Катод для электролитического нанесения цветных металлов

 

Использование: изобретение относится к катодам для электролитического нанесения цветных металлов. Сущность: в катодной основе, имеющей на обеих сторонах области из диэлектрического материала, проходящие от ее вертикальных кромок, и расположенные на уровне контактирования с основой отделителей для отслаивания верхних кромок осажденного цинка, выполнен паз, проходящий на уровне областей из диэлектрического материала, в котором размещена плоская деталь из диэлектрического материала, равная по толщине основе, поверхности детали выполнены плоскими и компланарными с поверхностями основы. Деталь и паз имеют средства, препятствующие перемещению детали в любом направлении. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к катоду для электролитического нанесения цветных металлов, таких как цинк, медь и т.д. и к плоскому катоду, представляющему собой алюминиевую пластину и предназначенному, в частности, для производства цинка.

В катодах вышеописанного типа алюминиевая пластина обычно ограничена вдоль верхней кромки стержнем, который толще и длиннее, чем указанная кромка. Выполненные таким образом катоды расположены в электролитических ваннах, причем алюминиевые листы расположены вертикально, а стержень играет роль головки для поддерживания катода в ванне и для присоединения управляющего им подъемного устройства.

Во время процесса электролиза цинк постепенно осаждается по всей поверхности алюминиевой пластины в той ее части, которая погружена в электролитическую ванну.

Обычно вертикальные кромки алюминиевой катодной пластины покрывают защитным диэлектрическим материалом, который предотвращает осаждение цинка на вертикальных кромках. Таким образом, слои цинка, осажденные на каждой из поверхностей алюминиевой пластины, не соединяются вдоль ее вертикальных кромок.

Слой цинка, осаждающийся на катодах, плотно прилегает к поверхности алюминиевой пластины. Устройство, используемое для отделения этого слоя, включает два вертикально перемещающихся ножа, оканчивающихся сходящимися горизонтальными поверхностями, образующими нижние кромки углового сечения, длина которых приблизительно равна ширине катодов. При использовании этих устройств для отделения пластин цинка от катода с каждой стороны катода располагают по одному ножу; режущие кромки обоих ножей прижимают к указанным поверхностям выше уровня осадка цинка на катоде. Затем ножи перемещают вниз так, что при соприкосновении их режущих кромок со слоем цинка, осажденного на каждой стороне катода, происходит его отделение.

Недостаток этой системы в том, что ножи повреждают поверхности катода по всей его высоте, делая его непригодным к использованию после некоторого числа операций. Из-за высокой стоимости катодов эта система отделения цинка, таким образом, непригодна.

Была предпринята попытка разрешить вышеупомянутые проблемы с помощью устройства, осуществляющего две последовательные операции воздействия на катод. Во время первой операции верхнюю кромку осажденных слоев цинка отделяют посредством горизонтально перемещающегося бокового отделителя, а во время второй операции слои цинка полностью удаляют посредством двух вертикальных ножей. Боковой отделитель состоит из двух горизонтальных кронштейнов, рабочий конец которых имеет кромку в форме вертикального углового клина; на каждой стороне катода установлено по одному указанному кронштейну на высоте верхней кромки осажденного слоя цинка с возможностью их перемещения в осевом направлении. При перемещении этих кронштейнов их рабочий конец прижимается к поверхности катода и вызывает ее эрозию и изнашивание.

Известны катоды, в верхней части одной из вертикальных кромок которых для облегчения действия бокового отделителя установлена качающаяся деталь, выполненная из диэлектрического материала и расположенная на уровне вхождения отделителя в контакт с пластиной на высоте, соответствующей уровню электролита в ванне. Эта деталь имеет канавки и зажимает катодную пластину, к которой она прикреплена посредством оси, перпендикулярной указанной пластине. Эта деталь поворачивается вокруг указанной оси между нижним продолжением, в котором она совмещена с пластиной и, являясь продолжением защитного профиля вертикальных кромок, покрывает некоторую область пластины, предотвращая осаждение на ней цинка в процессе электролиза, и верхним положением, в котором указанная область открыта и свободна от осадка, что позволяет кронштейнам бокового отделителя двигаться вверх к поверхностям катодной пластины в этой области и по мере продвижения встречать кромку цинка и отделять его. Эти катоды имеют один существенный недостаток, который проистекает из необходимости поворачивать качающуюся деталь из нижнего положения в верхнее каждый раз, когда необходимо отделить осадок цинка. Когда катод погружен в ванну, качающаяся деталь должна находиться в нижнем положении. Поворот качающейся детали и условия, в которых работает указанная деталь, вызывают через относительно короткий промежуток времени потерю согласованности между деталью и катодом и в существенной степени между осью вращения; и качающаяся деталь должна подниматься вручную во время операции по отделению цинка, что соответственно увеличивает стоимость процесса (в виде затрат на труд) и увеличивает коррозию катодного листа в этой области.

