Brevet FR2135331A1 — publié le 19721215

La présente invention concerne plus spécialement des moyens pour supporter des anodes lors de la mise en oeuvre d'opérations électrolytiques. On a recours à des opérations électrolytiques à diverses fins industrielles et scientifiques. Une application très largement ré pandue est la galvanoplastie dans laquelle un support métallique est revêtu d'une couche de métal en plongeant ledit support comme cathode dans un bain électrolytique et enpermettant à un courant électrique continu de passer dans le système. Au cours de la métal lisation de la cathode, des cations se trouvent consommés en raison du fait qu'ils se déposent sur la cathode, et leur concentration dans le bain doit être rétablie.Chaque fois que cela est possible, on satisfait cette dernière exigence en utilisant comme anodes des corps du métal avec lequel la cathode doit entre métallisée et, en pareil cas, l'opération électrolytique complète comprend :(a) une dissolution de l'anode avec formation de cations métalliques, et (b) le dépit de ces derniers sur la cathode. Pour qu'une telle opS ration puisse être correctement mise en oeuvre, il convient que l'a- node soit convenablement suspendue dans le bain électrolytique, par exemple à partir d'une barre omnibus, ce qui dans de nombreux cas présente des difficultés.Ainsi, le métal servant d'anode doit pour voir etre façonné en un corps de la forme et de la résistance de rupture à la traction désirées par coulée ou laminage. I1 existe toutefois des métaux, tels par exemple que le chrome et le cobalt9 qui ne peuvent pas entre ainsi mis en forme car un corps réalisé en un tel métal que l'on suspendrait dans un bain électrolytique se désintégrerait pour des raisons mécaniques. Il surgit donc un pro- blème : trouver des moyens permettant de maintenir et supporter de telle s anodes dans un bain électrolytique. En outre, lorsqu'une anode est suspendue dans un bain électrelytique à partir d'un porte-électrode, ce porte-électrode doit être réalisé en un métal conducteur afin de permettre an libre passage du courant électrique à partir de l'anode ver la borne positive de la source de courant continu. Toutefois, en raison du fait que le porte-électrode doit être métallique, il ne peut pas etre plongé dans le bain électrolytique afin de ne pas contaminer ce bain par suite de l'introduction de cations métalliques indésirés.Par con- séquent, une portion de 11 anode doit émerger du bain. Tl est connu que la zone interfaoiale ternaire anode-électrolyte-air est suscep- tible de subir une corrosion beaucoup plus rapide que la portion de l'anode qui est complètement immergée.Il arrive donc souvent que, au cours d'une opération électrolytique, une anode se rompe au niveau de ladite zone et cesse de fonctionner. I1 en résulte que le bain s' appauvrit rapidement en cations sans aucun apport de compensation et qu'il faille interrompre l'opération. I1 devient donc nécessaire de mettre au point des procédés et dispositifs réalisant une suspension d'anodes dans un bain électrolytique de façon telle qu'il ne se produise plus la rupture sus-mentionnée de l'anode par suite de sa corrosion. Encore un autre problème posé par la suspension des anodes dans des bains électrolytiques résulte du fait que, même lorsque la susdite rupture de l'anode par corrosion ne se produit pas, seule la portion immergée de l'anode se trouve consommée tandis que la portion émergée reste inattaquée et doit finalement être mise au rebut. Autrement dit, l'utilisation de l'anode est incomplète car, pour permettre sa suspension, une partie de l'anode doit émerger audessus du bain électrolytique. Les spécialistes ont déjà bien compris qu'il serait avantageux de remédier à cet inconvénient, mais Jusqu'à présent aucune solution pratique n'a été proposée. Encore un autre processus électrolytique est 1' oxydation anodique de métaux, par exemple d'aluminium. Pour mettre en oeuvre une telle opération, l'objet à anodiser est suspendu dans un bain électrolytique adéquat oh il est polarisé en anode ; an cours de 1' opé- ration, une couche protectrice d'oxyde métallique se forme sur la surface dudit objet. Lorsqu'il s'agit de traiter de cette manière une multitude de petits objets, la suspension dans le bain électrolytique devient probltmatique. En outre, même lorsque l'objet est d'une grosseur raisonnable, une suspension directe adéquate de cet objet dans le bain électrolytique reste problématique car, là ou' l'objet se trouve connecté aux moyens de suspension, aucune anodisation ne peut se produire.Il est donc de pratique commune de mettre en oeuvre l'opération de façon telle que les objets à anodiser se trouvent placés dans un récipient métallique du genre panier qui est suspendu et est lui-meme polarisé anodiquement dans le bain électrolytique et supporte, dans sa cavité intérieure, les objets à anodiser. Le problème se trouve ainsi résolu d'une manière satis faisante d'un point de vue mécanique, mais il n'est pas pour autant résolu avantageusement du point de vue de la maltrise exercée sur 1' opération. La cause de ce dernier aspect défavorable est que les influences électriques établies dans le voisinage de l'anode ne s'exercent pas seulement sur les objets à anodiser, mais s'exercent aussi sur la totalité de la surface du panier.Bien que les techniciens aient depuis longtemps reconnu cette difficulté, là non plus aucune solution satisfaisante n'a encore été suggérée. Bas problèmes similaires surgissent à propos du polissage élee- trolytique d'objets métalliques. On sait que des objets métalliques peuvent être polis par mise en oeuvre de procédés électrolytiques au cours desquels les objets à polir sont polarisés anodiquement les irrégularités superficielles se trouvent alors atténuées voire même complètement supprimées et il se forme une surface dotée d'un excellent pouvoir réflecteur. Rouir une telle opération, comme dans le cas de l'anodisation, les problèmes posés par la suspension ont été résolus en plaçant les objets à polir dans un panier, et on se heurte alors aux mêmes inconvénients que dans le cas de l'anodisatioe. Des problèmes similaires surgissent à propos des cathodes utilisées lors de la mise en oeuvre des procédés électrolytiques. Un but de la présente invention est de mettre à la disposition de la technique des moyens exempts de tous les inconvénients susmentionnés pour supporter des électrodes dans des bains électrolytiques en vue de la mise en oeuvre d'opérations d'électrolyse. Le tantale est un métal doté d'une bonne conductivité électrique, du même ordre que celle du fer à la température ambiante ordinaire. Normalement, si un métal conducteur est plongé dans un bain électrolytique et est connecté à l'une des deux bornes d'une source de courant continu et si un métal identique ou différent est connecté à l'autre de ces deux bornes, un courant d'électrolyse commence à passer ; autrement dit, de l'électricité passe au travers de l'interface métal/électrolyte. Cette règle générale ne s'applique pas au tantale et que, bien que le tantale soit un bon conducteur de l'électricité, pratiquement aucun courant électrique n'est capable de passer au travers de l'interface tantale/électrolyte. En pratique, ceci signifie que, lorsqu'un circuit électrolytique-com prend une électrode en tantale, aucun courant ne passe au travers du système. Toutefois, conformément à la présente invention, il a encore été découvert que si, dans un système électrolytique, un premier corps métallique complètement immergé est connecté par l'intermédiaire d'un corps en tantale à une borne d'une source d'électricité, l'interface tantale/métal étant ainsi complètement immergée dans l'électrolyte, tandis qu'un second corps métallique immergé est connecté à l'autre borne de la même source d'électricité, alors un courant électrique passe au travers du système. Dans ce dernier cas, tous les phénomènes électriques dans le voisinage de l'élec- trode connectée par l'intermédiaire du tantale interviennent exclu sivement à l'interface premier corps métallique/électrolyte et n'in terviennent pas à l'interface tantale/électrolyte. L'invention a pour objet un procédé pour la mise en oeuvre d'o pérations électrolytiques caractérisé en ce qu'il consiste essen tiellement à maintenir au moins une électrode complètement immergée dans 1' électrolyte au