SU1756387A1 - Анод дл установок электролитического нанесени покрытий - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : анод состоит из перфорированного контейнера 1 коробчатой формы, снабженного то ко про вод щим по сом, включающим внутренние контактные пластины и наружную рамку, образованную парой скоб За четырехугольного контура, скрепленными со скобами За, контактно-подвесными крюками 4, и из размещенного в его полости активного элемента, образованного кусками 5 раствор емого металла 4 з. п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к конструкци м электродов, в частности растворимых анодов дл  установок электролитического нанесени  покрытий.

Целью изобретени   вл етс  расширение технологических возможностей за счет обеспечени  работы во фторидсодержащих электролитах и использовани  крупнокускового анодного материала,

На фиг. 1 изображен пример выполнени  предлагаемого анода, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - узел I на фиг. 1.

Предлагаемый вариант конструкции анода состоит из перфорированного контейнера 1 коробчатой формы, снабженного токопровод щим по сом, включающим внутренние контактные пластины 2 и наружную рамку 3, образованную парой скоб За четырехугольного контура, скрепленными со скобами За, контактно-подвесными крю- ками/4, и из размещенного в его полости активного Элемента, образованного кусками 5 раствор емого металла

Контейнер 1 выполнен сварным из жесткого коррозионно-стойкого листового диэлектрика, преимущественно непластифицированного поливинилхлорида (винипласта ). При эксплуатации анод в электролитах с рабочей температурой выше контейнер изготавливаетс  из более термостойких полимерных материалов , например пентопласта.

Рамка 3 токопровод щего по са  вл етс  узловым элементом разветвленной системы токоподвода к кускам 5 активного элемента описываемого анода с диэлектрическим контейнером, кажда  ветвь которой оканчиваетс  контактными элементами: непогружными 6, частично погружными 7 или погружными 8.

Погружные контактные элементы 8 эле ктрически, а также механически св заны с рамкой 3 посредством гибких проводников 9, выполненных преимущественно из меди, одно- илиТмногопроволочными, и заключенных в гибкую коррозиоиностойкую изол цию 10, например, в трубки из поливи- нилхлоридного пластиката.

сл

с

М СП Оч

ы

00

XI

Присоединение проводников 9 к рамке 3 предусмотрено разъемным. Дл  этого скобы За оснащены торцовыми зажимами, включающими гладкие вертикальные отверсти  11 под оголенные концы проводников и горизонтальные резьбовые отверсти  дл  прижимных винтов 12.

Внутренние и наружные элементы токо- провод щего по са расположены в верхней части контейнера, выступающей над уровнем электролита (фиг. 5), и скреплены с его стенками, а также одновременно между собой с помощью металлических крепежных деталей 13, 14, 15, имеющих коррозионно- стойкое токопровод щее покрытие, например , никелевое, с низким переходным сопротивлением. Пластины 2, скобы За, так же как и крюки 4, выполнены из материала с хорошей электропроводностью, например , из полосой меди, Крепление крюков 4 к рамке 3, и одновременно скоб За между собой производитс  с помощью пайки, заклепок или крепежными детал ми 16, 17, аналогичными детал м 13-15.

Непогружные контактные элементы б выполнены в виде съемных стержней (оди- ночных или парных - ба, 66) клинообразной формы и примен ютс  преимущественно в тех случа х, когда активный элемент анода значительно выступает над уровнем электролита. При этом они выполн ютс , по возможности, из металла того же химсостава, что и сам активный элемент.

Частично погружные контактные элементы 7 выполнены в виде съемных изогну- тых пластинчатых пружин, изготовл емых из коррозионностойкого металла, электрохимически устойчивого в услови х проведени  анодного процесса, например титана, и примен ютс  только тогда, когда активный элемент полностью погружаетс  в электролит или незначительно выступает над ним (фиг. 5, пружина и активный элемент показаны штрихпунктиром). Контактные элемен- -ты б или 7 введены в полость контейнера через его горловину дл  обеспечени  электрической св зи между пластинами 2 и верхними кусками 5 активного элемента.

Погружные контактные элементы 8 выполнены в виде проволочных спиралей, об- разующих при навивке гибкие в различных направлени х и упругие тонкостенные ци: линдры, и введены в полость контейнера че рез посадочные отверсти  19 в его боковых стенках в форме близких к консольным ба- лок. Дл  изготовлени  контактных элементов 8 используютс  материалы, химически и электрохимически устойчивые в услови х проведени  анодного процесса, например,

нагартованный титан или нержавеюща  сталь - в зависимости от состава и кислотности (щелочности) используемого при нанесении покрыти  электролита.

На противоположных контактирующих стенках они расположены в нескольких противолежащих горизонтальных р дах, в которых размещены попарно противолежащими друг другу с горизонтальным смещением t в каждой паре, соответствующим диаметру посадочного отверсти  19. Отверсти  19 выполнены большего или равного диаметра с диаметром токопровод щих отверстий 20 перфорации.

