Въведение
The auxiliary electrode is also called the counter electrode. It is only used to pass current to achieve the polarization of the research electrode. When studying the cathode process, the auxiliary electrode is used as the anode, and when studying the anode process, the auxiliary electrode is used as the cathode. The area of the auxiliary electrode is generally larger than that of the research electrode, so that the current density on the auxiliary electrode is reduced, so that it is basically not polarized during the measurement process. Therefore, the platinum black electrode is often used as the auxiliary electrode, and it can also be used in the research medium. Metal materials that remain inert, such as Ag, Ni, W, Pb, etc.; in certain situations, certain electrodes are sometimes used. Sometimes, for convenience of measurement, the auxiliary electrode can also be made of the same metal as the research electrode.
Принцип на спомагателния електрод
The role of auxiliary electrode is relatively simple. The auxiliary electrode is also called the counter electrode. It forms a series circuit with the research electrode set at a certain potential, so that the research electrode is smoothly connected to electricity, and is only used to pass current to realize the polarization of the research electrode. The reverse current of the research electrode should be able to pass through the auxiliary electrode smoothly, so it is generally required that the auxiliary electrode itself has low resistance and is not prone to polarization. The area of the auxiliary electrode is generally larger than that of the research electrode. In the general electrolysis reaction experiment of the potentiostat, it is hoped that the area of the auxiliary electrode is more than 100 times larger than the area of the research electrode. This reduces the current density on the auxiliary electrode and makes it In the measurement process, it is basically not polarized, so that the external polarization mainly acts on the research electrode, so the platinum black electrode is often used as the auxiliary electrode.
При изследване на катодния процес спомагателният електрод се използва като анод, а при изследване на анодния процес спомагателният електрод се използва като катод. Поляризационният ток преминава през изследователския електрод, а също и през спомагателния електрод. Когато катодният редукционен ток преминава през изследователския електрод, електродната реакция на анодно окисляване се извършва върху спомагателния електрод. Обратно, когато анодният окислителен ток преминава през изследователския електрод, електродната реакция на катодна редукция ще настъпи на спомагателния електрод.
За да се избегне замърсяването на електролитния разтвор в близост до изследователския електрод от електродната реакция, протичаща върху спомагателния електрод. Като цяло има две мерки: ①Изберете инертен електроден материал като спомагателен електрод; ②Разделете изследователския електрод от спомагателния електрод. Pt се използва широко като спомагателен електрод в лабораториите и може да се прилага в киселинни или алкални разтвори. В киселинни разтвори, особено в разтвори на H2SO4, PbO2 електродите могат да се използват и като спомагателни електроди. Ni електродът може да се използва като спомагателен електрод в алкален разтвор. Въпреки че гореспоменатите електродни материали се използват като спомагателни електроди, електродните реакции на отделяне на водород или кислород все още са неизбежни. Утаяването на тези газове ще повлияе на състоянието на конвекция на изследователската система и стойността на рН на разтвора и те също могат да извършват електродни реакции на изследователския електрод. Следователно могат да бъдат проектирани две камери за поставяне на изследователския електрод и спомагателния електрод в контейнера на електролитната клетка, разделени от синтеровано стъкло, диафрагма, гел солев мост или бутало, и да се обърне внимание на връзката на канала за йонна проводимост. Интензитетът на поляризационния ток през спомагателния електрод и изследователския електрод е еднакъв, но плътността на тока не е непременно еднаква. Следователно, когато площта на спомагателния електрод е сравнително голяма, тя не само осигурява еднаквост на разпределението на захранващата линия на изследователския електрод, но също така намалява клетъчното налягане на електролитната клетка.
Ролята на спомагателния електрод
Важен признак, който определя качеството на покриващия слой, е равномерността и целостта на разпределението на покриващия слой върху частта, което до голяма степен определя защитата на покриващия слой. Производителността, способността за дисперсия и способността за покриване обикновено се използват в производството на галванопластика за оценка на равномерност и пълнота на разпределението на покритието върху частите.
