Устройство для управления процессом электроосаждения металлов с использованием тока переменной полярности

(22) Заявлено 12.05.76 (21)с присоединением заявки РЙ 2 360540/2(51)М. Кд Э 21 Гасударственный СССР аа делам нзаб н аткрмтн(23) Приоритетннй Опубликовано 05.11.79. Бюллетень, Дата опубликования описания 10,1 53) 21.35 088.8 Авторы зобретеииМ. Гусельников И. М. Розеншток, И. И. Девчич, О. А. Хат и Н. И. Фульман 71) Заявите ретение в путем вано пр аждени. .Известно, что обеспечение максимального выхода металла по току и минимального расхода электроэнергии на его получение требует оптимальной величины дли 5тельности анодного периода в процессеэлектроосаждения, что ведет к ухудшениютехнико-экономических показателей процесса электролиза,Целью изобретения является увеличение10выхода металла по току и снижение расхода электроэнергии.Цель достигается тем, что устройстводополнительно содержит блок для регистрации тока и блок регистрации напряжения и потенциалов электролизера, первый вход которого соединен с анодом икатодом электролизера, второй - с первым выходом программного блока, ввыход - с первым входом блока управлния; оатн вход блока регистрации токапереходного процесса на электролизереподключен к шунту, другой - ко второмувыходу программного блока, а выход -ко второму входу блока управления,тносится к производствуэлектролиза и может быть автоматизации процессов Иэо(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕ МЕТАЛЛОВ С ИСПОЛ ЬЗОВА Наиболее близким к изобретению но технической сущности и достигаемому результату является устройство для управ- ления процессом электроосаждения с использованием тока переменной полярности 11 Продолжительность внодного периода в этом устройстве задается схемой управления произвольно или на основании результатов электролиза - по минимальному расходу электроэнергии, максимальной величине выхода металла по току и качест ву катодного осадка, - и во время цикла электроосаждения не изменяется, Корректирование длительности анодного периода в зависимости от изменяющихся условий электролиза состава растворв, темперануры, величины плотности тока и др. осуществляется также по результатам электролиза. Я ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ ЕМ ТОКА ПЕРЕМЕННОЙ ПОЛЯРНОСТИ696067 3На фиг. 1 представлена структурнаясхема устройства для управления процессом электроосаждения металлов с использованием тока переменной полярности;на фиг. 2 - структурная схема блока регистрации напряжения и потенциалов электролизера; на фиг, 3 - структурная схь-ма регистрации тока нв электролизере; нафиг,4-токовая диаграмма предлагае мого устройства; на фиг. 5-осциллограм О мы тока, напряжения и потенциалов ано"да и - катода.Устройство для управления процессом электроосаждения ме 1 аллов с использова- акела тока переменной полярности состоит 5 из электролиэера 1 с электродами и раствором, тиристорных источников 2 и 3 постоянного тока (источник 2 служит дла питания электролиэера.катодным током, а источник 3 - анодным током). 20Регулирование выходных параметрови защита от аварийных .режимов анодного и" катодного токов осуществляется систе"мой управления изащитыпреобразователясис ема унраиеция включает програМ 25 мный блок 4, блок 5 управления, фаэоимпульсные блоки 6 и 7. Защита преобразователей от аварийных режимов осуществлается блоком 8 защиты. Блок 9 регистрации напряжения и потенциалов и блок 10 регистраций тока предназначены для выбора оптимальной длительности анодного периода.Ссновным узлом блока 9 регистрации напряжения и потенциалов электродов является измерительная цепь. Измеритель-ная цепь, образована электродами 11 сравнения (фиг.2), погруженными в раствор, электролитическими ключами 12, элек- тролитом электролизера 1, анодом 13 и40 катодом 14. Электроды сравйения имеют устойчивйе и восйроиэводимые потенциалы. Разность потенциалов электрохймичес кой ячейки электрод сравнения - электрод электролизера пропорциональна величине45пбтенцивла анода или катодаэта разность потенциалов поступает нй вход усилителя 15 напряжения, Выходы усилителя 15 пропорцйонвльны потенциалам анода, катода и напряжению электролизера50 и подаются на соответствующиевходыблока 5 управлений.