Brevet FR2446871A1 — publié le 19800814

La présente invention concerne un appareil de traitement électrolytique, en particulier un appareil pour traiter en surface par voie électrolytique des pièces en vrac, ainsi qu'une installation d'électrolyse mettant en oeuvre un tel appareil On connais différents appareils de ce type appelés généralement tonneaux de traitement électrolytique. Selon un premier mode de réalisation connut le tonneau de traitement électrolytique est constitué par un tambour en forme de tronc de pyramide ou de forme cylindrique ou prismatique à base polygonale, réalisé en un matériau isolant susceptible de résister à la température du bain électrolytique tel que du chlorure de polyvinyle pour les bains froids ou tièdes ou du polypropylène et du méthacrylate de méthyle pour les bains chauds.Les tambours de ce type sont percés d'une multitude de trous et sont destines à etre immergés dans une cuve de grandes dimensions contenant le bain électrolytique avec au moins une électrode du type anode plongeant dans ledit bain, le courant cathodique étant amené directement à l'intérieur du tambour par un gland conducteur qui est au contact des pièces en vrac à traiter. Ce type d'appareil est utilisé dans des installations d'électrolyse en ligne de capacité plus ou moins importante, automatiques ou non, comportant généralement au moins un poste de dégraissage ou de décapage et un poste d'électrolyse proprement dit constitué par une ligne de cuves de traitement et de cuves de rinçage dans lesquelles sont immergés suc cessivement les tambours contenant les pièces à traiter et, le cas échéant, un poste- de passivation ou similaire.Ce type dtinstalla- tion en ligne nécessite une place importante et, d'autre part, la technique du traitement électrolytique par immersion des tonneaux successivement dans les cuves contenant l'électrolyte, l'eau de rinçage ou les autres bains nécessite un matériel lourd pour le transport et l'immersion des tonneaux d'une cuve dans l'autre ainsi aucun nombre important de cuves qui occupent un espace important. On connait aussi un second mode de réalisation d'un appareil de traitement électrolytique du type tonneau dans lequel le bac d'électrolyse est constitué par le tonneau lui-même généralement de forme en tronc de pyramide. Dans ce cas, les électrodes du type cathode sont constituées par des plots, faisant saillie à la base du bac pour venir en contact avec les pièces contenues dans le tonneau, les électrodes du type anode étant suspendues de manière à plonger dans l'électrolyte contenu dans ledit bac. Ce type d'appareil dans lequel le.volume d'électrolyte est plus réduit présente l'inconvénient d'entrainer une décomposition rapide du bain électrolytique et de n'savoir qu'une faible vitesse de dépôt. En outre le transfert des pièces traitées d'un bac de traitement à un autre pose également des problèmes de manutention en ce qui concerne soit l'électrolyte, soit les pièces D'une manière générale le traitement des pièces s'effectue dans les installations connues selon un procédé par charges successives et non en continu, la présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un appareil de traitement électrolytique qui ne présente pas les inconvénients ci-dessus ainsi qutune installation d'électrolyse mettant en oeuvre un tel appareil de traitement électrolytique et permettant un fonctionnement en continui. - La présente invention a aussi pour but de fournir un appareil de traitement électrolytique ne nécessitant qu'une quantité réduite de bain électrolytique, d'eau de rinçage ou de bain chimique ainsi qu'une tension et une consommation-d'énergie électrique plus faibieS,tout en assurant une bonne vitesse de dépôt. La présente invention a encore pour but de fournir un appareil de traitement électrolytique utilisable dans une installation d'électrolyse dans laquelle le transfert des pièces en vrac d'un appareil de traitement à l'autre s'effectue automatiquement et en continu. Elle a enfin pour but de fournir une installation d'électrolyse dans laquelle les différents appareils de traitement peuvent être combinés de manière à xéduire au maximum la place nécessaire pour l'installat=on. La présente invention a pour objet un appareil de traitement électrolytique du type constitué par un cylindre entrains en rotation autour de son axe, ledit cylindre dont au moins une extrémité est munie d'une ouverture pour recevoir les pièces à traiter et l'autre extrémité d'une ouverture