation between the adjustment parameters of the proposed device was studied - polarization curves were recorded, the properties of copper deposits were investigated for different values of current density and spectral characteristics.

Pentru anumite valori ale parametrului de reglare, s-a apreciat o influenţă semnificativă asupra potenţialului electrodului, înregistrându-se devieri cu până la 75 mV - spre zona valorilor pozitive, pentru un curent de polarizare I = 100 mA (fig. 2, curba 1). După cum se observă, depolarizarea catodică esenţială permite majorarea densităţii de curent şi, prin urmare, a productivităţii procesului de depozitare a cuprului. For certain values of the adjustment parameter, a significant influence on the electrode potential was observed, with deviations of up to 75 mV - towards the positive values, for a polarization current I = 100 mA (Fig. 2, curve 1). As can be seen, the essential cathodic depolarization allows for an increase in the current density and, consequently, in the productivity of the copper deposition process.

Selectarea parametrilor blocului capacitiv 2 s-a efectuat şi din considerentele formei curentului din circuitul „redresor - baie”, un impact esenţial având aspectul cantitativ şi calitativ al spectrelor componentelor variabile prezente (fig. 3). Înregistrate pentru cazuri similare de proces - I =100 mA, ik = 0,2 kA/m2, spectrele reprezintă calificativul de reglare lejeră a dispozitivului. Astfel, pentru schema propusă de conectare a blocului capacitiv (fig. 1), s-a stabilit atât majorarea amplitudinii componentelor variabile, cât şi lărgirea spectrului cu mai mult de 50 kHz, sincronizarea şi distribuirea lor armonică (fig. 3c). The selection of the parameters of the capacitive block 2 was also carried out from the considerations of the shape of the current in the "rectifier - bath" circuit, an essential impact having the quantitative and qualitative aspect of the spectra of the variable components present (fig. 3). Recorded for similar process cases - I =100 mA, ik = 0.2 kA/m2, the spectra represent the qualifier of the device's easy adjustment. Thus, for the proposed scheme of connecting the capacitive block (fig. 1), both the increase in the amplitude of the variable components and the broadening of the spectrum by more than 50 kHz, their synchronization and harmonic distribution (fig. 3c) were established.

Un criteriu foarte expresiv de prezentare a influenţei dispozitivului îl exprimă studiul morfologic al depunerilor de cupru (fig. 4), fiind depistată o corelare pronunţată între aprecierea parametrilor procesului electrochimic (polarizarea, caracteristica de frecvenţă şi amplitudine) şi însuşirile fizice ale cuprului depus. În cazul când regimul de reglare diferă de cel optimal, procesul este caracterizat prin parametri mai reduşi ai vitezei de depozitare, structurii, morfologiei etc. A very expressive criterion for presenting the influence of the device is expressed by the morphological study of copper deposits (fig. 4), a pronounced correlation being detected between the assessment of the parameters of the electrochemical process (polarization, frequency and amplitude characteristics) and the physical properties of the deposited copper. In the case when the control regime differs from the optimal one, the process is characterized by lower parameters of the deposition rate, structure, morphology, etc.

Astfel, la selectarea parametrilor dispozitivului este important: Thus, when selecting device parameters it is important:

- numărul n de condensatoare în paletă se va selecta din considerentele obţinerii depozitelor cu parametri determinaţi, precum şi din aprecierea intensităţii procesului electrochimic; - the number n of capacitors in the pallet will be selected from considerations of obtaining deposits with determined parameters, as well as from the assessment of the intensity of the electrochemical process;

- selectarea condensatoarelor se efectuează din considerentele curentului de scurgere, care asigură conducerea curentului necesar, în funcţie de valoarea şi forma curentului, de tipul condensatoarelor utilizate. - the selection of capacitors is carried out based on the leakage current, which ensures the conduction of the required current, depending on the value and shape of the current, and the type of capacitors used.

Este necesar de menţionat că corelarea dintre aprecierea parametrilor procesului electrochimic favorizează obţinerea unor depuneri de cupru calitative, cu efecte mai pronunţate asupra proprietăţilor fizico-mecanice. It is necessary to mention that the correlation between the appreciation of the electrochemical process parameters favors the obtaining of qualitative copper deposits, with more pronounced effects on the physical-mechanical properties.

Astfel, se propune un dispozitiv nou de dirijare a proceselor electrochimice, realizat datorită schemei propuse, păstrând constanţi ceilalţi parametri de proces. Thus, a new device for directing electrochemical processes is proposed, achieved thanks to the proposed scheme, keeping the other process parameters constant.

