Opis patentowy opublikowano: 31.12.1977 93361 MKPC23b5/68 Int. Cl.2 C25D 17/00 CZYTELNIA Urzedu Palacowego Poli.iej keczrtnpi" •[ Lu^tj Twórcy wynalazku: Jan Przyluski, Roman Grabowski, Janusz Jerzy Uprawniony z patentu: Politechnika Warszawska, Warszawa (Polska) Elektrolizer do prowadzenia ciaglych procesów elektrochemicznych Przedmiotom wynalazku jest elekJtrolizer do pro¬ wadzenia ciaglych procesów elektrochemicznych, zwlaszcza do nanoszenia warstw magnetycznych stopów na przewodnik o przekroju kolowymi.Warstwy metaliczne stopów metali o jednorod¬ nych parametrach magnetycznych warunkuja uzyskanie wysokiej wydajnosci w procesie wytwa¬ rzania, na przyklad elementów pamieci cienko¬ warstwowej. Elementy pamieci cienkowarstwowej znajduja szerokie zastosowanie w ukladach elek¬ tronicznych jako detektory pól magnetycznych, elementy automatyki, lub do pamieci tak stalych, jak operacyjnych elektronicznych maszyn cyfro¬ wych. Warstwy tlenkowe znajduja zastosowanie jalko elementy tak oporowe jak pojemnosciowe do wykorzystania w róznych dziedzinach elektroniki.Warstwy metaliczne stopów jak równiez warstwy tlenkowe nanosi sie metoda elektrochemiczna w specjalnie do tego celu zaprojektowanych urza¬ dzeniach.Znane sa urzadzenia do nanoszenia warstw magnetycznych na .przewodniki, na przyklad w pa¬ tencie NRD nr 92 360 przedstawione jest urzadze¬ nie, które sluzy do elektrochemicznego nanoszenia stopów magnetycznych, skladajace sie z szeregu scian rozdzielajacych cele elektrolityczna posiada¬ jacych przejscia, przez które przechodzi obrabiany przewodnik oraz roztwór, miedzy scianami znajdu¬ ja sie elektrody kolowe, zwezenia srednic zaopa¬ trzone sa w gwinty na przemian prawo i lewo- skretne. Strumien elektrolitu skierowany jest wzdluz drutu w miejscach zwezenia, w rozszerze¬ niach zas kierunek przeplywu jest blizej nieokres¬ lony i niejednorodny, biorac pod uwage, ze stosu¬ nek srednic mniejszej do wiekszej wynosi 1 : 10.W komorze tej w rozszerzeniach mieszczacych ano¬ dy, a wiec w miejscach, gdzie wystepuja maksy¬ malne gestosci pradu, mamy do czynienia z duzy¬ mi niestabilnosciami przeplywowymi, które pogar¬ szaja jednorodnosc nanoszonej warstwy magne¬ tycznej.Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3592753 przedstawia komory innego rodzaju, gdzie przeplyw elektrolitu jest poprzeczny wzgle¬ dem kierunku przesuwu drutu. Wkladka elektro- lizera zaopatrzona jest w rzedy promieniowych otworków skierowujacych strumienie roztworu na drut przesuwajacy sie w otworze centralnym. In¬ tensywnosc procesu nanoszenia warstwy mierzona gestosciami katodowych pradów osadzania wyno¬ si 30—70 A/dcm2.Elektrolizery tego rodzaju dla uzyskania warstw odpowiedniej jednorodnosci wymagaja optymali¬ zacji srednic otworków doprowadzajacych roztwór elektrolitu jak i prowadzacych drut. Wiaze sie to z minimalizacja srednic tych otworków co pocia¬ ga za soba w praktyce czeste zatykanie otworów prowadzacych roztwór elektrolitu przez drobne zawiesiny dajace w efekcie zaburzenia hydrody¬ namiki i niejednorodnosci parametrów warstw magnetycznych. 