moyen d'une porte-électrode en tantale élec triquement connecté à une source d'électricité. La portée de l'invention s'étend aussi à un dispositif pour la mise en oeuvre d'opérations électrolytiques caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement au moins un porte-électrode en tantale pro pre à maintenir au moins une électrode complètement immergée dans l'électrolyte au cours de la totalité de l'opération,et propre en outre à être connecté électriquement à une source d'électricité. Dans un tel dispositif, aucun courant électrolytique ne passe aussi longtemps qu'aucune électrode n'est connectée audit porte électrode en tantale ; ceci signifie, entre autre chose, que le sys tème peut être respectivement branché ou coupé électriquement en connectant l'électrode au porte-électrode en tantale ou en l'en dé- connectant. La conception et la construction du porte-électrode en tantale peuvent être adaptées à la nature de l'opération à mettre en oeuvre; c'est ainsi que l'on peut donner audit porte-électrode la forme, par exemple, d'une pince de serrage ou d'un panier. Bans tous les cas, la conception et la construction du dispositif doivent être telles qu'un contact direct soit assuré et maintenu entre le porte électrode en tantale et l'électrode.De cette manière, le passage du courant non-électrolytique au travers du système borne/cAblage/ porte-électrode en tantale/ électrode est assuré cependant qu'en meme temps le passage du courant électrolytique autour de l'électrode (ou des électrodes) maintenue(s) par au moins un porte-électrode en tantale ne s'établit qu'au voisinage de cette électrode (ou de ces électrodes) et qu'aucun courant électrolytique ne passe dans le voi sinage de ce(s) porte-électrode. L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin concernent différents modes de réali sation de l'invention choisis à titre d'exemples non limitatifs et sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. La fig. 1, de ce dessin, représente schématiquement en coupe verticale un dispositif électrolytique réalisé conformément à la présente invention et comprenant un porte-anode en tantale affectant la forme d'un panier. La fig. 2 montre, semblablementà la fig. 1,un autre mode de réalisation d'un dispositif électrolytique selon l'invention, comprenant des moyens de serrage du type pince en tantale pour suppoter une anode. La fig. 3, enfin, est une coupe verticale schématique d'un dispositif électrolytique classique correspondant à celui représenté fig. 2. Le dispositif représenté fig. 1 comprend un récipient 1 conte- nant une masse 2 d'électrolyte dans laquelle est immergé un panier 3 en tantale connecté par un fil 4 en tantale à la borne positive d'une source de courant électrique continu (non représentée). A l'in- térieur du panier 3 se trouvent contenues des pièces à polariser en anodes, représentées en 5 au nombre de cinq. Une cathode 6 est sus- pendue à partir d'un câblage 7 et se trouve ainsi connectée à la borne négative de la susdite source de courant électrique continu. Le dispositif représenté fig. 1 est utilisable, par exemple, pour métalliser électrolytiquement la cathode 6, les cations métal nécessaires pour une telle opération de galvanoplastie provenant d'rne dissolution électrolytique progressive des corps anodiques 5. Par contre, le corps en tantale constituant le panier n'est pas dis- sous et, par conséquent, l'électrolyte ne se trouve pas contaminé par des cations étrangers. On peut aussi utiliser le même mode de réalisation de l'invention pour une opération d'anodisatlon oll da polissage électrolytique. Dans ce cas, ce sont le corps 5 qui sont anodisés DU polis, et tous les pho-nomènes électrolytiques anodiques se trouvent restreints à a surface de ces corps cependant que le panier 3 en tantale reste inaf. f@@té. De cette manière, l'opération est rendue plus efficace et on e@ réalise une maîtrise plus sûre, On peut eussi, si on le désire, @@@pendre la cathode 6 à partir d'un porte-électrode en tantale. Dans le mode de réalisation de l'invention représenté fig. 2, @@e anode 8 est maintenue complètement immergée dans un électrolyte @u moyen d'une pince @e serrage 10 e@ tantale counectée par un @@@ @@ tantale 11 à la borne positive d'une source de courant électrique @@tinu (non représentée). Une @athode 12 est suspendue à partir d'un câblage 13 connecté à la borne négative de la même susdite source. Cet agencement convient, par exemple, pour métalliser par galvanoplastie la cathode qui est suspendue en ayant recours à des moyens connus en soi de façon telle que la suspension n'interfère pas avec le processus galvanoplastique.En raison du fait que l'anode 8 est complètement immergée, elle se trouve utilisée jusqu'à consommation complète. Comme dans le mode de réalisation décrit cidessus en se référant à la fig. 1, celui représenté fig. 2 assure, d'une part, le passage sans obstacle d'un courant électrique dans le système fil li/pitce 10/anode 8 cependant qu'en même temps aucun courant électrolytique ne passe au travers de l'interface pince 10/ électrolyte 9.Si la pince 10 était en un quelconque autre métal conducteur, il en résulterait non seulement une diminution de l'ef- ficacité et du rendement de 1' opération mais aussi il pourrait en résulter une fcrte contamination du bain électrolytique par des ceions métalliques provenant de la pince 10, lesquels cations provosueraient alors des interférences sur l'opération de galvancplastie. a raison de ce fait, il était jusqu'à présent impossible de pincer une anode au cours de la mise en oeuvre d'une opération de galvanoplastie de façon telle que l'anode soit complètement immergée et que le dispositif de serrage agencé d'une manière connue se trouve place à l'extérieur de l'électrolyte. Un tel agencement connu est représenté, à titre de comparaison, fig. 3 où i'anode 15 est maintenue au moyen d'une pince métallique 16 placée à l'extérieur de l'électrolyte 17. Par conséquent, une portion 1 de de anode 15 émerge hors de l'électrolyte et, quand l'anode ;5 est consommée jusqu'à la hauteur du niveau supérieur d 17 électrolyte 17, la portion restante 18 de ladite anode cesse d'e- tre utilisable, contrairement à l'utilisation complète de l'anode 8 possible lorsqu'on utilise le dispositif selon l'invention repré- venté fig. 2.En outre, lors de l'utilisation du dispositif classi- que representé fig.3,il subsite le danger d'une consommation accélérée de '' anode dans une zone 19 où se trouve située l'interface ternaire @node/électrolyte/air, ce qui peut fréquemment provoquer une rupture @e I électrode au niveau de cette zone. Quand une telle rupture ir @ervient, le reste de la portion immergée de l'anode 15 tomb au ond du récipient, et l'opération se trouve prématurément interrom çue. Au contraire, dans le dispositif réalisé conformément à l'in- --ention et décrit ci-dessus en se référant à la fig. 2, une telle nter@ace ternaire n'existe pas, et le susdit danger d'interrupti@n prématurée se trouve donc supprimé. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envi sagés telle en embrasse, au contrainre, toutes les variantes. REVENDICAUIONS 1. Procédé pour mettre en oeuvre des opérations électrolyti ques caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à maintenir au moins une électrode complètement immergée dans 1' électrolyte au moyen d'un porte-électrode en tantale électriquement connecté à une source d'électricité. 2, Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on utilise, comme porte-électrode, un panier agencé de façon à pouvoir y placer des corps métalliques. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on utilise, comme porte-électrode, un agencement de serrage. 4. Dispositif pour mettre en oeuvre un procédé selon la revendication 1, lequel dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement au moins un porte-électrode en tantale propre à maintenir au moins une électrode complètement immergée dans 1' électro- lyte pendant la totalité de l'opération électrolytique, et propre en outre à être connecté électriquement à une source d'électricité. 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le porte-électrode affecte la forme d'un panier agencé de façon à pouvoir y placer des corps métalliques. 6. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le porte-électrode est un agencement de serrage.