Brevet FR2085888A1 — publié le 19711231

La présente invention concerne un orocédé qui est destiné à être utilisé pour la détermination et le contrôle dans le temps simultanés de la densité de courant dans les opérations électrolytiques. Dans l'un des câbles d'arrivée de courant pour le bain 5 électrolytique est placée une résistance de mesure à laquelle le courant d'électrolyse engendre une chute de tension. Le transport de substance représente un facteur de limitation pour la vitesse de la dissociation anodique ou du dépôt cathodique d'une substance dans les opérations électrolytiques, par 10 exemple dans les opérations d'électro-galvani s a ge. Dans de telles opérations il existe un rapport très étroit entre le transport de substance et le transport de charge. La densité de courant des particules peut donc en général être exprimée par la densité du courant électrique. Etant donné que la forme de la 15 surface des électrodes pour le couplage anodique et la nature du dépôt pour le couplage cathodique sont déterminés respectivement par la composition de 1'électrolyte dans la couche limite anodique et dans la couche limite cathodique, il est nécessaire que, dans les opérations électrolytiques, la densité de courant des 20 particules soit réglée de façon optimale, ce qui revient à dire qu'il est nécessaire d'obtenir une vitesse de réaction optimale, oous le nom de vitesse de réaction il y a lieu d'entendre en fonction du genre d'opération électrolytique dont il s'agit, soit la vitesse de dépôt, soit la vitesse de dissociation, soit la vi-25 tesse d'oxydation. On a déjà essayé de régler automatiquement de façon optimale la vitesse de réaction aux électrodes et par conséquent en même temps le courant d'électrolyse en réglant la densité de courant électrique. ï^ais le réglage de la densité de courant nécessite 50 au moins un palpeur de mesure dont la disposition à l'intérieur du bain électrolytique influe notablement sur le signal de mesure. Dans une très grande proportion il est vrai le signal de mesure du palpeur de mesure est déterminé aussi par la densité de courant mais d'autres grandeurs d'influence incontrôlables supplémentai-55 res exercent également leur action de sorte que la vitesse de réaction de l'opération d'électrolyse est réglée de façon incorrecte. C'est pourquoi jusqu'à maintenant les procédés de réglage du courant d'électrolyse par réglage de la densité de courant en utilisant des palpeurs de mesure d'ont pas réussi à s'im 71 10157 2 2085888 poser dans la pratique. Une autre possibilité de contrôler le courant d'électrolyse consisterait à commander la densité de courant en adaptant la tension de la source de courant continu qui alimente l'opéra-5 tion électrolytique à la courbe courant-tension du bain électrolytique. On peut espérer de cette façon aussi pouvoir régler automatiquement la densité de courant. Hais on a constaté dans la pratique que la position de la courbe caractéristique pour une densité de courant donnée ne dépend pas uniquement de la na-10 ture de 11électrolyte mais qu'elle est déterminée également de façon décisive par la forme extérieure des électrodes et par la distance entre les électrodes. Des électrodes ayant une surface identique mais une forme extérieure différente donnent donc des courbes caractéristiques de bain différentes. L'utilisation de 15 la commande de l'intensité de courant par l'intermédiaire des courbes caractéristiques de bain se trouve ainsi restreinte à des cas isolés où on a l'assurance que les conditions géométriques dans le bain électrolytique ne se modifient pas trop largement . 