Brevet FR2007908A1 — publié le 19700116

-14310 i 2007908 Dans les procédés électrochimiques industriels connus à l'heure actuelle, comme par exemple le décapage de matières métalliques sous forme de tôles ou de bandes, on obtient des résultats acceptables tant qu'on a à traiter des largeurs assez 5 réduites. Aussitôt qu'on doit décaper des bandes ou des tôles de grandes largeurs, il se pose des problèmes qui.n'ont pu être résolus à l'heure actuelle de façon satisfaisante, er>. particulier en raison d'un manque de rentabilité. La raison essentielle en est qu'on a siaplsient appliqué 10 les principes classiques du traitement é 13ct.vo chi. • iique de surfaces, déterminés pour des bandes étroites, 1 des largeurs de bandes supérieures en adaptant simultanément les installations â ces largeurs. Cependant, à partir d'un.; largeur détsrsiinée, 1 'exfcrapolatio.a de ces principes n'est plus valable en pratique. 15 XJarai les facteurs qui empêchent 1'extrapolation des pro cédés connus, il faut citer en premier lieu 11 encombrement des installations, qui augmente lorsque la largeur vie bande croît. D'autre part, les quantités nécessaires d'-^.lectrolyte sont si importantes qu'on rencontre des difficulté sur lo plan indus-20 triel pour traiter de telles quantités, c'ect-à-dire que la régénération devient pratiquement impossible si 1 ' o::. doit mettre en oeuvre lo pxocédé de façon rentable. les produits de réaction qui précipito^t dans 1'clectrolyte pendant le processus de décapage sous fcvwô de h--v.es ou de par-25 ticules colloïdales ont une influence perturbatrice sur l'opération de décapage et ils doivent par coa.-érpont Stre éliminés si l'on veut obtenir un résultat de dcoo; vje acceptable. Ceci, est notamment le cas pour le procédé, e~ soi techniquement intéressant de décapage continu d'acier inoxydable an forme de 30 bandes, dans lequel on utilise des solutions s,? line s neutres comme électrolyte. Dans ce procédé, des ions'-m-tsl sont séparés en cours de décapage de la couche de cal-" ine qv.i doit £tre enlevée et ils précipitent sous forme d.'hy'-zc-.-fû.ex -litaUieues qui flottent dans 11 électrclyte ou qui xorsox'o la bouc précitée. 35 Cette boue et les particules d ' hydrovyde 3 t al li que s en flotta -ilon. perturbent le processus de décapée. Jllejj ont é...^leaent tendance à se déposer sur la surface de la bande lorsque cette bande sort avec une polarité anodique de la derrière cellule d'électro-lyse. Cette polarité anodirue de la bande est nécessaire pour ob-40 tenir une passivité complète de la surface acier inoxydable. • BAD ORIGINAL 69 14310 2 2007908 Pour élininer ces produits de réaction •véposss sur la surface de l'acier, on est obligé.dans un procédé de munir l'installation de dispositifs de brossage coûteux et d1 exécutes1 après le décapage neutre un post-décapage cLiuiique. 5 ~our débarrasser lrélectrolyte des produits de réaction, on est obligé soit de renouveler de façon continue l'électrolyte, soit de le régénérer. Lorsqu'on désire obtenir une régénération efficace et continue de 1 'électrolyte pendrait le traitement, on doit donner a 1'électrolyte un volume toi qu'il soit possible 10 d1 exécuter une épuration ou une régénération complète. Lors du décapage d'une bande de grande la retour, en acier inoxydable par exemple, on devrait par conséquent utiliser tin volume d'électrolyte qui né permettrait pas dans l'état actuel de la tecîmique d'exécuter une épuration efficace, continue et 15 rentable de 11électrolyte» On opère pour cette raison à l'heure actuelle avec des installations dans lesquelles le volume d'é-lectrolyte est inférieur à cette limite d-^tar .in-is par la rentabilité. Egaleront, on utilise des quantités drélectrolyte relativement grandes, ce qui diminue la concentration dea produits 20 de réaction et ce qui permet de mainte-db? une période de marche rentable.Une autre méthode consiste à effectuer des décapages et des régénérations périodiques.On peut égalsinant utiliser deux lignes de décapage, auquel cas l'une des lignes décape tandis que l'autre est régénérée. Ces solutions ne permettent cependant 25 pas de résoudre le problème principal qui se pose dès que de grandes largeurs de bandes doivent être décapées. Les cuves d'électrclyse, les b-jcs de décapage ainsi que les systèmes de régénération nécessaires dans les procédés classiques ne sont plus rentables dans ces conditions. 