Практиката е доказала, че дори на плосък катод с еднакво разстояние от анода разпределението на плътността на тока и дебелината на покритието не е равномерно. Дебелината на покритието върху острите ъгли и ръбове очевидно е по-голяма от средната дебелина. Центърът на плоския катод Дебелината на повърхността е значително по-малка от средната дебелина. Отклонението между действителната дебелина и средната дебелина е около 20% до 30%, а отклонението на повърхността на детайли със сложна форма може да бъде дори няколко пъти. Понякога ръбът или върхът на частта е "обгорен", но дълбоката вдлъбната част не е покрита. Причината за това явление е: ①По време на галванопластика, поради ръбовия ефект на тока, захранващата линия е лесно да бъде върху частта. Острите ъгли, ръбове и други места с голяма кривина са концентрирани, а плътността на тока е сравнително голяма, така че дебелината на покритието е по-голяма от средната дебелина; докато в средата на повърхността кривината е сравнително малка и разпределението на електропроводите е по-малко, а плътността на тока също е малка, така че дебелината на покритието е по-малка от средната дебелина.
②За сложни части с неравномерни или дълбоки отвори, в допълнение към ръбовия ефект на тока, разстоянието между двете части на неравностите и анода е различно, така че съпротивлението между тях е различно, така че токът е Разпределението на неравностите също са различни. Ако издатината е близо до катода, съпротивлението е малко и плътността на тока е висока, покритието е дебело; напротив, покритието на вдлъбнатината е тънко. Най-общо казано, няма изискване дебелината на филма на повърхността на вътрешния отвор да надвишава дълбочината на диаметъра на отвора, а повърхността на вътрешния отвор, надвишаваща дълбочината на два пъти диаметъра на отвора, може да бъде частично без покритие.
За да се подобри производителността на покритие и дълбоко покритие, мерките, които могат да бъдат предприети са:
⑴Подобрете катодната поляризация на разтвора за покритие.
⑵Когато катодната поляризация на разтвора за покритие е голяма, проводимостта на разтвора за покритие се подобрява.
⑶Допълнителният електрод се използва за подобряване на ефективността на хвърляне и ефективността на дълбоко покритие.
⑷След покритието се използва механична обработка (като шлайфане), за да се осигури еднородност на дебелината на покритието.
От горния анализ, след като се определи формулата на разтвора, спомагателният електрод е незаменим, за да се получи равномерно и пълно покритие за различните специфични части.
Избор на спомагателен електрод
Когато се анализират проби от сплави, основният метал на анализираната сплав често се използва като спомагателен електрод; алуминиевата сплав е чист алуминий; бронзът и месингът са мед; стомана Анализът използва чисто желязо. Изискването към спомагателния електрод е той да не съдържа анализирания елемент, но това изискване не е лесно за изпълнение, тъй като е невъзможно да се получи абсолютно чист спомагателен електрод. Когато спомагателният електрод съдържа елемента за измерване, спектралната линия на този елемент ще произведе допълнителен интензитет в допълнение към очаквания интензитет. Този ефект е, когато анализът е нисък и количеството на анализиращия елемент, съдържащо се в спомагателния електрод, е високо. , По-значително, трябва да обърнем внимание. Резултатът от този ефект е, че наклонът на работната крива е намален и точността на анализа също е намалена. В някои случаи частта с ниско съдържание на работната крива е извита. На фигура 5.3, 1 е работната крива на манган в стомана, получена чрез използване на въглеродна стомана, съдържаща 0,5% манган като спомагателен електрод. Съдържанието на манган в спомагателния електрод е в средата на диапазона на аналитичното съдържание от 0,3 до 1,0%, което силно влияе върху наклона на работната крива. . 2 е работната крива, използваща мед като спомагателен електрод. Тъй като стоманата не съдържа манган, допълнителната якост на фиксиране на мангановата тел не се произвежда и наклонът на работната крива е подобрен. За да се избере спомагателен електрод, който не съдържа измервания елемент в пробата за анализ на стомана, в допълнение към чистото желязо като спомагателни електроди обикновено се използват чиста мед и графит.
