Brevet FR2108134A1 — publié le 19720519

La présente invention concerne un procédé et un appareillage pour l'électro-déposition d'un revetement organique sous forme de pellicule à partir d'une solution aqueuse, à la fois sur plusieurs objets conducteurs se trouvant dans une cuve conductrice. Le procédé comporte: vm nettoyage soigné des objets, l'application d'une couche de fond sur les objets, le séchage de cette couche à une température élevée, l'immersion des objets dans la solution aqueuse contenue dans la euveSconductrice, le passage d'un courant électrique à travers la cuve et la solution, de façon à amener le dépôt irréversible du revêtement organique sur les objets, et enfin une cuisson des objets ainsi revêtus. L'appareillage suivant l'invention comporte, dans la cuve contenant la solution aqueuse, des organes recevant un certain nombre d'objets à revêtir, et provoquant un déplacement relatif desdits objets, les uns par rapport aux autres, à des intervalles de temps fixés. Dans l'art antérieur, des dispositifs d'électro-déposition d'un revêtement organique sur des objets conducteurs'de lteiectri- cité sont déjà connus sous les noms d'appareils d'électro-déposi tion, d'électrophorèse, ou ou d'electro-peinture > Les > objets conduc- teurs ou les surfaces conductrices du courant, utilisables dans la mise en oeuvre de la présente invention, sont formés de métaux comme le fer, l'acier, l'aluminium, lie zinc, le laiton, le bronze, le titane, le cadmium et le niobium, bien que le procédé et l'ap pareiîlagepuissent être utllisés au revêtement de- tout matériau ayant la propriété d'attirer des revêtements orgåniques ionisés en solution aqueuse.Conformément aux techniques en usage, l'objet à revêtir est plonge dans un bain de peinture de composition spéciale. Ces bains contiennent généralement une résiné, un pigment approprié, et un agent solubilisant. Bien que I'électro-dé- position puisse être, soit cathodique, soit anodique, le dépôt anodique est le plus souvent utilisé. L'objet à revêtir est alors chargé positivement, tandis que la cuve contenant le bain, ou une électrode plongée dans ce bain, est chargée négativement. La résine et les pigments de la peinture, portant ainsi des charges négatives, se déplacent vers l'objet lui-même, tandis que l'agent solubilisant porte une charge positive. Il est maintenant reconnu que ces revêtements organiques déposés électriquement sous forme de pellicules présentent certains caractères et avantages inhabituels. Tout d'abord, comme il a été indiqué plus haut, les particules de pigment et de résine se déplacent vers la surface de l'objet à revêt-r, sur laquelle ils forment un dépôt irréversible. A mesure que le revêtement ou pellicule se forme sur la surface de l'objet, la partie de surface revêtue devient moins conductrice. Ceci tend naturellement à limiter aux portions non revêtues la charge de l'objet. Il en résulte que le revêtement de peinture ainsi appliqué présente une épaisseur rigoureusement uniforme en tous les points de l'objet. Cette caractéristique de l'opération est souvent qualifiée de "facteur d'auto-limitation".Cela signifie que, pour un ensemble déterminé de conditions, une quantité connue de peinture sera déposée sur toutes les parties de l'objet, et qu'il n'y aura pratiquement plus de dépôt quand la quantité préfixée aura été atteinte. L'épaisseur uniforme et réglable avec précision du revêtement est un important avantage du procédé. La présente invention va être décrite dans son application au revêtement par l'électrodéposition de pièces de fixation, bien qu'on doive préciser qu'elle est applicable au revêtement de tous objets possédant une conductibilité suffisante pour conserver la charge, et attirer ainsi les particules de peinture. Jusqu'à présent, la peinture d'objets de petite dimension par granges quantités n'a pu donner que des revêtements non satisfaisants pour de nombreuses applications, en raison du manque d'uniformité des revêtements et de leur mauvaise adhérence. Ceci est spéialement vrai pour les revêtements appliqués de façon ccnnuetrff trempage ou par pulvérisation. Bien que les procédés électr statiques aient permis une amélioration des revêtements, ceux-c-- n'en laissent pas moins beaucoup à désirer.Les techniques connues de revêtement, y compris les études expérimentales du procédé par électrophorèse, ont rencontré de graves difficultés au cours des essais antérieurs pour l'obtention d'objets prérevêtus, devant être exposés par la suite à des efforts mécaniques ou à des attaques chimiques Il semble que cette difficulté soit essentiellement due à deux facteurs. Tout d'abord, si lton considère par exemple un organe de fixation fileté, celui-ci est par sa nature même, très difficile à peindre régulièrement, en raison de la tension superficielle des revêtements classiques contenant des solvants.En effet, des goujons