RU2112088C1

RU2112088C1 - Anode for plating baths

Info

Publication number: RU2112088C1
Application number: RU97109224A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Задиранов; П.В. Потапов
Original assignee: Акционерное общество "Кварта"
Priority date: 1997-06-05
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 1998-05-27

Abstract

FIELD: electrolytic deposition of coatings, articular, deposition of copper or nickel coatings. SUBSTANCE: the offered anode is essentially a perforated container with bulk load through which perforated pipe runs for pumping electrolyte. Perforated pipe has distributing perforated branch pipes located at different heights. Pipe is connected with current lead and has lower and upper contact members. Walls of container and pipe with branch pipes are made of rigid dielectric, and container bottom and contact members are made of electric conducting material. EFFECT: higher rate of dissolving of anode material and its homogeneity due to stable and uniform distribution of electric potential over the entire volume of bulk load and reduced specific metal content of anode container. 3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к конструкциям растворимых анодов, применяемым при электролитическом получении металлопокрытий, и может быть использовано, в частности, для получения покрытий из меди или никеля. The invention relates to designs of soluble anodes used in the electrolytic production of metal coatings, and can be used, in particular, to obtain coatings of copper or nickel.

Известен анод для установок электролитического нанесения покрытий, представляющий собой перфорированный контейнер из гибкого пружинящего листового металла, на внутренних стенках которого выполнены кольцевые зубчатые венцы, внутренние полости которых являются отверстиями перфорации (авт. св. СССР N 1339168, кл. С 25 D 17/10, 1987). Зубья металлических венцов контактируют с поверхностью насыпных анодов, находящихся в контейнере, обеспечивая токоподвод к ним через электропроводящие стенки контейнера, которые постепенно сжимаются по мере растворения загрузки. Одновременно зубчатые венцы способствуют появлению зазоров между стенками контейнера и кусковым материалом загрузки и омыванию последних со всех сторон поступающим из ванны электролитом. За счет увеличения контакта стенок контейнера с анодным материалом и увеличения площади его сообщения с электролитом повышаются скорость растворения загрузки и качество наносимых покрытий. The anode for electrolytic coating installations is known, which is a perforated container made of flexible spring sheet metal, on the inner walls of which ring gears are made, the internal cavities of which are perforation holes (ed. St. USSR N 1339168, class C 25 D 17/10 , 1987). The teeth of the metal crowns are in contact with the surface of the bulk anodes located in the container, providing current supply to them through the electrically conductive walls of the container, which gradually compress as the load dissolves. Simultaneously, the gear crowns contribute to the appearance of gaps between the walls of the container and the bulk material of the load and washing the latter from all sides by the electrolyte coming from the bath. By increasing the contact of the walls of the container with the anode material and increasing the area of its communication with the electrolyte, the loading dissolution rate and the quality of the applied coatings increase.

Недостатком конструкции является то, что она позволяет обеспечить хороший электрический контакт только с частью загрузки, находящейся вблизи поверхности контейнера, а не во всем ее объеме. Следует иметь в виду, что между анодными кусками всегда имеются пустоты и перемыкания. Внутри такой загрузки происходит неравномерное распределение электролита, поступающего через перфорированные стенки контейнера из основной ванны. Кроме того, по мере растворения насыпных анодов изменяется состав окружающего их электролита (как правило, происходит снижение кислотности "анодной ванны"). При этом практически отсутствует перемешивание электролита в контейнере, особенно если последний помещен в чехол для задержания анодного шлама. Все это приводит к неоднородности распределения электрического потенциала по объему загрузки в ходе процесса электролиза, и как следствие - к снижению скорости и равномерности растворения анодного материала. Кроме того, конструкция является достаточно металлоемкой, поскольку полностью выполнена из металла. The disadvantage of the design is that it allows you to provide good electrical contact only with the part of the load, located near the surface of the container, and not in its entire volume. It should be borne in mind that between the anode pieces there are always voids and bridges. Inside such a load, an uneven distribution of electrolyte entering through the perforated walls of the container from the main bath occurs. In addition, as the bulk anodes dissolve, the composition of the surrounding electrolyte changes (as a rule, the acidity of the “anode bath” decreases). In this case, there is practically no mixing of the electrolyte in the container, especially if the latter is placed in a cover to hold the anode sludge. All this leads to heterogeneity of the distribution of electric potential over the volume of loading during the electrolysis process, and as a result to a decrease in the rate and uniformity of dissolution of the anode material. In addition, the design is quite metal-intensive, since it is completely made of metal.

