Brevet FR2103458A1 — publié le 19720414

La présente invention a pour objet un appareillage permettant d'effectuer par électrolyse le dépôt sur des articles d'une pellicule uniforme et de forte résistance mécanique. Les articles à traiter peuvent avoir une forme générale 5 cylindrique et des longueurs différentes, et être par exemple, des pièces de dispositifs d'attache, boulons, vis, clous et objets similaires. Dans les procédés antérieurs de traitement par électrolyse de tels articles, il est utilisé un tonneau qui con-10 tient une solution électrolytique aqueuse, Mais, un appareillage de ce type présente certains inconvénients ; par exemple, lorsqu'il est utilisé pour une électrolyse en bain de sels fondus, la résistance électrique des points de contact du ou des articles à revêtir d'un dépôt électrolytiqué entre eux-15 mêmes et la cathode d*électrolyse est si forte et si variable que le dépôt obtenu sur ces articles est défectueux dans les régions de ces points de contact. Les dépôts électrolytiques ainsi effectués n'ont dans leur ensemble qu'une durabilité médiocre. Il ressort de l'expérience personnelle de la pré-20 sente Demanderesse que les appareillages d'électrolyse du type à tonneau présentent de nombreux inconvénients lorsqu'ils sont utilisés pour des électrolyses en bain de sels fondus. La présente invention a pour objet un appareillage pour dépôts électrolytiques dans lequel un mécanisme presseur 25 maintient dans un bain d'électrolyse les articles à traiter fermement en contact avec une cathode et qui comporte, outre ce mécanisme pressazr, un mécanisme rotatif qui imprime des rotations à ces articles. Le mécanisme rotatif est mis en action à intervalles prédéterminés pendant que le mécanisme 30 presseur interrompt son action. De la sorte, les articles à traiter sont périodiquement animés de mouvements de rotation qui font changer l'emplacement de leurs points de contact avec la cathode qui fournit le courant d'électrolyse, ces rotations étant de courte durée. Des anodes supplémentaires peuvent être 35 prévues en plus de ces deux mécanismes. La description qui va suivre, et les dessins annexés donnés surtout à titre d'exemples non limitatifs, feront mieux 71 11354 2 2103458 comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est'une vue de face et en coupe partielle d'un appareillage conforme à l'invention ; 5 - la figure 2 est une vue de profil et en coupe par tielle de - cet appareillage ; - la figure 3 est une vue partielle dessinée à plus grande échelle de la partie de l'appareillage référencée A sur la figure 1 ; et 10 - la figure 4 est une vue partielle dessinée à plus grande échelle de la partie de l'appareillage référencée B sur la figure 2. L'appareillage représenté sur les dessins annexés comporte une cathode conductrice 2 qui supporte une pluralité de 15 pièces, éléments d'attache tels que boulons, vis, clous, et similaires par exemple, que l'on désire recouvrir d'un dépôt électrolytique, cette cathode étant immergée dans un bain d'électrolyse 6 et étant supportée par un cadre 5 librement suspendu à un support 4 monté sur le couvercle 28 d'une cuve 20 d*électrolyse 3. Les éléments 7 qui supportent les pièces 1 à traiter ont une forme ondulée, et ces pièces sont placées dans les creux formés par les ondulations de ces éléments. Dans le mode de réalisation de l'invention représenté, il est prévu deux cathodes conductrices 2 et 2' parallèles et verticales 25 et disposées de façon à supporter respectivement les pièces à traiter par l'une et l'autre extrémité de ces pièces (voir figure 2). Le nombre de ces cathodes conductrices montées en parallèle doit être proportionné aux dimensions de la cuve d'électrolyse 3 et peut, facultativement, être augmenté. D'au-30 tre part, des anodes 8, visibles sur la figure 2, sont prévues de part et d'autre au-dessus des pièces à traiter 1 et au-dessous de la partie médiane de ces pièces, ces anodes 8 étant rattachées au couvercle 28 de la cuve de façon à se trouver immergées dans le bain d1électrolyse en des emplacements qui 35 assurent la formation sur les pièces traitées d'un dépôt électrolytique d'épaisseur uniforme. De plus, des anodes supplémentaires 9 peuvent être montées, si nécessaire, sur un 71 11354 3 2103458 autre support, les extrémités des pièces 1 à traiter présentent souvent des rainures ou autres parties en retrait. Ces anodes supplémentaires 9 permettent d'obtenir un traitement électrolytique remarquablement efficace de ces parties de 5 forme particulière. Il est préférable de prévoir une anode supplémentaire 9 adjacente avec chacune des pièces à traiter et disposée de façon que sa pointe dénudée qui dépasse au-delà de sa couche isolante 10 soit très proche de la pièce 1 adjacente, l'emploi de ces anodes supplémentaires 9 est facul-10 tatif