20 La présente invention se propose de mettre au point -un pro cédé au moyen duquel la densité de courant dans les opérations électrolytiques peut être déterminée et mesurée avec la plus grande précision quelle que soit la surface du produit à traiter. Ce résultat est obtenu par l'invention au moyen d'un procédé du 25 type décrit plus haut grâce au fait que» parallèlement à la résistance de mesure, sont branchées en série deux résistances dont l'une est réglable et a pour rôle de régler la surface de l'objet à traiter et grâce au fait que sont raccordés parallèlement aux résistances un appareil de mesure indiquant la densi-50 té de courant d'une façon lisible à tout instant et, parallèlement à l'appareil de mesure, un appareil intégrateur qui intègre la densité de courant par rapport au temps et qui actionne un compteur. La détermination de la surface de la pièce à traiter ne présente pas de problème et, grâce à la conversion de cette 35 grandeur géométrique en une grandeur électrique, l'invention permet à tout moment de déterminer de façon pratiquement automatique la densité de courant régnant et de la mesurer en même temps pour en assurer le contrôle. Les caractéristiques et avantages de la présente invention 71 10157 5 2085888 ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés. La fig. 1 représente un schéma des connexions pour la mise en oeuvre d'un premier mode de réalisation du procédé suivant 5 l'invention. Les fig. 2 et 3 représentent deux autres modes de réalisation de l'invention. A la fig. 1, on a représenté en 1 un câble d'arrivée de courant à un bain électrolytique non représenté pour simplifier 10 le dessin, line résistance de mesure 2 étant montée sur ce câble. Le courant d'électrolyse engendre à la résistance de mesure 2 une chute de tension qui est maintenue la plus petite possible en raison des faibles pertes en énergie et est donc amplifiée par un amplificateur 3. Les résistances 4 et 5 montées en série 15 sont placées à la sortie de 1 'amplificateur 3» -a la résistance réglable 4- est réglée la surface de l'objet traité. Cette résistance 4 qui est par exemple un potentiomètre est connectée de telle façon qu'il y a formation de quotient entre le courant d'électrolyse et la surface d'électrode réglée. La résistance 20 5 est nécessaire pour que la sortie de 1'amplifieateur 3 ne puisse pas être court-circuitée et qu'on ne puisse donc pas régler une surface nulle qui donnerait une densité de courant infiniment grande. La densité de courant peut être lue directement sur l'appareil de mesure 6. 25 Les transformations de substance aux électrodes peuvent être jugées en se basant sur la densité de courant des particules et psr conséquent, lorsqu'il s'agit d'opérations électrolytiques, en se basant sur la densité de courant électrique, -ii on intègre la densité de courant par rapport au temps on obtient 30 la quantité de susbstance transformée par unité de surface. Lorsqu'il s'agit de processus anodiques, cette intégrale peut correspondre par exemple à l'importance du dépôt métallique ou à l'épaisseur d'une couche d'oxydation ; pour des processus cathodiques, elle représente par exemple une mesure de la quantité 35 de la substance séprrée ou l'épaisseur de couche d'un précipité. Pour réaliser une intégration de la densité de courant par rapport au temps, on peut monter en parallèle à l'appareil de mesure 6 par exemple un intégrateur 7 ou encore un moteur de mesure de sorte que le résultat peut être lu directement sur 71 10157 4 2085888 une horloge ou sur un compteur 8. En couplant le compteur 8 à un interrupteur 9 on peut signaler le résultat de l'opération électrolytique et un tel signal peut servir à la commande automatique de l'opération électrolytique. 5 Dans les fig. 2 et 3 les parties identiques à celles de la fig. 1 sont munies de mêmes références. Dans de nombreuses opérations électrolytiques, plusieurs réactions se produisent en même temps aux électrodes de sorte que le rendement en courant du déroulement de réaction qu'on veut contrôler est souvent 10 inférieur à 100 %. Dans ce cas l'intégration de la densité de courant avec un montage suivant la fig. 1 donnerait un résultat trop élevé. C'est pourquoi, suivant un développement de l'invention représenté à la fig. 2, le signal de mesure représentant la densité de courant est appliqué à une résistance réglable 10 15 et cette résistance est réglée à une valeur qui tient compte du rendement en courant. La tension restante est ensuite appliquée à l'intégrateur 7* La vitesse de réaction dans les opérations électrolytiques peut être pré-donnée par une valeur de consigne de la densité de 20 courant. Suivant un autre développement