filetés, une tête de boulon ou d'écrou, ou la tête fendue d'une vis classique, présentent des arêtes aiguës, et les procédés classiques de peinture, par exemple la pulvérisation ou le trempage, ne donnent qu'un revêtement de régularité insuf fisante. De plus, ce qui est peut être encore plus important, ces pièces de fixation, dans leurs conditions d'utilisation industriel le,sont entraînées ou mises en place- par des moyens mécaniques, comme des tournevis pneumatique, des visseurs d'écrous, etc. Il est bien connu dans l'industrie que ces outils mécaniques enlèvent ou rayent les revêtements des pièces peintes par les procédés classiques. De plus, ces organes industriels de fixatinn sont généralement de très petite taille, et utilisés par grandes quantités ce qui fait que I'opération de peinture doit être.réalisée avec le minimum de main d'oeuvre et de manipulations individuelles.Aussi la peinture par électro-déposition est-elle généralement considérée comme peu pratique, étant donné que, par les procédés classiques, chaque pièce à revêtir doit être chargée isolément, ce qui est économiquement inacceptable, étant donné la quantité de pièces à revêtir. Compte tenu de ces considérations, un premier objet de l'in vention est un procédé pour le revêtement de pièces métalliques au moyen d'une couche d'une peinture organique extrêmement adhérente à la matière de la pièce. Un second objet de l'invention consiste en un procédé et un appareillage pour la réalisation de ce revêtement avec le mini mum d'opérations manuelles ou de manipulations individuelles des pièces. Un autre objet est constitué par un procédé et un appa reillage permettant, sans manipulations individuelles, un revête- ment organique régulier et réglable sur des pièces métalliques se trouvant en grand nombre. Conformément à l'invention, un procédé pour l1électro-dépo- sition d'un revêtement organique sous forme de pellicule sur un certain nombre d'objets conducteurs, comprend les opérations sui vantes : application d'une couche de fond sur lesdits objets; étu vage (ou précision) afin de sécher la touche de fond; immersion des objets dans une solution de peinture; passage d'un courant électrique à travers lesdits objets et la solution de peinture, de façon à former par voie électrique un revêtement organique sur les objets; et enfin cuisson des objets ainsi obtenus. L'appareillage suivant la présente invention comporte: une cuve pour la solution de peinture; dans cette cuve, un récipient recevant les objets à peindre; des organes pour le déplacement mutuel dans ledit récipient, des objets à peindre, à des intervalles de temps déterminés; des organes faisant passer un courant électrique à travers le récipient et la solution, de façon à obtenir le dépôt d'un revêtement organique uniforme à la surface desdits artic les. La figure unique du dessin annexé est une vue schématique d'un bain de peinture et d'un dispositif de transport, décrit à titre d'exemple de mise en oeuvre de l'invention. Dans quelque procédé d'électrodéposition que ce soit, la première opération consiste généralement en un nettoyage particulièrement soigné de la surface de l'objet à revêtir. Toutefois, pour le dépôt, par exemple, d'une couche d'apprêts l'opération de nettoyage peut être supprimée. Bien entendu, le choix des produits les mieux appropriés pour ce nettoyage dépend en partie de la nature des souillures de l'objet, ainsi que d'autres facteurs.Comme il sera expliqué en détail plus loin, un nettoyage par un produit alcalin, suivi d1 un rinçage à liteau, donne toute satisfaction.Dans certains cas, comme la présence d'une couche de graisse, d'un produit ayant facilité ltétirage, ou d'un oxyde, on devra effectuer un dégraissage aux solvants, et/ou un décapage acide. Après les opérations de nettoyage, on applique à la surface de l'objet à revêtir une ouche d'accrochage. Deux types de couches d'accrochage peuvent dnner satisfaction. Si les pièces ont reçu un revêtement métallique, par exemple par galvanisation, on les fait passer dans un bain d'un phosphate, par exemple de phosphate de zinc, suivi d'un bain aux chromates. Une couche d'accrochage d'un second type, préférée dans de nombreux cas, est obtenue en faisant passer l'objet dans un bain contenant un fluorure organique , avec de l'acide chromique et du zinc en poudre. Ce bain est plus coûteux que le précédent, mais ne nécessite pas de traitement à l'acide chromique, l'une des opérations du traitement conventionnel par phosphatation étant ainsi supprimée. De plus, on peut opérer à la température ambiante. Après application de la couche d'accrochage, la pièce est chauffée de façon à être complètement sèche avant l'opération de peinture. L'effet de cet étuvage de précision n'est pas exactement connu. Selon certains auteurs, la peinture adhère mieux si l'objet est sec lorsqu'il est plongé dans le bain. Sans