mais constitue une caractéristique importante de l'invention. les éléments 7 des cathodes conductrices qui supportent les pièces 1 fournissent le courant d'électrolyse et sont partiellement recouvertes d'une couche isolante 11 en 15 téflon ou matière similaire. Les parties de ces éléments 7 qui ne sont pas recouvertes par cette couche isolante étant en contact direct avec les articles à traiter, on obtient l'avantage supplémentaire qui provient de la supression de la consommation de courant électrique qui serait inutilement 20 dépensé, s'il en était autrement, entre les éléments 7 et lès-dites pièces (voir figure 3). Dans le mode de réalisation de l'invention représenté, une seule de ces parties (celle visible sur la figure 3) est représentée. C'est la partie par laquelle le courant d1électrolyse est fourni à la pièce adja-25 cente et la partie correspondante de celle-ci ne sera pas recouverte par le dépôt électrolytique, de sorte qu'elle doit, de préférence, être de dimensions aussi réduites que possible. Les éléments 7 des cathodes par lesquels le courant d'électrolyse est fourni sont disposés horizontalement dans 30 le bain d'électrolyse, un mécanisme presseur 12 exerçant une pression sur les pièces 1 lesquelles sont soutenues par leurs extrémités par les cathodes. Ce mécanisme presseur maintient chacune des pièces 1 fermement appliqué contre les cathodes pendant le passage du courant d'électrolyse. Ce mécanisme 35 presseur n'est pas limité au seul élément représenté sur les dessins annexés et peut être multiple. Mais, ainsi qu'on le voit sur ces dessins, ce mécanisme 12 comporte des tiges flexi- 71 11354 4 2103458 bles 14 dont l'extrémité inférieure est coudée presque à l'équerre, chacune de ces tiges 14 étant constituée par une longueur de corde à piano 13 logée dans un tube en téflon 26 et dont l'extrémité inférieure coudée, logée dans un tube en 5 verre 27, constitue l'élément par lequel une pression est appliquée sur les pièces traitées. Ces éléments d'application de la pression sont dessinés en C sur la figure 1. Le tracé pointillé de la figure 3 montre la position de ces éléments prennent lorsque les pièces traitées ne sont pas en place sur 10 les cathodes. Chacun de ces éléments C est étudié de façon que, lorsqu'une pression est appliquée sur les pièces 1, son élasticité propre lui permet de prendre la position dessinée en traits pleins sur la figure 3« Il est aussi possible de prévoir sous les cathodes un aimant (non représenté) qui attire 15 par magnétisme les pièces à traiter et les maintient en ferme contact avec la surface des parties découvertes de ces cathodes. Ainsi qu'on le voit sur les figures 1 et 2, il est prévu dans l'appareillage un mécanisme rotatif 15 qui fait 20 changer la position des pièces 1 à traiter sur les cathodes qui les soutiennent, ce mécanisme agissant en coopération avec le mécanisme presseur 12. Le mécanisme 15 comporte une tige en verre 16 horizontale placée à proximité et au-dessous de chaque cathode, ces tiges 16 étant supportées par des tiges 25 verticales 17 et 17' et de façon à pouvoir imprimer momentanément xin mouvement de rotation à toutes les pièces soutenues horizontalement par les cathodes. Les extrémités de ces tiges de-verre décrivent respectivement dans leurs mouvements les circonférences X et Xf dessinées en pointillés. Si les géné-30 ratrices de contact 18 des barres 16 avec les pièces sont décalées verticalement l'une par rapport à l'autre comme l'indique le tracé en pointillé 18' de la figure 2, les pièces 1 à traiter, dont les extrémités de forme particulière sont voisines des extrémités des anodes supplémentaires 9, tournent 35 d'un mouvement approprié. Le mécanisme presseur 12 et le mécanisme rotatif 15 sont agencés de façon que lorsque l'un- d'eux a terminé son 71 11354 5 2103453 action, l'autre est mis en action par un mécanisme «^accouplement 19. Ce mécanisme 19 peut Être constitué par un mécanisme de transmission de mouvement de tout type connu approprié. Dans le mode de réalisation représenté, il comporte deux arbres 5 manivelles 20 avec qui, lorsque leurs bras de manivelle 21 tournent sous l'action d'un moteur (non représenté), le mécanisme presseur 12 et le mécanisme rotatif 15 peuvent être accouplés par des goupilles 29. A cet effet, les extrémités supérieures de l'une des tiges 14 du mécanisme presseur 12 et 10 l'extrémité supérieure des tiges 17 et 17* du mécanisme rotatif 15 sont montées sur le même bras de manivelle 21 des arbres 20. Ces bras de manivelle portent chacun un maneton 22 et les arbres 20 sont réunis par une chaîne 23. Ainsi qu'on le voit sur la figure 2, un support 24 maintient une tige hori-15 zontale 25 qui empêche les pièces 1 de changer de position sur les cathodes lorsque le courant d1électrolyse passe. Cette tige 25 est