Brevet FR2060186A1 — publié le 19710618

La présente invention est relative à des perfectionnéments apportés aux procédés de traitement superficiels d'articles en verre ou en céramique par échange d'ions. Le traitement superficiel d'articles en verre ou en céra-5 mique par échange d'ions sous champ"électrique du type dans lequel l'article à traiter, généralement sous forme d'une feuille ou d'une plaque, joue le rôle d'un diaphragme à travers lequel doivent passer les lignes de force du champ électrique, implique que les deux compartiments anodique et cathodique soient rigou-10 reusement isolés l'un de l'autre afin que les lignes de force du champ passent effectivement, quasi exclusivement, à travers 1' article à traiter» Le procédé de la présente invention permet de satisfaire à cette exigence et d'effectuer des traitements d'électro-15 migration en phase liquide dans de bonnes conditions. Suivant le procédé de l'invention, on utilise comme récipient étanche, devant constituer l'un des compartiments électro-lytiques, un récipient comportant une ouverture dont la périphérie correspond sensiblement à celle de l'article traité, tout en 20 étant de dimension légèrement inférieure de façon que ledit article puisse, après collage sur les bords de l'ouverture, fermer le récipient de façon étanche„ Suivant un mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, le deuxième compartiment électrolytique peut être consti-25 tué par une cuve usuelle dans laquelle on immerge partiellement le premier compartiment électrolytique; mais il peut être constitué également, comme ce premier compartiment électrolytique, par un récipient comportant une ouverture qui sera fermée par collage étanche sur l'article à traiter, dans les mêmes conditions 30 que le premier compartiment électrolytique, mais sur la face opposée du dit article. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res-sortiront de la description ci-après qui, faite en référence au dessin annexé, en illustre deux formes de réalisation» 35 Les figures 1 et 2 sont des coupes verticales, représentant de façon schématique ces deux formes de réalisation. Dans l'exemple de réalisation représenté à la fig.l, le compartiment anodique, par exemple, est constitué par une cuve 1 renfermant un électrolyte liquide 2. Le compartiment cathodique 69 30800 -2- 2060186 est constitué par un récipient 3 formé lui-même par un anneau en matière électriquement isolante 4 sur lequel" est collée en 4a la pièce à traiter 5 qui constitue ainsi le fond du compartiment cathodique. Le compartiment cathodique est garni d'élec-5 trolyte 6. Enfin, une électrode anodique et une électrode cathodique, respectivement 7 et 8, sont immergées dans chacun des deux électrolyteso Suivant la forme d'exécution de la fig.2, les deux compartiments anodique et cathodique 10 et 11 sont identiques et 10 collés en 20 de façon étanche en regard l'un de l'autre, chacun sur une des faces de l'article à traiter 5. Dans la réalisation suivant la fig.l, on remarquera que le cheminement des ions positifs, tels que les ions alcalins, en direction de la cathode, intéressera la totalité de la face in-15 férieure 5a de l'article à traiter, ainsi que la totalité de sa tranche 5bo En revanche, dans la réalisation selon la fig.2, la pénétration des ions positifs dans l'article à traiter 5 se fera par la face 5a, à l'exception de la périphérie de cette face qui 20 est masquée par le collage 20; elle n'intéressera pas non plus la tranche de l'article à traiter. On choisira l'un ou l'autre des montages ci-dessus selon le but recherché. On remarquera également que dans le montage de la figure 2, 25 les récipients anodique et cathodique peuvent être indifféremment en matériau isolant ou conducteur de l'électricité, tandis que dans le cas de la fig.l, l'anneau 4 formant, avec l'article à traiter, le compartiment cathodique doit être en matériau électriquement isolanto 30 -En ce qui concerne le collage étanche de l'article à trai ter, sur l'ouverture du ou des récipients devant former les compartiments électrolytiques, on utilisera un joint étanche, électriquement isolant, conservant, à la température de travail, des qualités suffisantes de plasticité et de résistance électri— 35 que permettant d'assurer l'isolement électrique parfait des com- -partiments anodique et cathodique. Suivant une caractéristique de l'invention, on peut utiliser comme joint étanche et isolant une résine de méthyl-phényl-siliconea 69 30800 -3- 2060186 Les résines de métnyl-phényl-silicone dans lesquelles le rapport CgH^ est compris entre 0,9 et 1,75 et le rapport CH^ Si Si est compris entre 0,25 et 0,5 donnent des résultats particulièrement satisfaisants, dans le cas notamment de traitement d'élec-5 tro-:.Agration dans des sels minéraux fondus à des températures de l'ordre de 450°Co Pour former les joints, une telle résine silicone peut être appliquée a froid par tous moyens, tels qu'au pinceau ou au compte-gouttes, sur la surxace au récipient élecrxolytique à 10 jointoyer, préalablement dépolie à l'émeri et nettoyée.. Le film de résine ainsi déposé doit avoir une épaisseur uniforme de l'ordre de o,2 à u,3 mm, de façon à éviter la formation de bulles au cours :e la polymérisation de la résine silicone o 15 Après l'application de la résine, les recipients (ou l'an neau isolant) sont portés aans une etuve à avant de mettre en place l'échantillon a traiter sur les lèvres de l'ouverture du récipient enduites ae résine. dû A cette température de 60°C, la résine est suffisamment adhésive pour assurer une bonne étancnéite, sans être trop fluide» Si on laisse se refroidir, jusqu'à la température ambiante, la résine silicone polyraérisse pendant lO minutes à 250°C, elle durcit et perd une partie