Устройство для питания гальванической ванны периодическим током

 

Изобретение относится к гальванотехнике , в частности к устройствам для питания гальванических ванн периодическим током, и может быть использовано в гальванических цехах предприятий в технологических процессах, в которых применяются нерастворимые аноды, при получении гальваниче . Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для осаждения металлов и сплавов на металлические изделия, в том числе для получения слоистых покрытий, а также при необходимости варьирования процентного содержания примесей в осаждаемых металлах и компонентов в сплавах. При осаждении гальванопокрытий импульсными токами в ряде случаев применяют импульсы обратного тока. При этомна катоде происходит процесс растворения поских покрытий с улучшенными физико-механическими свойствами. Цель изобретения -- улучшение физико-механических свойств покрытий путем расширения диапазона варьирования структуры и текстуры осажденных слоев. Новым в устройстве является применение выпрямителя 2 и сглаживающего фильтра 3, подключенных к трансформатору 1, и принудительная коммутация тиристоров в распределителе тока, осуществляемая таким образом, что при протекании импульсов прямого тока работает пара электродов анод - катод, а при протекании обратных импульсов тока.- пара электродов катод - катод. Применение устройства позволяет защитить нерастворимые аноды от осаждения на них активного металла из электролита. Устройство дает возможность применять программные режимы осаждения с обратными импульсами тока, что обеспечивает получение покрытий с изменяющимися по толщине слоя микроструктурой, текстурой , а в сплавах-процентным содержанием компонентов. 4 ил. сл С крытия и осаждение его на анод. В случае применения нерастворимых анодов это может привести к их порче. Таким образом, возникает необходимость в устройстве, которое позволит защитить нерастворимый анод от осаждения на него металла из электролита при реализации процесса осаждения с использованием импульсов обратного тока. Известно устройство для питания гальванических ванн периодическим током, содержащее трансформатор, на вторичной х| кэ CJ го о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 25 D 21/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4849339/02 (22) 09.07.90 (46) 30.03.92. Бюл. № 12 (71) Днепропетровский институт инженеров железнодорожного транспорта им. M.È.Êàлининд (72) В;K.Ñèðoìàõà, Н.А.Костин и. Т.Я,Еременко (53) 621.357.14 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹942616,,кл. С 25 D 21/12, 1981, Авторское свидетельство СССР

¹ 1585398, кл, 5 С 25 D 21/12, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ ВАННЫ ПЕРИОДИЧЕСКИМ

ТОКОМ (57) Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к устройствам для питания гальванических ванн периодическим током, и может быть использовано в гальванических цехах предприятий в технологических процессах, в которых применяются нерастворимые аноды, при получении гальваничеИзобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для осаждения металлов и сплавов на металлические изделия, в том числе для получения слоистых покрытий, а также при необходимости варьирования процентного содержания примесей в осаждаемых металлах и компонентов в сплавах.

При осаждении гальванопокрытий импульсными токами в ряде случаев применяют импульсы обратного тока. При этом на катоде происходит процесс растворения по„„5U„„ 1723210 А1 ских покрытий с улучшенными физико-механическими свойствами. Цель изобретения— улучшение физико-механических свойств покрытий путем расширения диапазона варьирования структуры и текстуры осажденных слоев. Новым в устройстве является применение выпрямителя 2 и сглаживающего фильтра 3, подключенных к трансформатору 1, и принудительная коммутация тиристоров в распределителе тока, осуществляемая таким образом, что при протекании импульсов прямого тока работает пара электродов анод — катод, а при протекании обратных импульсов тока.— пара электродов катод — катод, Применение устройства позволяет защитить нерастворимые аноды от осаждения на них активного металла из электролита, Устройство дает возможность применять программные режимы осаждения с обратными импульсами тока, что обеспечивает получение покрытий с изменяющимися по толщине слоя микроструктурой, текстурой, а в сплавах — процентным содержанием компонентов. 4 ил. Ь крытия и осаждение его на анод. В случае применения нерастворимых анодов это может привести к их порче. Таким образом, возникает необходимость в устройстве, которое позволит защитить нерастворимый анод от осаждения на него металла из электролита при реализации процесса осаждения с использованием импульсов обратного тока.