Дл  облегчени  эксплуатационного и ремонтного обслуживани  анода контактные элементы 8 и гибкие проводники 9 соединены между собой разьемно-посред- ством ввертных пробок 21 со специальной резьбой на одном конце и резьбовым хвостовиком - на fljjyrou. Своим резьбовым участком пробки 21 ввернуты в полость цилиндров 8, образу  вместе с их концевыми витками жесткие посадочные участки дл  установки в отверсти х 19, а резьбовым хвостовиком соединены с ответной частью (отверсти ми 22) наконечников 23, которыми снабжены погружные концы проводников 9. Кроме отверсти  22 каждый наконечник 23 имеет отверстие 24 дл  ввода в него оголенного погружного конца проводника и сквозное отверстие или паз дл  креплени  этого конца пропайкой. Наконечники 23, присоединительные концы проводников 9, включа  крайние участки их изол ции 10, имеют наружную коррозионностойкую изол цию 25, выполненную, например из материала, аналогичного материалу контейнера. Герметизаци  изол ции 25 по отверсти м дл  соединени  наконечников с пробками обеспечиваетс  уплотнительными втулками 26 из эбонита, кислотостойкой резины и т.п. материалов, которые одновременно  вл ютс  изол цией наружных участков пробок 21. При эксплуатации в агрессивных, например фторидных, электролитах пробки 21, так же как и контактные элементы 8, выполн ютс , по возможности, с платиновым покрытием .

Места ввода и выхода оголенных концов проводников 9 в торцовых зажимах уплотнены резиновыми или пластиковыми трубками 27 28.

Перед осуществлением анодного процесса производй г  монтаж погружных контактных элементов на стенках контейнера, при этом концы проводников 9 закрепл ютс  в торцовых зажимах с образованием в них нат га, обеспечивающего начальный

незначительный наклон концов цилиндров в сторону дна контейнера.

Последующие перемещени  кусков 5 в полости контейнера при формировании активного элемента анода производитс  с осевыми усили ми, дополнительными к действующим силам т жести. При этом каждый очередной кусок металла, нажима  своим нижним торцом на концевые участки противолежащих консольных цилиндров, прбги- бает их в разные стороны, превраща  из пр мых в упруго изогнутые. При этом витки цилиндров со стороны приложени  изгибающей нагрузки веерообразно раскрываютс , а на противоположной стороне (в плоскости ее действи ) надавливают друг на друга, располага сь центрами поперечных сечений по кривой, близкой к дуге окружности .

По окончании загрузки контейнера раствор емым металлом производитс  закорачивание внутренних контактных пластин 2 на верхнюю часть активного элемента с помощью стержней или пружин, после чего анод завешиваетс  на токоведущую штангу 29. В результате активный элемент оказываетс  плотно зажатым между многими контактными элементами противоположных стенок по всей высоте контейнера.

Благодар  двустороннему давлению контактных элементов токоподвода анодный материал в сборном столбе металла расположен упор дочение и, так же как и монолитна  пластина, находитс  в средней части контейнера на сравнительно большом удалении от его стенок, в отличие от известных конструкций, где большинство токопро- вод щих отверстий перфорации прикрыто изнутри плоскост ми отдельных кусков. По мере его растворени  толщина сло  электролита в этих зазорах, благодар  упругим контактным элементам, постепенно увеличиваетс . Все это способствует уменьшению затруднений по уходу катионов металла из приэлектродного столба электролита через токопровод щие отверсти  20, что благопри тствует равномерному растворению поверхностных слоев активного элемента и в конечном итоге уменьшает веро тность получени  некачественных покрытий вследствие нарушени  анодного процесса,

В начальные периоды растворени  исходной загрузки цилиндры 8 могут контактировать с анодным металлом несколькими нижними витками, т.е. одновременно в нескольких точках. По мере уменьшени  толщины столба металла вышележащие витки из непосредственного контактировани  выключаютс , и в процессе растворени  осноаной массы металла оно осуществл етс  последним аитком на площадке точечных размеров. Благодар  высоким удельным давлени м, развиваемым при этом за счет 5 сил реакции прогнутых витков цилиндров, электроизолирующа  пассивна  пленка на материале последних, так же как и возможные химические или механические загр знени  на поверхности анодного металла,

0 продавливаютс , чем обеспечиваетс  существование надежных Зл ёктрических контактов на весь период его растворени .

Поскольку в описываемом аноде токо- подвод к сборному активному элементу осу5 ществл етс  многими равномерно распределенными контактными элементами , а сам активный элемент состоит, как правило, из одного-трех вертикальных р дов (в продольном сечении) кусков металла,

0 потенциал анодной пол ризации практически на каждый из них подаетс  непосредственно от контактных элементов, т.е. с минимальными потер ми - в отличие от аналогичных известных конструкций, где он по5 даетс  последовательно от одного куска металла к другому с потер ми ъ каждой из них и на границах их соприкосновени . Это способствует обеспечению посто нства и идентичности электрического режима рас0 творени  составл ющих активный элемент кусков металла, а вместе с этим стабильности работы анода в целом.