1. SU 1621559 A1 1989.03.10 1. SU 1621559 A1 1989.03.10

Claims (1)

Dispozitiv pentru procese electrochimice, care include un redresor de impulsuri (1), un bloc capacitiv (2), conectat consecutiv cu o clemă la polul negativ al redresorului (1), iar cu a doua clemă - la un catod (5) şi un anod (4), conectat la polul pozitiv al redresorului (1), anodul (4) şi catodul (5) fiind amplasaţi într-o baie galvanică (3), totodată blocul capacitiv (2) este format din cel puţin o paletă de condensatoare polare electrolitice de capacitate identică, conectate între ele în paralel direct sau invers după polaritate.Device for electrochemical processes, which includes a pulse rectifier (1), a capacitive block (2), connected consecutively with one clamp to the negative pole of the rectifier (1), and with the second clamp - to a cathode (5) and an anode (4), connected to the positive pole of the rectifier (1), the anode (4) and cathode (5) being placed in a galvanic bath (3), at the same time the capacitive block (2) is formed by at least one pallet of polar electrolytic capacitors of identical capacity, connected to each other in direct parallel or in reverse polarity.
MDS20130143A 2013-08-12 2013-08-12 Device for electrochemical processes MD789Z (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDS20130143A MD789Z (en) 2013-08-12 2013-08-12 Device for electrochemical processes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDS20130143A MD789Z (en) 2013-08-12 2013-08-12 Device for electrochemical processes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
MD789Y MD789Y (en) 2014-06-30
MD789Z true MD789Z (en) 2015-01-31

Family

ID=51022565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MDS20130143A MD789Z (en) 2013-08-12 2013-08-12 Device for electrochemical processes

Country Status (1)

Country Link
MD (1) MD789Z (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD3517F1 (en) * 2006-07-19 2008-02-29 Institutul De Fizica Aplicata Al Academiei De Stiinte A Moldovei Single-phase power source for electrochemical processes
MD3573B2 (en) * 2005-12-02 2008-04-30 Institutul De Fizica Aplicata Al Academiei De Stiinte A Moldovei Device for electrochemical processes
  • 2013

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD3573B2 (en) * 2005-12-02 2008-04-30 Institutul De Fizica Aplicata Al Academiei De Stiinte A Moldovei Device for electrochemical processes
MD3517F1 (en) * 2006-07-19 2008-02-29 Institutul De Fizica Aplicata Al Academiei De Stiinte A Moldovei Single-phase power source for electrochemical processes

Also Published As

Publication number Publication date
MD789Y (en) 2014-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Han et al. A study on pulse plating amorphous Ni–Mo alloy coating used as HER cathode in alkaline medium
CN101240443B (en) Electroplating apparatus and electroplating method and plating jig
CN107636206A (en) Method for manufacturing chrome-plated parts and chrome-plating device
CN105862112B (en) For the fixture and electrochemical depositer and electrochemical deposition method of electrochemical deposition
Ding et al. Continuous electrolytic refining process of cathode copper with non-dissolving anode
CN104294327B (en) A kind of ionic liquid electrolytic solution and the method for preparing bright aluminum coating with the electrolytic solution
RU2635058C2 (en) Device and method of applying electrolytic coating to object
CN205529104U (en) Plating device
CN102433575B (en) Method for electrodepositing metal lanthanum in ionic liquid
MD789Z (en) Device for electrochemical processes
CN203904493U (en) Combined anode device for nickel plating in oil tank
Rao et al. Synergistic effect of gelatin and glycerol on electrodeposition of Zn-Ni alloy
CN111733441A (en) A high-throughput electrochemical synthesis and testing integrated machine and using method thereof
CN103108995B (en) Nickel pH adjustment method and equipment
CN107761158A (en) A kind of electroplating device and electro-plating method
CN211311664U (en) Electrolysis equipment for cleaning silver plating and chromium plating clamp
Gologan et al. Particularities of the electroplating process in the case of a single-phase power supply with an embedded induction-capacitance device
CN213680938U (en) Processing device for improving uniformity of electroplating film layer
CN201785521U (en) A kind of electroplating equipment
CN105040075A (en) Electroplating equipment
US3349016A (en) Process for employing an auxiliary anode made of high purity nickel
MD4721C1 (en) Process for deposition of coatings from a nickel-based electrolyte
CN105506692B (en) A kind of porous anti-corrosion nickel-rich phase admiro deposition layer and preparation method thereof
CN201648539U (en) Plating shield of muzzle device
CN203307452U (en) Electrocasting equipment

Legal Events

Date Code Title Description
FG9Y Short term patent issued
KA4Y Short-term patent lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration)