Brevet FR2225541A1 — publié le 19741108

La présente invention concerne un dispositif pour la production électrolytique continue dune bande métallique a partir d'une solution contenant au moins un chlorure métallique. On connait de tels dispositifs qui comprennent généralement une cathode tournante en forme de tambour immergée partiellement dans une cuve électrolytique. Une anode est placée dans la cuve et le courant électrique traversant l'électrolyte entraîne le dépôt continu d'une mince couche de métal sur la cathode. Cette couche est détachée dès qu'elle quitte le bain sous l'effet de la rotation de la cathode, de sorte que l'on obtient une bande continue de métal. Un tel dispositif est par exemple décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 2.044.415. Ces dispositifs connus présentent un certain nombre d'inconvénients parmi lesquels il faut citer au premier rang la faible qualité des bandes obtenues. En outre, ces dispositifs ne sont pas adaptés à l'é-lectrolyse de chlorurs,qui donne lieu a un dégagement de chlore : on connait en effet la toxicité de ce gaz et il faut éviter qu'il s'échappe a l'air libre. Aussi l'un des buts de la présente invention est-il de fournir un dispositif du genre décrit ci-dessus qui soit adapté a l'électrolyse de chlorures. Un autre but est de fournir un tel dispositif qui produise des bandes métalliques de grande qualité et d'épaisseur réglable. Ces buts, et d'autres qui apparaitront par la suite,sont atteints au moyen du dispositif selon l'invention qui comprend,en combinaison Une cuve parallélépipédique ouverte a sa partie supérieure; un tambour cathodique cylindrique a axe horizontal monté mobile en-rotation dans ladite cuve, en traversant ses parois avec interposition de joints toriques; deux anodes dans ladite cuve, en forme de parallélépipèdes évidés cylindriquement et épousant -la forme dudit tambour en ménageant un intervalle constant entre lesdites anodes et ledit tambour; deux compartiments anodiques enfermant lesdites anodes et munis à leur partie supérieure d'un organe de captation du chlore dégagé; une rampe d'amenée d'électrolyte parallèle à l'axe dudit tambour et située au-dessus de ce dernier; deux rampes d'amenée d'électrolyte disposées symétriquement entre ledit tambour et lesdites anodes au niveau de la surface libre de l'électrolyte; un conduit d'aspiration de l'électrolyte situé à la partie inférieure de ladite cuve entre lesdites anodes; des moyens pour relier une source de courant auxdites anodes, d'une part, et à l'axe dudit tambour cathodique, d'autre part; des moyens pour régénérer l'électrolyte usé et des moyens pour traiter la bande métallique produite. De préférence, lesdits moyens pour régénérer l'électrolyte comprennent un circuit principal reliant ledit conduit d'as- piration de l'électrolyte usé auxdites rampes d'amenée d'électrolyte, des organes sur ledit circuit principal pour déterminer en continu la température et le pH de l'électrolyte usé, un appareil de chauffage du bain monté sur ledit circuit principal et asservi audit organe pour déterminer la température de l'électrolyte usé; une pompe de circulation et un débitmètre sur ledit circuit principal et un appareil de régénération du bain par addition de chlorure métallique et de produit pour le réglage du pH, monté en dérivation sur ledit circuit principal avec interposition d'une vanne de réglage du débit. De préférence également, lesdits moyens pour traiter la bande métallique produite comprennent des rampes de lavage et un four de recuit. La description qui va suivre et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. Elle doit être lue en regard des dessins annexés parmi lesquels - la figure 1 représente, en vue en coupe hautement schématique, le dispositif selon l'invention; - la figure 2 montre, également de manière schématique, l'installation de traitement de l'electrolyte qui fait partie du dispositif selon l'invention. Le dispositif selon l'invention comprend une cuve d'électrolyse 1 réalisée en une matière plastique résistant à la corrosion par les chlorures et à la température de travail, comprise entre 60 et 800C environ. Les matériaux comme ceux connus sous les margues de fabrique "ALTuGLASS" et "MRREZOLON" conviennent à cet usage. Dans la cuve 1, est mobile en rotation autour d'un axe horizontal 2 un tambour cylindrique 3 réalise en deux parties l'une extérieure, en titane, servant de cathode et l'autre, intere- re, en plomb,pour assurer le contact électrique entre la partie extérieure et l'arrivée du courant à la cathode, qui a lieu par l'axe 2. Ce dernier est immerge dansl'électrolyte; il est protée du bain par une gaine en une matière synthétique comme celle connue sous la marque de fabrique "MEKROLON" et l'étanchéité à la traversée de la cuve 1 est assurée par des joints toriques non représentés. Enfin, le tambour cylindrique 3 est muni de flasques latérales 4 assurant l'isolement électrique et l'étanchéité de la partie inté rieure du tambour. Les flasques 4 peuvent également être réalisés en "MAKROLON.. L'arrivée du courant catrzodique à l'axe 2 est assurée par des frotteurs en graphite non représentés. Quant à l'entraînement du tambour 3, il a lieu au moyen d'un moteur synchrone par l'intermédiaire d'une chaîne de transmission, ces organes notant pas non plus représentés. La cuve 1 contient également deux anodes insolubles 5a et 5b qui remplissent le fond de la cuve et épousent la forme du tambour 3, un interstice constant étant ménagé entre ce dernier et les anodes. Ces anodes sont réalisées en graphite, et dans ce cas, elles sont munies de perforations pour faciliter le dégagement du chlore, ou encore en titane ruthénié. Elles sont enfermées dans des compartiments anodiques, 6a et 6b respectivement, munis à leur partie supérieure de tubulures 7a et 7b reliées à des dispositifs de récu pération et de recyclage du chlore. Enfin, les anodes comprennent des bornes d'amenée de courant, 8a et 8b, respectivement. L'arrivée de l'électrolyte a lieu au moyen, d'une part, d'une rampe d'arrosage 9 placée au-dessus du tambour 3, parallble- ment à son axe 2, et, d'autre part, de deux rampes 10a et lOb, également parallèles à l'axe 2 du tambour 3, situées au niveau de la surface libré du bain, entre le tambour 3 et les anodes 5a et 5b, respectivement. L'électrolyte usé est aspiré par un conduit 11, au-dessous de la cathode 3, entre les anodes 5a et 5b. Il faut noter ici que le débit d'alimentation et d'aspiration de l'électrolyte est réglable, ainsi que cela sera précisé plus loin, ce qui permet d'assurer une vitesse linéaire importante du bain au niveau de la cathode 3, et par là d'éliminer la couche de diffusion cathodique et de réduire les tensions internes du dépôt. La bande de métal ainsi produite de manière continue, 12, passe sur des tambours 13 qui la conduisent dans des installations de traitement pouvant comprendre notamment : des rampes de lavage 14 avec une cuve 15 d'évacuation des eaux de lavage, un four de recuit 16 et des laminoirs à chaud et/ou à froid non représentés. La bande ainsi traitée est enroulée ensuite sur un tambour 17. La figure 2 représente le circuit de l'électrolyte et on y retrouve la cuve 1, le tambour cathodique 3 et son axe 2, les rampes 9 et 10 d'amenée de l'électrolyte et le conduit 11 d'aspiration de l'électrolyte usé. Le conduit 11 débouche dans un dispositif 20 muni d'organes de détermination du pH, 21, et de la température, 22. De là, l'électrolyte passe dans un appareil de chauffage 23 à thermoplongeur, puis dans une pompe 24, qui, à travers un débitmètre 25, le renvoie vers les rampes 9 et 10 d'alimentation de la cuve 1. Une partie de ltélectrolyte quittant la pompe 24 passe dans une conduite de "by-pass", c'est-à-dire de dérivation, 26, la proportion d'électrolyte ainsi déviée étant réglée par une vanne 27, le conduit 26-débouche dans un dispositif 28 de régénération du bain, et le bain régénéré rejoint le circuit principal entre le conduit d'aspiration 11 et le dispositif 20 de détermination du pH et de la température. Des dispositifs de régulation classiques non représentés asservissent le fonctionnement de l'appareil de chauffage 23 à la détermination de température effectuée par l'organe 22, de façon à maintenir constante la température du bain dans la cuve 1. D'autre part, le dispositif 28 de régénération du bain comprend des organes pour l'addition d'un produit de réglage du pH, qui peut être par exemple un carbonate du métal à déposer. Cette addition est réglée automatiquement, au moyen de dispositifs classiques non représentés, à partir des données fournies par l'organe 21 de détermination du pH. Le dispositif 28 de régénération du bain comprend aussi des organes pour l'addition de chlorure métallique frais, dont le fonctionnement peut être asservi aux facteurs traduisant l'épuisement du bain, comme l'épaisseur de la bande métallique 12 produite. De plus, les données fournies par le débitmètre 25 peuvent être utilisées pour asservir le régime de la pompe 24, et le degré d'ouverture de la vanne de "by-pass" 27, pour maintenir constant le débit d'électrolyte à travers la cuve 1. Enfin, une vanne 29 est montée sur le conduit reliant le débitmètre 25 à la rampe 9, entre