pour l'évacuation des pièces traitées,formant bac pour l'électrolyte dans lequel plongent les électrodes formant cathode et anode, cet appareil étant caractérisé en ce que l'électrode jouant le rôle de cathode est constituée par un élément conducteur concentrique à la paroi interne du cylindre et entraîné en rotation avec celui-ciltel qu'une cage d'écureuil ou similaire, l'électrode jouant le rôle d'anode étant formée par un élément positionné sous la surface du bain et qui s'étend sensiblement sur toute la longueur du cylindre,des moyens étant en outre prévus pour, en combinaison avec la rotation du cylindre, faire progresser les pièces traitées de l'extrémité d'entrée vers l'extrémité de -sortie du cylindre. Avec une disposition de ce type, les électrodes se trouvant à une distance relativement faible l'une de l'autre et près des pièces à traiter, il y a moins de pertes et la tension aux bornes desélectrodes peut étre considérablement réduite pour une méme intensité de courant. En outre le volume d'électrolyte est réduit par rapport à un tambour classique de méme capacité immergé dans un bac. Selon -un mode de réalisation préférentiel, le moyen pour faire progresser les pièces traitées de l'extrémité d'entrée vers l'extrémité de sortie du cylindre est constitué par une paroi en hélice- fixée sur la paroi interne du cylindre, ladite paroi étant réalisée en matière isolante. Ainsi, en-réglant la vitesse de rotation du cylindre, il est possible de régler la durée du traitement électrolytique. Pour faciliter l'utilisation de l'appareil en continu et éviter toute opération manuelle pour le déchargement des pièces traitées un dispositif d'évacuation des pièces tel qu'un système de pales radiales ou similaires relevant les pièces pour les déverser sur une goulotte de sortie est prévu à l'extrémité de sortie du cylindre. Pour remédier aux inconvénients qui peuvent résulter du volume xéduit du bain électrolytique tels qu'un appauvrissement ou une modification rapides de la composition du bain > un refroidissement du bain qui doit étre maintenu à une certaine température ou autre, le tambour peut etre muni de moyens pour assurer une circulation du bain à l'intérieur du tambour avec un circuit de dérivation comportant des moyens de mise en circulation tels; qu'une pompe et au moins: un bac de stockage et/ou de réglage de la composition et/ou de la température, La circulation du bain peut s'effectuer dans le méme sens.que la circulation des pièces ou à contre-courant. Ltévacuation du bain peut se faire par débordenent au droit de l'orifice du flasque de l'extrémité correspondante ou à travers des perforations. L'alimentation du bain peut être assurée par une pompe ou par des augets en commu nication avec l'intérieur du tambour lesquels;Spendant la rotation du tambour plongent dans un bac de stockage entourant la partie inférieure du tambour, ce qui évite d'avoir à prévoir une pompe indépendante. L'appareil de traitement électrolytique ci-dessus peut étre utilisé aussi bien dans une installation de traitement de faible capacité mettant en oeuvre des opérations de chargement et de déchargement manuelles, que dans une installation entièrement automatisée fonctionnant en continu, avec une pluralité d'appareils de traitement électrolytique et de tambours de traitement chimique ou de rinçage ayant une constitution analogue au tambour de dépôt électrolytique mais sans les électrodes,disposés en chaîne et d4versant les pièces de chaque tambour amont dans. tambour immé diatement en aval. L'installation peut etre du type en ligne avec les tambours coaxiaux mais il est possible de disposer les tambours de traitement selon un trajet quelconque dans un plan horizontal, vertical ou oblique. Une telle installation comporte en combinaison des tambours de dégraissage à chaud ou électrolytique, de décapage, de passivation, de rinçage et de dépôt électrolytique. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description de divers modes de réalisation d'un appareil de traitement électrolytique conforme à la présente invention et d'une installation d'électrolyse le mettant en oeuvre,faite ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels t Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un appareil de tracement électrolytique conforme à la présente invention ; Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil de traitement électrolytique avec circulation extérieure du bain 3 Fig. 3 est un diagramme schématique d'une chaine de dépot électrolytique utilisant l'appareil de figure 1. On décrira tout d'abord la construction de l'appareil de traitement électrolytique conforme à la présente invention en se référant à la figure 1. Ledit appareil de traitement électrolytique est constitué par un cylindre 1 entrainé en rotation autour de son axe horizontal perdes moyens non représentés. Le cylindre 1 constituant le bac d'électrolyse proprement dit peut être réalisé en matière isolante résistant à la tewpérature du bain électrolytique ou en tôle dtacier revêtue intérieurement d'un matériau isolant tel que de l'ébonite ou similaire. Le cylindre 1 est destiné à recevoir l'électrolyte 2 constitué par toute solution électrolytique adaptée au traitement à effectuer.Le cylindre 1 est ferme à ses deux extrémités par des flasques 3, 3t munis chacun d'une ouverture 4, 4' pour l'introduction et lréva- cuation des pièces traiter dans et hors dudit cylindre, Le dispositif d'introduction des pièces à traiter est constitué par une goulotte 5 et,le dispositif de déchargement des pièces traitées, par une goulotte similaire 6 coopérant avec des pales 7 radiales ou inclinées fixées sur la paroi interne du cylindre dé manière à relever suffisamment les pièces; pour qu'elles retombent sur la goulotte 6.Conformément à la présente invention, pour entrainer les pièces de l'extrémité d'introduction à l1extrémité d'évacuation, une paroi en hélice 8 réalisée en un matériau isolant est fixée sur la paroi interne du cylindre 1. Pour réaliser un traitement électrolytique, une électrode 9 jouant le role de cathode dans le mode de réalisation représenté, est réalisée par des conducteurs disposés en cage d'écureuil concentriquement à la paroi interne du cylindre de manière que les pièces destinées à etre traitées en vrac et qui s' amas- sent au fond du bain d'électrolyte soient continuellement en contact avec cetteébcbrde cathodique. Il est à remarquer que l'élec- trode 9 pourrait également étre constituée par au moins la partie périphérique de la paroi en hélice 8 qui pourrait être constituée par une tôle métallique recouverte sur sa partie centrale par une couche isolante 11.L'un des flasques 3' du tambour peut être amovible pour permettre de changer l'électrode 811 ou l'ensemble constitué par les électrodes en cage d'écureuil 9 et la paroi 8. L'autre électrode , a savoir l'anode dans le mode de réalisation représenté, est constituée par une barre 10 positionnée sous la surface du bain s'étendant sensiblement sur toute la longueur du cylindre 1. La polarité des électrodes peut être inversée au-cours du traitement. Les pièces à traiter sont déversées en continu ou non sur la goulotte d'entrée 5 et elles tombent dans le cylindre de traitement 1 au niveau de la première spire- 8 de la paroi héli coidale. Du fait de la paroi hélicoïdale 8 et du mouvement de rotation du-cylindre 1 les pièces sont entraînées sur toute la longueur du cylindre de façon continue et subissent pendant ce temps le traitement électrolytique désiré. Une fois les pièces parvenues à l'extrémité du cylindre, elles sont extraites à 11 aide des pales 7 et déversées sur la goulotte 6 d'où elles pourront être guidées vers un autre cylindre de traitement, si désiré. Dans la figure 2 on retrouve les mêmes éléments désignés par les mémes références. Toutefois,dans ce mode de réalisation, il a été prévu une circulation de l'électrolyte 2 à l'extérieur du tambour 1. Dans ce but .le tambour 1 est monté à rotation dans un bac 12 par des portées cylindriques 13-14 entourant les orifices 4 et 4' des flasques lesquelles prennent appui sur des galets supports 15. Sur la périphérie de la portée cylindrique 13 est réalisée la bague 16 d'amenée du courant aux électrodes 9 qui sont noyées partiellement dans la surface intérieure du tambour 1 pour éviter leur déformation sous l'effet du déplacement des pièces en cours de traitement. Avec cette bague 16 coopère le balai 17 d'amenée du courant.L'autre portée cylindrique 14 présente une gorge dans laquelle passe la courroie trapézoidale 18 assurant l'entraînement en rotation. L'extrémité de sortie du tambour comporte un flasque 19 parallèle au flasque 3, l'électrolyte débordant par l'ouverture interne de ce flasque pour être ramené par des orifices 20 dans le bac 12.La réintroduction de l'électrolyte dans le tambour pourrait être assurée par une pompe mais, pour éviter au maximum les appareillages; annexes devant résister à l'attaque par