Brevet FR2196203A1 — publié le 19740315

La présente invention se rapporte à la technique @e dépôt ou de revêtement electrolytique. Elle concerne plus spécialement des perfectionne @ents à l'@ppareil décrit dans le brevet français n 70-35479 et elle est étudiée en vue de la mise en oeuvre du procédé décrit dans le brevet français n @9-@9@84 et dans le certificat d'addition s'y rattachant n 70-47@@8. D'une façon plus particulière encore, l'invention est destinée à être utilise lorsque l'épaisseur du dépôt req@is exigerait une longueur de cuve inadmissible (même aux vitesses de dépôt élevées obtenues avec le procédé décrit dans les brevets précités et dénommé ci-après pour plus de facilité "@rocédé N-E-T I (Norton Electrodeposition Technique - Technique de dÊpot ou électrolytique Norton) lors de sa mise en ceuvre avec un activateur fixe.Far exemple, lorsqu'un revêtement de cuivre d'une épaisseur de 1,5 mm est désiré sur une tige cui est destine à subir un étirage ou tréfilage @our former un fil métallique, même à des vitesses de dépôt de 0,05 mm/min., une dure de séjour dans le bain de 30 minutes serait ntcessaire. Etant zone que, normalement, une vitesse de plusieurs dizaines ou même centaines de mètres par minute est nécessaire avec un activateur statique pour obtenir de telles vitesses de revêtement, ceci exigerait en conséquence une zone de revêtement d'une longueur de 1.800 mètres, ce qui évidemment est possible en pratique dans la plupart des cas.L'utilisation de l'appareil suivant 11 invention permet de réduire les vitesses de passage ou de défilement pour obtenir des zones de revê tendent de longueur admissible, par exemple d'une longueur de @0 à 90 mètres avec une vitesse de déplacement de 3 m/min., tout en obtenant les vitesses de dépôt ou de revêterrent élevées qui @euvent être atteintes avec le procédé N-E-T I. On peut se reporter, en ce qui concerne la technique antérieure, @@n seulement aux brevets mentionnés ci-avant, @ais aussi aux brevets des Et@ts Unis d'@mérique n 3.616.289 et 3.@37.4@@ connus de la Soci@té @emanderesse. Suivant l'invention, un @ctivateur cylindrique est prévu de façon à être adapté autour de pièces de section droite circulaire @evant être unies d'un revêtement par le procédé -E-T- I; On r@ppellera que, selon ce procédé, un a@rasif porté par un support(m@trice)est maintenu en contact avec la surface sur laquelle un revêtement cu dépôt électrolytique doit être formé, de façon à éliminer sur cette surface le film cathodique, en accélérant ainsi le processus de dépôt électrolytique. Le résultat désiré est obtenu par un mouvement relatif entre la surface recevant le dépôt électrolytique et l'abrasif fixé sur ou dans la matrice.Dans le cas présent, le dispositif activateur est constitué par deux éléments principaux, à savoir, une enveloppe perforée extérieure "résistante", agencée de façon à pouvoir être entrainée en rotation, et un intercalaire associé à cette enveloppe et comprenant une matrice de support ouverte, poreuse, compressible, chimiquement résistante, sur laquelle sont fixées un grand nombre de petites particules d'activation dures (au moins sur la face orientée à l'opposé de l'enveloppe) ces particules étant fixées dans une relation d'écartement relatif sur la matrice au moyen d'un adhésif résistant à l'action chimique de l'électrolyte avec lequel l'ensemble doit être utilisé.Bien que l'enveloppe puisse être réalisée par deux demicylindres articulés pour permettre leur ouverture et associés à un dispositif de verrouillage convenable, elle est formée de préférence par un élément pouvant être jeté après l'emploi, qui est utilisé jusqu'à ce qu'il soit usé, puis qui est jeté pour être remplacé par un nouvel éliment. A cet effet, l'envelop pe est réalisée de préférence en une matière plastique telle que le chlorure de polyvinyle, et bien qu'elle soit constituée par deux demi-cylindres, elle est étudiée de façon telle que ses deux parties puissent coopérer par emboîtement