Анод для установок электролитического нанесения покрытий

 

Сущность изобретения: анод состоит из перфорированного контейнера 1 коробчатой формы, снабженного то ко про водящим поясом, 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 растворяемого металла 4 з. п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) ((I) (51)5 С 25 0 17/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4756426/26. (22) 09,11.89 (46) 23.08.92, Бюл. ¹ 31 (71) Тверской вагоностроительный завод им.

M. И, Калинина (72) В. А. Коровкин (53) 621.387.035.224(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1071670, кл, С 25 D 17/10, 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1339168, кл, С 25 D 17/10. 1986. (54) АНОД ДЛЯ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОЛИТИЧ =СКОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ .

" Изобретение относится к конструкциям электродов, в частности растворимых анодов для установок электролитического нанесения покрытий.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет обеспечения работы во фторидсодержащих электролитах и использования крупнокускового анодного материала, На фиг. 1 изображен пример выполнения 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! на фиг. 1.

Предлагаемый вариант конструкции анода состоит иэ перфорированного контейнера 1 коробчатой формы, снабженного токопроводящиМ поясом, включаащим внутренние контактные пластины 2 и наружную рамку 3, образованную парой скоб За четырехугольного контура, скрепленными со скобами Зв, контактно-подвесными крюками 4, и из размещенного e его полости . активного элемента, образованного куска= ми 5 растворяемого металла, (57) Сущность изобретения: анод состоит из перфорированного контейнера 1 коробчатой формы, снабженного токопроводящим поясом, 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 растворяемого металла 4 э. и, ф-лы, 5 ил.

Контейнер 1 выполнен сварным иэ жесткого коррозионно-Стойкого листового диэлектрика, преймущреСтрвренно непластифицированного поливйнилхлорида (винипласта). При эксплуатации анод в электролитах с рабочей температурой выше 50-60 С контейнер изготавливается из более термостойких полимерных материа- д лов, например пентопласта, Рамка 3 токопроводящего пояса являет-, у» ся узловым злемейтом разветвленной системы токоподвода к кускам"5 активйого элемента описываемуого анода с диэлектрическим контейнером, каждая ветвь которой G0 оканчивается контактными элементами: непогружными 6, частично погружными 7 или погружними 8.

Погружные контактные элементы 8 электрически, а также механически связаны с рамкой 3 посредством гибких проводников 9, выполненных преймущественно из меди, одно- йли многойроволочными, и заключенных в тибкую коррозионностойкую изоляцию 10, например, в трубки из поливинилхлоридного пластиката.

1756387

Присоединение проводников 9 к рамке

3 предусмотрено разъемным, Для этого GKoбы За оснащены торцовыми зажимами, включающими гладкие вертикальные отверстия 11 под оголенные концы проводников и горизонтальные резьбовые отверстия для прижимных винтов 12, В нутренние и наружные элементы токопроводящего пояса расположенйв 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 коррозионностойкое токопроводящее 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 3а между собой производится с помощью пайки, заклепок или крепежными деталями 16, 17, аналогичными деталям 13 — 15.

Непогружные контактные элементы 6 выполнены в виде съемных стержней (одиночных или парных — 6а, 6б) клинообразной формы и применяются преимущественно в тех случаях, когда активный элемент анода значительно, выступает нэд уровнем электролита. При этом они выполняются, по воэможности; из металла того >ке химсостава, что и сам активный элемент, Частично погружные контактные элементы 7 выполнены в виде съемных изогнутих "пластинчать1х пружин, изготовляемых из коррозионностойкого металла, электрохймически устойчйвого в условиях йроведенйя анодного процесса, например титана, и применяются только тогда, когда активный элемент полностью погружается в электролит или незначительно выстуйает над ним (фиг, 5, пружина и активный элемент показаны штрихпунктиром), Контактнйеэлемен.ты 6 или 7 введены в полость контейнера через его горловину для обеспечения электрической связи между пластинами 2 и верхними кусками 5 активного элемента.

Погружные контактные элементы 8 выполнены в виде проволочных спиралей, образующих при навивке гибкие в различных направлениях и уйругие тонкостенные цилиндры, и:.введены в полость контейнера че рез посадочные отверстия 19 в его боковых стенках в форме близких к консольным балок. Для изготовления контактных элемен, тов 8 используются материалы, хймйчески и электрохимически устойчивые в условиях проведения анодного процесса, например, нагартованный титан или нержавеющая сталь — в зависимости от состава и кислотности (щелочности) используемого при нанесении покрытия электролита, Нэ противоположных контактирующих

5 стенках они расположены в нескольких противолежащих горизонтальных рядах, в которых размещены попарно противолежащими друг другу с горизонтальным смещением с в каждой паре, соответствующим диаметру

10 посадочного отверстия 19. Отверстия 19 выполнены большего или равного диаметра с диаметром токопроводящих отверстий 20 перфорации.

