Brevet FR2616811A3 — publié le 19881223

FR 2616811 A3 19881223 FR 8708892 A 19870617 PROCEDE DE DEPOT ELECTROLYTIQUE DE METAL SUR DES PIECES DE REVOLUTION ET APPAREILLAGE POUR SA MISE EN OEUVRE La présente invention concerne un procédé de dépôt électrolytique de métal sur des pièces de révolution ainsi que l'appareillage pour la mise en oeuvre de ce procédé. On connaît les difficultés nombreuses auxquelles on se heurte quand on désire obtenir par voie électrolytique des dépôts métalliques de qualité irréprochable tant à l'intérieur qu'à l'extérieur des pièces de révolution, notamment des pièces de moyennes et grandes dimensions. C'est ainsi que l'on constate souvent l'apparition de piqûres dans la couche déposée, piqûres dues à l'adhérence des gaz et de l'hydrogène. Il peut se produire également des dépôts de grains, de nodules ou d'impuretés sur les surfaces revêtues ; enfin, les dépôts eux-mêmes peuvent présenter des inclusions. Plusieurs techniques ont déjà été proposées pour remédier à ces défauts extrêmement gênants pour les performances finales des pièces revêtues : agitation des pièces dans le bain ou agitation du bain à la surface de la pièce par brassage à l'air comprimé; introduction dans le bain de différents agents mouillants ou additifs ehimiques. La présente invention s'est donné pour objet de proposer un nouveau procédé de dépôt électrolytique assurant l'obtention, tant à l'intérieur qu'à l'extérieur des pièces de révolution, de couches métalliques de qualité irréprochable. La Demanderesse a découvert que l'on pouvait parvenir à ce- résultat en soumettant la surface des pièces à revêtir, au cours même du traitement d'électrolyse, à l'action continue d'organes de brossage. Il s'agit là d'un procédé original et dont la mise en oeuvre va à l'encontre de nombreux principes généralement admis. On sait, en effet, que l'un des principaux soucis de l'homme du métier était jusqu'à présent d'éviter tout contact de la couche en cours de dépôt avec quelque objet que ce soit, cette couche étant estimée comme spécialement fragile. On aurait donc pu penser que l'action des poils des organes de brossage serait susceptible d'endommager cette couche. L'homme du métier pouvait craindre, par ailleurs, que les poils des organes de brossage constituent, par leur présence même, un écran interrompant le champ électrique d'électrolyse. Enfin, on pouvait redouter le risque d'introduction, dans le bain d'électrolyse, d'éléments polluants se trouvant à la surface du bain, ce qui aurait pu nuire à la propreté de la surface à revêtir, propreté indispensable à la réalisation de dépôt électrolytique uniforme. Toutes ces craintes se sont révélées sans fondement et le procédé selon l'invention permet d'obtenir des couches métalliques d'une régularité parfaite, dépourvues de piqûres et d'inclusions. Ce procédé de dépôt électrolytique de métal sur des pièces de révolution constituant la partie cathode du système est caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre la surface de la pièce-cathode à revêtir, pendant l'opération de dépôt, à une action de brossage continue. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'action de brossage continue s'exerce sur la surface extérieure de la pièce de révolution animée d'un mouvement de rotation autour de son axe disposé en position horizontale. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'action de brossage continue s'exerce sur la surface intérieure de la pièce de révolution. L'action de brossage continue s'exerce avantageusement selon un mouvement alternatif parallèle à l'axe de la pièce de révolution. L'appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, qui est essentiellement constitué d'une cuve renfermant le bain d'électrolyte, d'au moins une anode, de la pièce de révolution constituant la cathode, de moyens de circulation du bain d'électrolyte, de moyens de mise en place et/ou de rotation de la cathode ainsi que de moyens commandant la fourniture du courant d'électrolyse à l'anode et à la cathode, est caractérisé en ce qu'il comporte une série d'organes de brossage disposés parallèlement à l'axe de la pièce à revêtir et prévus de façon à exercer une action de brossage continue sur la surface de ladite pièce cathode durant l'opération de dépôt. Ces organes de brossage sont avantageusement reliés à un mécanisme leur communiquant un mouvement de déplacement alternatif parallèlement à l'axe de la pièce cathode. Selon un mode de