177845. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fémszubsztrátum bevonására
3 177845 4 általánosabban fém-előkezelő oldatok elemzésére, szabályozására stb. üzemi körülmények között. Ennek okai valószínűleg az alábbiak: a) A voltametriában általánosan használnak alapelektrolitokat a mérendő komponens elektrovándorlásának (elektromigráció) visszaszorítására; ily módon a kapott diffúziós áram a komponens koncentrációját pontosan jelzi. Folyamatosan működő berendezésekben előnyös volna az alap-elektrolit hozzáadásának kiküszöbölése. b) A fém előkezelő oldatok általában metastabilak vagy labilisak, így az oldatokba vagy szuszpenziókba merülő elektródokra gyorsan nemkívánatos lerakódások válnának le. c) A voltametriában széleskörűen alkalmazott csepegő higany elektród törékenysége és nehézkes karbantartása miatt a fém előkezelő berendezések erélyes körülményei között kedvezőtlenül alkalmazható; továbbá a csepegő higany elektród az oldathoz viszonyított potenciál különbség határolt intervallumában használható csak. d) Igen nehezen találhatók olyan elektród-anyagok, melyek a fém-előkezelő oldatokban hosszabb időn át reprodukálható működést biztosító állandó viselkedést mutatnának. Azt találtuk, hogy fémszubsztrátumnak a fém és bevonó oldat reakciójával végrehajtott bevonó eljárásoknál a bevonó oldat elektromosan aktív komponensének hatékony koncentrációja érzékelhető és a koncentráció megfelelő szervvel a kívánt értékre beállítható (pl. a megfelelő komponens hozzáadása útján) a bevonó oldatba belemerülő, nemesfémet tartalmazó érzékelő elektród és egy ellen-elektród között folyó elektromos áram nagyságát mérve és vezérlőjelnek használva; a mérendő elektromosan aktív komponensnek megfelelő potenciál-feltételeket hozzuk létre az érzékelő elektródon egyrészt az elektród környezetében az annak közelében levő oldathoz vagy egy belemerülő vonatkozási elektródhoz viszonyítva. Az érzékelő elektródon átfolyó áram ilyen érzékelését a szakirodalomban „voltametriá”-nak nevezik. Az „elektromosan aktív komponens” kifejezés olyan komponensre vonatkozik, mely az elektród-reakcióban részt vesz és meghatározott elektród-potenciálon vagy meghatározott elektródpotenciál-tartományon belül hozzájárul az áram-növekedéshez, melynek nagysága a komponens koncentrációjának függvénye. Fém előkezelő eljárásoknál elektromosan aktív komponensként például a nitritek, a réz-ionok, a peroxid, a cink-ionok és a protonok jöhetnek szóba. A „hatékony koncentráció” kifejezésen a komponens azon koncentrációját értjük, mely a bevonó eljárásban a hatékony működését szabályozza. Az elektród-reakció által létrehozott áram és az elektromosan aktív komponens hatékony koncentrációja közötti összefüggés az érzékelő elektród geometriai kialakításának (beleértve a felületet és a fizikai elrendezést) függvénye, és ezenkívül a vizsgált oldatban levő hidrodinamikai feltételek is befolyásolhatják. A viszonyok stabilizálása céljából szükséges, hogy az érzékelő elektród alakja állandó legyen és, hogy a vizsgált oldatban a hidrodinamikai viszonyok is állandók legyenek. A vizsgált oldat hidrodinamikai viszonyok állandó értéken tartása oly módon történhet, hogy az oldatot lényegében statikus körülmények között tartjuk vagy az érzékelő elektródhoz viszonyítva meghatározott módon áramoltatjuk. Találmányunk tárgya eljárás fém-szubsztrátum bevonására a fém és legalább egy elektromosan aktív komponenst tartalmazó bevonó oldat reakciója útján, oly módon, hogy az elektromosan aktív komponens hatékony koncentrációját a bevonó oldatban nemesfémet tartalmazó érzékelő elektródon voltametrikusan érzékeljük, majd az elektromosan aktív komponens koncentrációját a bevonó oldatban a voltametrikus áramnak az optimális értéktől való eltérésére reagálva beállítjuk, és kívánt esetben az érzékelő elektródot periodikus időközönként megtisztítjuk előnyösen oly módon, hogy az érzékelő elektródot egy elektrolitikus cella egyik elektródjaként — különösen anódjaként — kapcsoljuk és az érzékelő elektródon a lerakódások eltávolításához szükséges ideig elektromos áramot vezetünk át. Érzékelő elektródként előnyösen platinatartalmú elektródokat alkalmazhatunk, azonban aranyat, irídiumot, ozmiumot, palládiumot, ródiumot, ruténiumot vagy ezek ötvözeteit tartalmazó elektródokat is felhasználhatunk. Az érzékelő elektródot előnyösen periodikus időközönként megtisztítjuk abból a célból, hogy az elektromosan aktív komponens voltametrikus érzékeléséhez megfelelő állapotban tartsuk. Ha az érzékelő elektród automatizált rendszer részét képezi, akkor a tisztítás során az érzékelő elektródot egy elektrolitikus cella egyik elektródjaként — általában anódjaként — kapcsoljuk és az érzékelő elektródon levő lerakódások eltávolításához szükséges ideig elektromos áramot vezetünk át a cellán. Az elektrolitikus tisztító cellában levő elektrolit előnyösen a bevonó oldat vagy ahhoz hasonló. Az érzékelő elektródon az oldathoz viszonyított potenciált előnyösen vonatkozási elektród segítségével szabályozhatjuk és olyan megfelelő külső elektromos áramkört alkalmazunk, hogy a potenciál jel és nagysága az érzékelendő elektromosan aktív komponensnek megfelelő érték legyen. A voltametrikus áram ily módon a bevonó oldatot tartalmazó elektrolitikus cellában az érzékelő elektród és egy ellen-elektród között halad. A cella a bevonó oldatnak az eljárás alatt történő befogadására szolgáló tartány vagy külön kis tároló lehet, melybe a bevonó oldatot a tartányból folyamatosan vagy időközönként leengedjük. Az ellen-elektród az érzékelő elektródon kialakított kívánt potenciál meghatározásához vonatkozási elektródként is működhet vagy e célra vonatkozási elektródként egy harmadik elektródot alkalmazhatunk. Harmadik elektródként előnyösen pl. kálóméi vonatkozási elektródot alkalmazhatunk, melyet olyan elrendezésben építhetünk be, hogy a vonatkozási elektród közelében levő oldattal megfelelő folyadék kapcsolat — pl. a jólismert telített káliumkloridos híd — útján érintkezzék. Minthogy az ilyen vonatkozási elektród-összeállításon nem vezethető át nagyobb árammenyiség, így a vonatkozási elektródot külső elektromos áramkörben potenciosztatikus berendezés segítségével köthetjük össze az érzékelő és az ellen-elektróddal. A potenciosztatikus berendezés alkalmazásával biztosítjuk, hogy az érzékelő és az ellen-elektród között áthaladó voltametrikus áram az érzékelő és a vonatkozási elektród között a kívánt potenciál-különbségnek feleljen meg; ezt a meghatározott értéket a vizsgált elektromosan aktív komponensnek meg5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
