DE1935231A1 - Verfahren zur Bestimmung der Stromausbeute elektrolytischer Baeder - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung der Stromausbeute elektrolytischer Baeder

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/30Structural combination of electric measuring instruments with basic electronic circuits, e.g. with amplifier

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  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Description

  • Herfahren zur 3stirnmung der Stromausbeute elektrolytischer Bäder Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, welches dazu verwendet werden soll die Stromausbeute elektrolytischer Bäder zu bestimmen. Es wird dabei eine Elektrolysezelle verwendet welche den Elektrolyten des zu untersuchenden Bades und Elektroden enthalt Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, daß zur Steuerung des Gewichts eines in elektrolytischen Bädern abgeschiedenen bzw. aufgelösten Metalls, d.h. zur Steuerung der Schichtdickedesselben auf dem Bearbeitungsgut, die Stromausbeute des Bades möglichst genau bekannt sein muß. Das Gewicht bzw. die Schichtdicke werden nämlich nicht nur von der geflossenen Elektrizitätsmenge bestimmt, sondern hängen z.T. ganz wesentlich von der kathodischen Stromausbeute ab, die auch von der Stromdichte beeinflußt wird Die Bestimmung der Stromausbeute ist bisher nur im Laboratorium möglich, so daß die praktischen Arbeitsbedingungen der Bäder, bspw. die Elektrolytzusammensetzung, die Temperatur und die Stromdichte, bei den bisherigen Stromausbeutemessungen vielfach nur unzulänglich berücksichtigt werden. Die im Laboratorium durchgeführten Messungen sind nicht nur aufwendig und lediglich von geschultem Personal durchfahrbar, sondern das erzielte Ergebnis ist auch unbefriedigend, da die Stromausbeute nicht mit hinrechender Genauigkeit bestimmt werden kann. Die Folge ist ein ungenau kontrolliertes Arbeiten der elektrolytischen Bäder und das Gewicht bzw. die Schichtdicke des abgeschiedenen Metalls können nur innerhalb relativ weiter Grenzen vorausbestimmt werden.
  • Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden ein Verfahren zur Bestimmung der Stromausbeute elektrolytischer Bäder anzugeben, welches nahezu automatisch durchgeführt und mit welchem die Strom ausbeute genauestens ermittelt werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemaß der Erfindung darin, daß an die Elektroden der Elektrolysezelle eine in Abhängigkeit von der Stromdichte einstellbare Konstantstromquelle angeschlossen und über ein zur Einstellung einer für eine 100%ige Stromausbeute erforderlichen Elektrizitätsmenge dienendes, einen intergrierenden Impulsgeber enthaltendes Steuergerät, nachdem die Elektrizitätsmenge durch die Elektrolysezelle geflossen ist, wieder abgeschaltet wird, und daß nach Abschaltung der Elektrolyse der an der Kathode abgeschiedene Stoff gemessen wird. Das Verfahren nach der Erfindung kann vorteilhafterweise direkt im Betriebsraum der elektrolytischen Bäder eingesetzt werden und ist derart einfach durchführbar, daß die Messungen auch von jeder angelernten Hilfskraft vorgenommen werden können.
  • Das rerfahren nach der Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Blockschaltbildes beispielsweise erläutert.
  • Mit 1 ist eine stufenlos verstellbare Konstantstromquelle bzeichnet, welche bspw- aus dem 50 Hz-Wechselstromnetz 2 gespeist wird. An die Konstantstromquelle 1 sind die beiden paparallel geschalteten Anoden 3 und 4 einerseits sowie die Kathode 5 andererseits angeschlossen. In der Stromzuführung für die Kathode sind ein Widerstand 6 und ein von einem Relais 7 zu betätigender Schalter 8 angeordnet. Die Anoden 3 und 4 sowie die Kathode 5 smd in einer Elektrolysezelle 9 angebracht, in welcher sich der Elektrolyt befindet, dessen Stromausüeute zu bestimmen ist. Die am Widerstand 6 abfallende Spannung wird an das Steuergerät 10 gegeben, welches somit in Abhängigkeit von der über den Widerstand 6 und durch die Elektrolysezelle 9 fließenden Elektrizitätsmenge das Relais 7 betätigt.