Известны перфорированные анодные контейнеры, имеющие сборно-разборную конструкцию, в которых торцевые стенки и дно выполнены из токопроводящего листового материала, химически и электрохимически устойчивого в условиях эксплуатации, а боковые стенки - из коррозионно-стойкого жесткого листового диэлектрика, либо контейнеры, полностью выполненные из диэлектрика (авт. св. СССР NN 1713992, 1708945, 1756387, кл. С 25 D 17/10, 1992]. Для восполнения убыли токопроводящей контактной поверхности ввиду применения диэлектрика и улучшения равномерности распределения электрического потенциала по высоте перерабатываемых насыпных анодов в рабочий объем контейнера вводят металлические контактные элементы. Эти элементы одним концом погружены в насыпные аноды, а другой их конец жестко закреплен на электропроводящей стенке контейнера или через проводники соединен с электропроводными элементами контейнера. Known perforated anode containers having a collapsible design, in which the end walls and the bottom are made of conductive sheet material chemically and electrochemically stable under operating conditions, and the side walls are made of a corrosion-resistant rigid sheet dielectric, or containers completely made of dielectric (ed. St. USSR NN 1713992, 1708945, 1756387, CL 25 D 17/10, 1992]. To make up for the loss of the conductive contact surface due to the use of the dielectric and to improve the uniformity of the distribution of e In accordance with the height of the electric potential, metallic contact elements are introduced into the working volume of the container along the height of the processed bulk anodes.These elements are immersed in one of the bulk anodes and the other end is rigidly fixed to the electrically conductive wall of the container or connected to the electrically conductive elements of the container through conductors.

Такие конструкции также характеризуются неравномерным распределением электрического потенциала по объему анодной загрузки в результате причин, указанных выше. Such structures are also characterized by an uneven distribution of electric potential over the volume of the anode load as a result of the reasons mentioned above.

В качестве прототипа изобретения выбран анод, представляющий собой перфорированный металлический контейнер с анодной загрузкой, через который по центру проходит перфорированная металлическая труба, нижним концом соединенная с токоподводом. Через трубу производится прокачка анодной загрузки свежим электролитом. Для улучшения электрического контакта между анодным контейнером и растворяемым материалом последний предлагается уплотнять давлением, подпрессовывая его к стенкам и дну. Для этого конструкцией предусмотрены подвижная крышка с гайкой, гофрированный элемент, пружина и поджимное кольцо (Авт. св. СССР N 452628, кл.С 25 D 17/10, 1974). As a prototype of the invention, the anode is selected, which is a perforated metal container with anode loading, through which a perforated metal pipe passes through the center, connected to the current lead with its lower end. Through the pipe, the anode charge is pumped with fresh electrolyte. To improve electrical contact between the anode container and the soluble material, the latter is proposed to be sealed with pressure, pressing it to the walls and the bottom. For this, the design provides a movable cover with a nut, a corrugated element, a spring and a clamping ring (Aut. St. USSR N 452628, class C 25 D 17/10, 1974).

Подача свежих порций электролита с определенным напором через трубу способствует стабилизации состава электролита внутри контейнера. Одновременно обеспечивается перемешивание электролита. Однако, учитывая достаточную плотность загрузки, стабилизация первоначального состава электролита и его перемешивание обеспечиваются не во всем объеме контейнера, а только вблизи трубы. Таким образом, данное техническое решение позволяет обеспечить хороший электрический контакт с насыпными анодами, расположенными непосредственно у поверхности контейнера и у поверхности трубы. В остальной части загрузки сохраняется неравномерность распределения электрического потенциала. Конструкция является металлоемкой и сложной за счет применения специального устройства поджима. The supply of fresh batches of electrolyte with a certain pressure through the pipe helps to stabilize the composition of the electrolyte inside the container. At the same time, mixing of the electrolyte is ensured. However, given the sufficient loading density, stabilization of the initial electrolyte composition and its mixing are provided not in the entire container volume, but only near the pipe. Thus, this technical solution allows for good electrical contact with bulk anodes located directly at the surface of the container and at the surface of the pipe. In the rest of the load, the uneven distribution of the electric potential remains. The design is metal-intensive and complex due to the use of a special clamping device.