réalisation de l'invention, les organes de brossage sont reliés à un mécanisme leur communiquant un mouvement de rotation autour de l'axe de la pièce cathode. Les organes de brossage sont réalisés en un matériau inerte vis-à-vis du bain d'électrolyte. Le procédé selon l'invention est spécialement adapté à l'obtention, par électrolyse, de dépôts métalliques sur des pièces de révolution de moyennes et grandes dimensions, telles que arbres, vérins, cylindres ; il convient également au dépôt électrolytique à l'intérieur de pièces de révolution, telles que les alésages, tubes rodés, corps de vérins. Le procédé selon l'invention sera mieux compris et ses avantages ressortiront bien de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant à titre d'exemple non limitatif deux modes de réalisation de l'appareillage selon l'invention: Figure 1 est une représentation schématique en coupe d'un appareillage convenant à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention pour le revêtement électrolytique de la surface extérieure de pièces de révolution Figure 2 est une représentation schématique en coupe d'un appareillage convenant à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention pour le revêtement électrolytique de la surface intérieure des pièces de révolution. Sur les figures, la pièce à revêtir est désignée par 2, les organes de brossage par 3 et le bain de dépôt électrolytique par 4. Les appareillages ne sont représentés que de façon très schématique aux figures l et 2 ; il s'agit, en effet, d'appareillages classiquement utilisés pour le dépôt électrolytique de métal sur des pièces de révolution. Ces appareillages sont essentiellement constitués d'une cuve 5 destinée à recevoir le bain d'électrolyte 4, qui peut être, par exemple, un bain de nickelage de Watt. Cette cuve 5 est, dans le mode de réalisation représenté à la figure l, équipée de supports de rotation 6 type berceau prévus pour recevoir les extrémités d'un arbre 7 supportant la pièce à revêtir, en l'espèce un vérin hydraulique 2 qui constituera la cathode du système. Un accouplement d'entraînement 8, relié à un moto-réducteur 9, assure l'entraînement en rotation de la pièce 2 autour de l'arbre 7. L'amenée du courant cathodique à la pièce-cathode 2 est assurée par le collecteur 10 relié à une source de courant continu (non représentée). Des anodes (non représentées au dessin) reliées également à la source de courant continu sont placées dans la cuve 5 à tout emplacement convenable. C'est ainsi qu'elles peuvent être placées de part et d'autre de la pièce-cathode 2 sur des supports parallèles à l'arbre 7. Il est, par ailleurs, prévu un moyen de brassage mécanique du bain d'électrolyte 4. Dans les modes de réalisation représentés aux figures, ce moyen de brassage est constitué par une rampe Il de distribution d'air comprimé, reliée à une source d'alimentation (non représentée). Ce brassage mécanique du bain pourrait bien évidemment être assuré par tout moyen convenable et notamment par l'intermédiaire de pompes. Selon l'invention, l'appareillage est, en outre, équipé d'une série d'organes de brossage 3, solidaires d'un bras-support 12 disposé parallèlement à l'arbre 7 supportant la pièce-cathode 2 à une distance telle que l'extrémité des poils des organes de brossage 3 soit susceptible d'exercer une légère pression sur. la surface de la pièce 2. Le support 12 peut être prévu déplaçable en translation dans la direction de l'axe vertical de la cuve 5 sous l'action de moyens moteurs (non représentés), afin de maintenir les organes de brossage 3 en position haute, notamment au moment du placement de la pièce 2. I1 est, par ailleurs, prévu des moyens 13 assurant le déplacement alternatif du support 12 par rapport à l'axe horizontal de la cuve, ce qui permet d'animer les organes de brossage d'un mouvement de va-et-vient parallèlement à l'axe de rotation de la pièce 2. Sur le mode de réalisation représenté au dessin, ces moyens 13 sont constitués d'un système bielle-manivelle, sans que ceci constitue une limitation à l'invention. L'ensemble des organes de brossage peut être solidaire de la cuve, ou introduit dans celle-ci après immersion de la pièce 2. Le mode de réalisation de l'appareillage représenté à la figure -2 est plus spécialement prévu pour le dépôt électrolytique de métal à l'intérieur des pièces de révolution. Dans ce mode de réalisation, les organes exerçant une fonction similaire à celle qu'ils exercent dans le