  • Die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geschieht wie folgt: Die gewünschte Stromdichte wird zunächst an der Konstantstromquelle 1 eingestellt, an welcher sich bspw. ein Strom bis zu 2,0 A einstellen läßt. An dem Steuergerät 10, welches bspw. einen Vorwahlzähler 11 enthält, wird dann mit Hilfe des - Vorwahizählers eine Elektrizitätsmenge eingestellt, wie sie erforderlich ist, um für das betreffende Metall eine theoretische Schichtdicke auf der Meßkathode von 10µm zu erreichen.
  • Bei einer Stromausbeute von 100% würde eine-derart dicke Schicht auch tatsächlich auf. der Kathode abgeschieden werden, Damit sind für das Verfahren nach der Erfindung die für eine oder beliebig viele Messungen erforderlichen~elektrischen Daten festgelegt.
  • Die Elektrolysezelle 9 wird nun mit dem Elektrolyten gefüllt, und die beiden parallel geschalteten Anoden 3 und 4 sowie die Kathode 5 werden in die Elektrolysezelle eingesetzt, wobei die Reihenfolge des Füllens der Elektrolysezelle und des Einsetzens der Elektroden auch umgekehrt sein kann. Danach wird.
  • der Schalter 8 geschlossen und dadurch die Elektrolyse eingeschaltet. Gleichzeitig beginnt das Vorwahlzählwerk 11 im Steuergerät 10 zurückzulaufen, und zwar in Abhängigkeit von dem über den Widerstand 6 fließenden Strom bzw. der Stromdichte mehr oder weniger schnell. Wenn der Vorwahlzähler seinen Rücklauf beendet hat, ist die an ihm eingestellte Elektrizitätsmenge durch die Elektrolysezelle geflossen, und das ,Steuergerät 10 öffnet den Schalter 8 über das Relais 7, wodurch die Konstantstromquelle 1 abgeschaltet wird.
  • IIJach Beendigung dieses Vorgangs braucht lediglich noch die enge des an der Kathode 5 abgeschiedenen Metalls bestimmt zu werden. Hierzu wird bspw. mit bekannten Verfahren die Schichtdicko des Elenients auf der Kathode 5 gemessen, die zu dieser Messung selbstverständlich aus Elektrolysezelle herausgenommen wird. Wie schon oben erwähnt, würde eine Schichtdicke von 10µm einer Stromausbeute von 100% entsprechen, die allerdings nur in wenigen Elektrolyten wie bspw. Silberbädern erreicht wird. Beträgt die Dicke der Schicht 8,2 µm, so liegt, eine Stromausbeute von 82% vor.
  • Eine andere Methode zur Auswertung des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß die Kathode 5 vor ihrem Einsetzen indie Elektrolysezelle 9 - bspw.. mit einer Analysenwaage - gewogen wird. Das Verfahren läuft'dann genauso wie schon beschrieben ab, nur daß jetzt der Vorwahlzähler 11 so eingestellt wird, daß sich nach Beendigung der Elektrolyse eine.
  • theoretische Gewichtszunahme'der Kathode von 100 mg ergibt, entsprechend einer 100%igen Stromausbeute. Nach Beendigung der Elektrolyse wird dann die Kathode 5 wieder auf die Analysenwaage gelegt und es entsprechen dann 82 mg Gewichtszunahme einer Stromausbeute von 82%.
  • Beide Methoden zur Durchführung des Verfahretis nach der Erfindung sind denkbar einfach und lassen sich wie schon weiter oben erwähnt von Jeder angelernten Hilfskraft ausführen.
  • Neben der bereits beschriebenen Füllung der Elektrolysezelle 9 mit dem Eiektrolyten des Bades, ist es genauso gut möglich, die Zelle mit ihren Elektroden in das Bad selbst einzutauchen.
  • Auf diese Weise können die Arbeitsbedingungen des entsprechenden Bades bei der Messung der Stromausbeute optimal berücksichtigt werden. Zur weiteren Verbesserung der Genauigkeit der Messung.kann noch dafür gesorgt werden, daß der Elektrolot in der Zelle zirkuliert bzw. durch diese hind'urchtritt, indem die Zelle bspw. an verschiedenen Stellen mit LöAkern versehen wird.
  • Statt der beiden parallel geschalteten Anoden und der dazwischen angeordneten Kathode können selbstverständlich auch andere zweckmäßige Elektrodenanordnungen verwendet werden, wie bspw. je eine konzentrisch zueinander angeordnete- Anode und Kathode.
  • Die Speisung der Konstantstromquelle 1 muß nicht unbedingt aus dem 50 Hz--Wechselstromnetz erfolgen, sondern sie kann auch vorteilhafterweise aus dem sowieso vorhandenen Elektrolysegleichrichter vorgenommen werden.
  • Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß bei einem umgekehrten Anschluß der Elektroden an die Konstantstromquelle 1 - also dann, wenn anstelle der Kathode die Anode tritt -, die GewichtS- bzw.. Schichtdickenabnahmen der Anode ein Maß für die Stromausbeute ist. Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich dann auch auf anodische Prozesse anwenden.