Изобретение позволяет в ходе процесса электролиза обеспечить стабильное равномерное распределение электрического потенциала по всему объему насыпной загрузки при одновременном снижении металлоемкости анодного контейнера. The invention allows during the electrolysis process to provide a stable uniform distribution of electrical potential throughout the bulk of the bulk load while reducing the metal consumption of the anode container.

Данная цель достигается тем, что в известном аноде, представляющем собой перфорированный контейнер из материала, устойчивого к воздействию электролита, с насыпной загрузкой, через который коаксиально проходит перфорированная труба для прокачки электролита, соединенная с токоподводом, согласно изобретению труба имеет отходящие от нее распределительные перфорированные патрубки, расположенные на разной высоте, и снабжена нижним и верхним контактными элементами, причем стены контейнера и труба с патрубками выполнены из жесткого диэлектрика, а дно контейнера и контактные элементы выполнены из электропроводного материала. This goal is achieved by the fact that in the known anode, which is a perforated container of material resistant to the effects of electrolyte, with bulk loading, through which a perforated pipe for pumping electrolyte, connected to the current lead, coaxially passes, according to the invention, the pipe has perforated distribution pipes extending from it located at different heights, and is equipped with lower and upper contact elements, and the walls of the container and the pipe with nozzles are made of rigid dielectric Rica, and the bottom of the container and the contact elements are made of electrically conductive material.

Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.

При прокачке электролита исходного состава через трубу с перфорированными патрубками, расположенными на разной высоте, происходят постоянная подпитка "анодной ванны" свежим электролитом и его перемешивание одновременно по всему объему загрузки, что обеспечивает стабильность химического состава электролита. Кроме того, за счет перемешивания улучшается контакт поверхности анодов с электролитом. В результате обеспечивается равномерное распределение электрического потенциала между отдельными кусками в объеме всей загрузки при минимуме конструктивных электропроводящих элементов - дно контейнера и контактные элементы трубы. When pumping the electrolyte of the initial composition through a pipe with perforated nozzles located at different heights, the “anode bath” is constantly replenished with fresh electrolyte and it is mixed simultaneously throughout the load volume, which ensures the stability of the electrolyte chemical composition. In addition, due to mixing, the contact of the surface of the anodes with the electrolyte is improved. The result is a uniform distribution of electric potential between individual pieces in the volume of the entire load with a minimum of structural electrically conductive elements - the bottom of the container and the contact elements of the pipe.

Указанные преимущества позволяют увеличить скорость и однородность растворения анодного материала при снижении металлоемкости контейнера. These advantages allow you to increase the speed and uniformity of dissolution of the anode material while reducing the metal consumption of the container.

Данная конструкция анода позволяет также уменьшить степень защелачивания электролита гидроксильными анионами. Для достижения этого дополнительного эффекта, повышающего скорость растворения загрузки, через трубу с распределительными патрубками прокачивают электролит с рН, более низким, чем рН электролита, находящегося в электролизной ванне. This anode design also reduces the degree of alkalization of the electrolyte with hydroxyl anions. To achieve this additional effect, increasing the rate of dissolution of the load, an electrolyte with a pH lower than the pH of the electrolyte in the electrolysis bath is pumped through a pipe with distribution pipes.

Совокупность признаков изобретения, приводящая к достижению вышеназванного технического результата, не известна из уровня техники. Предложенный анод содержит перфорированный контейнер, стенки 1 которого выполнены из диэлектрика, а дно 2 - из электропроводного материала. На дне контейнера закреплена перфорированная труба 3 с отходящими от нее распределительными перфорированными патрубками 4, расположенными на разной высоте. Труба и патрубки выполнены из диэлектрика. Труба имеет нижний 5 и верхний 6 электропроводные контактные элементы, выполненные, в частности, в виде втулок. Нижний контактный элемент 5 соединен с дном контейнера, а верхний контактный элемент 6 соединен с анодной шиной. Контейнер заполнен анодной загрузкой 7, представляющей собой куски металла различной формы. К трубе сверху подсоединен трубопровод для подачи электролита. The set of features of the invention, leading to the achievement of the above technical result, is not known from the prior art. The proposed anode contains a perforated container, the walls 1 of which are made of dielectric, and the bottom 2 is made of electrically conductive material. At the bottom of the container, a perforated pipe 3 is fixed with perforated distribution pipes 4 extending from it, located at different heights. The pipe and nozzles are made of dielectric. The pipe has lower 5 and upper 6 conductive contact elements, made in particular in the form of bushings. The lower contact element 5 is connected to the bottom of the container, and the upper contact element 6 is connected to the anode bus. The container is filled with anode loading 7, which is pieces of metal of various shapes. A pipe for supplying electrolyte is connected to the pipe from above.