Известно устройство для питания гальванических ванн периодическим током, содержащее трансформатор, на вторичной

1723210

55 обмотке которого последовательно с выпрямительными элементами подключены аноды, а встречно с выпрямительными элементами— катоды, катоды присоединены к вторичной обмотке трансформатора параллельно анодам.

Н едостатком известного устройства я вляется то, что оно не позволяет использовать программные режимы осаждени;;, применяемые, в частности, при получении слоистых покрытий, использование двух анодов усложняет конструкцию, а наличие резисторов в силовой схеме ведет к увеличению потерь электроэнергии. Данное устройство не дает возможности производить осаждение гальванопокрытия в оба полупериода питающего напряжения, нельзя регулировать длительность импульсов поляризующего тока.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для питания гальванической ванны периодическим током, содержащее трансформатор, полупроводниковый распределитель тока, через который анод и катод подключены к вторичной обмотке трансформатора.

Недостатком известного устройства является то, что оно позволяет работать с импульсными токами частотой не выше 100 Гц, максимальной длительностью импульса не более 50 мс. Это существенно ограничивает возможности получения покрытий с заданными свойствами, т.к. в ряде случаев целесообразно использовать частоты импульсного тока значительно выше100 Гуили длительности импульса более 50 мс. Указанные недостатки затрудняют разработку программных режимов осаждения, где для получения существенных различий в структуре и текстуре слоев осаждаемого металла необходимо изменение параметров режимов осаждения в широких пределах. К недостаткам следует отнести также только синусоидальную форму импульсов тока, которая не позволяет изменять длительность импульса без изменения его амплитуды. Кроме того, малая крутизна фронта импульсов не способствует образованию мелкозернистых осадков и затрудняет выбор оптимальных параметров импульсного тока.

Цель изобретения — улучшение физикомеханических свойств покрытия путем расширения диапазона варьирования структуры и текстуры осаждаемых слоев за счет проведения процесса в режиме прямо.угольных импульсов.

Поставленная цель достигается устрой.ством для питания гальванической ванны периодическим током, содержащим трансформатор, выпрямитель со сглаживающим фильтром, к выходу которого подключен полупроводниковый распределитель тока.

Распределитель тока выполнен в виде двух параллельных контуров, содержащих два последовательно соединенных между собой тиристора. В общую точку тиристоров включены соответствующие катоды. Анод соединен с положительным полюсом выпрямителя через тиристор, Коммутация тиристоров осуществляется принудительно с помощью блоков коммутации, подключенных параллельно каждому из тиристоров.

На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы работы анода и катодов при одновременном осаждении гальванопокрытия на катоды; на фиг.3 и 4 — временные диаграммы работы анода и катодов при различных вариантах осаждения гальванопокрытия.

Устройство содержит трансформатор 1, выпрямительный мост 2, сглаживающий фильтр 3, распределитель тока, в состав которого входят тиристоры 4 — 8 и коммутирующие узлы 9-13, катоды 14, 15, анод 16.

Устройство работает следующим образом.

В целях защиты нерастворимого анода от осаждения основного металла из электролита по цепи анод — катод должны проходить импульсы тока только прямой полярности. Вместе с тем для улучшения физико-механических свойств покрытия в ряде случаев необходимо применять импульсы тока обратной полярности, для этого в гальваническую ванну вводится второй катод. Таким образом, в ванне используется трехэлектродная система, в которой два электрода (14, 15) могут выполнять функции как катодов, так и анодов, а один электрод является нерастворимым анодом 16.