librement soutenue par son support 24 et peut en être dégagée pour faciliter la mise en place des pièces à traiter dans les ondulations des cathodes et leur retrait, 20 l'appareillage décrit s'utilise comme suit. les pièces 1 à revêtir d'un dépôt électrolytique sont placées sur les parties dénudées 7 des fonds des ondulations des cathodes 2 et 2', et l'ensemble est immergé dans le bain d'électrolyse 6 de toute façon appropriée, les anodes supplémentaires 9 sont 25 préalablement réglées de façon à se présenter suivant une position prédéterminée par rapport aux extrémités de forme particulière des pièces à traiter. A ce moment, le mécanisme presseur 12 ne doit exercer aucune pression sur ces pièces,, les arbres 20 sont ensuite mis en rotation de façon que les 30 pièces à traiter soient repoussées vers le bas par les tiges 14 du mécanisme presseur 12 et viennent s'appliquer fermement contre les parties dénudées 7 (voir figure 3) des cathodes par lesquelles arrive le courant d'électrolyse. leseathodes et les anodes de l'appareillage ont évidemment été connectées 35 préalablement sur une source de courant d'électrolyse,, Au cours de 1'électrolyse, un dispositif chronométrique assure que le mécanisme rotatif 15, nUi fait changer les pièces de 71 11354 6 2103458 position par rapport aux parties des cathodes qui fournissent le courant électrique, est actionné après écoulement d'un certain temps pour couper le passage du courant et faire changer la position des pièces sur les cathodes. Dans l'exemple de réalisation de l'invention représenté, après application du courant pendant 16 secondes les pièces à traiter étant maintenues fixes, les arbres manivelles 20 sont mis en rotation» les tiges 14 du mécanisme presseur 12 se soulèvent pendant que les extrémités de l'une des tiges 16 décrivent respectivement les .circonférences X et X* à partir de leur position basse et au cours de la demi-seconde suivante. Cette tige 16 entre en contact avec les pièces 1 lorsqu'elle arrive dans la région supérieure de sa course et fait tourner ces pièces. Lorsque les arbres 20 ont terminé une révolution et provoquent à nouveau l'application d'une pression ferme sur les pièces traitées, ces pièces reçoivent à nouveau le courant d'électrolyse mais par une partie différente de leur surface. L'Exemple ci-après, donné à titre purement explicatif et nullement limitatif, se rapporte à l'exécution d'un dépôt électrolytique sur 5 pièces de systèmes d'attache ayant chacune un diamètre de 9 mm et une longueur de 52 mm. Le temps d'électrolyse total d'une première phase des opérations a été de 30 mn, un courant d'électrolyse continu de 0,5 A étant fourni"pendant les 5 premières minutes, après quoi des cycles de traitement comprenant chacun un temps d'immobilisation des pièces de 16 secondes et un temps de rotation de ces pièces de 0,5 seconde ont été effectués à répétition. Après quoi, un courant continu de 4 A a été mis en circulation pendant 5 mn après écoulement deaflites 30 premières mn et des cyiLes d'électrolyse comportant chacun un temps d'immobilisation des pièces de 63 secondes et un temps de rotation de ces pièces de 0,5 seconde ont été effectués à répétition. Un courant de 0,8 A a été appliqué sur les anodes supplémentaires pendant les 5 dernières minutes des opérations* Au moment où le courant d1électrolyse est remis en circulation après que les pièces traitées ont été changées de position par rotation puis appliquées à nouveau contre les 71 11354 7 2103458 cathodes, il est préférable de diminuer l'intensité passante pour éviter l'amorçage d'étincelles sur les points des pièces qui reçoivent le courant d'électrolyse. Il est aussi préférable de diminuer cette intensité lorsque le courant est sur le 5 point d'être coupé pour imprimer aux pièces un mouvement de rotation. l'emploi de l'appareillage nouveau de l'invention permet d'obtenir de hauts rendements dans les opérations d'électrodéposition. Les avantages présentés par cet appa- 10 reillage sont les suivants : a) un courant suffisant et d'intensité réglée avec précision est fourni aux pièces à traiter du fait que ce courant leur est fourni alors qu'elles sont maintenues fermement appliquées contre les cathodes conductrices et sont donc en bon 15 contact électrique avec celles-ci ; b) l'emploi facultatif d'anodes supplémentaires placées à proximité immédiate d'une extrémité de forme particulière des pièces à traiter permet d'obtenir un dépôt électrolytique uniforme même sur les surfaces en retrait de ces parties de forme 20 particulière, du fait que 1*électrolyse s'effectue alors que' les pièces à traiter sont immobilisées ; c) les traces de défectuosités du revirement électrolytique que pourraient présenter les pièces traitées du fait de leur contact avec les cathodes disparaissent, puisque