93 36193 361 Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji elektrolizera umozliwiajacego nanoszenie warstw magnetycznych i stopów metalicznych o wysokiej jednorodnosci.Istota wynalazku polega na wyposazeniu elektro¬ lizera osiowego z promieniowym wlotem i wylo¬ tem elektrolitu, w szereg pierscieni wspólosio¬ wych w którym dwa kolejne pierscienie róznia sie wymiarami otworów wewnetrznych tworzacych przestrzen robocza. Otwory wewnetrzne posiadaja * dowolne ksztalty geometryczne dostosowane do ksztaltu zewnetrznego obrabianego detalu. Prze¬ strzen robocza polaczona jest rozmieszczonymi promieniowo kanalikami z szeregiem cylindrycz¬ nych komór elektrodowych wypelnianych roztwo¬ rem elektrolitu przy czym kazda z komór elektro¬ dowych posiada ^co najmniej jedna elektrode wy- proAtfatfzona na zewnatrz elektrolizera.Przedmiot „wynalazku objasniono przykladowo na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia prze¬ krój podluzny elektrolizera, fig. 2 — jego przekrój poprzeczny, zas fig. 3 — rzut poprzeczny elektroli¬ zera z pierscieniami mimosrodowymi do prowa¬ dzenia roztworu elektrolitu.Elektrolizer wedlug wynalazku sklada sie z kor¬ pusu 5 w ksztalcie rury 5 z wykonanym w jej srednicy wewnetrznej szeregiem pierscieniowych wyciec stanowiacych przestrzenie elektrodowe 7.Przez scianke korpusu przepuszczcne sa szczelnie dwa rzedy elektrod pretowych 11 wykonanych z materialu przewodzacego prad elektryczny. Elek¬ trody 11 moga byc laczone szeregowo lub równo¬ legle i sluza do doprowadzania pradu do roztwo¬ ru elektrolitu znajdujacego sie w przestrzeniach elektrodowych 7.Wewnatrz korpusu znajduje sie rura 6, w której umieszczone sa pierscienie 9 i 10 posiadajace na przemian duze i male otwory. Promieniowe otwo¬ ry 8 wykonane wspólosiowo w pierscieniach 9 i w rurze 6 lacza przestrzen robocza elektrolizera z przestrzenia elektrodowa 7. Korpus zamykaja umieszczone po obu stronach wkladki 4, przez któ¬ re przesuwa sie w kierunku strzalki drut 13, na którego powierzchnie zostaje naniesiona w proce¬ sie elektrochemicznym warstwa magnetyczna.Roztwór elektrolitu zostaje doprowadzony króc¬ cem 1 do cylindrycznej komory 2, nastepnie przez rzad promieniowych otworów 3 dostaje sie do przestrzeni roboczej 15, przeplywa w sposób burz¬ liwy przez otwory centralne w pierscieniach 9 i 10 wypelniajac jednoczesnie poprzez otwory 8 prze¬ strzenie elektrodowe 7, nastepnie w identyczny sposób jak na wejsciu, króccem 12 opuszcza elek¬ trolizer.Zamiast pierscieni 9 i 10 ze wspólsrodkowymi cylindrycznymi otworami mozna stosowac inne pierscienie, na przyklad z otworami wykonanymi. mimosrodowo wzgledem srodka 14 lub^z otworami ó ksztalcie owalnym, eliptycznym, trójkatnym, kwadratowym, prostokatnym w zaleznosci od ksztaltu obrabirnego detalu. Pierscienie 14 mon¬ tuje sie skrecajac polozenie osi podluznej otworu o pewien kat, na przyklad 60° wzgledem sasied¬ nich pierscieni 14, 16. Tak zmontowany uklad pierscieni pozwala na uzyskanie prawie dowolne¬ go, rozkladu przestrzennego lub w jednej plasz¬ czyznie predkosci czasteczek roztworu elektrolitu w przestrzeni roboczej przy zachowaniu burzli- wosci przeplywu. io Elektrolizer wedlug wynalazku umozliwia uzys¬ kiwanie warstw magnetycznych o bardzo wysokiej jednorodnosci w sposób bardzo intensywny. Sto¬ sowany zakres gestosci pradu katodowego procesu osadzania warstwy NiFe wynosi; 10—100 A/dcm2.Srednice otworów wlotowych i wylotowych pro¬ wadzacych roztwór elektrolitu oraz przestrzeni ro¬ boczej dobrane zostaly w sposób uniemozliwiajacy zaklócenie hydrodynamiki przez przypadkowe za¬ tkanie otworów czastkami niesionymi przez roz- twór.Ustawienie promieniowe otworów wlotowych i wylotowych prowadzacych roztwór elektrolitu oraz umieszczenie tych otworów w bezposrednim sasiedztwie przepustu drutu uniemozliwia tworze- nie sie grudek metalu na drucie, które to zjawis¬ ko czesto wystepuje w elektrolizerach skosnych powodujac zrysowanie powierzchni drutu oraz ko¬ niecznosc demontazu urzadzenia i awaryjnego czyszczenia przepustów. PL