Для облегчения эксплуатационного и

15 ремонтного обслуживания анода контактные элементы 8 и гибкие проводники 9 соединены между собой разъемно-посредством ввертных пробок 21 со специальной резьбой на одном конце и резьбовым хво20 стовиком — надругой, Своим резьбовымучастком,-пробки 21 ввернуты в полость цилиндров 8, образуя вместе с их концевыми витками жесткие посадочные участкйдля установки в отверстиях 19, а резьбовым хво25 стовиком соединены с ответной частью (отверстиями 22) наконечников 23, которыми снабжены погружные концы проводников 9.

Кроме отверстия 22 каждый наконечник 23 имеет отверстие 24 для ввода в него оголен- .

30 ного погружного конца проводника и сквозное отверстие или паз для крепления этого конца пропайкой, Наконечники 23, присое. динительные концы проводников 9, включая крайние участки их изоляции 10, имеют

35 наружную коррозионностойкую изоляцию

25, выполненную, например из материала, аналогичного материалу контейнера. Гер.метизация изоляции 25 по отверстиям для соединения наконечников с пробками обес40 печивается уплотнительными втулками 26 из эбонита; кислотостойкой резины и т,п. материалов, которые одновременно являются изоляцией наружных участков пробок

21. При эксплуатации в агрессивных, напри45 мер фторидных, электролитах пробки 21, так же как и контактные элементы 8, выпол, няются, по возможности, с платиновым покрытием.

Места ввода и выхода оголенных концов

50 проводников 9 в торцовых зажимах уплотнены резиновыми или пластиковыми трубками 27, 28.

Перед осуществлением анодного процесса производй ся монтаж погружных кон55 тактных элементов на стенках контейнера, при этом концы проводников 9 закрепляются в торцовых зажимах с образованием в них натяга, обеспечивающего начальный

1756387 незначительный наклон концов цилиндров в сторону дна контейнера, Последующие перемещения кусков 5 в полости контейнера при формировании активного элемента анода производится с осевыми усилиями, дополнительными кдейс вующим силам тяжести, При этом каждый очередной кусок металла, нажимая своим нижним торцом на концевые участки противолежащих консольных цилиндрба,""прбгибает их в разные стороны, превращая из прямых в упруго изогнутые. При этом витки цилиндров со стороны приложения изгибающей нагрузки веерообразно раскрываются, а на противоположной стороне (в плоскости ее действия) надавливают друг на друга, располагаясь центрами поперечных сечений по кривой, близкой к дуге окружности, По окончании загрузки контейнера растворяемым металлом производится "закорачивание" внутренних контактных пластин

2 на верхнюю часть активного элемента с помощью стержней или пружин, после чего анод завешивается на токоведущую штангу

29. В результате активный элемент оказывается плотно зажатым между многими контактными элементами противоположных стенок по всей высоте контейнера.

Благодаря двустороннему давлению контактных элементов токоподвода анодный материал в сборном столбе металла расположен упорядоченно и, так же как tn монолитная пластина, находится в средней части контейнера на сравнительно большом удалении от его стенок, в отличие от известных конструкций, где большинство токопроводящих отверстий перфорации прикрыто изнутри плоскостями отдельных кусков, По мере его растворения толщина слоя электролита в этих зазорах, благодаря упругим контактным элементам, постепенно увеличивается. Все это способствует уменьшению затруднений по уходу катионов металла из приэлектродного столба электролита через токопроводящие отверстия 20, что благоприятствует равномерному растворению- поверхностных слоев активного элемента и в конечном итоге уменьшает вероятность получения некачественных покрытий вследствие,нарушения анодного процесса.

В начальные периоды растворения исходной загрузки цилиндры 8 могут контактйровать с анодным металлом несколькими нижйими витками, т.е. одновременно а не-. скольких точках. По мере уменьшения толщины столба металла вышележащие витки из непосредственного контактироваййя выключаются, и в процессе растворения оснонной массы металла оно осуществляется последним витком на площадке точечных размеров. Благодаря высоким удельным давлениям, развиваемым при этом за счет

5 сил реакции прогнутых витков цилиндров, электроизолирующая пассивная пленка на материале последних, так же как и возможные химические или механические загрязнения на поверхности энодного металла, 10 продавливаются, чем обеспечивается существование надежных электрических-контактов на весь период его растворения, Поскольку в описываемом аноде токоподвод к сборному активному элементу осу15 ществляется многими равномерно распределенными койтактными элементами, а сэм активный элемент состоит, как правило, иэ одного-трех вертикальных рядов (в продольном сечении) кусков металла, 20 потенциал анодной поляризации практически на каждый из них подается непосредственно от контактных элементов-, т,е, с минимальными потерями — в отличие от аналогичных известных конструкций, где он по25 дается последовательно от одного куска металла к другому с потерями в каждой из них и на границах их"сойрикосновения. Это способствует обеспечению постоянства и идентичности электрического режима рас30 творения составляющих активный элемент кусков металла, а вместе-с этим стабильности работь! анода в целом, По мере растворения исходной загрузки производится периодическое пополне35 ние зоны реакции электрохимического растворения новой порцией анодного материала с демонтажом и 11овторной устайовкой контактных элементов в горловине контейнера.