de l'invention cette valeur de consigne peut être comparée avec la valeur de la densité de courant qui résulte en tant que quotient du courant d'electrolyse et de la surface d'électrode. Un écart de réglage peut être utilisé en ramenant automatiquement par réglage la 25 valeur réelle de la densité de courant à la valeur de consigne. Un schéma de couplage pour la mise en oeuvre d'un procédé de réglage de la densité de courant est représenté à la fig. 3-Le courant d'électrolyse venant de la source de courant réglable qui se présente sous la forme d'un transformateur réglable 11 30 est dirigé sur le bain électrolytique 13 en passant par le redresseur 12 et la résistance de mesure 2 et revient au transformateur 11. La cliute de tension produite à la résistance de mesure 2 est amplifiée dans l'amplificateur 3, divisée par la surface d'électrode réglée à la résistance 4 et lue en tant que 35 valeur réelle de 1b densité de courant à l'appareil de mesure 6. k la sortie d'une source de tension constante 14 est connectée une résistance réglable 15 sur laquelle peut être réglée la valeur de consigne de la densité de courant. Cette valeur de consigne est lue sur l'appareil de mesure 16. Entre les deux 71 10157 5 2085888 appareils de mesure 6 et 16 est monté un élément différentiel 17, par exemple un relais électronique, qui répond à de petites différences entre la valeur de consigne et la valeur réelle de la densité de courant et, suivant le sens de l'écart de réglage, 5 met en marche le servo-moteur 18 qui, par l'intermédiaire du transformateur réglable 11, modifie le courant d'électrolyse de façon à éliminer l'écart de réglage. On peut monter ég&lement ici en parallèle avec l'appareil de mesure 6 le potentiomètre 10 qui permet de régler le rendement 10 en courant. Derrière le potentiomètre 10 est prévu l'intégrateur 7 qui indique par exemple l'épaisseur de couche d'un dépôt métallique ou le poids de la couche et qui peut, par l'intermédiaire de l'interrupteur 9, stopper l'opération d'électrolyse lorsque la valeur de consigne d'une de ces grandeurs est atteinte. 71 10157 6 2085888 REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la détermination et pour le contrôle dans le temps de la densité de courant dans les opérations électrolytiques, dans lequel le courant d'électrolyse produit me chute 5 de tension à une résistance de mesure placée dans l'un des câbles d'arrivée de courant au bain d1électrolyse, caractérisé en ce que deux résistances 4,5 branchées e? série, sont raccordées parallèlement à la résistance de mesure 2 dont l'une est réglable et a pour rôle de régler la surface de l'objet à traiter et en 10 ce qu'un appareil de mesure 6 lisible à tout instant et indiquant la densité de courant est monté en parallèle à ces résistances 4,5 et, en parallèle à cet appareil de mesure 6, un appareil 7 intégrant la densité de courant par rapport au temps et actionnant un compteur 8. 15 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est p^évu entre l'appareil de mesure 6 et 1'intégrateur 7 une résistance réglable 10 montée en parallèle avec cet intégrateur et destinée à régler le rendement en courant. 3 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, carac-20 térisé en ce que l'appareil intégrateur 7 est un moteur de mesure. 4 - Procédé pour le réglage de la densité de courant déterminée d'après le procédé suivant l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la valeur de consigne de la densité de courant est réglée sur une résistance réglable 15 alimentée par 25 une source de tension constante 14 et est appliquée en même temps que la valeur réelle de la densité de courant à un élément différentiel 17 au moyen duquel, en cas d'écart de réglage un signal provoquant la correction de cet écart de réglage est transmis à la source de courant réglable 11 du courant d'électrolyse. 30 5 - Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'on utilise comme source de courant réglable 11 un transformateur réglable. & - Procédé suivant l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'on utilise comme élément différentiel 17 un re-35 lais électronique.