Результат интеллектуальной деятельности: АНОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ ВАНН

Изобретение относится к конструкциям растворимых анодов, применяемым при электролитическом получении металлопокрытий, и может быть использовано, в частности, для получения покрытий из меди или анодного растворения изделий на основе медных сплавов.

Известен анод для установок электролитического нанесения покрытий, представляющий собой перфорированный контейнер из гибкого пружинящего листового металла, на внутренних стенках которого выполнены кольцевые зубчатые венцы, внутренние полости которых являются отверстиями перфорации (авт. св. СССР N 1339168, кл.С 25 D 17/10, 1987). Зубья металлических венцов контактируют с поверхностью насыпных анодов, находящихся в контейнере, обеспечивая токоподвод к ним через электропроводящие стенки контейнера, которые постепенно сжимаются по мере растворения загрузки. Одновременно зубчатые венцы способствуют появлению зазоров между стенками контейнера и кусковым материалом загрузки и омыванию последних со всех сторон поступающим из ванны электролитом. За счет увеличения контакта стенок контейнера с анодным материалом и увеличения площади его сообщения с электролитом повышаются скорость растворения загрузки и качество наносимых покрытий.

Недостатком конструкции является то, что она позволяет обеспечить хороший электрический контакт только с частью загрузки, находящейся вблизи поверхности контейнера, а не во всем ее объеме. Следует иметь в виду, что между анодными кусками всегда имеются пустоты и перемыкания. Внутри такой загрузки происходит неравномерное распределение электролита, поступающего через перфорированные стенки контейнера из основной ванны. Кроме того, по мере растворения насыпных анодов изменяется состав окружающего их электролита (как правило, происходит снижение кислотности "анодной ванны"). При этом практически отсутствует перемешивание электролита в контейнере, особенно если последний помещен в чехол для задержания анодного шлама. Все это приводит к неоднородности распределения электрического потенциала по объему загрузки в ходе процесса электролиза, и как следствие - к снижению скорости и равномерности растворения анодного материала. Кроме того, конструкция является достаточно металлоемкой, поскольку полностью выполнена из металла.

Известны перфорированные анодные контейнеры, имеющие сборно-разборную конструкцию, в которых торцевые стенки и дно выполнены из токопроводящего листового материала, химически и электрохимически устойчивого в условиях эксплуатации, а боковые стенки - из коррозионно-стойкого жесткого листового диэлектрика, либо контейнеры, полностью выполненные из диэлектрика (авт. св. СССР NN 1713992, 1708945, 1756387, кл.С 25 D 17/10, 1992]. Для восполнения убыли токопроводящей контактной поверхности ввиду применения диэлектрика и улучшения равномерности распределения электрического потенциала по высоте перерабатываемых насыпных анодов в рабочий объем контейнера вводят металлические контактные элементы. Эти элементы одним концом погружены в насыпные аноды, а другой их конец жестко закреплен на электропроводящей стенке контейнера или через проводники соединен с электропроводными элементами контейнера.

Такие конструкции также характеризуются неравномерным распределением электрического потенциала по объему анодной загрузки в результате причин, указанных выше.

Известен анод, представляющий собой перфорированный металлический контейнер с анодной загрузкой, через который по центру проходит перфорированная металлическая труба, нижним концом соединенная с токоподводом. Через трубу производится прокачка анодной загрузки свежим электролитом. Для улучшения электрического контакта между анодным контейнером и растворяемым материалом последний предлагается уплотнять давлением, подпрессовывая его к стенкам и дну. Для этого конструкцией предусмотрены подвижная крышка с гайкой, гофрированный элемент, пружина и поджимное кольцо (Авт. св. СССР N 452628, кл.С 25 D 17/10, 1974).

Подача свежих порций электролита с определенным напором через трубу способствует стабилизации состава электролита внутри контейнера. Одновременно обеспечивается перемешивание электролита. Однако, учитывая достаточную плотность загрузки, стабилизация первоначального состава электролита и его перемешивание обеспечиваются не во всем объеме контейнера, а только вблизи трубы. Таким образом, данное техническое решение позволяет обеспечить хороший электрический контакт с насыпными анодами, расположенными непосредственно у поверхности контейнера и у поверхности трубы. В остальной части загрузки сохраняется неравномерность распределения электрического потенциала. Конструкция является металлоемкой и сложной за счет применения специального устройства поджима.