30 À ces difficultés connues qui rendent difficile ou même empêchent l'utilisation de tels procédas électrochiniques de décapage, il s'ajoute encore d'autres considérations importantes. Ainsi, il peut se former des gaz de réaction oui ont une influence décisive sur l'évolution du processus électrochimique 35 et sur le résultat du traitement de surfaces. Cas z doivent ê-. tre évacués rapidement et efficacement de la cotanora de réaction, c'est-à-dire du volume compris entre le3 électrodes et la bande. A cet effet, il est nécessaire d'effectuer un brassage violent du bain de décapage en cours de traite. 1311t. Lorsqu'on doit déca-40 per des bondes de- faibles 'largeurs, on peut résoudre ce problème BAD ORIGINAL 69 14310 3 comme indiqué plus haut et la nécessité de l'éli s gaz est remplie d'une manière satisfaisante. D^ns le cas de bandes dont les largeurs sont situées dans la zone limite où l'on doit utiliser de très grandes quantités d'électrolyte, ce 5 problème ne peut être résolu que très difficilement aussi bien du point de vue technique que du point de vue de la rentabilité. Enfin, il faut encore préciser que la disposition des électrodes qui sont écartées■ d'une distance relativement grande 10 dans les procédés connus, a une influence pour faciliter 1'élimination des gaz précités. Simultanément, on est ainsi assuré d'obtenir une quantité suffisante d'électrolyte relativement frais dans la zone de traitement. 15 aux limitations précités dans le cas du décapage électrolytique de bandes, et notamment de bandes larges. Ce problème est résolu selon l'invention psr une modification du procédé utilisé jusqu'à maintenant et par un agencement particulier du dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. 20 Suivant l'invention la caractéristique essentielle de ce procédé est d'utiliser, un courant d'électrolyte orienté qui introduit de façon continue dans la zone de traitement de l'é-lectrolyte frais en une quantité minimale nécessaire pour chaque largeur de bande. D'autre part, on prévoit des mopens pour 25 évacuer efficacement les gaz formés en cours d'opération. La chambre de réaction est relativement petite, ce qui est obtenu grâce au fait que les électrodes son': écartées de courtes distances les unes des autres et forment des intervalles étroits, - ce qui permet de réduire automatiquement le volume d'électrolyte 30 et par conséquent d'obtenir ipso facto une installation de traitement extraordinairement simplifiée, en particulier pour la régénération. Le procodé selon l'invention eut donc caractérisé en ce que le processus d'alimentation en courait bipolaire de "; cellules d'électrolyte séparées est combiné eu moyen consistant 35 & faire diminuer l'intervalle entre électrodes dans le sens de déplacement de l'article en vue d'obte ir un. rendement électro-•" chimique maximal, une rentabilité optimale et un.; tri3 bonne sécurité de marche. 40 ractérisé en ce que les cellules d'élec'jrolyse sont agencées com- L'invention a 'oour but de remédier aux inconvénients et Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce "orocédé est ca- §ÀB ORIGINAL 14310 - 4 2007908 me des cuves en forme de coins dans lesquelles la partie supérieure et le fond .ont une forme plane ou incurvée en étant inclinés dans le sens de déplacement de l'article, dos électrodes étant montées à poste fixe dans les cellules ou bien ces dernières étant munies d'électrodes q i constituent la partie supérieure et le fond, chaque cellule constituant un circuit ferme canalisant 11 électrolyte et comportant uuj entrée d'électrolyte pur et exempt de gaz du côté où l'intervalle entre é~ lectrodes est le plus