Устройство для электрохимического нанесения покрытия

 

Изобретение относится к электрохимическому производству и может быть использовано для изготовления медно-графитовых источников постоянного тока. На медный сердечник, помещенный в ванну из кварцевого стекла из коллоидно-графитового раствора на этиловом спирте, осаждается графит в виде ориентированных перпендикулярно сердечнику графитовых площадок, при этом устройство содержит перфорированную трубку, повторяющую конфигурацию электрода, на который наносят покрытие, и установленную с зазором к нему, выполненную из графита и с отверстиями диаметром 0,3 мм и 2,0 мм при соотношении суммарной площади отверстий меньшего диаметра и суммарной площади отверстий большего диаметра 1 : 1. Технический результат: формирование графитовой оболочки из пространственно ориентированных графитовых пластинок при изготовлении медно-графитовых источников постоянного тока. 1 ил.

Изобретение относится к электрохимическому производству, в частности к устройствам для электрохимического нанесения покрытий на металл, и может быть использовано для изготовления медно-графитовых источников постоянного тока.

Все устройства - электролитические ванны - содержат аноды и катоды ("Краткая химическая энциклопедия", 1967 г., т. V, с. 930-940). Используют их для нанесения покрытий, которые формируются с определенной равномерностью и плотностью.

Наиболее близким аналогом заявленному изобретению является устройство для электролитического нанесения покрытий, содержащее ванну, электроды - катод и анод и тонкостенную перфорированную трубку, повторяющую конфигурацию электрода, на который наносят покрытие и установленную с зазором к нему (WO 86/02671, МПК 7 C 25 D 17/10, опубл. 09.05.1986 г.).

Недостатком их является то, что наносимые частицы не ориентированы в пространстве по оси положительный полюс - отрицательный полюс. Графитовая оболочка, нанесенная на медный сердечник без ориентации графитовых пластинок, не обладает качеством формирования разности потенциалов.

Задача изобретения - нанесение графитового покрытия на медный сердечник таким образом, чтобы графитовые пластинки прилегали к медному сердечнику направленно, узкой боковой поверхностью, для достижения ковалентной связи между графитом и медью.

Задача достигается тем, что устройство для электрохимического нанесения покрытия, содержащее ванну, электроды - катод и анод и тонкостенную перфорированную трубку, повторяющую конфигурацию электрода, на который наносят покрытие, и установленную с зазором к нему, согласно изобретению снабжено опорным каркасом, состоящим из верхнего диска, нижнего диска и четырех стоек, ванна и опорный каркас выполнены из кварцевого стекла, катод - в форме полусферы из графита и закреплен на днище ванны фторопластовыми уплотнительными гайками, а в качестве электрода, на который наносят покрытие, используют анод, перфорированная трубка установлена на фторопластовых втулке и сухаре, выполнена из графита и с отверстиями диаметром 0,3 мм и 2,0 мм, при этом соотношение суммарной площади отверстии меньшего диаметра и суммарной площади отверстий большего диаметра составляет 1 : 1. При этом в качестве анода используют медный сердечник.

На чертеже представлен общий вид устройства для электрохимического нанесения покрытия с обозначением уровня коллоидно-графитового раствора.

Для нанесения пространственно-ориентированных графитовых пластинок на медный сердечник - анод, используют электролизер, состоящий из ванны 1, наполненной коллоидно-графитовым раствором (растворитель - этиловый спирт), электрода 2 (катода), тонкостенной перфорированной трубки 3, установленной на медный сердечник 4 (анод) и опорного каркаса, включающего в себя диск верхний 5, диск нижний 6 и четыре стойки 7.

