MD789Z - Dispozitiv pentru procese electrochimice - Google Patents

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.

Description

Invenţia se referă la galvanotehnică, şi anume la dispozitivele pentru dirijarea proceselor electrochimice, alimentarea băilor electrolitice sau a altui utilaj electrochimic.

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].

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.

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.

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.

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:

- utilizarea redresorului de impulsuri;

- conectarea consecutivă a blocului capacitiv în circuit;

- modul de reglare a blocului capacitiv (selectarea condensatoarelor).

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-4, care reprezintă:

- fig. 1, a) schema electrică principială a dispozitivului pentru procese electrochimice, b) şi c) opţiuni de conectare a condensatoarelor electrolitice;

- fig. 2, curbele de polarizare a electrodului;

- fig. 3, spectrele componentelor variabile ale curentului din circuit;

- fig. 4, morfologia acoperirilor.

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.

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.

Dispozitivul funcţionează în modul următor.

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.

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.

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.

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).

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.

Astfel, la selectarea parametrilor dispozitivului este important:

- numărul n de condensatoare în paletă se va selecta din considerentele obţinerii depozitelor cu parametri determinaţi, precum şi din aprecierea intensităţii procesului electrochimic;

- 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.

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.

Astfel, se propune un dispozitiv nou de dirijare a proceselor electrochimice, realizat datorită schemei propuse, păstrând constanţi ceilalţi parametri de proces.

1. SU 1621559 A1 1989.03.10

Claims (1)

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.