По мере растворени  исходной загрузки производитс  периодическое пополне5 ние зоны реакции электрохимического растворени  новой порцией анодного материала с демонтажем и Тювторной установкой контактных элементов в горловине контейнера.

0В случа х, когда активный элемент анода образован монолитной пластиной или другими подобными длинномерными кусками раствор емого металла с высокой собственной электропроводностью, процесс

5 растворени  может осуществл тьс  с применением одних только контактных элементов , устанавливаемых в горловине контейнера.

Использование погружных контактных

0 элементов при этом необ зательно, поскольку распределение тока по поверхности активного элемента обеспечиваетс  самым металлом этого вита анодного материала. При растворении длинномерных кусков

5 в комбинации с кусками меньших размеров (длиной, например в 1/3...1/4 высоты контейнера ) вместо погружных контактных элементов 8 с проводниками 9 в отверсти х 19 боковых стенок контейнера могут устанавливатьс  прижимные элементы, выполн вмые , например, в виде стержней, из корро- зионностойкого диэлектрика, например губчатой резины (на чертежах не показано). При таком выполнении анода прижимные элементы, образующие на боковых стенках контейнера многоупругие элементы, выполн ют все функции многоупругих контактных элементов, образуемых токопровод щими спирал ми: они ориентируют и направл ют куски металла при загрузке, обеспечивают технологически необходимые массогабари- ты активного элемента и т. д. При этом функции по контактированию эти многоупругие элементы из коррозионно-стойких материалов выполн ют косвенно - за счет прижима кусков металла меньших размеров к длинномерным, токоподвод к которым обеспечиваетс  контактными элементами 6 или 7.

Таким образом, система токоподвода в описанном аноде, способству  повышению посто нства и идентичности электрического режима растворени  составл ющих активный элемент кусков металла, обеспечивает возможность качественного растворени  крупнокускового анодного материала разных размерных характеристик. При этом система токоподвода принимает на себ  несколько важнейших функций контейнера , превраща  его в обычный корпусной элемент устройства, служащий дл  пространственного координировани  монтируемых на нем элементов конструкции, Это позвол ет обойтись минимальным потреблением труднодоступных металлов, таких как титан, при ведении анодного хоз йства в обычных электролитах, поскольку наиболее габаритна  и материалоемка  часть анода - контейнер - выполнена из значительно менее дефицитных и дорогосто щих полимерных материалов. Эта возможность изготовлени  контейнера из химически и электрохимически инертных материалов, нар ду с выполнением контактных элементов и контейнера самосто тель- ными элементами конструкции, обеспечивающим их независимый ремонт или замену, позвол ет использовать описанный анод в агрессивных по отношению к титану электролитах, например фторидных , в которых известные конструкции с улучшенным токоподводом малопригодны ввиду быстрого коррозионного износа металлического контейнера, экранировани 

им активного элемента или протекани  побочных процессов вследствие ослаблени  электроизолирующих свойств пассивными пленками или полной утратой поспедшЬего материалом,

Ф о рмул а и з об р ете н и 

Claims (5)

1, Анод дл  установок электролитического нанесени  покрытий, содержащий перфорированный контейнер дл  анодного материала, боковые стенки которого выполнены с контактными элементами, и контактно-подвесные крюки, отличающийс  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей за счет обеспечени  работы во фторидсодержащих электролитах и

использовани  длинномерного анодного материала, он снабжен токопровод щим по сом с дополнительными контактными элементами, закрепленными в верхней части контейнера и электрически соединенными с контактно-подвесными крюками, при этом контейнер выполнен из жесткого кор- розионнестойкого диэлектрика, а контактные элементы боковых стенок-гибкими и упругими.

2. Анод поп. 1, от л и ч а ю щи и с   тем, что контактные элементы боковых стенок выполнены в виде спиралей с проводниками , соединенными с токопровод щим по сом

3. Анод по пп. 1 и 2, отличающий- С   тем, что он снабжен разъемными соединени ми с пробками, при этом одни концы проводников выполнены в виде наконечников , установленных в разъемных соединени х , а концы спиралей навернуты на пробки.

4.Анод по пп. 1-3, отличающийс  тем, что он снабжен торцовыми зажимами дл  соединени  токопровод щего по са с

проводниками контактных элементов,

5.Анод по пп. 1-4, отличающийс  тем, что проводники, наконечники и пробки выполнены с коррозионностойкой электроизол цией .

Фие.1

cS 3%

rs

IN

f

$ J

/////////////№.

У/////7777/

IN.

2 L s