l'électrolyte, la pompe est réalisée par des augets 21 solidaires du flasque situé du côté de l'introduction qui, lors de la rotation du tambour, plongent dans la masse d'électrolyte contenue dans le bac 12 et se vident par des canaux radiaux 22 débouchant dans le tambour en 23 au-dessus du niveau de.l'électrolyte pour éviter le reflux de l'électrolyte par lesdits canaux. Le brassage de l'électrolyte dans le bac 12 et sa circulation des orifices 20 vers la zone de puisage des augets 21 sont assurés par des ailettes hélicoidales 24 de pas inverse à celui de la paroi hélicoidale 8. La température de l'électrolyte peut être contrôlée par une résistance électrique 25 ou tout autre moyen équivalent. I1 est bien évident que dans ce mode de réalisation la circulation de I'électrolyte pourrait se faire à contre-courant. Les modes de réalisation des tambours ci-dessus décrits sont adaptables pour des traitements chimiques. annexes tels que -le dégraissage, le décapage, la passivation et le rinçage. Dans ce cass évacuation du liquide de traitement du tambour peut se faire par des perforations telles-que 20 réalisées sur toute la périphérie du cylindre notamment dans le cas du rinçage.Les pièces peuvent être arrosées en utilisant un système de pompe de reprise analogue aux augets 21 alimentant une conduite perforee montée axialement dans le tambour. I1 est également possible et préfé rable dans ce cas d'alimenter le liquide de traitement frais par une conduite d'arrosage située dans la partie aval du tambour, de manière à parfaire avec un liquide frais le traitement déjà amorcé avec le liquide recirculé, ce qui accroît l'économie réalisée avec les dispositifs utilisant des tambours conformes à l'invention. La figure 3 représente schématiquement une installation de traitement électrolytique utilisant l'appareil de la présente in vention. Cette chaine comporte une trémie d'alimentation A dans laquelle sont placées les pièces à traiter. Lesdites: pièces sont alimentées par l'intermédiaire d'une goulotte dans un cylindre B du type ci-dessus qui ne comporte pas d'électrodes afin d'effectuer une première opération de dégraissage chimique à chaud. Ce cylindre B est d'une manière analogue au cylindre 1 de la figure 2 monté à rotation au dessus d'un bac B1 réalisé par la partie inférieure d'une enceinte fermée évitant la diffusion des vapeurs et il est perforé.Dans le bac B1 sont placées des résistances de chauffage B2 et des augets B3 à la périphérie du cylindre remontent l'agent de dégraissage dans un tube perforé coaxial B qui arrose les pièces. Un certain débit en agent de dégraissage frais est assuré par une canalisation B5, l1excès de liquide étant évacué par des augets B6 qui déversent dans une goùlotte d'éva- cuation B7. Les pièces évacuées du tambour de dégraissage à chaud B sont déversées dans un cylindre perforé C analogue au tambour de la figure I monté à rotation au dessus d'un bac de récupération C1 et muni d'une rampe d'arrosage C2 dans lequel est effectué un premier rinçage puis les pièces sont déversées dans un cylindre D analogue à celui de la figure 1 mais sans élec- trodes,pour effectuer une opération de décapage. Le liquide de décapage est introduit par un arroseur D1 qui arrose les pièces pendant leur défilement sur la goulotte d'introduction D2, l'excès du liquide de décapage étant évacué vers une goulotte D4 par dés augets D3 montés au voisinage et à l'intérieur du flasque aval du tambour.Après rinçage dans un cylindre z semblable au cylindre C comportant un bac de récupération EX et un arroseur E21 les pièces sont déversées1 par une chute E3 conduisant à une deuxième ligne de traitement située à un étage inférieur dans un cylindre de traitement électrolytique F du type décrit avec référence à la figure 1 dans lequel elles subissent un traitement de dégraissage électrolytique.