ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЛИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА Российский патент 1995 года по МПК C25D17/00 

Изобретение относится к конструкциям электролизеров и может быть использовано в разнообразных электрохимических процессах, требующих равномерного распределения тока на поверхности электрода, который может иметь сложный профиль, в особенности в гальванопластике и электроосаждении металлов, селективном и локальном электроосаждении, а также при анодном растворении, в частности, при размерной электрохимической обработке.

Широко распространены электролизеры типа ванн, используемые в большинстве гальванических цехов. Такие электролизеры не позволяют достичь высоких плотностей тока, поскольку в них невозможно обеспечить высокую скорость движения электролита. Электролизеры барабанного и колокольного типа пригодны лишь для нанесения покрытий на мелкие изделия.

Известны электролизеры для скоростного катодного или анодного электроформования с подачей электролита через набор трубок-анодов [1] такие аппараты имеют узкоцелевое назначение и не могут быть использованы для целей локального осаждения.

Известны конструкции электролизеров, предназначенные или пригодные для селективного либо локального нанесения гальванопокрытий. В частности, электролизер Смита [2] позволяет наносить покрытия на участки внутренней поверхности цилиндров (аналогичный аппарат пригоден и для анодных процессов [3]
Известен электролизер для локального покрытия металлами изделий электронной техники [4] а также электролизер с пористым элементом [5] Электролизеры такого рода также являются узкоспециальными, предназначены для изделий конкретной формы и не обеспечивают равномерного распределения тока по поверхности значительной площади.

Целью изобретения является обеспечение высокой скорости электрохимического процесса и одновременно высокой равномерности распределения тока на рабочем электроде в герметичном электролизере, конструкция которого пригодна как для стационарного электролиза, так и для локального проведения процесса электрохими- ческой обработки на поверхности крупного объекта, например, корпуса судна.

На фиг. 1 показан электролизер.

Он состоит из корпуса 1, выполненного из химически стойкого материала. Корпус может иметь любую форму в зависимости от выполняемой задачи. Корпус снабжен водонепроницаемой окантовкой 2 вакуумного или иного типа для присоединения к поверхности, на которой будет осуществляться электрохимический процесс (либо к другому аналогичному электролизеру). Корпус снабжен входным 3 и выходным 4 патрубками для электролита и изолированным вводом (или вводами) электрического тока. Днище электролизера 5 выполняется съемным и на нем закрепляется противоэлектрод 6 (анод в случае электроосаждения или электровосстановления, катод в случае анодной обработки или электроокисления) или система противоэлектродов. Анод может использоваться как растворимый, так и постоянный, либо группа растворимых и постоянных анодов.

Далее в электролизере располагается устройство 7 для распределения электролита по его объему, соединенное с входным патрубком. Устройство выполнено из диэлектрического материала, например пластика, устойчивого в среде используемых электролитов.

Вариант распределительного устройства показан на фиг. 2.

Остальная часть электролизера заполнена специальной сотовой диафрагмой (8, фиг. 1), которая обращена отверстиями к электродам. Отдельно часть диафрагмы изображена на фиг. 3.

Края диафрагмы прилегают к стенкам электролизера. Эта диафрагма, расположенная между электродами, служит для подачи электролита в зону электролиза, обеспечения необходимой скорости потока электролита вдоль поверхности рабочего электрода при его принудительной подаче и равномерного распределения тока по поверхности (так как диэлектрические стенки ячеек диафрагмы принуждают силовые линии электрического поля располагаться вдоль ячеек, не пересекая их стенок). Диафрагма может перемещаться вдоль стенок электролизера до соприкосновения с рабочим электродом, что дает возможность обеспечить любой необходимый зазор между ней и рабочим электродом. В случае необходимости форма прилегающей к рабочему электроду поверхности диафрагмы делается повторяющей форму поверхности рабочего электрода.