cette dernière et le point 30 où et/ le conduit se divise pour rejoindra, d'une part, la rampe 9, d'autre part, les rampes lOa et lOb. Cette vanne permet de régler la répartition de l'électrolyte régénéré entre la rampe supérieure 9 et les rampes inférieures 10. L'exemple qui va suivre n'a aucun caractère limitatif et fournira aux spécialistes des données précises pour la mise en oeuvre de la présente invention. Cet exemple a trait à la production électrolytique continue d'un feuillard de nickel à partir d'une solution de chlorure de nickel contenant 120 à 180 g/l de nickel et les additifs suivants S04-- O - 20 g/l H3B03 : 10 - 30 g/l. Cette solution peut contenir en outre des agents de brillantage. Le pH de ce bain est maintenu à 3,8 environ, par addition de carbonate de nickel dans le dispositif de régénération 28. La température du bain est comprise entre 60 et 800C, et le hàin est régénéré, dans le dispositif 28, par une solution de chlorure de nickel ayant la même composition que le bain, mais ne contenant pas d'acide borique. Les dimensions de la cuve (1) sont les suivantes longueur : 500 mm hauteur : 280 mm largeur : 120 mm Le diamètre du tambour cathodique (3) est de 330 mm, et la partie extérieure de ce tambour est constituée par un cylindre en titane de 3mm d'épaisseur. Sa vitesse de rotation est égale à 0,01 tour par minute. La distance entre la cathode (3) et les anodes (5a, 5b) est égale à lOmm, le diaphragme de chaque boîte anodique (6a, 6b) se trouvant à égale distance entre la cathode et les anodes. Enfin, le débit de circulation de l'électrolyte peut 3 être choisi entre 0,25 et 0,50 m par heure. On obtient ainsi une bande de nickel (12) de 120mm de large, puisque telle est la largeur du tambour (3), avec une vitesse de production que l'on détermine facilement à partir de la vitesse de rotation du tambour et de son diamètre, soit 3,14 x 330 mm x 0,01 t/mm = 10,36 mm par minute. Si la densité du courant est égale à 366 A/m2, l'epais- seur du feuillard obtenu est de 0,36 mm. Les spécialistes en la matière comprendont aisément que le dispositif décrit ci-dessus pourrait être utilisé pour la production de feuillards d'alliages, en soumettant à l'électrolyse un bain contenant plusieurs chlorures métalliques. R E V E N D T A T T Q ~ S 1. Dispositif pour la production électrolytique continue d'une bande métallique à partir dtune solution contenant au moins un chlorure métallique, caractérisé par le lait qu'il CGRI- prend, en combinaison, une cuve ral1élépipédique ouverte à sa partie supérieure; un tami:s; cawSlolique cylindrique à axe hori- zontal monté mobile en rotation dans ladite cuve, en traversant ses parois avec interposition de joints toriques; deux anodes insolubles dans ladite cuve, en forme de parallélépipède évidés cylindriquement et épousant la forme dudit tambour en ménageant un intervalle constant entre lesdites anodes et ledit tambour; deux compartiments anodiques enfermant lesdites anodes et munis à leur partie supérieure d'un organe de captation du chlore déga gé; une rampe d'amenée d'électrolyte parallèle à l'axe dudit tam bour et située au.dessus de ce dernier; deux rampes d'amenée d'électrolyte disposées symétriquement entre ledit tambour et lesdites anodes au niveau de la surface libre de l'électrolyte; un conduit d'aspiration de l'électrolyte usé situé à la partie inférieure de ladite cuve entre lesdites anodes; des moyens pour relier une source de courant auxdites anodes, d'une part, et à l'axe dudit tambour cathodique, d'autre part; des moyens pour régénérer l'électrolyte usé et des moyens pour traiter la bande métallique produite. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour régénérer l'électrolyte comprennent un circuit principal reliant ledit conduit d'aspiration de l'élec- trolyte usé auxdites rampes d'amenée d'électrolyte, des organes sur ledit circuit principal pour déterminer en continu la tempé rature et le pH de l'électrolyte usé, un appareil de chauffage du bain monté sur ledit circuit principal et asservi audit orga ne pour déterminer la température de l'électrolyte usé; une pom pe de circulation et un débitmètre sur ledit circuit principal et un appareil de régénération du bain par addition de chlorure métallique et de produit pour le réglage du pH, monté en dériva tion sur ledit circuit principal avec interposition d'une vanne de réglage du débit. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2 prises chacune séparément, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour traiter la bande métallique produite comprennent des rampes de lavage et un four de recuit.