| Пріоритети: | Винахід відноситься до виготовлення нерозчинного електрода з робочим шаром з діоксиду свинцю, що використовується як анод в хімічних джерелах струму, в гальванічному виробництві, процесах регенерації хроматних розчинів та інших електрохімічних процесах. На поверхню основи електрода з титану, ніобію або танталу електрохімічним способом осаджують попередній тонкий шар діоксиду свинцю товщиною не більше 0,05-0,1 мм, далі електрод з тонким обложеним шаром діоксиду свинцю щільно обмотують мідним дротом в хімічно стійкій ізоляції в один два шари з кроком намотування, рівним діаметру дроту, після чого процес електроосадження діоксиду свинцю продовжують до повного зарощування дроту, далі осаджують електрохімічним методом робочий шар діоксиду свинцю товщиною 2-3 мм, електричний контакт з робочим шаром з діоксиду свинцю здійснюють нікелеву фольгу, місце контакту ізолюють хімічно стійким силіконовим герметиком, поверхня якого після переходу в пружний стан обтискують шаром мідного дроту в стійкій хімічно ізоляції, поверх якого наносять шар хімічно стійкого силіконового герметика. Технічний ефект – підвищення хімічної стійкості електрода.
Використання: у хімічних джерелах струму як позитивний електрод, у гальванічному виробництві як нерозчинний анод, стійкий у сильнокислих середовищах, що містять як окислювач сполукишестивалентного хрому та нітрат-іони. Стійкий як анодний матеріал у розчині освітлення цинкових та кадмієвих покриттів, що містить сірчану та азотну кислоти, хромовий ангідрид та хлорид-іони. Рекомендується використовувати в процесах регенерації хроматних розчинів (освітлення та пасивування) та для вилучення з промивних вод хромат- та біхромат-іонів, які надходять туди в результаті промивання виробів водою після проведення технологічних операцій у ваннах, що містять розчини та електроліти на основі сполук шестивалентного хрому: хромування, пасивування, освітлення, травлення тощо, особливо для розчинів, що містять високу концентрацію азотної кислоти, в яких анод із платинованого титану або платінованого ніобію нестійкий. Можливе використання як анодного матеріалу в середовищах, що містять сполуки фтору, наприклад, фторид-, гексафторосиліціат- та тетрафтороборіат-аніони.
Сутність винаходу: з рівня техніки відомі діоксид-свинцеві титанові аноди та способи їх отримання [1-2]. Як підкладка для нанесення шару діоксиду свинцю можна використовувати і ніобій. Діоксид свинцю на титан наноситься електрохімічним способом із кислих, нейтральних та лужних електролітів, що містять сполуки двовалентного свинцю. З метою отримання міцного зчеплення діоксиду свинцю з титановою основою остання робиться шорсткою і/або сітчастою, а електроліт вводяться різні добавки. Максимальна товщина отриманого покриття становить, як правило, десяті частки мм, і покриття, як правило, виходить не монолітним, а містить велику кількість мікротріщин і пір. З часом омічний опір між титаном і шаром з діоксиду свинцю зростає, що пов'язано з окисленням поверхні титану до діоксиду титану, що володієвеликим опором. Для запобігання збільшення зростання омічного опору між підкладкою з титану та шаром діоксиду свинцю розроблено склади проміжного електропровідного шару на основі оксидів сурми, і олова, і благородних металів [1 - стор.13, 2 - стор.372]. У всіх випадках, як при отриманні, так і при використанні електродів, практично весь струм йде через титанову основу.