étroit possible, tandis que l'évacuation de 11électrolyte usé est située du côté où l'intervalle entre les électrodes est le plus large, l'article '■ traiter étant guidé dans les cellules en direction inverne du sens d'écoulement de 1'électrolyte. Le dispositif selon l'invention pornet donc surtout de réduire très sensiblement la quantité d1slcctrolyte et par conséquent les dimensions de l'équipement, aussi bien en largeur qu'en hauteur et en longueur. Ceci se traduit par une économie emportante en ce qui concerne les frais d'installation et d'exploitation. L'intervalle réduit existant eatra les électrodes et l'article à traiter permet, en ccabin.;isen avec l'orientation du sens de l'écoulement de 1!électrolyte, d'obtenir une -action électrocriimi ;ue améliorée, c.' est dire qu'on pout atteindre les densités de courant nécessaires, du fait de l'intervalle étroit, l'aide d'une énergie appliquée inférieure à celle des procédés classiques ou, en d'autres ternes, •qu'on peut obtenir avec les quantités d'énergie utilisées dans les procédés classiques une densité de courant plusieurs f lis supérieure. L'orientation du sens d'écoulement de 11 loctrolyte permet d'éliminer complètement les grandes quantités de produites pour des densités de courant élevées et do suppriu.r l'action extrêmement perturbatrice de ces gaz sur le dérouloueut de l'opération de décapage. La quantité réduite d'électrolyte obtenue selon l'invention peut être traitée facilement, c'ost-à-dire qu'elle peut Stre épurée ou régénérée par dos noyons classiques. L'invention sera illustrée par des données tecîmiques mentionnées dans le tableau 1 ci-après ainsi que par la description d'une partie d'une installation de décapage selon l'invention, en référence aux dessins annexés pour lesquels s Fig. 1 représente une ligne de décapage selon l'invention en vue latérale ; bad original 69 14310 ' 5 2007908 Fig. 2 est une vue en plan de 1'installation de la figure 1 î Fig. 3 -3st une coupe d'une cellule d1 électrolyse selon 1'invention. 5 La forte diminution de la quantité d'électrolyte obtenue par le procédé et le dispositif de l'invention est clairement mise en évidence, on même temps que l'augmentation très nette de rendement de la réaction de décapage, d~ns le tableau 1 qui donne des valeurs comparatives obtenues lors du décapage de 10 bandes pouvant atteindre 1.400 mm de largeur. La limitation à la largeur de 1.400 mm a été déterminée en tenant compte de la quantité d'électrolyte qui a été consommée dans le cas où le procédé classique est utilisé, à savoir 1.800 litres d'électro-lite. Lorsqu'on veut entretenir une marche continue avec 1.800 15 litres d'électrolyte dans chaque cellule3•on su heurte à un problème difficile à résoudre en ce qui concerne la régénération et le déplacement du bain. Il existe l'heure actuelle des largeurs normalisées de bandes Jusqu'à 2.000 on. Pour le décapage de ces largeurs de bandes, il serait nécessaire, en 20 utilisant les procédés classiques, de di.no sor pour chaque cellule de 3.000 litres d'électrolyte. Une épuration continue de 3.000 litres d'électrolyte est très difficile lorsqu'on tient coapte de l'encombrement important des installations nécessaires poux1 la régénération. Pour cette même largeur do bande, il 25 suffit d'utiliser suivant l'invention seulcr-icnt 360 litres d'é-lectrolyto, c'est-ri-dire environ un dixicuu do la quantité nécessaire pour les procédés classiques. Le tableau montre par exemple que, pour le décapage d'une bande de 1.400 mm de largeur (longueur de cellule de 1.000 mm) 30 suivant le procédé classique, il f^ut utiliser environ 900 litres d'électrolyte. iin utilisant le procédé de l'inveition, la consommation on électrolyte tombe environ au dix&Eie , à savoir à 97,5 litres. Ceci résulte de la conformation, de la cellule d'électrolyso qui, dans le premier cas, présente. .les dimensions 35 suivantes : longueur 1.000 mm, largeur 1.500 r."