de ses qualités adhesives» Il convient 25 dans ce cas de réchauffer, au moment de l'assemblage, les pièces à coller pour obtenir des joints étanches et continus. Les deux techniques ci-dessus donnent ces résultats satisfaisants, la première ayant l'avantage d'être plus rapide. Par sécurité, il est recommandé, après le mise en contact 30 des pièces a assembler, d'appliquer extérieurement aux joints une surcnarge de résine qui renforce la solidité "tu joint, et colmate les fissures éventuelles. La limite supérieure d'utilisation des joints en résine métnyl-phényl-silicone, aans la mise en oeuvre du procé- 35 dé de l'invention, est voisine de 450°C„ En effet, au-dessus ae •i60°C, la résiné se carbonise et n'est plus capable d'assurer une bonne étanchéité si l'échantillon se déforme, ce qui est souvent le cas au cours du traitement d'échange d'ions unilatéral sur une feuille de verre» BAD ORIGINAL 69 30800 -4- 2060186 Au-dessous de 450°C l'étanchéité reste encore très bonne, mime après 16 heures de fonctionnement par exemple à 430°C, et même si l'échantillon subir une déformation. Des essais ont montré qu'à 450°C les propriétés d'isolement 5 électrique de la résine silicone sont encore satisfaisantes et qu'il ne se produit pas de réactions chimiques nuisibles à l'état de surface du verre traité, notamment lorsque le sel fondu, constituant 1 ' électrolyte du compartiment anodique ccu des deux compartiments, est du nitrate de potassium0 10 Une résine silicone, du type des résines méthyl-phényl- silicone décrites ci-dessus; et qui convient particulièrement bien pour la mise en oeuvre du-procédé de l'invention par collage entre l'article à traiter et les recipients électrolytiques, est la résine vendue par la Société Industrielle des Silicones, 15 sous la dénomination "SISS 805"0 Il demeure bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux exemples de mise en oeuvre exposés ci-dessus ni aux modes de réalisation décrits et représentés mais qu'elle en englobe toutes les variantes0 69 30800 -5- 2060186 REvENJICATJONS 1) Procédé de traitement superficiel d'articles en verre ou en céramique par échange d'ions sous champ électrique du type dans lequel l'article à traiter, généralement sous forme d'une 5 feuille ou d'une plaque, joue le rôle d'un diaphragme à travers lequel passent les lignes de force eu champ électrique, caractérisé en ce que l'on utilise comme récipient étanche, devant constituer l'un oes compartiments électrolytiques, un récipient comportant une ouverture dont la périphérie correspond sensiblement 10 à celle de l'article traité, tout en étant de dimension légèrement inférieure afin que ledit article puisse, après collage sur les bords ue l'ouverture, fermer le récipient de façon étanche. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le collage dudit article à traiter sur les bords de l'ouverture 15 est réalisé sous la forme d'un joint étanche, électriquement isolant et conservant à la température de travail de bonnes qualités de plasticité et de résistance électrique. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit joint étanche et isolant est une résine de méthyl-phényl- 20 silicone,, 4) Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'on utilise des résines de méthyl—phénvl—silicone ayant un rap— C H CH port 6 5 compris entre 0,S et 1,75 et un rapport x 3 compris Si Si entre 0,25 et 0,5. 25 5) Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ladite r ••sine est appliquée à froid, par exemple au pinceau ou au compte-gouttes, sur la surface du récipient électrolytique à jointoyer, préalablement dépolie et nettoyée. 30 6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que • le film de résine ainsi,déposé a une épaisseur uniforme de l'ordre de 0,2 à 0,3 mm0 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, après application ae la résine constituant 35 le joint étanche et isolant, les récipients électrolytiques sont portés dans une étuve à une température de l'ordre de 2$0°C pendant 10 minutes environ, on les laisse ensuite refroidir jusqu'à environ 50°C avant de mettre en place la pièce à traiter sur les **0 ORIGINAL ' 69 30800 -6- 2060186 lèvres de l'ouverture du récipient enduites de résine. 8) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que après application de la résine constituant le joint étanche et isolant, les récipients électrolytiques sont 5 portés en étuve pendant 10 minutes environ à une température de l'ordre de 230°C puis on laisse refroidir jusqu'à température ambiante,les pièces à coller étant ultérieurement réchauffées au moment de l'assemblage, 9) Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 et 10 8, caractérisé en ce que, après la mise en contact des pièces à assembler on applique extérieurement aux joints une surcharge de résine0 10) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'ensemble des revendications 1 à 9,caractérisé en ce qu'il com- 15 prend une cuve renfermant un électrolyte liquide, un compartiment cathodique garni d'électrolyte constitué par un récipient formé par un anneau en matière électriquement isolante sur lequel est collée la pièce à traiter qui constitue ainsi le fond de ce compartiment cathodique et des électrodes anodique et 20 cathodique immergées respectivement dans chacun des deux élec-trolytes. 11) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'ensemble des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un compartiment anodique constitué par un récipient 25 rempli d'électrolyte et comportant une ouverture fermée par collage étanche sur une face de l'article à traiter et un compartiment cathodique identique au compartiment anodique, et dont l'ouverture est fermée par collage étanche sur l'autre face de l'article à traiter.