Пропонований спосіб виготовлення електрода з діоксиду свинцю полягає в тому, що на очищену поверхню титанової основи електрохімічним способом концентрованих розчинів нітрату свинцю осаджується попередній тонкий, не більше 0,05-0,1 мм товщини, шар діоксиду свинцю. Електричний контакт у процесі електролізу здійснюється за вільний кінець титанового електрода. Далі на поверхню діоксиду свинцю щільно намотується тонкий мідний дріт у пластмасовій хімічно стійкій ізоляції (діаметром приблизно 1,0 мм), наприклад, з поліетилену. Намотування здійснюється по всій поверхні електрода в один шар з кроком намотування, що дорівнює діаметру дроту. При здійсненні намотування у два шари намотування другого шару поверх першого йде під гострим кутом до першого. Кінці дроту надійно ізолюються та закріплюються. Далі продовжують процес осадження діоксиду свинцю електрохімічним способом з того ж розчину, з якого отриманий перший шар, зменшуючи силу струму в стільки ж разів, скільки зменшилася площа видимої поверхні шару з діоксиду свинцю на електроді. У міру заростання дроту шаром діоксиду свинцю силу струму збільшують, щоб зберегти постійне значення анодної щільності струму. В результаті електролізу виходить армований шар діоксиду свинцю, що має підвищену міцність у порівнянні з чистим монолітним шаром.із діоксиду свинцю. Поверх армованого шару необхідно осадити ще 2-3 мм основного робочого шару діоксиду свинцю. Сумарна товщина шару з діоксиду свинцю сягає 5-6 мм. При армуванні ізольованим дротом шару з діоксиду свинцю омічний опір між титаном та робочим шаром з діоксиду свинцю ще більше збільшується. Електричний контакт до виготовленого таким чином електрода здійснюється в такий спосіб. Частина поверхні з діоксиду свинцю щільно охоплюється м'якою фольгою з металу, який сам або не окислюється, або його вищі оксиди мають досить високу електропровідність. До таких металів відноситься платина, золото, срібло, нікель та ряд інших металів. Замість нікелю або срібла можна використовувати нікельовану або посріблену фольгу з міді або іншого достатньо електропровідного металу. Поверх нікелевої фольги щільно прикріплюється, наприклад, шляхом намотування мідний дріт, через який здійснюється електричний контакт. Місце контакту ретельно ізолюється хімічно стійкою ізоляцією, наприклад, хімічно стійким силіконовим герметиком. Після переходу шару герметика в пружний стан він додатково стискається з метою подальшого ущільнення, наприклад, шляхом намотування шару ізольованого мідного дроту, поверх якого наноситься стійкий шар герметика. Подібна герметизація електричного контакту дозволяє при необхідності повністю занурювати електрод в оброблюваний розчин на тривалий час. Навмисне збільшення омічного опору між робочим шаром з діоксиду свинцю і поверхнею титанової основи електрода і здійснення електричного контакту через діоксид свинцю зовні електрода призводить до того, що практично весь електричний струм, що підводиться до електрода, йде поробочого шару з діоксиду свинцю. Цьому сприяє також відносно низька електропровідність титану. Описана конструкція нерозчинного електрода дозволяє використовувати його як анод в сильнокислих окисних середовищах, що містять нітрат-іони. Хімічна стійкість підкладки електрода значно збільшується під час заміни титану на ніобій або тантал. У разі помітного зношування робочого шару з діоксиду свинцю товщина останнього відновлюється за допомогою електролізу розчину нітрату свинцю.
Винахід відноситься до способу отримання нерозчинного електрода з робочим шаром діоксиду свинцю, нанесеним на основу з титану, ніобію або танталу.
Метою винаходу є розробка електрода, який використовується як нерозчинний анод в сильнокислих розчинах, що містять окислювачі, наприклад у розчині освітлення цинку і кадмію, на основі сірчаної та азотної кислот і хромового ангідриду.
[1] Прикладна електрохімія. / За ред. д.т.н., проф. А. П. Томілова. - 3-тє вид., перероб. - М: Хімія, 1984, 520 с.
[2] Хімічні джерела струму. Довідник / За ред. Н.В. Коровіна, А.М. Скундіна. М: Вид. МЕІ, 2003, 740 с.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Спосіб виготовлення нерозчинного електрода з титану з робочим шаром з діоксиду свинцю, який відрізняється тим, що на поверхню основи електрода з титану, ніобію або танталу електрохімічним способом осаджують попередній тонкий шар діоксиду свинцю товщиною не більше 0,05-0,1 мм, далі електрод обложеним тонким шаром діоксиду свинцю щільно обмотують мідним дротом у хімічно стійкій ізоляції в один або два шари з кроком намотування, рівним діаметру дроту, після чого процес електроосадження діоксиду свинцю продовжують до повного зарощування дроту, даліосаджують електрохімічним методом робочий шар діоксиду свинцю товщиною 2-3 мм, електричний контакт з робочим шаром з діоксиду свинцю здійснюють із зовнішнього боку електрода через нікелеву фольгу, місце контакту ізолюють хімічно стійким силіконовим герметиком, поверхня якого після переходу в пружний стан хімічно стійкою ізоляції, поверх якого наносять шар хімічно стійкого герметика силіконового.