Brevet FR2086193A1 — publié le 19711231

Le choix d'un, procédé de nettoyage à utiliser pour des. brins de métal est fortement influencé par le type de souillure à éliminer et par l'opération de finissage ultérieure à utiliser. Pour obtenir une surface active et propre en tant que support ou base 5 de revêtement ou d'enrobage de brins métalliques (fil, verge ou feuillard), les procédés qui font intervenir un décapage à l'acide ou un décapage électrolytique à l'acide se sont avérés inadéquats car l'acide seul ne permet pas d'éliminer les lubrifiants hydroso-lubles ou hydro-insolubles qui sont, en général, utilisés au cours 10 des opérations de tréfilage ou de laminage. Un procédé efficace pour éliminer les lubrifiants est un procédé au cours duquel le lubrifiant présent sur le brin de métal est "carbonisé" à des températures élevées, puis décapé à l'acide. Dans la plupart des cas cependant, ce procédé est impossible à utiliser en raison de son 15 prix de revient élevé et de l'effet nuisible de la chaleur sur les propriétés mécaniques du support métallique obtenu. Un nettoyage aux alcalis a également été utilisé (voir par exemple le brevet américain n° 1.041.790) pour éliminer de telles souillures avant tout autre traitement. Le procédé électrolytique aux alcalis tra- 20 vaille en général avec une densité de courant comprise entre 0,0465 2 et 0,465 ampère par cm . En raison des faibles densités de courant utilisées, ces opérations exigent des cellules de nettoyage élec-trolytiques relativement longues (par exemple de 18 m de longueur) et des temps d'immersion prolongés (par exemple de 30 à 60 secon-25 des). Ce dernier procédé a également l'inconvénient que la qualité du nettoyage est souvent marginale, des difficultés survenant par la suite au cours des opérations de revêtement ou d'enrobage. Cela étant, lorsqu'un nettoyage complet est nécessaires il faut, en général, utiliser une opération de nettoyage intermédiaire ou supplé-30 mentaire pour atteindre les résultats voulus. Ainsi, dans un procédé type utilisé pour galvaniser électrolytiquement du feuillard d' acier laminé à froid, il faut prévoir un nettoyage électrolytique 2 aux alcalis pendant 15 secondes à 0,1 ampère par cm , au moyen d! un agent de nettoyage alcalin industriel suivi d'un décapage à l'a-35 cide chlorhydrique, du dépôt d'un voile à partir d'un bain de cyanure de zinc pendant 10 secondes (voile au cyanure) et d'un rinçage avant galvanisation. Cela étant, l'invention a pour but de procurer un procédé 71 13761 20.861.93 servant à nettoyer des brins métalliques efficacement et d'un seul coup. l'invention a également pour but de procurer un traitement de nettoyage qui améliore l'adhérence des revêtements appliqués 5 ultérieurement. l'invention a encore pour but de procurer un procédé de nettoyage qui élimine la nécessité de prévoir des phases de nettoyage supplémentaires utilisées pour compenser un précédent nettoyage électrolytique aux alcalis qui n'a pas été adéquat. 10 Ces buts ainsi que d'autres encore sont atteints au moyen d' un procédé suivant lequel on électrolyse le brin au moyen d'un cou- » 2 rant continu à une densité de courant de 4,65 à 9,3 ampères au cm pendant un temps d'immersion d'au moins 0,4 secpnae dans un électrolyte alcalin aqueux comprenant une solution d'hydroxyde de mé-15 taux alcalins, de phosphates et de carbonates .dans des proportions et des concentrations suffisantes pour déterminer une eonductivité permettant le passage du courant d'électrolyse. On préfère utiliser un procédé de nettoyage électrolytique aux alcalis dans lequel les brins sont électrolysés à une densité 2 20 de courant de 4,65 à 9,3 ampères au cm dans un électrolyte contenant un Mélange de 6 à 16 ?