Устройство для управления процессом электроосаждения металлов с использованием тока переменной полярности Советский патент 1979 года по МПК C25D21/12 

I : J, Изобретение относится к производству металлов путем электролиза и может быт использовано при автоматизации электроосаждения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для управления процессом электроосаждения с использованием тока переменной полярности fl Продолжительность анодного периода в этом устройстве задается схемой управления произвольно или на основании результатов электролиза - по минимальному расходу электроэнергии, максимальной величине выхода металла по тОку и качес-пву катодного осадка, - и во время цикла электроосаждения не изменяется. Корректирование длительности анодного периода в зависимости от изменяющихся условий электролиза состава раствора, температгуры, величины плотности тока и др. осуществляется также по результатам электролиза. Известно, что обеспечение максимального выхода металла по току и минимального расхода электроэнергии на его получение требует оптимальной величины длительности анодного периода в процессе электроосаждения, что ведет к ухудшению технико-экономических показателей процесса электролиза, Целью изобретения является увеличение выхода металла по току и снижение расхода электроэнергии. Цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит блок для регистрации тока и блок регистрации напряжения и потенциалов электролизера, первый вход которого соединен с анодом и катодом электролизера, второй - с первым выходом программного блока, а выход - с первым входом блока управления; один вход блока регистрации тока переходного процесса на электролизере подключен к шунту, другой - ко второму выходу программного блока, а выход ко второму входу блока управления. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для управления процес- сом электроосаждения металлов с использованием тока переменной полярности; на фиг. 2 - структурная схема блока региСтрашш напряжения и потенциалов элек т эолйёёра; на фиг. 3 - структурная схё ма регистрации тока на электролизере; |На фиг. 4 - токовая диаграмма предлагаемого устройства; на фиг. 5-осциллограммьГ тока, напряжения и noteHUHianbB анода и катода.. .. -. Устройство для управления процессом электроосаждения мefaллoв с яспользоБ1а1Ёием тока переменной полярности состоит из электролизера 1 с электродами и ра :твором, тиристорньтх источников 2 и 3 постоянного тока (источник 2 служит для питания электролизера.катодным токам, а источник 3 - анодным током). Регулирование выходных параметров и защита отаварийных режимов анодного и катодного токов осуществляется системой зтравлёния и защитьт преобразовате ля. Система управления включает програм мный блок 4f блок 5 управления, фазоимпульскые блоки 6 и 7. Защита преобразователей от аварийных режимов осуществляется блоком 8 защиты. Блок 9 регистрации напряжения и потенциалов и блок 10 регистрации тока предназначены для Ыз1бора оптимальной длительности анодного периода. Основным узлом блока 9 регистрации напряжения и потенциалов электродов явлается измерительная цепь. Измерительная цепь.образована электродами 11 срав нения (фиг. 2), погруженными в раствор, электролитическими ключами 12, электролитом электролизера I, анодом 13 и катодом 14. Электроды сравнения имеют устойчивьге и Вбсп р1бй3водимь1ё пбтенциа лы. Разнбсть пот-енциалов элёктрохимичер кой ячейки электрод сравнений - электрод электролизера пропорциональна величине потенциала анода или катода. Эта раЬйость потенциалов пойтупаёТ Bis Шод усилителя 15 напряжения. Выходь усилителя 15 протторцйональны потенциалам анода, катода и напряжению электролизера и подаются на соответствующие входы блока 5 управления. Устройст-вл для упра:впенияг процессом элёктроосаждения металлов с использованием тока переменной полярности работает следующим образом. Программный блок 4 черезопределенные промежутки времени задает два режима работы устройства. В первом режиме блок 5 управления определяет режим работй тиристорных источников 2 и 3, При котором они включаются поочередно согласно токовой диаграмме (фиг. 4). Катодный ток 1 протекает через электролизер в течение времени t,/называемого катюдньщ периодом. По истечении этого времени блок 5 управления совместч но с фазоимпульсными блоками 6 и 7 отключает источник 2 иГвключает источ анодного тока ig . Анодный ток протекает в течение времени ig,Haauваемого анодным периодом. По данной диаграмме (фиг. 4) устройство работает до момента, пока блок 4 управления не выдаст команду на реализацию второго режима работы устройства. По этой команде после прерывания катодного тока истЪчййк анодного- тока не включаетчзя, и на электродах электролизера начинае- ся переходный процесс. Блок 4 управления подает команду на блоки 9 и 10 для регистрации переходных процессов, возникающих на электролизере после прерывания катодного ток1а i..C выхода усилителя 16 (фиг. З) в/ блок 5 управления выдается сигнал, пропорциональный времени д-t , в течение которого протекает обратный ток оврЭтот сигнал в блоке 5 сравнивается с сигналом выхода (фиг. 3), который пропорционален продолжит-ельноста анодногчэ периода -Ь . По результатам сравнения этих сигналов блок 5 управления выдает команду, по которой блок 6 отрабатывает продолхштёльнрсть аноднот о периода согласно условию tg Д-fc , После этого программньхй блок 4 вновь выдает команду на реализацию режима работы устройства согласно токовой диаграмме (фиг. 4) но уже с откорректированнр.й величиной анодного периода. Переходные процессы на аноде и катоде качественно мбгут быть различны, что подтверждают например, осциллограммы потенциалов анода Чсх и катода Р| (фиг. 5) цинковой электролитной ванйы. Кривые 4q и Ч, показывают, что продолжительность переходного процесса на свинцовом аноде больше, чем на катоде, т. е. постоянная времени анода больше, чём катода, Тц . Для регулирования продолжительности анодного периода в зависимости от условий работы анода или катода с выхода усилителя 15 (фиг. 2) снимается сигнал, пропорциональный длительности переходного процесса на аноде, а с выхода- сигнал, пропорциональный длительности переходно го npoueccia на катоде. Эти сигналы подаются на один из входов блока 5 управ ления корректирует продолжительность анодного периода -to, . Далее процессь повторяются. Таким образом, увеличение выхода по току и снижение расхода электроэнёргш в предлагаемом устройстве достигается за счет введения блока 10 регистрации тока и блока 9 регистрации напряжения и потенциалов, которые осуществляют выбор оптимальной длительности анодного периода тока переменной полярности, что приводит к сокращению продолЖитШБШб ти анодного периода по с|эавнению с существующими устройствами. Формула изобретения Устройство для управления процессом электроосажДения металловс йс676пользов(аш1ем тОка йерёменной полярности, содержащее электролизер с электродами, шунт, соединенный последовательно с одним из элежтродов, тиристорные источники анодного и катодного токов, фаэоимпульсные блоки, блок защиты, блок управления и программный блок, отличающееся тем, что, с целью увеличения выхода металла по току и снижения расхода энектроэнергии, оно дополнительно; содержит блок регистрации тока и блок регистрации напряжения к потенциалов электролизера, первый вход которого соединен с анодом и катодом электролизера, второй - с первым выходом программного блока, а выход - с входом блока управления, один вход блока регистрации тока соединен с шунтом, /ругой - со вторым выходом программного блока, а выход,- со вторым входом блока управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 343259, кл. G 05 F 1/22, 28.04.69,

. ..,.4.;

. ....v. -,.«69.6067 ,...

. .-.x....

I- IT Д7

IffiT

JTTL

/z J Lo /4- /г

/j

//

иг.2

Ж

/5

-о

о о