Claims (3)

  1. Patentansp.rüclìe
  2. öl Verfahren zur Bestimmung der Stromausbeute elektrolytischer Bäder mittels einer den Elektrolyten des zu untersuchenden Bades enthaltenden Elektrolysezelle, in welche Elektroden eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß an die Elektroden eine in Abhängigkeit von der Stromdichte einstellbare Konstantstromquelle (1) angeschlossen und über ein zur Einstellung einer für eine .100%ige Stromausbeste erforderlichen Elektrizitätsmenge dienendes, einen integrierenden Impulsgeber enthaltendes Steuergerät (10), nachdem die Elektrizitätsmenge durch die Elektrolysezelle (93 geflossen ist, wieder abgeschalte-t wird, und daß nach Abschaltung der Elektrolyse der an der Kathode (5) abgeschiedene Stoff gemessen wird 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtzunahme der Kathode (5) gemessen wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke des Stoffes auf der Kathode (5) gemessen wird.
    4, Verfahren nach einem.der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Elektrlzitätsmenge ein im Steuergerät (10) angeordnetes, von dem Impulsgeber angesteuertes Vorwahlzählwerk (11) verwendet wird, nach dessen Rücklauf die Konstantstromquelle (1) abgeschaltet wirdb
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3030664A1 (de) * 1980-08-13 1982-03-18 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zur bestimmung der stromausbeute bei galvanischen baedern
EP2495357A2 (de) 2010-11-25 2012-09-05 Technische Universität Dresden Einrichtung und Verfahren zur Messung der Geschwindigkeit oder der Stromausbeute bei der Abscheidung oder beim Abtrag von Oberflächen und zur darauf basierenden Prozesssteuerung

Cited By (3)

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DE3030664A1 (de) * 1980-08-13 1982-03-18 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zur bestimmung der stromausbeute bei galvanischen baedern
US4595462A (en) * 1980-08-13 1986-06-17 Siemens Aktiengesellschaft Method for determining current efficiency in galvanic baths
EP2495357A2 (de) 2010-11-25 2012-09-05 Technische Universität Dresden Einrichtung und Verfahren zur Messung der Geschwindigkeit oder der Stromausbeute bei der Abscheidung oder beim Abtrag von Oberflächen und zur darauf basierenden Prozesssteuerung

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