Brevet FR2183608A1 — publié le 19731221

La présente invention concerne les procédés de fabrication de bandes métalliques et les dispositifs pour leur mise en oeuvre, pouvant entre utilisés dans la métallurgie des métaux non-ferreux, l'industrie électrique et électronique, pour la fabrication de bandes métalliques minces On connatt largement un procédé de fabrication d'une bande métallique par dépit électrolytique, sur la surface d'une cathode, d'un métal contenu dans une solution électrolytique, avec utilisation d'une densité de courant supérieure à 1000 A/m2 et avec brassage forcé de l'électrolyte, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, comprenant une cuve contenant une solution électrolytique, munie de barboteurs pour le brassage de 11 électrolyte et contenant un tambour-cathode. autour duquel sont disposées des plaques-anodes0 La bande métallique ainsi obtenue présente un c8té lisse, (celui qui est en contact avec la cathode) et un côté mat, dont la surface est insuffisamment développée0 Une telle bande ne peut entre utilisée pour la fabrication de diélectriques sans traitement complémentaire dans un appareil spécial, car sa force d'accrochage au diélectrique est insflffisante. L'inconvénient de ces procédés et dispositifs connus réside en outre dans le fait qu'il est nécessaire de rebobiner la bande métallique, ce qui provoque des ruptures de celle-ci et diminue le rendement en produit apte à l'utilisation. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients mentionnés0 Il s'agissait donc de créer un procédé de fabrication d'une bande métallique et un dispositif pour sa mise en oeuvre, permettant, par traitement électrolytique, d'obtenir sur une seule cathode une bande métallique dont un côté est lisse et l'autre rugueux, à surface fortement développée, susceptible d'assurer l'accrochage à un diélectrique avec la force nécessaire. La solution consiste en un procédé de fabrication d'une bande métallique par dépôt électrolytique d'un métal à partir d'une solution électrolytique sur la surface d'une cathode, avec utilisation d'une densité de courant supérieure à 1000 A/m2 et avec brassage forcé de l'électrolyte, procédé dans lequel, d'après l'invention, le dép8t électrolytique est réalisé avec une seule cathode, et la densité de courant est changée en plusieurs étapes successives, sa valeur étant comprise entre 1000 et 5000 A/m2 aux premières étapes, entre 5000 et 10.000 A/m2 à l'avant-dernière étape qui dure de 1 à 300 s et entre 4000 et 500000 A/m2 à la dernière étape qui dure de 1 à 200 s; le brassage forcé de l'électrolyte est effectué à toutes les étapes, sauf la dernière0 Cela permet d'obtenir une bande métallique dont un c8té est lisse, et l'autre rugueux, avec une surface fortement développée, assurant l'accrochage au diélectrique avec la force nécessaire. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, on a créé un dispositif comprenant une cuve recevant une solution électrolytique, munie de barboteurs pour le brassage de l'électrolyte et contenant un tambour-cathode autour duquel sont disposées au moins trois plaques-anodes, dispositif dans lequel, d'après l'invention, les plaques-anodes sont connectées à des sources de courant séparées, le rapport des surfaces des deux dernières plaques d'anode, dans le sens de défilement de la bande, pouvant varier de 15/1 à 5/1 respectivement, l'espace situé entre la dernière anode et la cathode étant séparé du bain électrolytique commun par une cloison. Cela permet d'obtenir une bande métallique et de traiter un c8té de celle-ci dans un seul appareil, sur une seule cathode. Un exemple concret mais non limitatif de réalisation de l'invention est décrit dans ce qui suit, avec renvois aux dessins annexés qui représentent - la figure 1, un dispositif conforme à l'invention (coupe transversale); - la figure 2, une vue en coupe suivant II-II de la figure 1. Le dispositif se compose d'une carcasse métallique 1 (figure 1) constituée par deux demi-cylindres en titane soudés. Cette carcasse fait office en même temps de cuve à électrolyte dans laquelle est monté un tambour-cathode 2. Autour du tambour-cathode 2 sont disposées des plaques-anodes 3, 4, 5, 6o La première plaque-anode dans le sens de défilement de la bande 7 (la plaque 3) est fixée au premier demi-cylindre; les plaques-anodes 4, 5, 6 sont fixées au second demi-cylindre de la carcasse lo Les plaques-anodes 3 et 4 sont connectées