élastique pour leur assemblage, afin de former un cylindre complet. L'enveloppe peut être rigide, semi-rigide ou même relativement flexible, tant qu'elle conserve un caractère autoporteur.Four couvrir ces différentes possibilités, l'enveloppe est caractérisée par l'adjectif "résistante". Des moyens sont prévus dans l'enveloppe sous la forme de perforations ou fentes pour permettre l'introduction de l'électrolyte à travers elle ou bien, par une orientation angulaire appropriée de ces pereorations comme d- crit plus loin, pour assurer un effet de pompage à travers ladite enveloppe, par suite de sa rotation. es perforations peuvent qaler-ent être formées en utilisant un tamis ou crible pour constituer l'élénent extérieur de l'enveloppe.Le zii.eu d'activation constitué par les particules dures est décrit dans les brevets précités et il n'est pas critique, sauf en ce qui concerne les caractéristiques indiquées dans ces brevets. cette ~e9^nique correspondant au procédé N-E-T I est maintenant connue et applique, de sorte que les techniciens spécialisés dans ce domaine n'auront aucune difficulté à utiliser une matière d'activation appropriée. Cette matière d'activation est fixée par collage à l'intérieur de chaque demi-enveloppe, en veillant à ne pas boucher les perforations de celles-ci par le film d'adh sif. Lors de l'utilisation, les demi-enveloppes sont adaptées autour de la pièce qui doit être munie d'un revêtement (on doit veiller à choisir une enveloppe ayant un diamètre final tel cue la garniture en matière compressible poreuse de l'enveloppe soit légèrement comprimée par contact avec la pièce quand les demi-enveloppes sont réunies par verrouillage). Pour obtenir un ajustage approprié, le diamètre intérieur à l'état non comprimé de la matière poreuse doit être en moyenne infériar de 0,25 mm au diamètre à l'état fini de la pièce munie d'un revêtement qui va être entourée par l'enveloppe considérée. La longueur de chaque section d'enveloppe est déterminée par la vitesse de formation du revêtement sur la pièce et par la vitesse de passage ou de défilement de cette pièce. D'une façon générale, la longueur doit être telle qu'avec une épaisseur de revêtement initiale à l'entrée de 0,025 X mm (qui détermine le diamètre de l'enveloppe devant être utilisée), l'épaisseur du revêtenent lorsque la pièce quitte l'enveloppe à son autre extré mité soit égale à 0,025 X + 0,125 mm (en supposant que la tige ou pièce est parfaitement cylindrique et que le revêtement est distribué uniformément sur elle). Cette épaisseur va varier quelque peu, selon le caractère de la garniture en matière d'activation compressible, mais ce qui précède est considéré comme une règle de départ satisfaisante pour n'importe quel activateur, et des expériences simples permettront de déterminer si l'enveloppe a besoin d'être allongée ou raccourcie. A titre d'exemples, si une section particulière "Y" considérée est une section traversée par une pièce qui a déjà reçu un revêtement formé dans des sections d'activateur précédentes, le calcul de la dimension de l'activateur peut être effectué comme suit Diamètre extérieur initial de la pièce sans revêtement = 12,7 mm Revêtement déjà formé (activateurs précédents) = 0,5 mm Section Y - diamètre d'entrée = 13,7 mm Diamètre intérieur de la matière poreuse pour la section Y = 13,7 mm Vitesse de passage de la pièce = 3m/min. Vitesse de dépôt du revêtement = 0,G5 mm/min. Temps nécessaire pour former un revêtement de 0,125 mm = 2,5 min. Longueur de l'enveloppe pour la section Y = 2,5 x 3 = 7,5m En conséquence, pour cette section particulière de la chaine de production, et en supposant que la matière poreuse a une épaisseur égale à 5,1 mm, l'enveloppe résistante extérieure doit avoir un diamètre intérieur d'environ 23,9 mm lorsqu'elle est fermée et une longueur d'environ 7,5 mètres. Etant donné que le mode de fabrication préféré consiste à produire des demi-enveloppes en tronçons aussi longs que cela est