При пропускании обратных импульсов тока работают только электроды 14, 15, причем направление тока между ними определя-. ет тип процесса, протекающего на каждом электроде. Изменение режима работы электродов осуществляется с помощью тиристорного распределителя токов.

Возможны два основных режима работы устройства.

Первый режим — одновременное осаждение гальванопокрытия на оба катода (фиг.2). Ток от положительного полюса выпрямителя через открытый тиристор 6 (тиристоры 4, 5 закрыты) через анод 16 поступает к электродам 14, 15 и далее через тиристоры

7, 8 к отрицательному полюсу выпрямителя.

Открытие тиристоров 7, 8 происходит поочередно, т.е. в момент формирования импульса тока на одном из катодов на втором формируется бестоковая пауза. Такой ре1723210 жим работы возможен, так как обычно для осаждения покрытий используются импульсы тока со скважностью больше 2.

Второй режим — растворение гальванопокрытия на одном из катодов при одновре- 5 менном осаждении на второй катод. Если на электроде 14 должен происходить процесс растворения, а на электроде 15 — процесс осаждения (фиг.З), то работа устройства осуществляется следующим образом. Ток от 10 положительного полюса выпрямителя через тиристор 5 (тиристоры 4, 6 закрыты) поступает к электроду 14, далее к электроду 1.5 и через тиристор 8 к отрицательному полюсу выпрямителя. 8 случае осуществления про- 15 цесса растворения на электроде 15 и процесса осаждения на электроде 14 (фиг.4) устройство работает следующим образом.

Ток от положительного полюса выпрямителя, через тиристор 4 (тиристоры 5, 6 закры- 20 ты) поступает к электроду 15 и далее к электроду 14 и через тиристор 7 к отрицательному полюсу выпрямителя, При формировании бестоковой паузы все тиристоры закрыты. Процесс закрытия .25 тиристора осуществляется с помощью узлов коммутации. Таким образом, устройство позволяет защитить нерастворимые аноды от осаждения на них металла из электролита при использовании программных режимов 30 электролиза с обратными импульсами тока.

Положительный эффект достигается тем, что для формирования импульсов тока используется предварительно выпрямленное и сглаженное напряжение, искусствен- 35 ная коммутация тиристоров. Это позволяет получать импульсы тока прямоугольной формы, длительность и частота которых варьируется в широких пределах.

Использование предлагаемого устрой- 40 ства для питания гальванической ванны периодическим током обеспечивает следующие преимущества по сравнению с прототипом: питание гальванической ванны чередующимися пачками импульсов Tovë прямоугольной формы различной полярности; плавное и независимое регулирование длительности импульсов и пауз поляризующего тока; работу в широком диапазоне частот импульсного тока, где верхний предел определяется быстродействием используемых тиристоров и может достигать 10 кГц; расширение с помощью предлагаемого устройства отличия в структуре и текстуре между осаждаемыми чередующимися слоями металла, в более широких пределах варьирование концентрации компонентов в сплавах, Формула изобретения

Устройство для питания гальванической ванны периодическим таком, содержащее трансформатор и распределитель тока на тиристорах, подключенный к катодам и аноду ванны, от л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью улучшения физико-механических свойств покрытий путем расширения диапазона варьирования структуры и текстуры осаждаемых слоев путем проведения процесса в режиме прямоугольных импульсов, оно снабжено выпрямителем, блоками коммутации и сглаживающим фильтром, распределитель тока выполнен в виде двух параллельных контуров с двумя последовательно соединенными тиристорами, общая точка которых соединена с одним из катодов, анод соединен с положительным полю- сом выпрямителя через тиристор, причем каждый из блоков коммутации подключен параллельно одному из тиристоров, а фильтр включен между положительным полюсом выпрямителя и общей точкой контуров распределителя тока, соединенной с отрицательным полюсом выпрямителя.

1723210

1723210 э

Составитель В.Сиромаха

Техред М,Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор M,Öèòêèíà

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина. 101

Заказ 1047 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5