Наиболее близким к заявляемому является[Пат РФ №2 112 088кл.С 25 D 17/10 заяв.97109224/02, 05.06.1997Опубликовано: 27.05.1998]Изобретение позволяет в ходе процесса электролиза обеспечить стабильное равномерное распределение электрического потенциала по всему объему насыпной загрузки .Данная цель достигается тем, что в известном аноде, представляющем собой перфорированный контейнер из материала, устойчивого к воздействию электролита, с насыпной загрузкой, через который коаксиально проходит перфорированная труба для прокачки электролита, соединенная с токоподводом, согласно изобретению труба имеет отходящие от нее распределительные перфорированные патрубки, расположенные на разной высоте, и снабжена нижним и верхним контактными элементами, причем стены контейнера и труба с патрубками выполнены из жесткого диэлектрика, а дно контейнера и контактные элементы выполнены из электропроводного материала.

Преимущества прототипа заключаются в следующем:При прокачке электролита исходного состава через трубу с перфорированными патрубками, расположенными на разной высоте, происходят постоянная подпитка "анодной ванны" свежим электролитом и его перемешивание одновременно по всему объему загрузки, что обеспечивает стабильность химического состава электролита. Кроме того, за счет перемешивания улучшается контакт поверхности анодов с электролитом. В результате обеспечивается равномерное распределение электрического потенциала между отдельными кусками в объеме всей загрузки при минимуме конструктивных электропроводящих элементов - дно контейнера и контактные элементы трубы.

К недостаткам прототипа следует отнести высокую вероятность разрыва контакта между элементами насыпной нагрузки и высокую коррозию электропроводящих элементов

Решаемой проблемой заявляемого изобретения является исключение вероятности разрыва контакта между элементами насыпной загрузки, повышение надежности работы устройства и расширение его функциональных возможностей.

Заявленное в техническом решении достигается тем, что анод для электролитических ванн, представляющий собой перфорированный контейнер из неэлектропроводного материала, устойчивого к воздействию электролита, с насыпной загрузкой, соединенной с токоподводом, отличающийся тем, что токоподвод размещен внутри коаксиального контейнеру кессонного колпака , а контакт с анодным матералом поддерживается за счет возможности перемещения кессонного колпака под собственным весом или дополнительной нагрузки.

При этом из токоподвод выполнен материала с высокой магнитной восприимчивостью, типа самарий- кобальтовых или неодимовых магнитов. Кроме того перфорированный контейнер имеет герметичную нижнюю заглушку.

Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что кессонный колпак в котором всегда сохраняется воздушный зазор исключает контакт токоподвода с электролитом, но при этом обеспечивается контакт с насыпной загрузкой анода. Таким образом исключается коррозия материала токоподвода и обеспечивается высокая электропроводность системы в целом. В качестве токоподвода могут быть использованы самарий - кобальтовые или неодимовые магниты. Это расширяет возможности использования анода в том числе за счет промежуточных слоев на основе порошкообразного железа. Наличие герметичной заглушки в основании контейнера может быть целесообразным при рекуперации алмазов из отходов сегментов коронок образивного инструмента.

На рисунке (фиг.1)вариант анода для электролитических ванн представлен в разрезе. Корпус контейнера 1 выполнен из изолятора, используемого для загрузки кускового материала 6, имеет перфорационные отверстия 5, выполненные по боковой поверхности контейнера, токоподвод 3, размещен в полости кессонного колпака2, с низу контейнер имеет заглушку 4 для сбора нерастворившихся остатков. Для ввода в эксплуатационный режим в контейнер 1 загружаются фрагменты металла или сплава подлежащего растворению. Сверху опускается кессонный колпак 2 с размещенным в нем токоподводом 3. В качестве катода может быть использованы любые электропроводные материалы в соответствие с решаемой задачей. Они располагаются снаружи анода в емкости для электролита. После подачи токовой нагрузки и вывода на заданный режим, кессонный колпак с токоподводом под действием силы тяжести опускается в контейнере по мере растворения фрагментов металла. Кессонная полость исключает коррозию токоподвода.