用于电化学工厂的电极中的电流分布的评估的系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于直接检测提供给特别用于非铁金属电解沉淀或电解精炼工 厂中的电解槽的电极的电流。
【背景技术】
[0002] 提供给用于电化学工厂，尤其是用于金属电沉积（诸如金属电解沉淀或电解精 炼）工厂的电解槽的电流，可非常多样的方式分配给所安装的各个电极，对生产产生 负面影响。运种现象可W由于若干原因发生。例如，在金属电解沉淀或电解精炼的特殊情 况中，负极性的电极（阴极）被频繁地从其底座移除，W容许收集在其上沉积的产物，随后 再被放回原位，W用于接下来的生产循环。运种通常对非常大量的阴极执行的频繁处理，常 常导致在相关的汇流排上的不完美的重新定位W及不太理想的电接触，其也可W由在接收 底座中沉积的污垢引起。产物的沉积也有可能W不规则的方式在电极上发生，形成改变阴 极表面轮廓的质量运输梯度。当运种情况发生时，会建立电不平衡，因为沿着整个电极表 面，阳极至阴极之间的间隙不再恒定：电阻作为每对阳极和阴极之间的距离的函数，成为可 变化的，使得不规则电流分布的问题恶化。
[0003] 因此，电流可不同的量分配给每一个电极，不仅因为电极与母线之间的电接 触不良，也因为阴极表面轮廓的改变。此外，即使阳极的简单磨损也可W影响电流的分布。
[0004] 运些电流分布的不均匀性可W导致阳极至阴极短路。另一个短路的常见原因，特 别是在铜电沉积的情况中，是树枝状沉积物的偶然形成，只要局部阳极至阴极之间的间隙 减小，所述树枝状沉积物就会W更快的速度局部生长，导致集中在树枝的生长点的电流部 分的增加，直至阴极和阳极之间的短路状态开始发生。在短路的情况中，电流倾向于集中在 短路的阴极上，减小到剩余阴极的电流，严重地阻碍了生产，直到短路的阴极被断开连接， 否则无法恢复。 阳〇化]除了产生品质和生产能力的损失外，如上所指示的，不均匀的电流分布使从铁网 获得的高级阳极的完整性面临风险，缩短它们的寿命。
[0006] 在工厂中，考虑到存在大量的槽和电极，检测电流分布的不规则性的任务是非常 复杂的。事实上，运种检测设及由操作者经由红外或磁性检测器执行的数W千计的人工测 量。在金属电解沉淀和电解精炼工厂的特殊情况中，运些检测是由操作者在高溫环境和主 要包含硫酸的酸雾存在的情况下完成的。
[0007] 此外，操作者所使用的传统手动元件，如高斯计或者带有红外传感器的仪器，仅允 许定位大的电流分布不平衡，因为它们实际上检测的是与磁场或溫度改变相关联的不平 衡。
[0008] 运些人工或半人工系统具有不适合连续操作（仅允许抽查）、非常昂贵W及对操 作者健康具有潜在危害的缺点。
[0009] 已知的用于槽的无线监测的系统，尽管是永久的并且可W连续工作，但其仅检测 每个槽（而不是每个单电极）的电压和溫度变化。如W上所解释的，运项信息是不精确的 并且整体上是不充分的。
[0010] 例如在W02013037899中公开了克服上述问题的尝试。在上述专利申请中描述的 发明具有缺点，即需要把数W千计的接触直接固定在汇流排上，其在操作期间在工厂中是 一项完成起来很复杂的任务。此外，运种间接的电流测量需要使用复杂的计算模型，该计算 模型需要允许几种近似。
[0011] 由于运些原因，工业上表示需要得到在技术上和经济上可行的系统，用于永久且 连续地监测和测量在金属电沉积工厂的槽中安装的每一个电极中的电流分布。
【发明内容】
[0012] 本发明允许检测电化学工厂（例如非铁金属电解沉积工厂（例如电解萃取或电解 沉淀W及电解精制或电解精炼））中安装的几乎无限数量的电极的电流分布，而不需要操 作者的干预，W在不健康环境中执行人工测量，并且能够通过警报系统发出一个或多个特 定电极的故障的信号。本发明还允许克服现有技术中的间接测量系统的计算和安装的复杂 性，该系统可适用于在电极制造阶段期间直接安装在电极上。
[0013] 本发明的各个方面在随附的权利要求中陈述。
[0014] 在一个方面中，本发明设及一种用于评估金属电沉积工厂的阴极和阳极中的电流 分布的系统，所述系统包括：
