Brevet FR2367316A1 — publié le 19780505

L'invention concerne un système de contrôle automatique et de régulation de la valeur moyenne de la tension, applicable aux procédés de coloration électrolytique de l'aluminium anodisé. Lorsqu'on utilise un courant alternatif symétrique, en l'appliquant à une pellicule anodique, il se produit un déséquilibre entre la demi-période de dépit et la demi-période de dépolarisation, la tension moyenne étant plus importante durant la phase positive par rapport à l'aluminium, ce déséquilibre étant dû à l'effet de filtre de la pellicule anodique, laquelle présente les caractéristiques d'un semi-conducteur. Cet effet de filtrage change pendant l'opération de coloration, en raison de la modification des caractéristiques de la pellicule anodique proprement dite, due au dépôt qui se produit sur elle, et cette variation se produit toujours, quel que soit l'électrolyte employé. Le rapport de déséquilibre dépend de l'électrolyte du bain de coloration, c'est-à-dire de sa conductibilité, de son pH, de sa composition, etc., ainsi que des caractéristiques de la pellicule anodique, lesquelles dépendent du procédé d'anodisation, de la composition, de la conductibilité, de la tension appliquée, de la température, etc. Le rapport de déséquilibre mentionné plus haut est d'autant plus important que la surface à colorer est plus étendue, la tension appliquée est plus élevée et le pH est plus réduit. D'autre part, plus ce rapport de déséquilibre est important, moins profonde est la pénétration dans le dépit et moins importante est la fixation du pigment. Egalement, il conviendrait de travailler avec un pH réduit pour obtenir une meilleure conductibilité et une meilleure pénétration, mais, comme il a été dit, la réduction du pH augmente le rapport de déséquilibre. En analysant ces faits, on observe que l'utilisation de courant alternatif pur ne permet pas d'agir librement sur les paramètres qui interviennent dans le processus de coloration électrolytique, dans le but de les utiliser dans les meilleures conditions, en raison de l'interdépendance qui existe entre eux. Sans aucun doute, dans des brevets antérieurs, on est arrivé à obtenir des résultats satisfaisants dans ce sens, mais uniquement au niveau du laboratoire. Tous ces paramètres variables, et tout spécialement leur influence sur le rapport de déséquilibre de la surface à colorier, déterminent une série de problèmes du point de vue industriel, qui font qué ces procédés de coloration présentent, en raison des déréglages qui se produisent, une série de difficultés telles que l'on est conduit parfois à ne pas modifier les dimensions superficielles de la charge à colorer. L'objet de la présente invention consiste précisément à contrôler automatiquement l'effet de filtrage initial de la pellicule anodique, en compensant les variations électriques qui se produisent dans celle-ci durant le processus de coloration ainsi que l'effet de filtrage ultérieur qui est modifié comme conséquence du processus proprement dit. Ce contrôle automatique est obtenu au moyen de l'application d'une tension d'amplitude autocontrlée et régulée au moyen d'un circuit qui compense automatiquement à tout instant les variations de l'effet de filtrage de la pellicule anodique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue d'un modèle électrique qui représente la charge å colorer; - la figure 2 représente la courbe de tension-temps d'un courant électrique alternatif symétrique, avant son application à l'aluminium; - la figure 3 représente. le déséquilibre de la courbe produit par l'effet de filtrage; - la figure 4 concerne la meme courbe quand le courant alternatif symétrique est régulé par des thyristors; et - la figure 5 représente schématiquement le circuit au moyen duquel on obtient la stabilisation et le contrle automatique de la tension. La charge à colorer peut etre représentée par le modèle électrique de la figure 1, dans lequel la résistance RA est supérieure à la résistance RB, en tenant compte du fait que le courant circule à travers RA quand l'aluminium est positif, et à travers RB quand il est négatif. De cette façon, on représente le caractère semi-conducteur de la pellicule anodique, la capacité de la pellicule qui agit comme barrière étant représentée par C. Si on applique un courant alternatif symétrique régulé par des thyristors, on peut voir, comme il est indiqué dans la figure 4, que la tension moyenne de la phase positive (A) est supérieure à celle de la phase négative (B), et, en outre, on constate, durant le temps au cours duquel lesthyristors ne sont pas conducteurs, l'apparition de courants résiduels (a) et (b) dus à l'effet de condensateur produit par la pellicule de barrière, lequel est d'autant plus important que la surface à colorer est plus étendue. D'autre part, on constate que (VA + Va) > (VB + Vb) c'est-à-dire que