Известен катод, пластина которого имеет фиксированное покрытие, выполненное из изолирующего материала и начинающееся от одной из вертикальных кромок в области вхождения боковых отделителей в контакт с пластиной и их остановки. Это покрытие распространяется на области, которые совпадают с поверхностями пластины, и на сечение промежуточной вертикальной кромки. Наружные поверхности покрытия плоские и расположены в той же плоскости, что и пластина, для чего обе поверхности указанной пластины снабжены выемками, форма и глубина которых определяет форму и толщину покрытия изолирующим материалом для каждой стороны пластины. Чтобы предотвратить отделение этого покрытия от катодной пластины область, в которой выполнены выемки для фиксирования указанного покрытия, может быть снабжена сквозными отверстиями, через которые соединяются слои покрытия на каждой из поверхностей пластины. Такое выполнение сложно в изготовлении из-за необходимости делать углубления на обеих поверхностях катодной пластины и сквозные отверстия между указанными углубленными областями, через которые должны соединяться покрытия на обеих поверхностях. Все это приводит к значительному удорожанию катодов. Кроме того, воздействие боковых отделителей на изолирующее покрытие катода приводит к преждевременному разрушению перемычек между покрытиями на каждой из сторон, вызывающему отделение покрытия от пластины. Более того, относительно уменьшается толщина изолирующих покрытий, а действие отделителей вызывает их преждевременное разрушение, обнажая часть пластины и вызывая образование неравномерных осадков цинка, затрудняющих действие отделителей. Это вызывает необходимость периодического осмотра катодов для возобновления на них изолирующих покрытий.

Задачей изобретения является создание катода, пластина которого в области, где действуют боковые отделители, снабжена изолирующей поверхностью, проходящей начиная от соответствующей вертикальной кромки; причем пластина и изолирующая поверхность выполнены таким образом, что процесс наложения или сборки указанной поверхности прост в осуществлении, так что возможную замену такой поверхности можно провести на том же производящем цинк предприятии, не прибегая к сложным устройствам или процедурам.

Кроме того, задачей изобретения является также создание поверхности из электроизолирующего материала с высокой износостойкостью, установка которой на поверхности катодной пластины практически не изменяет стоимости такой пластины, и характеристики которой даны в формуле изобретения.

Согласно изобретению катодная пластина снабжена пазом, проходящим начиная по крайней мере от одной из ее кромок, перпендикулярных стержню подвески, и расположенным непосредственно у этого стержня в области вхождения в контакт с пластиной и остановки горизонтального отделителя, который производит начальное отделение верхней кромки слоев цинка, осажденного на обеих поверхностях катодной пластины. Высота этого паза превышает ширину рабочей кромки отделителей; в пазу по высоте размещена плоская деталь из диэлектрического кислотостойкого материала такой же толщины, что и пластина. Деталь из диэлектрического материала ограничена плоскими поверхностями, компланарными поверхностями катодной пластины. Форма детали из диэлектрического материала совпадает с формой паза.

В полученном катоде изолирующие поверхности, расположенные в области вхождения в контакт с боковыми отделителями имеют значительную устойчивость, так как они образованы изолирующей деталью, толщина которой такая же, как толщина катода.

Кроме того, формирование изолирующих поверхностей посредством детали из диэлектрического материала позволяет получить в процессе осаждения кромку достаточной глубины в форме шнура, прилегающую к указанным изолирующим поверхностям, что облегчает действие отделителей на начальной стадии.

Кроме того, детали из диэлектрического материала предотвращает образование нежелательных осадков между изолирующим материалом и фасками катодной пластины.

Паз или пазы катодной пластины снабжены средствами для предупреждения перемещения детали из диэлектрического материала как в ее собственной плоскости, так и в перпендикулярном к ней направлении, что обеспечивает ее неподвижность и размещение в прорези пластины.

На фиг. 1 изображен фронтальный разрез катода, выполненного в соответствии с изобретением; на фиг. 2 то же, вид сбоку; на фиг. 3 - соответствует детали А фиг. 1, показанной в более крупном масштабе; на фиг. 4 вид, подобный фиг. 3, показывающий катодную пластину без детали из изолирующего материала; на фиг. 5 и 6 разрезы по линиям V-V и VI-VI фиг. 3, соответственно.

Катод (фиг. 1 и 2) содержит пластину 1 прямоугольной формы, выполненную из алюминия, алюминиевого сплава и т.д. которая имеет закрепленный на одной из ее поперечных кромок стержень 2 большей ширины и длины. Этот стержень представляет собой головку катода и используется для поддержания катода в электролитической ванне и перемещения катода с помощью подъемного устройства, для чего головка снабжена сверху кольцами или крюками 3. Вертикальные кромки пластины закрыты посредством формы 4, выполненной из диэлектрического материала, которая предотвращает осаждение цинка вдоль этих защищенных кромок, так, чтобы слои цинка, осаждающиеся на поверхностях пластины 1, не соединялись вдоль этих вертикальных кромок. Таким образом, цинк на катоде осаждается на свободных поверхностях пластины 1, образуя два слоя, которые соединены только по их нижней кромке.