Диафрагма имеет ячейки размером до 10 мм и может быть изготовлена путем соединения (склеивания) пачки неметаллических листов не по всей поверхности, а полосами, причем полосы склеивания на каждом последующем листе смещены по отношению к нижележащему. После склеивания листы раздвигают, и они образуют сотовую структуру.

Электролизеры могут иметь разные размеры, в частности, возможны квадратные электролизеры размерами 20х20 см, 50х50 см и 100х100 см. В обычных условиях этим размерам соответствуют выпрямители на 50, 300 и 1200 А.

Установка в целом (фиг. 4) состоит из электролизера 1 типа, указанного на фиг. 1 (или нескольких электролизеров, на фиг. показано два) с противоэлектродными устройствами 6 и сотовыми диафрагмами 8, системы для подвода электрического тока, включая источник тока 9 (выпрямитель или аппарат для получения тока заданной формы), собственно токоподвод 10 и контрольные приборы 11, резервуары для электролитов 12, служащие одновременно для их приготовления, нагревания или охлаждения. Подача и распределение свежего раствора, обеспечивающего электрохимический процесс на рабочем электроде 13, в частности, электроосаждение или растворение металла, производится с помощью гидравлических насосов 14 через системы фильтрации 15 с необходимыми контрольно-измерительными приборами (термометрами и манометрами, расходомерами и др. ). В случае использования в процессе нескольких электролитов, воды для промывки и т. д. в систему вводятся дополнительные емкости, трубопроводы и вентили. Возможно также приготовление электролитов, их нагрев и охлаждение в отдельных емкостях.

Для проведения электролиза электролизер присоединяют водонепроницаемыми окантовками 2 к рабочей поверхности или обрабатываемое изделие (рабочий электрод) 13 помещают между двумя электролизерами, как это показано на фиг. 4, после чего запускают насосы и нагреватель и включают ток электролиза. Следует отметить, что Джоулево тепло может оказаться достаточным для поддержания необходимой температуры и тогда нагреватель после начального периода электролиза может быть отключен.

Подобный электролизер может быть использован и для ремонта изношенных или поврежденных коррозией металлических объектов таких, как листовые металлические конструкции, части машин, корпуса, емкости.

Изобретение относится к конструкции электролизера для электрохимической обработки или проведения электрохимического процесса, обеспечивающего высокую скорость электрохимического процесса при высокой равномерности распределения тока по поверхности рабочего электрода. Электролизер отличается тем, что содержит сотовую диафрагму, своими отверстиями обращенную к электродам и изготовленную из непроводящего химически стойкого материала. Диафрагма разделяет все пространство электролизера на большое число параллельных ячеек. Между выходной стороной диафрагмы и рабочим электродом имеется регулируемый зазор. Электролизер имеет съемное днище, на котором закрепляется противоэлектрод. 6 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЛИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА, содержащий корпус с размещенными в нем электродами (или электродом), отличающийся тем, что он снабжен сотовой диафрагмой, в рабочем состоянии размещенной между катодом (катодами) и анодом (анодами). 2.Электролизер по п.1, отличающийся тем, что сотовая диафрагма выполнена с размером ячеек до 10 см. 3. Электролизер по пп 1 и 2, отличающийся тем, что сотовая диафрагма выполнена с возможностью перемещения вдоль стенок электролизера. 4. Электролизер по пп.1 3,отличающийся тем, что поверхность сотовой диафрагмы, обращенная к рабочему электроду, повторяет его форму. 5. Электролизер по пп.1 4, отличающийся тем, что дно выполнено съемным с элементом для закрепления противоэлектрода и с токоподводящим устройством. 6. Электролизер по пп.1 5, отличающийся тем, что он выполнен с водонепроницаемой окантовкой для присоединения к рабочей электродной поверхности или другому электролизеру. 7. Элекролизер по пп.1 6, отличающийся тем, что он снабжен аппаратурой для составления, нагрева, фильтрации и перемещения основного и вспомогательных растворов.