Сборка и работа анода происходят следующим образом. Assembly and operation of the anode are as follows.

Сначала собирают анодный контейнер. К металлическому дну прикрепляют металлические стойки, образующие вместе каркас контейнера. В него при помощи пазов устанавливают перфорированные стенки из диэлектрического материала. В дно контейнера ввинчивают нижний контактный элемент из металла, в который вставляют перфорированную диэлектрическую трубу с отходящими от нее патрубками. Другой конец трубы вставляют в верхний контактный элемент. Металлические детали могут быть изготовлены, например, из титана, а в качестве диэлектрика используют полимерный материал, устойчивый к воздействию коррозионно-агрессивных сред, например винипласт, пентапласт или полипропилен (в зависимости от температурного режима работы электролизной ванны). Затем в контейнер загружают перерабатываемый электролизом кусковой материал, например никелевый или медный лом. Анодный контейнер опускают в электролизную ванну с раствором электролита, который через отверстия перфорации заполняет контейнер. После соединения верхнего контактного элемента с анодной шиной начинают процесс электролитической переработки лома. Процесс ведут в цианистом (для меди) или сернокислом электролите (для меди и никеля) при плотности тока 0,5-30 А/дм². На протяжении всего времени переработки анодной загрузки производят прокачку ее свежим электролитом с рН ниже, чем рН раствора электролизной ванны. В результате применения данной конструкции при переработке лома получены ровные медные и никелевые покрытия хорошего качества. При этом снижена металлоемкость конструкции. Являясь сборным, анодный контейнер удобен в эксплуатации за счет возможности замены отдельных элементов, случайно поврежденных в ходе процесса.First collect the anode container. Metal racks are attached to the metal bottom, forming together the frame of the container. Using grooves, perforated walls of dielectric material are installed in it. The bottom contact element of metal is screwed into the bottom of the container, into which a perforated dielectric tube with branch pipes departing from it is inserted. The other end of the pipe is inserted into the upper contact element. Metal parts can be made, for example, of titanium, and a dielectric material is a polymer material that is resistant to corrosive media, such as vinyl plastic, pentaplast or polypropylene (depending on the temperature of the electrolysis bath). Then, bulk material processed by electrolysis, for example nickel or copper scrap, is loaded into the container. The anode container is lowered into the electrolysis bath with an electrolyte solution, which fills the container through the perforation holes. After connecting the upper contact element to the anode busbar, the process of electrolytic processing of scrap begins. The process is conducted in a cyanide (for copper) or sulfuric acid electrolyte (for copper and nickel) at a current density of 0.5-30 A / dm ² . Throughout the entire processing time of the anode charge, it is pumped with fresh electrolyte with a pH lower than the pH of the electrolysis bath solution. As a result of the use of this design in the processing of scrap, smooth, copper and nickel coatings of good quality were obtained. At the same time, the metal consumption of the structure is reduced. Being prefabricated, the anode container is convenient in operation due to the possibility of replacing individual elements accidentally damaged during the process.

Claims

1. The anode for electrolytic baths, which is a perforated container of material resistant to the effects of electrolyte, with bulk loading, through which a perforated tube for pumping electrolyte passes coaxially connected to a current lead, characterized in that the tube is equipped with lower and upper contact elements and has perforated distribution pipes extending from it located at different heights, the walls of the container and the pipe with pipes made of a rigid dielectric, and the bottom of the cont Conner and contact elements made of electrically conductive material.

2. The anode according to claim 1, characterized in that copper or nickel is used as bulk loading.

3. The anode according to claim 1, characterized in that copper or nickel scrap is used as bulk loading.