possible compte tenu du transport et du stockage, on peut couper simplement l'enveloppe à la longueur calculée, l'adapter en place, embosser les moitiés appariées l'une sur l'autre et poursuivre l'opération par le traitement. Si nécessaire, une longueur d'enveloppe donnée peut être obtenue à partir du nombre désiré de sections de faible longueur. Ceci indique simplement la longueur maximale pour le diamètre intérieur donné d'activateur. En ce qui concerne le dispositif activateur luimême, un second élément exigé par l'invention est un moyen assurant l'entraînement en rotation de l'enveloppe assemblée autour de la pièce. De préférence, ce moyen se présente sous la forme d'une ou plusieurs courroies entourant la surface extérieure de l'enveloppe et entraînées à partir d'un point situé à l'extérieur de la cuve de dépôt ou de revêtement. D'autres moyens, tels que des roues entraînées en rotation en contact avec la surface extérieure de l'enveloppe, peuvent être utilisés au lieu de courroies si cela est désirable. En outre, un écoulement approprié d'électrolyte frais est requis à l'intérieur de l'enveloppe. Bien qu'il soit possible de faire tourner l'enveloppe à l'extérieur ou au-dessus du bain de revêtement, en envoyant l'électrolyte dans cette enveloppe par pompage, il est préférable d'assurer sa rotation alors qu'elle est immergée dans l'électrolyte de revêtement. L'enveloppe extérieure du dispositif activateur est fendue ou perforée pour permettre la circulation de l'élec- @@@@yte travers elle. La garniture interne étant poreuse et ouverte, elle permet - l'électrolyte de venir en contact intime avec la surface de l #pièce, afin de lui f@urnir des ions frais en vue de @roduire le dépôt.Les particules qui se trouvent sur la garniture interne activent cette surface de la pièce et permettent le dépôt G des vite es extrêmement élevées par rapport aux vItesses classiques. @uand les orifices de l'enveloppe sont orient@s anqulairement vers l'avant, as le sens de rotation de cette enveloppe, ils agissent alors pour favoriser la pénétration e l'électrolyte dans celle-ci pendant la rotation. Quand ces orifices sont orientés angulairement vers l'arrière par rapport au sens de rotation, ils tendent à aspirer ou à vacher l'électrolyte usé à partir de l'enveloppe. En conséquen- ce, suivant un mode de mise en oeuvre préféré, les perforations de l'enveloppe sont disposées en rangées d'orifices orientés angulairement en sens opposés dans des ranges successives. Ceci supprime ou rÉduit au oins au minimum la nécessité de prévoir un po-page de l'électrolyte depuis l'éxtérieur. Toutefois, si désiré, des jets d'électrolyte peuvent être dirigés sur l'ex térieur de l'enveloppe, pour favoriser l'écoulement de cet électrolyte. La pièce est bien entendu rendue cathodique par des connexions convenables, de façon en soi connue ans la technique antérieure. t cause des densités de courant élevées généralement utilisées avec le procédé N-E-T, il est hahituellerrent désirable de prévus plusieurs contacts pour la cathode (par exemple entre choque section d'activateur).L'enveloppe externe de l'activateur peut constituer l'anode (insoluble), mais étant donné qu'il s'agit habituellement d'un élément interchangeable, il est préférable de réaliser une telle enveloppe en un matériau non conducteur, par exemple en matière plastique. Dans un tel cas, des anodes en forme de tiges (solubles ou insolubles) sont disposées au voisinage de la partie externe de l'enveloppe, sur des supports convenables. De préférence, trois ou quatre ti@es uniformé@ent espacées v@nt constituer le système anodique ent@urant l'enveloppe rotative de l'activateur. La description gui va suivre,faite en regard du dessin annexé, donné à titre non limitatif, permettra de mieux comprèndre l'invention. La fig. 1 est une représentation schématique à petite échelle d'un dispositif activateur suivant l'invention, montrant ce dispositif adapté autour d'une tige qui doit être munie d'un