[0015] 至少一个电解槽，包含电解质；
[0016] 电流汇流排，与所述至少一个电解槽相关联；
[0017] 多个阴极和阳极，其上放置有与其电接触的阴极和阳极吊架杆，所述阴极和阳极 吊架杆具有均一电阻率和规则几何形状，所述吊架杆具有与所述电流汇流排邻接的端子部 件，并且适用于使对应的阴极和阳极在所述至少一个电解槽内保持位置；
[001引其中所述阴极和阳极吊架杆装配有至少一个电探针，在由与电流汇流排的电连接W及与对应的阴极或阳极的第一电连接所限定的区域中，所述至少一个电探针与位于所述 阴极和阳极吊架杆上的至少两个接触检测点连接。
[0019] 阴极和阳极吊架杆与连接到其的电极（分别为阴极和阳极）之间的"第一电连接" 术语，在本文中用来指电流从其来源侧开始到达的第一接触点。
[0020] 发明人已经发现当电极吊架杆的几何形状是规则的时，通过本发明的测量可能推 测禪接到电极吊架杆的电极上的电流分布。
[0021] 本领域已知电化学金属沉积工厂，其中槽被配置成仅从一侧接收电流，或者装配 平衡次级电流汇流排用于电流再分布。在后一种情况中，本发明的系统被布置，W便包括： 阳022] 至少一个电解槽，包含电解质；
[0023] 电流汇流排，与所述至少一个电解槽相关联；
[0024] 平衡次级汇流排；
[0025] 多个阴极和阳极，其上放置有与其电接触的阴极和阳极吊架杆，所述阴极和阳极 吊架杆具有均一电阻率和规则几何形状，所述吊架杆具有与所述电流汇流排邻接的第一端 子部件W及与所述平衡次级汇流排邻接的第二端子部件，所述吊架杆适用于使对应的阴极 和阳极在所述至少一个电解槽内保持位置；
[0026] 其中所述阴极和阳极吊架杆装配有至少一个电探针，在由分别与电流汇流排和平 衡次级汇流排的电连接w及与对应的阴极或阳极的第一电连接所限定的区域中，所述至少 一个电探针与位于所述阴极和阳极吊架杆上的至少四个接触检测点连接。
[0027] 在根据本发明的系统的一个实施例中，所述阴极和阳极吊架杆装配有至少一个微 电路，所述至少一个微电路具有与其连接的微处理器，所述微电路与所述接触检测点电连 接。
[0028] 为了避免将电极吊架杆与多个线缆连接，其对于工厂管理人员来说是一个复杂的 操作，欧姆电压降测量可W经由无线电发射机被传送到中央计算机，W进行必要处理。出于 运个原因，根据本发明的系统的进一步的实施例，微处理器的微电路也装配有无线电发射 机。在一些情况中，电极吊架杆的电阻率可W受到与特定关键操作条件相关联的局部溫度 变化影响。通过提供将所述接触检测点连接到溫度传感器设备的根据本发明的系统的进一 步实施例，必要的校正成为可能。
[0029] 在根据本发明的系统的进一步实施例中，吊架杆的接触检测点、无线电发射机和 溫度传感器设备通过耐化学树脂（例如环氧基树脂）进行保护而免于遭受周围的化学环境 的影响。
[0030] 在另一方面中，本发明设及一种用于评估金属电沉积工厂的阴极和阳极中的电流 分布的方法，所述方法包括W下步骤：
[0031] 在由与电流汇流排的电连接和与相应阴极或阳极的第一电连接所限定的区域中， 通过将至少一个电探针与位于所述阴极和阳极吊架杆的至少两个接触检测点电连接，给所 述吊架杆装配至少一个电探针；
[0032] 校准所述阴极和阳极吊架杆的电阻；
[0033] 通过线缆或无线电发射机，将电流测量结果传送到中央计算机；
[0034] 通过所述中央计算机阐释数据；
[0035] 如果预定义的异常现象发生，则启动连接到所述中央计算机的警报系统；
[0036] 启动用于断开出现异常现象的电极的可选装置。
[0037] 在进一步的方面中，本发明设及一种用于电沉积应用的阴极或阳极吊架杆，所述 阴极或阳极吊架杆具有均一电阻率和规则的几何形状，并且具有至少一个微电路，所述至 少一个微电路设有与其连接的微处理器，所述微电路与至少两个检测点连接，所述至少两 个检测点位于由与电流汇流排的电连接和与相应阴极或阳极的第一电连接所限定的区域 中，所述微电路具有内部电阻电路。
[0038] 在进一步的方面中，本发明设及一种用于评估金属电沉积厂的阴极和阳