-. et hauteur 600 mm. La cellule d'électroly se selon l'invention atjic longueur de 1.000 m-, une largeur de 1.500 mm et deu~; large^ires différentes d'intervalle, c'est-à-dire de hauteurs, à sav ir 100 mm à la sortie et 30 mm à l'entrée. L'économie er, électrolyte est par con-40 sequent de 800 litres. Le tableau montre- nettoi.:~;nt que le procé— BAD ORIGINAL 69 14310 6 2007908 dé et le dispositif scion l'invention permettent d'éliminer Igs limitations existant à l'heure actuelle dans le domaine du décapage électrocblmique. Lors de l'application du procédé selon l'invention, on peut 5 décaper en pratique n'importe quelle largeur de bande car l'é-lectrolyte s'écoulant dans l'intervalle étroit en sens inverse de celui du déplacement de 1'articles présente une fraîcheur u-niforme sur toute la largaur de la bsnde ot po:*not de garantir un processus uniforme' de décapage en chaoue point de la surface 10 de bande. L'installation représentée sur les dessins se compose d'un certain nombre de cellules d'électrolyse 10 qui ont la forme représentée en particulier sur la figure 3 et qui sont munies d'une arrivée de courant bipolaire, c ' est -i-.-dire que cha-15 que cellule constitue alternativesent une anode ou une cathode dans la rangée. La bande 1, qui ost dévidée d11 ■ne bobine non-représentée, traverse les cellules jusqu'à une bobine d'enroulement et elle est supportée par des cylindres S d'aopui et de transport. Dans le volume 8, les fuites d'électrolyte précipité 20 sont collectées par exemple par les joints d'otanchéité 3» Les électrodes qui constituent alter -e.tivei-.ont des cathodes 2 ou des anodes 6 fonn&ut la partie supérieure et le fond des cellules ut sont inclinées dans le- sons 13 de mouve-iont de la bande. Los ecartements a entre la bande et les électrodes dimi-25 nuent progressivement dans le sens d'avancement de la bande et atteignent à l'entrée 7 d'électrolyte la valeur minimale * Par l'entrée 7 esi/introduit de l'électrolyte pur- et exempt de gaz dans une direction 12 opposée au sons do déplacement de la bande , 1'électrolyte pénétrant d'abord dans la partie la plus é-30 troite de1 l'intervalle. Dans la cuve 4 e:-t collecté l'électrolyte usé qui ost introduit par 1'intermédiaire du conduit de décharge 5 dans une installation 14 assurant sa régénération, son échauffemcnt ou son refroidissement et son dégazage. Il est inutile d'utiliser des dispositifs de brossage tels 35 que ceux intervenant par exemple dans des installations classiques, ce qui constitue un autre avantage du procédé et du dispositif selon l'invention et ce qui se traduit d nouveau par une réduction Importante des frais d'invo3tir;se.\cnt, de l'encombrement et des frais d'eixploitation. 40 En conclusion, on peut dire qu'avec le eooeédé de l'invenPAD ORIGINAL 69 14310 7 2007908 tion, on obtient de grands avantages pour lz tcclniiqua opératoire-, de fortes économies sur les frais d1 i-avestisser'.ant, de construction et cl' exploit tion ainsi qu'une , rende ôéc..i?ité de marche. Ïïz h:.uto c.uslité do^ produits décapés i:\si que 1,-. renta-5 bilité du procède- sont obtenues sans fsais particuliers. Une conséquenco du .cendeaent dl-;ctroc.%Jr.i"lie elevé qui est obtenu filtre :ivcros à l'aide dr. p:?oes2Ion l'invention ost que ce procédé peut également ôtï*e appliqué la séparation éloctrocIii:aiqu3 de métaux. 10 OoïiEtto électrolyte de- décapage, on piiit utiliser une so lution ?. gueuse contenant de 125 à £0C r-./l do sulfate de sodium . Gomme électrolyte de séparation d.:, sotau.»:, par exemple de cuivre, il est approprie d'utiliser un bain acide do cuivrage 15 contenant 210 g/1 de sulfate de cuivre1, 37,5 g/1 d'acide sulfu-riçue et éventuellement un additif constxtuc- par un agent ten-sio-actif et/ou un brillanteur. BAD ORIGINAL Rapports dû qua .îtites obt c-.i-.s dans Le déc rpoge de tableau largeur 1 s de b uti.og ju,.j .y.'c. 1.400 l'uu : Cellule s cl a:: g i.quos d'c.l ectrolyse Cellules d'é lectroly vention se ce 1on 1'in- •_ 0: tn de eu ,'jp.tés Diff 6.ren ce entre Longueur Larjo mm mm ir Hauteur Kl ,-ntito 1 Lon-;u 51a .