Brevet FR2524496A1 — publié le 19831007

La présente invention concerne un procédé de contrôle de l'épaisseur d'un revêtement déposé par électrodéposition produit par électrophorèse par lequel une épaisseur souhaitée du revêtement peut être facilement accomplie. L'épaisseur d'un revêtement électrodéposé produit par électrophorèse dépend de la tension d'électrodéposition, de l'intervalle de temps pour lequel cette tension est appliquée, et des caractéristiques (pH, résistivité et températureXm baDndepem ture d'électrodéposition dans lequel l'objet à revêtir par électrodéposition est immergé . Dans la production de masse, il est important que chaque objet à revêtir ait la même épaisseur de revêtement. Le procédé habituel pour obtenir un revêtement uniforme est de réguler tous les facteurs ci-dessus de manière qu'ils ne varient pas d'un objet à l'autre. Ce procédé a pour avantage que l'opération d'électrodéposition peut toujours être accomplie à une efficacité maximum en réglant le pH, la résistivité et la température à des valeurs optimales. Cependant, il a pour inconvénient primordial qu'il exige un investissement important en capitaux ; un régulateur du pH est nécessaire pour réguler le pH, un appareil de dialyse est nécessaire pour réguler la résistivité, et un régulateur de température est nécessaire pour réguler la températuredubain de peinture d'électrodéposition. I1 est de ce fait nécessaire de réaliser un procédé différent de contrôle de l'épaisseur qui n'utilise pas de tels dispositifs de régulation. C'est un objet de la présente invention de réaliser un procédé de réglage ou de contrôle de l'épaisseur d'un revêtement électrodéposé qui n'exige pas de contrôle strict sur la température, le pH, ou la résistivité dubain de peinture d'électrodéposition à utiliser. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un procédéderIage ou de contrôle de l'épaisseur d'un revêtement électrodéposé qui permet à la dimension ou au volume d'un appareil de réglage de l'épaisseur d'être indépendant de la dimension ou du volume du bain d'électrodéposition avec lequel il est utilisé. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un procédé de réglage ou de contrôle de ltépais- seur d'un revêtement électrodéposé qui soit apte pour une utilisation avec un système d'électrodéposition automatique. Selon ce procédé, le pH, la résistivité et la tempéra ture du bain de peinture d'électrodéposition peuvent varier librement dans des limites acceptables, et l'épais- seur souhaitée du revêtement électrodéposé est obtenue en régulant seulement la charge électrodéposée. Le procédé selon la présente Invention de réglage ou de contrôle de l'épaisseur d'un revêtement électrodéposé consiste préalablement à déterminer la relation entre la charge électrodéposée, la résistivité, le pH, l'épaisseur du revêtement et l'aire de surface de l'article ou de l'objet à revêtir. Ensuite, à l'instant de ltélectro- déposition réelle, le pH présent et la résistivité de la peinture d'électrodéposition sont mesurés, et la charge électrodéposée exigée pour produire une épaisseur souhaitée et une zone desurface cote-tenuela résistivité présente et dupH est calculée en utilisant la relation préalablement déterminée.Finalement, le niveau du courant d'électrodéposition de l'appareil d'électrodéposition devant être utilisé et l'intervalle de temps pour lequel le courant d'électrodéposition circule sont régulés afin de produire la charge calculée électrodéposée. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une représentation graphique montrant la relation entre le poids par centimètre carré d'un revêtement électrodéposé et la résistivité du bain de peinture d'électrodéposition utilisé pour produire ce revêtement avec le pH et la température maintenus constants - la figure 2 est une représentation graphique de la relation entre le poids du revêtement par centimètre carré et le pH du bain de peinture d'électrodéposition avec la résistivité et la température maintenus constants - la figure 3 est une représentation graphique montrant la relation entre le poids du revêtement par centimètre carré et la température du bain de peinture d'e^ixtro- déposition avec la résistivité et le pH maintenus constants; - la figure 4 est une représentation graphique montrant la relation entre le rendement d'électrodéposition (poids par centimètre carré par coulomb) et la température, avec la résistivité, le pH et l'épaisseur du revêtement maintenus constants - la figure 5 est une représentation graphique de la relation entre la charge électrodéposée et la zone ou aire de surface de l'objet à revêtir pour quatre épaisseurs différentes du revêtement avec la résistivitéetle pH du bain de peinture d'électrodéposition maintenus constants ; et - la figure 6 est une représentation schématique d'un appareil d'électrodéposition utilisant le procédé de réglage de l'épaisseur du revêtement selon la présente invention. La charge électrodéposée nécessaire pour produire une épaisseur donnée d'un revêtement utilisant un bain de peinture d'électrodéposition donné dépend du pH et de la résisstivitédubx2ade peinture mais est indépendante de la température. Ceci est montré aux figures 1 à 4. Les trois prem & es figures sont les résultats expérimentaux de l'électrodéposition accomplie sur