40 8 случаях, когда активный элемент анода образован монолитной пластиной илй другими подобными длинномерными кусками растворяемого металла с высокой собственной электропроводностью, процесс

45 растворения может осуществляться с применением одних только контактных элементов, устанавливаемых" в горловина контейнера.

Использование погружных контактных

50 элементов при этом необязательно, поскольку распределение тока по поверхности активного элемента обеспечивается самым металлом этого вита анодного материала.

При растворений длинномерных кусков

55 в комбинации с кусками меньших размеров (длиной, например в I/3...1/4 высоты контейнера) вместо погружных контактнйх элементов 8 с проводниками 9 в отверстйях 19 боковых стенок i<îíòåéíåðé могут устанавливаться прижимные элемейты; выполняе1756387 обеспечивает возможность качественного 25 растворения крупиокускового энодного материала разных размерных характеристик.

50 мые, например, в виде Стержней, из коррозионностойкого диэлектрика, например губчатой резины (нэ чертежах ие показано).

При таком выполнении анода прижимные элементы, образующие иа боковых стенках контейнера многоупругие элементы, выполняют все функции многоупругих контактных . элементов, образуемых токопроводящими спиралями: они ориентируют и направляют куски металла при загрузке, обеспечивают технологически необходимые массогабариты активного элемента и т. д. При этом функции по коитактированию эти миогоупругие элементы из коррозионио-стойких материалов выполняют косвенно — за счет прижима кусков металла меньших размеров к длинномериым, токоподвод к которым обеспечивается контактными элементами 6 или 7.

Таким образом, система токоподвода в описанном аноде, способствуя повышению постоянства и идентичности электрического режима растворения составляющих активный элемент кусков металла, При этом система токоподвода принимает иа себя йесколько важнейших функций контейнера, превращая его в обычный корпусйой элемент устройства, служащий для пространственного координирования монтируемых иа ием элементов конструкции.

Это позволяет обойтись минимальным потреблением труднодоступных металлов, таких как титан, при ведении анодного хозяйства в обычных электролитах, поскольку наиболее габаритная и материалоемкая часть анода — контейнер — выполнена из значительно менее дефицитных и дорогостоящих полимерных материалов, Эта возможность изготовления контейнера из химически и электрохимически инертных материалов, наряду с выполнением контактных элементов и контейнера самостоятельными элементами. конструкции, обеспечивающим их независимый ремонт илй замену, позволяет использовать описанный анод в агрессивных rio отношению к титану электролитах, например фторид5

20 ных, в которых известные конструкции с улучшенным токоподводом малопригодны ввиду быстрого коррозиониого износа металлического контейнера, экраиирования им активного элемента или протекания побочных процессов вследствие ослабления электроизолирующих свойств пассивными пленками или полной утратой последних его материалом, Формула изобретения

1, Анод для установок электролитического нанесения покрытий, содержащий перфорированный контейнер для энодного материала, боковые стенки которого выполнены с контактными элементами, и контактно-подвесные крюки, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет обеспечения работы во фторидсодержащих электролитах и использования длинномериого аиодного материала, он снабжен токопроводящим поясом с дополнительными контактными элементами, закрепленными в верхней части контейнера и электрически соединенными с контактно-подвесными крюками, при этом контейнер выполнен из жесткого коррозиониостойкого диэлектрика, а контактные элементы боковых стенок-гибкими и уп ругими.

2. Анод по и, 1, отл ич а ю щи и ся тем, что контактные элементы боковых стенок выполнены в виде спиралей с проводниками, соединенными с токопроводящим поясом.

3. Лиод по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щи и с я тем, что ои снабжен разьемными соеди-. нениями с пробками, при этом одни концы проводников выполнены в виде наконечников, установленных в разъемных соединениях, а концы спиралей навернуты нэ пробки.

4. Анод по пп. 1-3, отличающийся тем, что он снабжен торцовыми зажимами для соединения токопроводящего пояса с проводниками контактных элементов.

5. Анод по пп. 1-4, отличающийся тем, что проводники, наконечники и пробки. выполнены с коррозионностойкой электро, изоляцией.

1756387

1756387

1756387

Составитель К), Болобан

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор M. Ткач. Редактор А, Зробок

:-Цроизводственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3064 . Тираж Подписное

: ВНИИПИ Государственного комитета па изобретениям и открытияМ при ГКНТ СССР

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