-■ur Larg ee1 sur Hauteur a-^mrn a^mai 'iuantito 1 li/a Icl; quan titos d1 ■'lectroly to 1 : 1000 : 1000 : 1000 500 1000 1500 600 600 600 300 600 900 1000 1000 1000 500 1000 1500 50 50 50 20 20 20 20 40 o0 1/13 ■1/15 1/15 280 560 840 :■ 1000 : 1000 : 1000 50G 1000 1500 600 6000 600 300 600 900 1000 1000 1000 500 1000 1500 100 100 100 30 50 30 -y O — o5 97,5 1/9,2 1/9,2 1/9,2 267,5 535 •02,5 : 2000 : 2000 : 2000 500 100 1500 600 600 600 600 1200 1C00 2000 2000 2000 500 1000 1500 100 100 100 30 30 30 65 13c. 195 1/9,2 1/9,2 1/9,2 535 1070 1605 1 •• r roro o o o o o o o o o 500 1000 1500 600 600 600 600 1200 1SG0 2000 2000 2000 500 1000 1500 150 150 150 30 30 30 90 180 270 "1 /C *"1 -■-/ 3, l l/o,7 1/6,7 510 1020 1530 o -o •fch tu co iU Cr 11électro-NO O O vO o œ 69 14310 9 2007908 PJE VSI'TD J C AI I QiT3 1. Procédé pour le traitement éle ctrochimiquo do surfaces d'articles métalliques,par exemple de bandes,notamment d'une qualité inondable, caractérisé en ce que le procédé faisant intervenir 5 uno alimentation bipolaire do courant dans des cellules d'élec-trolyse séparées est combiné à une réduction de l'intervalle entre électrodes dans le sens de déplacement de l'article pour obtenir un rendement électrochimique maximal,ainsi qu'une rentabilité et une sécurité de marche optimales. 10 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1,caractérisé en ce que les cellules d'électrolyses sont agencées comme des cuves en forme de coins dans lesquelles In, partie supérieure et le fond ont une- forme plcne ou inctovée en étant inclinés dans le sens de déplacement de 1'article,des é-15 lectrodes étant montées à poste fixe dans i^a cellules ou bien ces dernières étant munies d'électrodes nui constituent la partie supérieure et le fond, chaque cellule coastituimt tui circuit fermé canalisant 1 ' électrolyte et comportant une outrée d'électrolyte pur et exempt de gaz du côté où l'intervalle entre électrodes est 20 la plus étroit possible, tandis que l'évacuation de 11électrolyte usé est située du côt^bà l'intervalle entre les électrodes est le plus large ,l'article à traiter étant guidé des g - les cellules en sens inverse de celui de l'écoulement de 11électrolyte. 5. Dispositif selon la revendication 2, earnetirisé en ce que 25 1'eléetrolyte usé est introduit, en vue d'une épuration, d'un dé» gasage, d'un refroidissement ou d'roi échaufferont, dans une installation do régénération à partir de laquelle .1 ' électrolyte épuré et exempt de gaz ert recyclé- dans les cellules-d'électrolyse. 4. Dispositif salon les revendications 2 et 3, caractérisé 30 en ce qu'il ost prevu entre les cellules des cylindreg d'appui et d'entraînement. 5. Dispositif selon la revendication 2} utilisable pour le traitement olectrochimique- d'une bande métallique J: caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux cellules d'clectrolyse réali- 35 sées comme des cuves en forme de coins a vjrois lateralos parallèles, des moy:.ns pour guider la bande à travo.us les cellules d'electrolyso de .uio l'extrémité lar^e jusou'1 '-jrrtr kité étroite des cuves en forme de coins, des moyor-.r d'alimentation en c*'arsnt des cuves qui sont disposés en rr. r-réc.. de façon à former 40 alternativement des anodes ou des cathodes, des aoyens pour intro— BAD ORIGINAL 69 14310 10 2007908 duire 1 'électrolyte à l'extréiaité étroite de la cuve et pour évacuer 1!électrolyte de l'extrémité large de la cuve, une installation d' épuration pour - éliminer les impuretés sous forme gazeuse, et solide do l1 électrolyte, dos uioyens pour pomper l'élec-5 trolyte usé à partir de l'extrémité large de la cellule d'électro lyse dans 1 'installe*.tion d'épuration et doo moyens pour pomper . 1'électrolyte épuré sortant de l'installation d'éouration jusqu'à l'extréraité étroite de la cellule d'éloctrolyce. 6.- Dispositif suivant la revendication 5, utilisable pour 10 le décapage d'une bande métallique, caractérisé on- co que la cellule d*electrolyse de laquelle sort la bande on dernier est reliée comme catiode à la source de. courant. 840