Ванна представляет собой изготовленный из кварцевого стекла сосуд. В днище сосуда выполнено отверстие для установки электрода 2, в торец нижней части которого вмонтирован многожильный медный провод 8. Электрод 2 крепится к днищу ванны 1 посредством двух фторопластовых гаек 9 и выполнен из графита в форме полусферы, необходимой для получения равномерного распределения силовых линий в электрическом поле между электродом 2 (катодом) и медным сердечником 4 (анодом), который фиксируется в каркасе верхней частью посредством центрирующей шайбы 10 на верхнем диске 5, а нижней частью посредством опирания фторопластового сухаря 11 - на центрирующий конус 12 нижнего диска 6. Все детали каркаса и центрирующую шайбу 10 изготавливают из кварцевого стекла. На медном сердечнике 4 (аноде) при помощи фторопластовой втулки 13 и фторопластового сухаря 11 закреплена тонкостенная перфорированная графитовая трубка 3, конфигурация поперечного сечения которой повторяет конфигурацию поперечного сечения медного сердечника 4 и установленную с зазором к нему. Перфорация состоит из отверстий диаметром 0,3 мм и отверстий диаметром 2 мм с соотношением суммарной площади отверстий меньшего диаметра к суммарной площади отверстий большего диаметра как 1 : 1, при этом отверстия диаметром 2 миллиметра предназначены для циркуляции коллоидно-графитового раствора, а отверстия диаметром 0,3 миллиметра - для правильной ориентации при осаждении графитовых пластинок из коллоидно- графитового раствора и обеспечения ковалентной связи между графитом и медью. Длина тонкостенной перфорированной трубки 3 определяется задаваемой длиной графитовой оболочки изготавливаемого медно-графитового источника постоянного тока и, в свою очередь, определяет уровень коллоидно-графитового раствора в ванне 1, зазор между тонкостенной перфорированной трубкой 3 и медным сердечником 4 зависит от слоя осаждаемого графита.

Ванна 1 и все детали каркаса - поз. 5, 6, 7 изготовлены из кварцевого стекла для предотвращения искажения под влиянием внешнего воздействия направленных строго перпендикулярно к аноду - медному сердечнику 4 силовых линий создаваемого в ванне 1 электрического поля.

Силовые линии электрического поля ориентируют и направляют графитовые пластинки коллоидно-графитового раствора перпендикулярно поверхности анода - медного сердечника 4. Гайки 9, втулка 13 и сухарь 11 изготовлены из фторопласта - как химически инертного материала к коллоидно-графитовому раствору.

Устройство работает следующим образом. Ванну 1 наполняют коллоидно-графитовым раствором, причем уровень наполнения устанавливают по верхнему торцу тонкостенной перфорированной трубки 3. На анод - медный сердечник 4 и катод - графитовый электрод 2 подают постоянное напряжение до 1000 В, при этом отрицательно заряженные графитовые пластинки коллоидно-графитового раствора, проходя через тонкостенную перфорированную трубку в электрическом поле, пространственно ориентируются перпендикулярно поверхности анода - медного сердечника 4 и равномерно осаждаются на нем.

Осажденная, таким образом, на медный сердечник 4 графитовая оболочка способствует формированию разности потенциалов между медным сердечником и графитовой оболочкой и является анодом медно-графитового источника постоянного тока.

Формула изобретения

1. Устройство для электрохимического нанесения покрытия, содержащее ванну, электроды - катод и анод и тонкостенную перфорированную трубку, повторяющую конфигурацию электрода, на который наносят покрытие, и установленную с зазором к нему, отличающееся тем, что оно снабжено опорным каркасом, состоящим из верхнего и нижнего дисков и четырех стоек, ванна и опорный каркас выполнены из кварцевого стекла, катод в форме полусферы - из графита и закреплен на днище ванны фторопластовыми уплотнительными гайками, а в качестве электрода, на который наносят покрытие, используют анод, перфорированная трубка установлена на фторопластовых втулке и сухаре, выполнена из графита с отверстиями диаметром 0,3 мм и 2,0 мм, при этом соотношение суммарной площади отверстий меньшего диаметра и суммарной площади отверстий большего диаметра составляет 1:1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве анода используют медный сердечник.

РИСУНКИ

Рисунок 1