= de NaOH, 0,5 à 6 5» de Na^Po0^ et 0,5 à 5 de pendant un temps d1 immersion d'au moins 0,4 seconde. Dts filœs de lubrifiant qui ont été éliminés de manière satisfaisante par le présent procédé comprennent des huiles, des graisses, 25 des savons hydrosolubles et des véhicoles de lubrifiants. Les caractères critiques des paramètres qui précèdent ainsi que d'autres aspects de l'invention ressortiront clairement de la description détaillée suivante. Pour déterminer la densité do courant optimum requise pour 30 assurer une élimination efficace des lubrifiants, on a exécuté tuae série d'essais, à une tension constante de 20 volts (sauf dans les cas mentionnés de manière spécifique) au cours desquels on a obtenu des courants différents par suite des différences de conductivi-té de 1'électrolyte utilisé. Dans chaque essai, on a électrolysé ?" le fil métallique pendant 1 seconde à .la cathode, suivie de 1 seconde à l'anode. Les échantillons de fil métallique utilisés ont ensuite été tréfilés jusqu'au calibre voulu en utilisant du borax comme véhicule de lubrifiant et du stéarate de sodium comme lubri- fîAD ORIGINAL 71 13761 3 2086193 fiant proprement dit. On a déterminé l'efficacité de l'opération de nettoyage par le degré d'adhérence que l'on a obtenu au cours d'un revêtement anélectrolytique ultérieur au moyen de CuSO^. Après avoir ainsi cuivré le fil métallique, on note la quantité de cui-5 vre que l'on peut éliminer par frottement de l'éprouvette utilisée et on échelonne les résultats sur la base de coefficient allant de 1 à 4; 4 représentant une adhérence totale et 1 une mauvaise adhérence (c'est-à-dire qu'une grande quantité de cuivre s'est détachée au frottement). 10 Tableau I Electrolyte Densité de courant Taux d'adhéren limite ce 6 % NaOH, 3 % Na2C0 2 6,98 ampères/cm 4 3 $ Na4P20?.I0H20 (18 volts) 5 # NaOH, 3,5 ^ Na^O^ 2 5,27 ampères/cm 3 3,5 Na4, P20r 101^0 4 # NaOH, 4 % Na2C05 4,03 ampères/cm 2 4 % Na^O^tOI^O r 2 $ NaOH, 5 1o Na2C03 2 3,1 ampères/cm 2 5 1° Na4P20?.10H20 1 io NaOH, 5,5 f° Na2C03 2 2,17 ampères/cm 2 5,5 ^ Na4P207.10H20 Il ressort de ce qui précède que, en ce qui concerne l'élimi- 25 nation satisfaisante et rapide de films de lubrifiant, c'est le procédé de nettoyage électrolytique à haute densité de courant qui est nettement le meilleur et ceci est mis en évidence par la meilleure adhérence de la couche de cuivre. Outre que l'élimination des lubrifiants est ainsi plus complète, les densités de courant élevées 30 sont avantageuses sous deux autres rapports : (1) elles permettent des vitesses de travail accrues et des cellules de nettoyage plus courtes en raison de l'élimination beaucoup plus rapide qui est ainsi réalisée et (2) elles sont plus efficaces que les densités de colorant faibles, c'est-à-dire qu'elles assurent un nettoyage équiva-35 lent avec -une consommation d'énergie moins élevée. En ce qui concerne ce dernier avantage, le degré d'élimination atteint à 6,2 ampères 2 2 au cm pendant 0,4 seconde (2,5 coul/cm ) est au moins aussi bon que les résultats obtenus avec le premier procédé, c'est-à-dire 71 13761 2086193 2 lorsque l'on applique 0,155 ampère au cm pendant 60 secondes (9,3 2 coul/cm ), soit un rapport d*énergie consommée de presque 1 à 4. Il ressort également du tableau I qui précède que, pour obtenir les densités de courant élevées requises pour assurer un net-5 toyage entièrement efficace, il faut que la conductivité de 1*électrolyte soit considérablement supérieure à celle que l'on utilise habituellement dans le nettoyage électrolytique aux alcalis. Un électrolyte préféré est un mélange contenant 60 à 80 $ de NaOH ou d'un hydroxyde d'alcali équivalent de conductivité élevée, 5 à 30 % 10 de Na^PgO^ et 5 à 25 $ de Na^CO^. Ce mélange (auquel tin agent tensio-actif non moussant peut être ajouté pour faciliter le mouillage du brin) est dissous dans de l'ëau jusqu'à une concentration de 10 à 20 i en poids, et, pendant l'opération, il est maintenu dans une gamme de températures