se lier à aucune théorie, on peut admettre que cet étuvage chasse les gaz occlus résultant d'une opération de revêtement précédente ou même retenus par le métal lui-même, et élimine l'eau de cristallisation du phosphate ou du.chromate éventuellement utilisés. De toute façon on a trouvé maintenant que cet étuvage améliore la résistance à la corrosion et la solidité de la liaison entre la couche de peinture et l'objet lui-même. Cet étuvage doit étire effectué à une température et avec une durée généralement égales à la température et à la durée de l'opé- ration finale de cuisson de la peinture, décrite plus loin. De préférence, la température maximale à laquelle sont portées les pièces à l'étuvage doit être au moins égale à la température maximale atteinte lors de la cuisson finale. A l'heure actuelle, et avec les dispositifs de peinture connus, l'étuvage doit durer environ au moins quatre minutes, à des températures comprises environ entre 1500 et 260"C. L'électro-Séposition est effectuée dans un bain contenant une peinture organique à base aqueuse, de composition appropriée. Les formules de ces compositions n'entrent pas dans le domaine de l'invention. il suffit, pour la présente description, d'indiquer que plusieurs fabricants peuvent fournir des compositions de peinture convenant pour ltélectro-déposition. Ces compositions contiennent différents systèmes de résines , oléorésineux,acryliquels, époxys, etc. Dans l'exemple de réalisation conforme au dessin, le bain de peinture est contenu dans la cuve dont l'ensemble est désigné par la référence 10. Le niveau normal du bain dans la cuve est indiqué par 12. Un premier système de transport 14 est totalement plongé dans la cuve, dans laquelle il est monté de façon appropriée. Ce transporteur comporte une série de récipients 16, tous reliés à un dispositif d'entrainement flexible 18. Ce dernier forme bien entendu un organe sans fin ou cnnvoyeur passant sur les poulies entralneu- ses 20 et 22. Il est mû par un organe moteur quelconque convenable, à une vitesse dépendant de la nature d la peinture. Dans la cuve 10 se trouve également un second transporteur 24, pour l'évacuation des pièces. Comme on peut le voir sur le dessin, la construction de ce second transporteur est sensiblement identique à celle du premier, sauf qu'il est incliné vers le haut, de façon qu'une partie du transporteur se trouve au-dessus du niveau normal 12 du bain. Les parties du transporteur 24 correspondant à des pa-ties du transporteur 14 portent les mêmes chiffres affectés d'indices "prime". La trémie de chargement 26 se trouve au dessus de l'une des extrémités -du premier transporteur 14. Cette trémie comporte des volets ou organes analogues (non figurés), introduisant à des intervalles réguliers déterminés, le nombre voulu d'objets à revêtir dans les récipients 16. Entre le premier et le deuxième transporteur se trouve une trémie 28 faisant passer les pièces de l'un à l'autre. Lorsque les récipients du premier transporteur arrivent à l'extrémité droite de celui-ci, ils basculent et vident leur contenu dans la trémie de passage, qui introduit les pièces dans les récipients 16' du transporteur de sortie. Il ressort de la description que le premier et le second transporteur et la trémie échangeuse forment un ensemble qui déplace les objets les uns par rapport aux autres dans les récipients des transporteurs, au bout d'un temps déterminé après leur immersion dans le bain de peinture. On a trouvé que, si une grande quantité d'objets est déposée en vrac dans un récipient de ce type, il arrive que des bulles d'air soient emprisonnées, ou que des objets voisins se touchent par des points de contact, en le revêtement intégral et effectif de l'objet entier. Grâce aux dispositions ei-dessus, l'invention assure l'uniformité du revêtement, meme lorsqu'on traite simultanément un grand nombre d'objets de petite dimension dans un récipient. Dex grilles cathodiques 30 et 32 sont plongées dans le bain. Le potentiel anodique, ou positif, est obtenu par un contact à balai entre une source de courant (non figurée) d'une part, et d'autre part les transporteurs 14 et 24 décrits précédemment. En sortant du bain de peinture, les objets sont de préférence rincés à l'eau, puis cuits en fonction du genre de peinture utilisée. Le terme de "cuisson" englobe les divers moyens d'obtenir la polymérisation du revêtement organique, comme un durcissement à la température ordinaire, ou l'action de radiations. Pour illustrer l'invention, on donnera ci-après un exemple d'une opération industrielle. 