Фигура 5-2—5-4
Съставът на спомагателния електрод понякога се променя драстично. Условията на изпарение в източника на светлина. Фигура 5.4 е работната крива на цинк в проби от калаен бронз, направени с различни спомагателни електроди. Ⅰ-Медта се използва като спомагателен електрод; Ⅱ-Както горният, така и долният електрод са проби; Ⅲ-графитът се използва като спомагателен електрод; Ⅳ-Алуминият се използва като спомагателен електрод. Допълнителен електрод. От Фигура 5.4 може да се види, че здравината на цинковата тел е значително различна, когато се използват различни спомагателни електроди. Следователно, за различни задачи за анализ трябва да се изберат подходящи спомагателни електроди, които могат да бъдат избрани чрез експерименти. Много работни места използват въглерод с висока чистота или графит като спомагателни електроди. Графитът е форма на въглерод, така че графитният електрод също е вид въглероден електрод. Тъй като е по-лесно да се направят въглеродни електроди, за да се направят графитни електроди с висока чистота, графитните електроди обикновено се използват в спектралния анализ. Спектроскопските работници понякога наричат графитните електроди въглеродни електроди и разграничението не е много строго. Под действието на източника на светлина въглеродният или графитен електрод може да насърчи образуването на редуцираща атмосфера близо до повърхността на пробата, която ще се анализира, което значително намалява възможността за образуване на оксиден слой върху повърхността на пробата и увеличава дъгообразни петна по повърхността на пробата. Това позволява на веществото да се изпари по-равномерно, като по този начин се подобрява точността на анализа.
Когато извършват спектроскопски анализ на стомана, специалистите по спектроскопия в моята страна са свикнали да използват чиста мед или чист графит като спомагателни електроди, както беше споменато по-горе. Въпреки това, когато се използва вакуумен спектрометър с директно отчитане за анализ на въглерод, фосфор, сяра и други легиращи елементи в стомана, пробата се възбужда в аргонова атмосфера и чиста сребърна пръчка с диаметър 3 mm се използва като спомагателен електрод, а краят се шлайфа на 120. Конус. Тъй като този спомагателен електрод се възбужда в газ аргон и се използва еднопосочен източник на разрядна светлина, сребърният електрод се изразходва рядко и не изисква често смилане (около 100 до 150 проби се анализират преди да се наложи смилане), само при анализ След няколко проби се забърсват с фина четка. Цветните метали и техните сплави използват чисти метали, въглерод или графит като спомагателни електроди. Според различни специфични изисквания, един от тях може да се използва като спомагателни електроди. Върхът на спомагателния електрод обикновено е шлифован в полусферична форма или конична форма с напречно сечение (вижте Фигура 5.2).
Приложение на спомагателен електрод
Спомагателният електрод и работният електрод образуват токова верига. Ако спомагателният електрод е поляризиран от външния ток, налягането в клетката ще се колебае и ще бъде трудно да се контролира тока и потенциала на работния електрод. Следователно спомагателният електрод трябва да бъде направен от неполяризирани или трудни за поляризиране материали като платина, графит и други инертни материали. За някои системи, които не изискват висока точност на измерване, могат да се използват и никелови електроди и оловни електроди, тъй като пасивиращият филм, който те образуват в някои среди, е относително стабилен. Общите изисквания за спомагателните електроди са както следва.
①Площта трябва да е голяма, така че плътността на тока да може да се намали, като по този начин се намали поляризацията на спомагателния електрод и захранващите линии могат да бъдат по-равномерно разпределени.
②За да се предотврати взаимното замърсяване на реакционните продукти на спомагателния електрод и работния електрод, понякога е необходимо да се използва диафрагма като синтеровано стъкло, йонообменна мембрана, бутало от смляно стъкло и други мерки за отделяне на камерата на спомагателния електрод от работната електродна камера. Най-често се използва камера с три електрода или камера с двоен електрод, вижте Фигура 7-88.