des échantillons identiques à une tension constante pour un intervalle de temps établi, à la fin duquel le poids du revêtement par centimètre carré fut mesuré. Les données de la figure 1 furent obtenues en variant la résistivité dlbEndepfflnture d'électrodéposition tout en maintenant constant le pH et la température. Pour la figure 2, le pH fut varié et la-résistivité et la température furent maintenues constantes. Pour la figure 3, la température de la peinture d'électrodéposition fut variée tout en maintenant constants la résistivité et le pH. La figure 4 montre le rendement d'électrodéposition (le poids du revêtement en milligramme par centimètre carré divisé par la charge électrodéposée exigée pour produire ce poids) relevé comme une fonction de la température avec la résistivité, le pH et l'épaisseur du revêtement maintenus constants. Alors que dans les trois premières représentations graphiques la tension d'électrodéposition et le temps furent maintenus constants, pour la figure 4, ils furent variés-afin d'accomplir la même épaisseur du revêtement pour chaque électrodéposition. Puisque ltépaisseur du revêtement et le poids par centimètre carré furent maintenus constants, la pente horizontale de la courbe montre clairement que la charge électrodéposée en coulomb nécessaire pour produire une épaisseur donnée du revêtement n'est pas affectée par la température. Le procédé selon l'invention a pour avantage qu'il n'implique pas la mesure de la température. I1 implique seulement la mesure du pH et de la résistivité dubainde peinture d'électrodéposition devant être utilisé , la détermination de la charge électrodéposée exigée pour produire une épaisseur souhaitée du revêtement donnant ce pH et la résistivité, et la régulation du courant d'électrodéposition de l'appareil d'électrodéposition devant être utilisé de manière que la charge électrodéposée exigée soit produite. Le procédé préféré pour le réglage pu le contrôle de l'épaisseur d'un revêtement électrodéposé selon la présente invention s'effectue comme suit. Tout d'abord, il est nécessaire de déterminer expérimentalement la relation entre la charge électrodéposée, la résistivité le pH, l'épaisseur de revêtement et la zone ou aire de surface de l'objet à revêtir. Ceci est accompli eneffectuant de nombreux temps d'électrodéposition sur des échantillons des zones de surface diverses sous des valeurs diverses de résistivité et de pH, en mesurant la charge électrodéposée exigée pour produire une épaisseur de revêtement donnée. Les résultats d'échantillons sont tracés en figure 5 avec l'aire ou la zone de surface en abscisses et la charge électrodéposée en coulomb en ordonnées.Chaque courbe de la figure montre la relation entre la charge et la zone de surface pour l'une des quatre épaisseurs t du revêtement avec le pH et la résistivité maintenus constants pour toutes les courbes. Un grand nombre de graphes similaires à la figure 5 sont préparés utilisant d'autres valeurs de résistivité et de pH, ce qui résulte en des courbes différentes. Suffisamment de graphes sont préparés de manière qu'il soit possible de déterminer la charge électrodéposée en coulomb nécessaire pour produire une épaisseur de revêtement souhaitée et une zone de surface pour toute résistivité et pH donnés, soit en référence directe au graphe approprié pour cete résistivité et ce pH soit par interpolation. Après l'accomplissement du processus ou étape préliminaire ci-dessus de détermination de la relation entre la charge électrodéposée, la résistivité, le pH l'épaisseur de revêtement, la zone de surface, ltélectro- déposition réelle est effectuée. Au contraire de l'électrodéposition selon le procédé conventionnel, le pH, la résistivité, et la température du bain de peinture d'électrodéposition ne nécessitent pas d'être strictement régulés mais peuvent varier librement dans certaines limites. Le pH et la résistivité de la peinture d'électrodéposition sont mesurés, et la charge électrodéposée nécessaire pour produire une épaisseur souhaitée de revêtement compte tenu de la résistivité présente et du pH est calculée en utilisant la relation préalablement déterminée. Puisque l'épaisseur donnée du revêtement et la zone de surface de l'objet à revêtir sont connues, la charge électrodéposée peut facilement être lue ou interpolée à partir d'un graphe identique à celui montré en figure 5. L'électrodéposition est alors effectuée jusqu'à ce que la charge électrodéposée soit égale à la charge calculée dans l'étape préalable. Puisque la charge est égale au courant multiplié par le temps, la charge électrodéposée souhaitée peut être produite en régulant le niveau du courant d'électrodéposition, l'intervalle de temps pour lequel ce courant circule, ou les deux. Beaucoup des étapes du procédé ci-dessus décrit peuvent être accomplies automatiquement par un calculateur, ce qui rend le procédé de réglage ou de contrôle de l'épaisseur selon la présente invention particulièrement apte pour un sytème d'électrodéposition automatique. La figure 6 montre un schéma d'un appareil ou dispositif pour régler automatiquement l'épaisseur d'un revêtement électrodéposé utilisant le procédé selon la présente invention. La référence 2 est l'objet à revêtir par électrodéposition.Le bain de paSSIre dtdkxRbo5bosAicn3 comprend du