200 vis d'acier auto-taraudantes électro-zinguées de 6 mm sur 18 mm, à tête hexagonale, sont d'abord nettoyées dans un produit disponible sur le marché à base d'une solution alcaline faible. Ce produit est mis sous forme de solution aqueuse diluée, et le bain est maintenu vers 75-80"C. Les objets sont plongés pendant 5 minutes dans le bain à cette température. Après ce nettoyage alcalin, les pièces sont rincées à l'eau et plongées dans un bain de phosphate de zinc. L'acidité totale de la solution est égale à 15. Le bain est maintenu vers 700, et les pièces y sont plongées pendant 5 minutes. Après le bain de phosphastation, les pièces sont passées dans un bain d'acide chromique à 1/10% en poids à 660 environ, pendant trente secondes. On rince ensuite deux fois à l'eau, la première fois à l'eau ordinaire, et la seconde à l'eau désionisée, afin d'empêcher toute contamination de la peinture pendant les opérations suivantes. Les pièces subissent alors un étuvage de précision vers 205"C pendant 5 minutes. La peinture utilisée dans cet exemple est un produit du commerce, à base aqueuse, et conducteur de l'électricité. Cette peinture contient, dans sa présentation commerciale, 40 % de matières non volatiles. Avant l'utilisation, elle est diluée à raison de 3 parties d'eau désionisée pour une partie de peinture. Prête à l'usage, elle contient 10% de matières non volatiles, et est légèrement alcaline (pH = 8,0). Le bain de peinture est maintenu à une température de 25 environ, et le courant à une tension de 120 volts. Le temps de passage des pièces dans le bain était d'une minute. La cuisson finale des pièces revêtues se fait à 205 environ pendant 30 minutes. L'épaisseur du revêtement obtenu est de 17,8 microns. Les pièces sont soumises à des essais de résistance à la corrosion et de tenue du revêtement à des actions mécaniques. Elles subissent ces essais avec succès. REVENDICATIONS l - Procédé pour l'électro-déposition d'un revstement organique, simultanément sur un certain nombre d'objets conducteurs, caractérisé par les opérations suivantes a) application d'une couche de fond ou ge aqueuse sur les dits objets ; b) étuvage ou précuisson des obJets de façon à sécher ladite couche de fond; c) immersion des objets dans une solution d'une peinture organique; d) passage d'un courant électrique, à travers les dits objets et ladite solution de peinture, de façon à amener le dépôt dudit revêtement organique sur les objets ; e) cuisson des objets ainsi peints. 2 - Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de fond est appliquée par immersion des objets, après nettoyage, dans un bain contenant un phosphate, puis rin çage des objets avec une solution comportant des ions chromate libres et susceptible de former un chromate protecteur. 3 - Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de fond est appliquée par immersion de l'objet dans un bain contenant un fluorure organique, ainsi que de l'acide chromique et du zinc en poudre. 4. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'étuvage porte les objets à une température au moins égale à la température maximale atteinte par ces mêmes objets lorsqu'ils sont cuits après avoir été peints. 5. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'étuvage est effectué à une température comprise environ entre 1500 et 2600C pendant une durée d'au moins quatre minutes. 6. Procédé'conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que pendant leur immersion dans la solution de peinture et le passage du courant électrique, les objets sont déplacés au moins une fois les uns par rapport aux autres. 7.Appareil pour l'électro-déposition d'un revêtement organique sous forme de pellicule à partir d'une solution, simultanément sur -un certain nombre d'objets,caractérisé en ce qu' il comporte a) une cuve contenant ladite solution, b) au moins un récipient dans ladite cuve, pouvant recevoir ces objets; c) des organes pour le déplacement des objets dansAedit récipilent, à des intervalles de temps prédéterminés; d) des moyens pnur faire passer un courant électrique à travers ledit récipient et la solution, le revêtement organique étant alors déposé uniformément sur toute la surface desdits objets. 8 - Appareil conforme à la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un premier système de récipients pouvant recevoir lesdits objets et les conserver pendant un temps prédéterminé, un second système de récipients pouvant recevoir les mêmes objets et les conserver pendant un temps prédéterminé, et des organes pour le passage des objets du premier au second système de récipients de façon à changer les positions respectives desdits objets les uns par rapport aux autres0 9 - Appareil conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que le premier et le second système de récipients comprennent chacun un dispositif transporteur, chaque dispositif comportant plusieurs récipients individuels, l'appareil comportant également une trémie pour l'introduction des objets dans les récipients de l'un des transporteurs, et une trémie pour la réception des objets déchargés par le dernier transporteur et leur passage dans les récipients successifs de l'autre transporteur.