allant de 65,6 à 98,9°C. D'autres composants 15 bien connus peuvent remplacer les composants que l'on vient de mentionner, par exemple le sesquiearbonate peut remplacer le carbonate et le phosphate trisodique ou le tripolyphosphate peut remplacer le pyrophosphate tétrasodique. Il est évidemment essentiel que la solution possède une conductivité suffisante pour permettre l'électro- 20 lyse au moyen d'une densité de courant d'au moins 4,65 ampères au 2 cm . Pour éviter la formation d'arc aux densités de courant élevées utilisées, le courant électrique est introduit dans le brin par 1' intermédiaire de 1'électrolyte. Un appareil préféré pour le présent 25 procédé est celui décrit dans le brevet américain n° 3.338.809 dans lequel les électrodes entourent le brin sans être réellement en contact avec lui. lorsque l'on utilise l'appareil que l'on vient de mentionner ou une autre construction de cellule appropriée, certains facteurs doivent être notés. Pour des électrolytes alcalins, une 30 électrode qui est insoluble aux pH utilisés par exemple du fer, convient mieux que du plomb. Pour éviter tout échauffement excessif du fil métallique, il n'est pas souhaitable de provoquer une forte chute de tension dans le fil (autrement la perte d'énergie, E./R devient trop importante) et la longueur de la cellule doit, par con-35 séquent, être réduite au minimum. On a pu déterminer que, pour un nettoyage efficace, un temps de contact minimum d'environ 0,4 seconde est requis, des temps un peu plus longs étant préférés tandis qu'un temps de contact supérieur à 2,5 secondes est moins souhaita 71 13761 5 2086193 ble pour des considérations économiques et ne semble pas améliorer le nettoyage. Cela étant, pour atteindre ce temps d'immersion minimum à mesure que la vitesse de défilement augmente, il est nécessaire d'augmenter de façon correspondante le nombre de chambres des 5 cellules, la polarité est telle que le brin soit anodique dans la dernière chambre ce qui permet d'éviter le risque que les matières qui polluent llélectrolyte détachent le revêtement appliqué sur le brin traité. On a constaté que lorsqu'on utilise le procédé à haute densi-10 té de courant de l'invention, on peut supprimer le voile au cyanure des procédés connus et obtenir encore un revêtement dont l'adhérence et la continuité soient au moins aussi bonnes que celles d'un revêtement standard. 71 13761 6 2086193 REVENDICATIONS. 1 - Procédé pour nettoyer des brins ferreux et pour éliminer les lubrifiants présents sur ces brins, caractérisé en ce qu'on 5 électrolyse le brin au moyen d'un courant continu à une densité de 2 courant comprise entre 4,65 et 9,30 ampères/cm pendant un temps d'immersion d'au moins 0,4 seconde dans un électrolyte alcalin aqueux comprenant une solution d'hydroxyde de métaux alcalins, de phosphates et de carbonates en des proportions et des concentrations 10 suffisantes pour produire une conductivité qui permette le passage du courant d'électrolyse. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu' on maintient 1'électrolyte à une température comprise entre 71 et 99°C et cet électrolyte contient essentiellement de 10 à 20 ^ en 15 poids d'un mélange de 60 à 80 % de NaOH, 5 à 30 CA de Na^P^O^ et 5 à 25 % de Na„C0„. 3 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on introduit le courant dans le brin par 1' intermédiaire de 1'électrolyte et la densité de courant est d'au 2 20 moins 6,98 ampères au cm . 4 - Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu' on inverse la polarité du brin pendant qu'il traverse une série de zones de traitement, la polarité du brin étant anodique dans la zone de traitement finale. 25 5 - Procédé suivant la revendication 3, caraebérisé en ce qu' on choisit les lubrifiants parmi le groupe comprenant les huiles, les graisses et les savons et véhicules hydrosoluhles. BAD ORIGINAL