revêtement, ainsi que le système d'entraînement par courroie. Four faciliter la représentation, le système de support des anodes n'est pas représenté sur cette figure. La fig. 2 est une représentation schématique d'une section de dispositif activateur avant la réunion de ses éléments montrant un moyen permettant de réunir les deni-enveloppes ou demi-coquilles par emboitement. La fig. 3 est une vue en coupe à travers une cuve de revêtement contenant le dispositif suivant l'invention, montrant, en plus des éléments visibles sur les deux figures précédentes, l'emplacement des anodes et les perforations orientées angulairement, prévues dans l'enveloppe et dans le dispositif activateur. La fig. 4 est une vue en plan d'une partie d'une chaine de production de grande longueur utilisant l'appareil suivant l'invention. Si l'on se reporte au dessin, on voit que l'invention est montrée schématiquement sur la fig. 1, les anodes, les contacts électriques et les organes d'entraînement n'ayant pas Ité représentés pour plus de clarté. Dans ce cas, le dispositif activateur 10 est montré en place autour d'une tige il formant pièce, cet activateur tournant autour de cette pièce. L'activateur 0 est formé par une enveloppe ou gaine extérieure 12 (dont les deux moitiés sont réunies pour former un cylindre unitaire) et par une garniture intérieure en matière d'activation ouverte poreuse compressible 3 portant des particules. tomme indiqué sur cette fig. 1 et comme représenté également sur les autres figures, des jeux alternés d'orifices ou de perforations 4 et 5 sont prévus dans cette enveloppe i, un jeu étant orienté anqulairement vers l'avant par rapport au sens de rotation, tandis qu'un autre jeu est orienté angulairerent dans le sens opposé, afin d'exercer un effet de pompage et d'aspira- tion sur l'électrolyte 6 dans la zone de revêtement à l'intrieur de l'enveloppe 12. Une courroie d'entraîr;e: :rent .7 est représentée pour assurer la rotation du dispositif activateur ;C dans la direction in-iquée par la flèche autour de la pièce 11. Comme indiqué, cette pièce 11 pzn-cre dans le dispositif activateur sans revêtement sur sa surface, et il le quitte avec, sur cette surface, une couche de métal 18 déposée par voie électrolytique - a fig. L montre de façon plus détaillée l'agencement du dispositif activateur.Ce dispositif 1 qui est désigné ici par la référence w, est formé de deux moitiés ou demienveloppes extérieures 21 et gel', qui sont représentées dans une position dans laquelle elles n'ont pas encore été réunies par emboîtement autour d'une pièce. Chaque demi-enveloppe 21 et z ' présente une partie interne de même forme en matière d'activation ouverte compressible poreuse oL portant des particules, moulée ou collée dans cette demi-enveloppe de façon à augmenter nettement son épaisseur de paroi, ou bien d'une façon corres grondante pour réduire le diamètre intérieur du dispositif.Des jeux alternés d'orifices ou de perforations 63 et 24 tels que décrits en regard de la fig. 1 sont représentés. De nombreuses variantes de système de verrouillage peuvent être utilisées pour maintenir les demi-enveloppes en position assemblée, mais comme représenté sur cette fig. 2 un type simple de système d'assemblage peut être obtenu en prévoyant par moulage, dans les demi-enveloppes en matière plastique, une languette 25 et une rainure correspondante 26 respectivement. Quand on munit une demi-enveloppe d'une-languette 25 et d'une rainure 26, une section de cette demi-enveloppe peut être coupée en deux, une partie étant inversée et les deux parties obtenues étant réunies ensuite par emboîtement, ce qui permet une fabrication très simple. Cn a représenté sur la fig. 3 une vue en coupe de l'appareil considéré, disposé dans une cuve de revêtement peu profonde 30 contenant un électrolyte 31. La pièce de section droite circulaire 32 (qui est rendue cathodique par une connexxn non représentée sur cette figure) porte une couche de métal 33 déposée