- Puis, après rinçage dans le tambour G analogue au tambour de rinçage C, les pièces sont introduites dans le cylindre de traitement électrolytique H analogue à celui décrit avec référence à la figure 2 dans lequel est réalisé le dépot électrolytique proprement dit.Elles sont ensuite rincées dans un tambour perforé I comportant un bac de récupération I1 mais dont la rampe d'arrose est alimentée par l'eau de stades de rinçage et d'essorage situés en aval, cette eau étant reprise par une pompe P. Les pièces sont ensuite soumises à un traitement de passivation dans un tambour J analogue à celui décrit avec référence à la figure 1 et rincées une dernière fois dans le tambour K avant d'être déversées dans la machine dtesso- rage Lw les eaux récupérées au cours de ces deux dernières opérations dans les bacs K1 et L1 étant reprises par une pompe P pour alimenter la rampe d'essorage I. On donnera ci-apres les résultats d'un essai effectué avec un prototype de l'appareil de traitement électrolytique conforme au dispositif illustré à la figure 1. Les caractéristiques du tambour utilisé étaient les suivantes : Diamètre extérieur du cylindre 1 300 mm Diamètre des orifices 4-4' 100 mm Nombre de spires de la paroi hélicoïdale 8 20 Vitesse de rotation 1t5 tourlrnm La formulation du bain d'électrolyse était la suivante t Cadmium métal S 17 g4 Cyanure de sodium : 100 g/l Soude: 6 g/l Eau:quantité nécessaire pour 1 1 En utilisant une anode au cadmium on a obtenu un dépôt de 9 microns en 15 minutes sous une tension de 9 volts. Le dépôt réalisé était d'excellente qualité tant en aspect qu'en adhé- rence. Les modes de réalisation ci-dessus décrits sont susceptå- bles de recevoir de nombreuses modifications sans sortir du cadre des revendications ci-annexées. R VND I CATI ON S l. Un appareil de traitetiient électrolytique du type consti- tué par un cylindre entrainé en rotation autour de son axe > ledit cylindre, dont au moins une extrémité est munie d'une ouverture pour recevoir les: pièces à traiter et l'autre extrémité dsune ouZ verture pour l'évacuation des pièces traitées, formant bac pour l'électrolyte dans lequel plongent les électrodes formant cathode et anode, cet appareil étant caractérisé en ce que l'électrode jouant le rôle de cathode est constituée par un élément conducteur concentrique à la paroi interne du cylindre et entraîné en rotation avec celui-ci tel qu'une cage d'écureuil ou siailaire,l'élec- trode jouant le rôle d'anode étant formée par un élément posiez tionné sous la surface du bain et qui s'étend sensiblement sur toute la longueur du cylindre, des moyens étant en outre prévus pour, en combinaison avec la rotation du cylindre, faire progresser les pièces traitées de l'extrémité d'entrée vers ltextrémit de sortie du cylindre. Z. Un appareil-de traitement électrolytique selon la reven dication 1 caractérisé en ce que le moyen pour faire progresser les pièces traitées de l'extrémité entrée vers l'extrémité de sortie du cylindre est constitué par une paroi en hélice fixée sur la paroi interne du cylindre, ladite paroi étant réalisée en matière isolante. 3. Un appareil de traitement électrolytique selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'au moins la partie périphérique de la paroi en hélice est conductrice et est reliée à l'un des poles d'alimentation électrique pour constituer l'une des élec trodes; -4. Un appareil de traitement électrolytique selon lt.une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qutun dispositif d'évacuation des pièces tel qu'un système de pales radiales ou similaires relevant les pièces pour les déverser sur une goulotte de sortie,est prévu à l'extrémité de sortie du cylindre. 5. Un appareil de traitement électrolytique selon ltune quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le tambour est muni de moyens pour assurer une circulation du bain à l'intérieur du tambour avec un circuit de dérivation comportant des moyens de mise en circulation tels qu'une pompe et au moins un bac de stockage et/ou de réglage de la compost tion et/ou de la température. 6. Un appareil de traitement électrolytique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que îta- limentation du bain dans le tambour est assurée par des augets en communication avec l'intérieur.du tambour lesquels pendant la rotation du tambour plongent dans un bac de stockage entourant la partie inférieure du tambour. 7. Une installation de traitement électrolytique mettant en oeuvre au moins un- appareil de traitement électrolytique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité d'appareils de traitement électrolytique et de tambours de traitement chimique ou de rinçage ayant une constitution analogue au tambour de dépot électrolytique- mais sans les électrodes, disposés en chaîne et déversant les pièces de chaque tambour amont dans le tambour immédiatement en aval, 8. Une installation de traitement électrolytique selon la revendication 7 caractérisée en ce quelle comporte en combinaison des tambours de dégraissage à chaud ou électrolytique, de décapage, de passivation > de rinçage et de dépot électrolyti que-.