à une meme source de courant, tandis que les plaques-anodes 5 et 6 sont connectées à des sources de courant séparées, aussi sont-elles fixées à la carcasse 1 au moyen d'isolateurs 8 et 9 respectivement.Le dispositif comporte un barboteur 10 pour le brassage de l'électrolyte par l'air L'alimentation en électrolyte est assurée par des rampes Il disposées dans la partie inférieure de la carcasse îo Pour l'évacuation de l'électrolyte de la cuve sont prévues, à la partie supérieure de la carcasse 1, des poches de trop-plein 12o L'aspiration de l'air et des gaz anodiques s'effectue par des tubes de ventilation 13o Le tambour-cathode 2 est monté sur des roulements 14 (figure 2) et est entratné en rotation par une commande (non représentée sur les figures)0 Les faces en bout du tambour-cathode 2 sont protégées contre les dépôts de cuivre par des anneaux 15 en diélectrique résistant aux acides, fixés dans des flasques 16 poussés par des ressorts. Entre les flasques 16 et la carcasse 1 il y a des diaphragmes annulaires 17. Pour que le montage, le démontage et les révisions soient commodes, les demi-cylindres de gauche et de droite de la carcasse 1 peuvent facilement être écartés du tambourcathode 2, par rotation autour d'un axe 18 à l'aide d'un mécanisme de rotation 19. L'alimentation du dispositif en courant est assurée par trois sources de courant, le pOle négatif de chacune des trois sources étant relié au tambour-cathode 2 à l'aide de frotteurs 20. Les piles positifs des sources de courant sont reliés respectivement à une ou plusieurs plaqueslanodes, La première source alimente les plaques-anodes 3 et 4, la seconde la plaqueanode 5 et la troisième la plaque-anode 6o Les plaques-anodes fonctionnent avec des densités de courant différentes0 Chaque plaque-anode consécutive dans le sens de défilement de la bande présente une surface plus petite que la plaque précédente0 Cela est du au fait que les plaques-anodes 3 et 4 servent à l'élaboration proprement dite de la bande métallique, la plaque-anode 5 sert à donner la rugosité nécessaire à la surface de la bande métallique, et la plaque-anode 6 sert à créer sur le c8té rugueux de la bande une couche d'adhérence à surface fortement développée. La surface des plaques-anodes est déterminée par la durée de chacun des processus0 Par exemple, pour une bande métallique de 35 microns d'épaisseur, le rapport entre les surfaces des deux dernières plaques-anodes dans le sens de défilement de la bande, c'est-à-dire celles des plaques 5 et 6, peut varier de 15/1 à 1/lo L'espace séparant de la cathode la dernière plaque-anode dans le sens de défilement de la bande 7, c'est-à-dire à la plaque 6, est séparé du bain électrolytique commun par une cloison élastique 21, en diélectrique, s'appliquant contre le tambour-cathode 2o Le dispositif de l'invention fonctionne de la façon suivante, Les rampes Il amènent la solution électrolytique dans la cuve, Les barboteurs 10 admettent de l'air pour brasser l'électrolyte. On fait circuler un courant à travers les anodes 3, 4, 5 le tambour-cathode 2 étant immobile. On maintient ce régime pendant un certain temps pour obtenir sur le tambourcathode 2 un dép8t métallique d'une certaine épaisseur. Ceci fait, on met en marche la commande de rotation du tambourcathode 2o Au fur et à mesure de la rotation du tambourcathode 2, le dép8t métallique sous forme d'une bande sort de l'électrolyte0 On sépare la bande de la surface du tambourcathode 2 et on l'engage sur un rouleau de renvoi 220 Ensuite on établit le courant dans le circuit de la plaque-anode 6 pour déposer une couche d'adhérence sur le dép8t métallique cathodique0 La formation initiale du dépôt métallique sur le tambourcathode 2 s'effectue soutes plaques-anodes 3 et 4, avec une densité de courant de 1000 à 5000 A/m2; ensuite, lors du passage du tambour-cathode 2 avec le dépôt métallique sous la plaque-anode 5 dans laquelle la densité de courant est de 2 5000 à 100000 A/m2 (proche de la valeur limite), durant 1 à 300 s, la surface du dépit métallique est rendue rugueuse, Le tambour-cathode 2 continuant sa rotation, le dépôt métallique arrive dans 1' espace entre la plaque-anode 6 et la cathode, séparé du bain électrolytique commun par la cloison 21e Sous la plaque-anode 6, dans laquelle la densité du courant est de 4000 à 50.000 A/m2 (supérieure à la valeur limite), il se dépose pendant 1 à 200 s une couche d'adhérence, qui est une couche à