par voie électrolytique (du fait d'un passage précédent à travers des dispositifs d'activation analogues à celui représenté). I1 est prévu, autour de la pièce 32 et dans une relation de contact sous pression avec le dépôt électrolytique 33, une enveloppe intérieure en matière d'activation ouverte compres sible et poreuse 34 portant des particules.Cette enveloppe est entourée elle-meme par une enveloppe extérieure 35 dont les deux moitiés sont réunies l'une à l'autre pour former un cylindre complet. Des jeux d'orifices alternés 37 et 36 traversent l'enveloppe 35, les trous 36 étant orientés angulairement dans le sens de rotation de l'enveloppe 35, de telle sorte que l'électrolyte 31 soit refoulé à l'intérieur de cette enveloppe pendant la rotation de celle-ci sous l'effet de l'entraînement assuré par une courroie 38. Les orifices 37 sont orientés angulairement en sens opposé et l'électrolyte usé sort par ces orifices, tandis que de ltélectrolyte frais est refoule par les trous 36 à l'intérieur de l'enveloppe. Un support d'anode 39 est représenté schématiquement, et on comprendra que des réalisations très diverses d'un tel support peuvent être utilisées. Dans ce cas, le support 39 comprend des crochets 40 qui servent à soutenir les tiges formant anodes 41 à une certaine distance tout autour de la surface de l'enveloppe 35 et à son voisinage immédiat, tout en assurant un contact électrique entre le support et lesdites anodes. La fig. 4 montre une partie de la chaîne de fabrication continue pour le revêtement de tiges ou de tubes à l'aide de l'appareil suivant l'invention. La cuve de revêtement 30 est représentée ici encore dans des conditions dans lesquelles une seule tige ou un seul tube en mouvement 32, placé au-dessous de la surface de l'électrolyte 31, se déplace dans ladite cuve, bien qu'évidemment plusieurs tiges ou tubes puissent être revêtus dans la mdme cuve, en se déplaçant selon des trajets paral lèles, si l'on prévoit un nombre correspondant de dispositifs activateurs. Une légère variante permet d'utiliser une seule commande par courroie pour entraîner plusieurs dispositifs activateurs, par exemple en vue du revêtement de plusieurs pièces dans un même bain.Il est prévu ici, à l'intérieur du bain 30 et autour de la tige ou du tube en mouvement 32 formant la pièce, deux dispositifs activateurs comportant des enveloppes extérieures 35,35' qui sont munies de jeux alternés d'orifices 36, 36' et 37,37' orientés angulairerent en sens opposés. Des jeux d'anodes solubles 41,41' sont représentés au voisinage de la surface externe de chaque enveloppe 35,35'. Des courroies 38,38' assurent, comme montré, l'entraînement des enveloppes respectives 35, 35'. Les courroies 38,38' sont entraînées par passage sur des poulies 42,42' qui sont montées sur des arbres 4j,43' s'étendant à partir de moteurs d'entraînement 44,44'.Le contact électrique avec la pièce 32 est assure ici entre les dispositifs activateurs par des jeux de galets de contact rotatifs 4@,4@'. Ces galets servent @@alement de guides pour maintenir la pièce 32 dans une position centrée malgré l'effet de traction exercé par les courroies @'entraînement 38,38'. Il va de soi que d'autres organes @e guidag@ @ourraient être utilisés, si cela est nécessaire ou désirable La pièce 3 se déplace de la gauche vers la droite quand on regarde le dessin, comme indiqué par une flèche.On a représenté, avec toutefois une épaisseur beauco@p plus grande pour la clarté du dessin et pour montrer le processus, une couche de revêtement 46 portée par la pièce 32 quand celle-ci sort de la première enveloppe 35, et une couche plus épaisse 47 portée par la pièce 32 lorsque cette dernière quitte l'enveloppe 35'. L'inventicn permet d'obtenir aisément un dépôt @yant toute épaisseur désirée sur n'importe quelle pièce de section droite circulaire (qu'elle soit creuse comme un tube ou pleine crrme une tige). Bien que cette invention soit particulièrement utile pour l'obtention de dépôts