vernis et de la poudre de mica dispersés dans l'eau. La référence 4 est un détecteur de pH pour mesurer le pH de la peinture 3 et la référence 5 est un détecteur de résistivité pour mesurer la résistivitédu btn i pgntureO La référence 6 est une dérivation ou shunt utilisée pour mesurer le courant d'électrodéposition circulant à travers l'objet 2.Les détecteurs 4 et 5 et le shunt 6 sont reliés électriquement à un microcalculateur 7 ayant une partie d'entrée 8, une partie pour le calcul 9, et une partie de sortie 10 La référence Il est une alimentation en courant continu contrôlée par un régulateur de tension 12 qui est électriquement relié à la partie de sortie 10 et contrôlé par celle-ci. La référence 13 est un commutateur électriquement relié à la partie de sortie 10 et contrôlé par celle-ci. En fermant et ouvrant le commutateur 13, le procédé d'électrodéposition débute ou se termine. L'utilisation et le fonctionnement de l'appareil montré en figure 6 s'effectue comme suit. Tout d'abord la relation entre la charge électrodéposée, la résistivité le pH, l'épaisseur du revêtement et la zone de surface est déterminée expérimentalement comme décrit antérieurement. Cette relation est ensuite programmée dans le microcalculateur 7. De plus, l'épaisseur souhaitée du revêtement et la zone de surface de l'objet à revêtir sont entrées ou envoyées au micro-calculateur 7. L'électrodéposition est ensuite effectuée. Le détecteur de pH 4 et le détecteur de résistivité 5 mesurent respectivement le pH et la résistivité dubÇn de peine d'électrodéposition et émettent des tensions correspondantes à la partie d'entrée 8 du micro-calculateur 7. Sur la base de l'émission à partir des détecteurs 4 et 5, la partie de calcul 9 du microcalculateur 7 calcule la charge électrodéposée exigée pour produire l'épaisseur souhaitée de revêtement utilisant la relation préalablement déterminée entre la charge électrodéposée, la résistivité, le pH, l'épaisseur de revêtement et la zone de surface. Des signaux électriques de la partie de sortie 10 du micro-calculateur ferment le commutateur 13 pour commencer l'électrodéposition et d'autres signaux de la partie de sortie 10 contrôlent le régulateur de tension 12 et ainsi la tension produite par l'alimentation en courant continu Il de manière qu'un courant d'électrodéposition approprié circule à travers le shunt 6 et l'objet 2. Lorsque le micro-calculateur 7 détermine que le produit du courant d'électrodéposition circulant à travers le shunt 6 et de l'intervalle de temps pour lequel le courant a circulé égalise la charge électrodéposée calculée, un signal électrique de la partie de sortie 10 amène le commutateur 13 à s'ouvrir, et le procédé d'électrodéposition est accompli. I1 est clair qu'un appareil du revêtement par électrodéposition employant le procédé selon la présente invention est beaucoup moins cher-qu'un appareil employant un procédé de contrôle du réglage conventionnel puisque le présent procédé n'exige pas des régulateurs de pH, de résistivité et de température. De plus, un appareil de contrôle utilisant la présente invention est plus versatile en ce sens que la dimension de l'appareil de réglage n'est pas dépendante de la dimension du bain d'électrodéposition avec lequel il est utilisé. Par contraste, la dimension d'un appareil de contrôle de réglage utilisant le procédé de contrôle conventionnel dépend beaucoup de la dimension du bain d'électrodéposition car un bain important d'électrodéposition exige de plus grands régulateurs du pH, de la résistivité de la température qu'un petit bain. Le procédé selon la présente invention a été décrit pour une utilisation avec l'appareil de contrôle automatique représenté en figure 6 mais il n'est pas restreint à être utilisé avec cet appareil particulier et peut effectivement être utilisé avec tout autre appareil de contrôle approprié. Par ailleurs, ben que le procédé selon la présente inventionEt été décrit pour une utilisation avec urbain de peinture d'électrodéposition comprenant un vernis et de la poudre de mica dispersés danslteau, ce procédé peut être utilisé avec toute autre peinture d'électrodéposition pour laquelle le rendement d'électrodéposition est indépendant de la température. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle de l'épaisseur d'un revêtement électrodéposé, caractérisé en ce qu'il consiste à déterminer préalablement la relation entre la charge électrodéposée, la résistivité du baindetttute d'électrodéposition, le pH de la peinture d'électrodéposition, l'épaisseur du revêtement, et la zone de surface de l'objet à revêtir ; à mesurer le pH présent et la résistivité de la peinture d'électrodéposition à la période dfélectrodéposition ; à calculer la charge électrodéposée exigée pour pmduire une épaisseur donnée et une zone de surface de revêtement compte tenu de la résistivité présente et du pH en utilisant ladite relation préalablement déterminée ; et à réguler le niveau de courant d'électrodéposition de l'appareil d'électrodéposition à utiliser et l'intervalle de temps pour lequel le courant circule afin d'accomplir la charge électrodéposée calculée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractériséen ceque le bain de peinture d'électrodéposition comprend du vernis et de la poudre de mica dispersés dans l'eau.