Пластина 1 также снабжена происходящими начиная с одной из вертикальных кромок областями 5 из диэлектрика, стойкого по отношению к кислотам, используемым в электролитических процессах. Область 5 расположена рядом со стержнем 2, совпадая с областью вхождения в контакт с пластиной поперечных отделителей (не показанных) и предназначенных для отделения верхней кромки осажденных слоев цинка. Верхняя кромка 6 слоев цинка, осажденных на пластине 1 (пунктирная линия на фиг.1,3 и 4), совпадает с этой областью 5. Показана также ось без поперечных отделителей.

Согласно данному изобретению область 5 представляет собой деталь, выполненную из кислотостойкого пластика, и равную по толщине пластине 1. Для установки этой детали в пластине 1 выполнен паз 7, проходящий начиная от одной из вертикальных кромок, причем этот паз может иметь любую конфигурацию, и высота его больше, чем ширина рабочей кромки горизонтального отделителя, посредством которого отделяется верхняя часть слоя цинка, осажденного на катоде. Входное отверстие паза 7 имеет сужение, образованное частями 8 и 9, которые обеспечивают частичное перекрывание. Форма детали 5 совпадает с формой паза 7, так, что эта деталь не может отделиться или отойти от пластины за выступы 8 и 9. Кроме того, форма противоположных кромок детали 5 и паза 7 соответствует друг другу. В примере, показанном на фиг.5 и 6, кромка 10, которая ограничивает паз 7, имеет закругленные края, начинающиеся от обеих поверхностей пластины 1 и образующие выпуклое угловое сечение. Противоположная кромка детали 5 снабжена угловым в сечении вогнутым пазом, который может быть совмещен с угловой кромкой 10.

Эта система соединения двух противоположных кромок детали 5 и паза 7 предупреждает перемещение указанной детали в поперечном направлении относительно пластины 1.

Таким образом, деталь 5 из диэлектрического пластика лишена возможности перемещаться относительно катодной пластины 1.

Как было указано выше, толщина детали 5 соответствует толщине пластины 1, так что основные поверхности указанной пластины компланарны поверхностям пластины 1 (фиг.5 и 6).

Имеющие указанные отличия области 5 из диэлектрического материала проходят начиная от вертикальной кромки пластины 1, в контакт с которой входит горизонтальный отделитель, и предотвращает осаждение цинка. Отделители легко скользят по поверхности детали 5 до тех пор, пока они не достигают слоев цинка, осажденных на поверхностях пластины 1, осуществляя их отделение от указанной пластины; этой операции способствует образование "шнуров", кромки которых прилегают к детали 5.

Деталь 5 может быть непосредственно запрессована в полость 7 или выполнена из двух половинок, полученных разделением указанной детали проходящей через центр плоскостью, параллельной основным поверхностям детали. В последнем случае каждая из двух половин присоединяется к одной стороне полости 7, и они соединяются вместе любым способом, например, посредством кислотного клея, термической сварки и т.д.

Пластина 1 может быть снабжена пазом 7, проходящим начиная от каждой из ее вертикальных кромок, причем в каждом из двух пазов размещены детали 5.

Формула изобретения

1. Катод для электролитического нанесения цветных металлов, содержащий основу в виде пластины из алюминиевого сплава или подобного ему материала предпочтительнее прямоугольной формы, одна из коротких сторон которой оканчивается стержнем или головкой, длина которой превышает длину пластины, и которая имеет на обеих сторонах области из диэлектрического материала, проходящие от одной или обеих ее длинных сторон и расположенные напротив одна другой на уровне вхождения в контакт с пластиной нескольких горизонтальных отделителей, осуществляющих отделение верхней кромки осажденных слоев цинка, отличающийся тем, что в пластине выполнен паз, начинающийся по крайней мере на одной из кромок, перпендикулярных к стержню, и размещенный непосредственно у стержня на том же уровне, что и области из диэлектрического материала, в пазе, имеющем высоту большую, чем ширина отделителей, размещена плоская деталь из кислотостойкого диэлектрического материала, равная по толщине пластине, поверхности детали выполнены плоскими и компланарными с поверхностями пластины, а форма совпадает с формой паза, деталь и паз имеют средства, препятствующие перемещению детали в любом направлении.

2. Катод по п. 1, отличающийся тем, что средства, препятствующие перемещению детали из диэлектрического материала, выполнены в виде сужений, расположенных с обеих сторон от входа в паз, и шунтового соединения кромок детали с противоположными кромками паза.

3. Катод по п. 2, отличающийся тем, что шпунтовое соединение имеет угловое сечение с выпуклым профилем вдоль паза и вогнутым профилем вдоль противоположной кромки детали из диэлектрического материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6