surface très développée.Le stade final du traitement de la surface du dépôt métallique s'effectue sans brassage forcé de l'électrolyte, dans une zone calme de celui-ciO Pendant la marche du dispositif, l'électrolyte circule en continu. L'espace séparant la plaque-anode 6 de la cathode zmnlr çe aur leb n d'électrolyte commun par l'intermédiaire de la poche de trop-plein 12 et d'écartements (non représentés) entre la cloison 21 et les flasques 16o Par le procédé proposé on peut fabriquer une bande métallique de ntimporte quelle épaisseur, comprise, par exemple, entre 10 et 110 microns. L'épaisseur de la bande métallique est fonction de la vitesse de rotation du tambour-cathode 2. A titre d'exemple, voici comment s'effectue la fabrication d'une bande de 35 microns d'épaisseur. On effectue le déptt d'une bande de cuivre sur une cathode en titane, à partir d'un électrolyte à l'acide sulfurique, contenant 250 à 275 g/l de sulfate de cuivre et 70 à 90 g/l d'acide sulfurique libre, à une température de 350C et avec un brassage par l'air et une densité de courant de 2500 A/m2 (l'anode employée peut être aussi bien soluble qu'insoluble)0 La durée de la premièr étape est de 6 mn 27 so Puis on passe à la seconde étape. A cet effet, sans changer les autres conditions de 11 électrolyse, on accrort la densité de courant jusqu'à une valeur proche de la valeur limite : 5000 A/m2.La durée de la seconde étape est de 15 S A la troisième étape du processus on arrête le brassage de l'électrolyte et on accroSt la densité du courant jusqu'à une valeur supérieure à la valeur limite : 7500 A/m20 La durée de la troisième étape est de 1,5 s. Une fois le processus achevé, on enlève la bande se trouvant sur la cathode, on la lave et on la sèche. La bande finie est prote à l'utilisation pour la fabrication de feuilles métal-diélectriqueO Les feuilles métal-diélectrique réalisées avec la bande fabriquée par le procédé proposé ont manifesté une bonne stabilité de la force d'accrochage métal-diélectriqae à ltétat de livraison et lors des essais de tenue galvanique, de stabilité thermique et de résistance à l'humidité, à la différence des bandes oxydées qui, après les essais indiqués, présentent une force d'accrochage beaucoup plus faible (voir tableau 1)o TABLEAU Echantillon Force d'accrochage, g/cm de feuille métalrdi-- A l'étant Après Après Après Après souélectrique de li- l'essai séjour séjour dure à type NFD-180 vraison de à 1800C à 95% 2650C tenue pendant d'humi- pendant galva- 100 h dité pen- 10 s nique dant 48 h Bande obtenue par le procédé proposé, épaisseur 35 microns 1640 1600 1475 1620 1925 Bande oxydée 1650 1100 100-200 Valeurs admissibles (minimales) 1500 - 700 800 1000 Le procédé proposé de fabrication de bandes métalliques et le dispositif pour sa mise en oeuvre permettent d'obtenir une bande métallique et de traiter l'un de ses côtés dans un seul appareil0 Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent, -REVENDICATIONS 10- Un procédé de fabrication d'une bande métallique par dépôt électrolytique d'un métal à partir d'une solution électrolytique sur la surface d'une cathode, avec une densité de courant supérieure à 1000 A/m2 et avec brassage forcé de l'électrolyte, caractérisé en ce que l'électrolyse est réalisée avec une seule cathode et la densité de courant est changée en plusieurs étapes sucssessives, sa valeur étant comprise entre 1000 et 5000 A/m2 aux premières étapes, entre 5000 et 100000 A/m2 à l'avant-dernière étape qui'dure de- 1 à 300 s, et entre 4000 et 500000 A/m2 à la dernière étape qui dure de 1 à 200 s, le brassage force' dé l'électrolyte étant effectué à toutes les étapes, sauf la dernière. 20- Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé faisant l'objet de la revendication 1, du type comprenant une cuve contenant une solution électrolytique, munie de barboteurs pour le brassage de l'électrolyte et contenant un tambourcathode autour duquel sont disposées au moins trois plaques anodes, caractérisé en ce que les plaques-anodes sont connectées à des sources de courant séparées, le rapport des surfaces des deux dernières plaques-anodes dans le sens de défilement de la bande pouvant varier de 15/1 à 5/1 respectivement, l'espace situé entre la dernière plaque-anode et la cathode étant séparé du bain électrolytique commun par une cloison0 3.- Les bandes métalliques caractérisées en ce qu'elles sont obtenues par le procédé suivant la revendication 10