la somme des valeurs moyennes de la demi-période positive est supérieure à la somme des valeurs moyennes de la demi-période négative. Ce déséquilibre, comme dans le cas d'application d'un courant alternatif pur, varie avec la surface de la charge, avec la tension appliquée, avec le pH, etc. Avec le dispositif selon l'invention, on obtient l'élimination totale de ce déséquilibre, ce qui permet de satisfaire constamment l'égalité (VA + Va) = (v t VQ ) ce qui permet de jouer avec les paramètres en question dans le sens le plus favorable, indépendamment du déséquilibre des tensions, du fait que celuici n'existe pas. Dans le schéma mentionné plus haut, on voit un transformateur de puissance dont l'une des phases est directement connectée à la charge 4, tandis que l'autre phase est connectée à travers les deux thyristors 2 et 3, montes en anti-parallèle. L'un de ces thyristors 2 est contrôlé par un programmateur 12, à travers le circuit de déclenchement correspondant 11, pour réguler le demi-cycle positif de l'onde appliquée à la charge 4. Un second transformateur 5, connecté en parallèle sur la charge 4, alimente deux diodes en anti-parallèle 6 et 7 à travers lesquelles la tension est appliquée à un détecteur de rapport de déséquilibre 8, lequel, après un applificateur d'erreur 9 > alimente le circuit de déclenchement 10 du thyristor 3, en contrôlant et régulant la valeur moyenne de la tension appliquée à la charge, au cours du demi-cycle négatif. Par conséquent, avant de commencer une opération de coloration, on établit le contrôle delta demi-onde négative de la tension appliquée à la charge, qui correspond à la demi-période de dépôt, au moyen du programmateur 12, ce qui permet de réaliser à tout moment un contrôle et une régulation de la demi-onde positive à partir de la demi-onde négative prise comme référence, pour qu'à tout moment celles-ci soient égales, ce que l'on obtient par des variations dans un sens ou dans l'autre, de l'angle de conduction du thyristor 3. En éliminant de cette façon le déséquilibre entre tensions, il est possible de colorer avec une grande profondeur de pénétration et une parfaite fixation du pigment des charges de n'importe quelle surface, ce qui est tres important du point de vue de l'industrialisation du procédé, avec un risque nul d'affaiblissement de la fixation de la pellicule anodique sur le métal de base. A titre d'exemple, on peut indiquer que, en employant un bain à base de nitrate de bismuth (2,5 g/l), sulfate de cobalt (12 g/l) et acide sulfurique (40 g/l) et en utilisant une tension de 14 V à 22"C et 2 une densité de courant de 0,6 A/dm2, on obtient une parfaite coloration en gris bleuté. En employant du sulfate de cuivre et de l'acide sulfurique, avec les proportions et dans les conditions adéquates, on obtient des couleurs qui varient entre le rouge et le noir. Bien entendu, diverses modifications peuvent etre apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'etre décrits uniquement à titre exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système de contrôle automatique et de régulation de la valeur moyenne de la tension appliquée au cours d'opérations de coloration de l'aluminium anodisé, caractérisé en ce que l'alimentation en courant alternatif, sinusoidal et symétrique se fait à partir d'un transformateur de puissance, dont l'une des phases est reliée directement à la charge, tandis que l'autre phase est reliée å la charge de deux thytistors en anti-parallele. 2. Système de contrôle automatique et de régulation de la valeur moyenne de la tension appliquée au cours d'opérations de coloration de l'aluminium anodisé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des thyristors est contrôlé par un circuit de déclenchement, par un programmateur qui détermine le cycle de travail de ce thyristor. 3. Système de contrôle automatique et de régulation de la valeur moyenne de la tension appliquée au cours d'opérations de coloration de l'aluminium anodisé, selon la revendication 1 caractérisé en ce que, en parallèle sur la charge, est connecté le primaire d'un transformateur, au secondaire duquel sont connectées deux diodes en anti-parallèle, à travers lesquelles est alimenté un détecteur du rapport de désequilibre entre la valeur moyenne des deux demi-ondes, lequel contrôle, apres avoir traversé un amplificateur d'erreur, le circuit de déclenchement du second thyristor. 4. Système de contrôle automatique et de régulation de la valeur moyenne de la tension appliquée au cours d'opérations de coloration de l'aluminium anodisé, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le programmateur agit sur le thyristor de contrôle de la demi-onde positive, par rapport à la contre-électrode (ou négative par rapport à l'aluminium anodisé à colorer), tandis que le contrôle automatique est effectué sur le thyristor de contrôle de l'autre demi-onde.