mode de réalisation représenté à la figure 1 porteront les mêmes références. Dans cet appareillage, l'ensemble des organes de brossage 3 est disposé à l'intérieur de l'alésage. La pièce-cathode 2, placée en position verticale, est fixe et maintenue en position par les organes 14. Les organes de brossage 3, rendus solidaires de l'arbre 15, sont animés d'un mouvement rotatif autour de l'axe vertical de la pièce 2. I1 peut être également prévu, comme dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, d'animer les organes de brossage 3 d'un mouvement de va-et-vient par rapport à l'axe vertical par l'intermédiaire de moyens de déplacement (non représentés). L'ensemble des organes de brossage -ou l'ensemble organes de brossage-anodes- peut être disposé à l'intérieur de l'alésage, avant l'immersion de la pièce 2 dans l'électrolyte. L'exemple suivant permettra d'illustrer l'invention sans nullement la limiter. Le dispositif, représenté à la figure 1, a été utilisé pour le nickelage en bain de Watt de la surface exterieure d'un vérin hydraulique. Les conditions d'électrolyse étaient les suivantes L'électrolyte est constitué d'une solution aqueuse de sulfate de nickel, chlorure de nickel et d'acide borique. Le pH est légèrement acide et maintenu entre 3 et 4. La température du bain est de 50"C et la densité du courant d'électrolyse est de 5 ampères par décimètre carré. Pour ce dépôt aucun additif organique tel que mouillant ou antipiqûre n'est utilisé Le vérin 2 est immergé dans le bain d'électrolyse et mis en rotation. Les organes de brossage 3, équipés de poils en polypropylène, sont appliqués sur la pièce 2 en rotation avec une pression comprise entre 3 et 5 kg/dm2 ; ils sont animés, par ailleurs, d'un déplacement alternatif sur une période de cinq à dix secondes avec une amplitude de 15 à 20 centimètres. On obtient un revêtement d'une épaisseur de 150 microns parfaitement régulière et dépourvu de tout défaut de surface. - REVENDICATIONS 1- Procédé de dépôt électrolytique de métal sur des pièces de révolution constituant la partie cathode du système, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre la surface de la pièce cathode à revêtir, pendant l'opération de dépôt, à une action de brossage continue. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'action de brossage continue s'exerce sur la surface extérieure de la pièce de révolution animée d'un mouvement de rotation autour de son axe 3- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'action de brossage continue s'exerce sur la surface intérieure de la pièce de révolution. 4- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce de révolution reste fixe et en ce que les organes de brossage continu sont animés d'un mouvement de rotation autour de l'axe de la pièces 5- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé ers ce que l'action de brossage continue s'exerce selon un mouvement alternastH parallèle à l'axe de rotation de la pièce de révolution. 6- Appareillage prévu pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, essentiellement constitué d'une cuve (5) renfermant le bain d'électrolyte (4), d'au moins une anode, de la pièce de révolution (2) constituant la cathode, de moyens de circulatiore du bain d'électrolyte, de moyens de mise en place (14) et/ou de rotation (6) de la cathode, ainsi que de moyens (10) commandant la fourniture du courant d'électrolyse à l'anode et à la cathode, caractérisé en ce qu'il comporte une série d'organes de brossage (3) disposés parallèlement à lirae (7,15) de la pièce (2) à revêtir et en ce que ces organes de brossage scnm prévus de façon à exercer une action de brossage continue sur la surface de ladite pièce cathode durant l'opération de dépôt. 7- Appareillage selon la revendication 6, caractérisé en ce que les organes de brossage sont reliés à un mécanisme (13) leur communiquant ',,' mouvement de déplacement alternatif parallèlement à l'axe (7,15) de la pièce cathode (2). 8- Appareillage selon les revendications 6 et 7, caractérisé en. oe que les organes de brossage (3) sont reliés à un mécanisme (9) leur communiquant un mouvement de rotation autour de l'axe de la pièce cathode. 9- Appareillage selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les organes de brossage (3) sont réalisés en un matériau inerte vis-à-vis du bain d'électrolyte. 10- Appareillage selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen (11) de brassage mécanique du bain d'électrolyse.