ces 25 points de contact changent périodiquement à des intervalles de temps prédéterminés ; d) tout le courant d'électrolyse est effectivement utilisé et il est ainsi possible d'obtenir une électrolyse à haut rendement électrique du fait que les parties plongées 30 dans 1'électrolyte des éléments qui fournissent le courant d'électrolyse aux pièces à traiter sont en contact intime avec ces pièces, les autres parties de ces éléments étant protégées par une couche isolante ; e) le dépôt électrolytique s'effectue régulièrement du 35 fait des mises en action intermittentes du mécanisme presseur et du mécanisme rotatif, lequel change périodiquement le point des pièces traitées par lequel elles reçoivent chacune le courant d'électrolyse ; et 71 11354 8 2103458 f) le courant d'électrolyse est fourni par des fils électriques de petit diamètre revêtus de téflon et qui maintiennent les pièces traitées ferment appliquées contre les cathodes, de sorte qu'aucun courant électrique ne circule en passant ailleurs que dans ces pièces. Aucun obstacle n'est présent au voisinage de ces pièces, ce qui est favorable à la circulation de l'électrolyte. et du courant électrique autour des pièces. la description qui précède se rapporte plus spécialement aux dépôts électrolytiques effectués en bains de sels d'aluminium fondus. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à cette application et s'étend aux dépôts électrolytiques effectués en électrolytes aqueux et avec des métaux autres que 1'aluminium. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, mais s'étend à toutes les variantes conformes à son esprit. 11354 9 2103458 REVENDICATIONS Un appareillage permettant d'effectuer des dépôts électrolytiques et caractérisé en ce qu'il comporte : un bain d1électrolyse ; un dispositif de cathode sur lequel peuvent être placés une pluralité d'articles à traiter de forme générale cylindrique, certaines parties de- ce dispositif de cathode ayant une forme qui leur permèt de recevoir ces articles ; une anode ; et un mécanisme qui exerce une pression sur lesdits articles de façon à les maintenir appliqués contre les parties du dispositif de cathode qui les reçoivent pendant que ce dispositif de cathode est alimenté en courant d'électrolyse. Un appareillage permettant d'effectuer des dépôts électrolytiques caractérisé en ce qu'il comporte : un bain d'électrolyse ; un dispositif de cathode sur lequel sont placés une pluralité d'articles à traiter ; une anode j un mécanisme pouvant être mis hors d'action et qui exerce sur ces articles une pression qui les maintient appliqués contre des surfaces du dispositif de cathode ; un mécanisme rotatif qui modifie la position desdits articles de façon que des parties différentes de leur surface viennent successivement en contact avec le dispositif de cathode ; un dispositif qui commande la fourniture du courant d1électrolyse au dispositif de cathode; des dispositifs qui synchronisent les opérations du mécanisme presseur et du mécanisme rotatif de façon que le mécanisme presseur soit inactif lorsque la position des articles sur le dispositif de cathode est en cours de modification; et des dispositifs qui accouplent le dispositif de commande de l'application du courant d'électrolyse et le dispositif de synchronisation de façon que le courant d!électrolyse soit coupé lorsque le mécanisme rotatif est mis en action,, Un appareillage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte des anodes supplémentaires chacune disposée de façon que son extrémité soit 11354 10 2103458 adjacente avec l'une des extrémités de l'un des articles à traiter qui reposent sur le dispositif de cathode. Un appareillage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que son dispositif de cathode forme une pluralité de parties en retrait, ou de gorges, dans lesquelles sont placés les articles à traiter. Un appareillage selon la revendication 4» caractérisé en ce que chacune desdites gorges, ou parties en retrait, est partiellement recouverte d'une matière isolante, ce revêtement isolant étant interrompu sur la partie de ces gorges ou parties en retrait avec laquelle un article à traiter est en contact. Un appareillage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que son mécanisme presseur comprend une pluralité de tiges flexibles, chacune de ces tiges comportant une partie dont la forme et la position sont telles qu'elle applique une pression sur les articles en position de traitement électrolytique. Un appareillage selon l'une des revendications! à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un aimant qui aide à maintenir les articles à traiter appliqués contre le dispositif de cathode. Un appareillage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le bain d'électrolyse utilisé est un bain de sels fondus.