Устройство дла- управления процессом электроосвждения металлов с использованием тока переменной полярности рабо 55 тает следующим образомПрограммный блок 4 через определенные промежутки времени задает два ре 4жима работы устройства. В первом режиме блок 5 управления определяет режимработы тиристорных источников 2 и 3,при котором они включаются поочередносогласно токовой диаграмме (фиг. 4).Катодный ток 1 к протекает черезэлектролизер в течение времени 1, назйваекмого катодным периодом. По истеченииэтого времени блок 5 управления совместно с фазоимпульсными блоками 6 и 7отключает источник 2 к 1 включает источник 3 анодного тока 1 Анодный токпротекает в течение времени т,сназываемого айодным периодом. По даннойдиаграмме (фиг, 4) устройство работаетдо момента, пока блок 4 управления не,выдаст команду на реализацию второгорежима работы устройства. По этой команде после прерывания катодного тока .источйик-анодного тока не включается,и на электродах электролизера начинаеся переходный процесс,Блок 4 управления подает команду наблоки 9 и 10 для регистрации переходных процессов, возникающих на электролизере после прерываняа катодного тока1, .С выхода усилителя 16 (фиг. 3) вблок 5 управления выдается сигнал, пропорциональный времени д 1, в течениекоторого протекает обратный ток 1 вр,Этот сигнал в блоке 5 сравнивается ссигналом выхода (фиг. 3), который про- .порционален продолжительности анодногопериода 1, . По результатам сравненияэтих сигналов блок 5 управления выдаеткоманду, по которой блок 6 отрабатывает продолжительность анодного периодасогласно условию С= ь 1После этогопрограммный блок 4 вновь выдает команду нв реализацию режима работы устройства согласно токовой диаграмме (фиг. 4)но уже с откорректированной величинойанодного периода.Переходные процессы на аноде и катоде качественно могут быть различны,что подтверждают например, осциллограммы потенциалов анода 9 о и катода 9(фиг. 5) цинковой элекфолитной ванны.Кривые Чс и 9 к показывают, что продолжительность переходного процесса насвинцовом аноде больше, чем на катоде,т. е. постоянны времени анода больше,чем катода,ГкДля регулирования продолжительностианодного периода в зависимости от условий работы анода или катода с выходаусилителя 15 (фиг. 2) снимается сигнал,пропорциональный длительнос 1 и переходно696067 гопроцесса на аноде, а с выхода - сигнал, пропорциональнйй длительности переходно. го процесса на катоде. Эти сигналы подаются на один из входов блока 5 управления, который корректирует продолжительность анодного периода 1. Далее процессы повторяются,Гаким образом, увеличение выхода по току и снижение расхода электроэнергии 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 продолжитаЬЮб: ти анодного периода по сравнению с существующими устройствами.20 формула изобретения Устройство для управления процес-сом электроосаждения метаплоъ-с ис- .25 6пользованием тока переменной полярности,содержащее электролизер с электродами,шунт, соединенный последовательно с одним из электродов, тиристорные источники анодного и катодного токов, фазоимпульсные блоки, блок защит, блок управления и программный блок, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения выхода металла по току и снижения расхода энектроэнергии, оно дополнительно содержит блок регистрации тока и блок регистрании напряжения и потенциалов элек 1 ролизера, первый входкоторого соединен с анодом и катодомэлектролизера, второй - с первым выходом программного блока, а выход - с первым входом блока управления, один входблока регистрации тока соединен с щунтом, другой - со вторым выходом программного блока, а выход. - со вторым входом блока управления.Источники ивюрмавии,принятые во внимание при экспертизе1. Авторскоесвидетельство СССР