correspondant à des poids élevés, l'appareil est également utilisable pour former des revêtements minces, et la pièce reut alors être déplace à des vitesses de passage ou de défilerrent plus élevées. Les dispositifs tels que décrits et représentés peuvent naturellement être utilisés également our l'aprlication de dépôts ou revêtements sur des pièces immobiles si cela est désirable. Le terme perfor est utilisé ici de façon générale rour désigner une enveloppe munie d'orifices. Bien que de simples trous conviennent d'uhe façon générale, il peut être désirable, -pour obtenir une distribution uniforme de l'électrolyte, d'utili- ser des fentes s'étendant parallèlement à la direction longi tudinale de l'enveloppe, ou des orifices d'autre forme prévus a travers l'enveloppe, ou bien c'utiliser pour former l'enveloppe un taris ou crible. @'autres modifications encore euvent être apportées aux @oies de réalisation décrits, dans le domaine des @quivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATION s 1.- appareil de dépôt-électrolytique caractérisé en ce qu'il comprend une cuve de dépôt ou de revêtement allongée contenant un électrolyte, des organes pour introduire dans cette cuve, au-dessous de cet électrolyte, une pièce cathodique allongée ayant une section droite circulaire, au moins un dispositif activateur rotatif perméable à l'électrolyte, entourant au moins des sections ou parties allongées de cette pièce l'intérieur de cette cuve, ces dispositifs activateurs maintenant ou amenant un grand nombre de petites particules dures en contact en principe avec la totalité de la surface de ces parties allongées de la pièce, une ou plusieurs anodes voisines de cette pièce cathodique, disposées à l'extérieur de chacun des dispositifs activateurs, et des organes pour assurer la rotation de ces dispositifs activateurs autour de cette pièce cathodique. 2.- Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour déplacer la pièce cathodique dans la direction longitudinale de la cuve de revêtement. 3.- Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque dispositif activateur rotatif perméable à l'électrolyte comprend une enveloppe extérieure résistante perforée et une garniture intérieure adhérant à cette enveloppe résistante et formée par une matière ouverte poreuse compressible, portant les particules d'activation dures. 4.- Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les perforations de l'enveloppe sont orientées angulairement par rapport au sens de rotation du dispositif activateur. 5.- Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les perforations se présentent sous la forme de rangées alternées d'orifices, une rangée étant formée d'orifices orientés anqulairement dans le sens de rotation du dispositif activateur, tandis que la rangée suivante est formée d'orifices orientés angulairement en sens opposé. 6.- Procédé de dépôt électrolytique pour la formation d'un revêtement sur la surface extérieure de pièces allongées de forme générale cylindrique, selon lequel de petites particules dures portées par un support poreux viennent en contact avec la surface recevant le dépôt électrolytique pendant la formation de celui-ci, caractérisé en ce qu'on entoure complètement la surface périphérique de la pièce, à l'intérieur de la zone de revêtement, au moyen d'un support poreux qui supporte de petites particules dures fixes en contact avec cette surface, et on fait tourner ce support poreux entourant la pièce autour de celle-ci pendant toute la durée du dépôt éléctrolytique. 7.- Procédé suivant la revendication 6, carac péris en ce que la pièce est déplacée de façon continue latéralement à travers la zone de revêtement et à travers l'enveloppe rotative formée par la matière de support poreuse portant les particules. 8.- Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la vitesse latérale de la pièce est nettement inférieure à la vitesse périphérique de l'enveloppe rotative normée par le support poreux.