Brevet FR2643654A1 — publié le 19900831

PROCEDE ET EQUIPEMENT POUR EFFECTUER UN DEPOT GALVANIQUE SUR UN OBJET IMMERGE DANS UN BAIN ELECTROLYTIQUE La présente invention concerne un procédé pour effectuer un dépôt galvanique sur un objet immergé dans un bain électrolytique et représentant une cathode. Cette invention concerne également un équipement pour la mise en oeuvre de ce procédé, cet équipement comportant un bain électrolytique, au moins une anode, au moins un objet immergé dans ce bain et destiné à recevoir un dépôt galvanique, cet objet représentant une cathode. La détermination précise de la surface dite "électrolytique" de la cathode constitue l'un des problèmes qu'il est important de résoudre en électroplastie, car cette valeur est fondamentale pour la détermination des conditions de déposition et, par conséquent; pour contrôler les q-Jalités métallographiques du dépôt lui-même. Selon les méthodes traditionnelles, la connaissance de la surface permet d'appliquer une densité de courant déterminée, quelles que soient la forme et la grandeur des pièces à traiter, ce qui conduit à une maîtrise rigoureuse de paramètres tels que l'épaisseur de la couche déposée, son adhérence, la répartition et la morphologie du dépôt. Parmi les nombreuses techniques imaginées pour déterminer la surface galvanique, qui peut être très différente de la surface géométrique d'un objet destiné à recevoir un dépôt, on peut citer le système appelé "MIM", basé sur le brevet suisse N" 617 508. Ce système permet de déterminer indirectement la surface de l'objet à partir de la capacité de double couche qui apparaît autour de cet objet immergé dans le bain. La capacité de double couche se mesure au niveau de l'interface électrode-solution. On a constaté dans la pratique que l'efficacité de ce procédé dépend des bains. Si des bains de nickel donnent habituellement de bons résultats, les bains d'or aboutissent à des résultats plus ou moins bons selon les cas. Dans certains cas, on constate que des réactions de l'électrode avec le bain perturbent les mesures. En outre, le principe s'applique mal aux hautes densités de courant. Or, plus les densités sont faibles plus la durée du traitement est longue. De ce fait, puisque seul le traitement à faible densité est utilisable avec ce principe de mesure cette méthode présente des inconvénients importants dans la pratique. Un autre procédé connu, décrit dans le brevet suisse N" 660 080 et commercialisé sous la dénomination "Sytème DOM1, par la société EGATEC (Suisse), consiste à mesurer la surface de l'objet à traiter dans un bain de mesure spécial. Ce procédé, qui ne fait aucun dépôt, travaille sur la couche de diffusion à la cathode. La surface mémorisée sera reprise pour piloter un redresseur conventionel. Un des inconvénients de ce système provient de ce qu'il nécessite une préparation spéciale de la pièce à traiter. En particulier, des produits de préparation peuvent rester incrustés dans la couche. La mesure est donc souvent faussée, ce qui provoque des erreurs importantes dans la mesure de surface. En effet, si la densité de courant est trop faible la couche est insuffisamment épaisse, et si la densité de courant est trop forte on risque de brûler la cathode. La présente invention se propose de pallier ces divers inconvénients en développant un procédé simple et efficace qui permet un contrôle précis de la densité de courant appliquée sur la cathode, sans nécessiter une mesure préalable de la surface de l'objet à traiter, ce dernier étant monté en cathode dans le bain. Dans ce but, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que, pour contrôler la densité de courant appliquée à cette cathode, on utilise une cathode de référence dont on connaît la surface, on connecte cette cathode de référence de façon équipotentielle à la cathode du bain électrolytique représenté par l'objet destiné à recevoir le dépôt galvanique et on effectue ledit dépôt en appliquant sur la cathode du bain la densité de courant mesurée sur la cathode de référence, cette densité de courant étant maintenue sensiblement constante. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux on mesure la densité de courant sur la cathode de référence de manière continue. Selon un autre mode de réalisation avantageux, on mesure la densité de courant sur la cathode de référence de manière séquentielle. L'équipement selon l'invention tel que défini ci-dessus est caractérisé en ce qu'il comporte en outre une cathode de référence connectée de façon équipotentielle à la cathode du bain, des moyens pour déterminer la densité de courant appliquée à cette cathode de référence et des moyens pour piloter l'alimentation de la cathode par l'objet à traiter de manière à appliquer à cet objet ladite tension de courant déterminée sur ladite cathode de référence et à la maintenir sensiblement constante pendant la durée du traitement. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un mode de réalisation et au dessin annexé dans lequel la fig. 1 représente une vue d'ensemble schématique de l'équipement selon l'invention, et la fig. 2 représente une vue sensiblement identique mais représentant en détail le circuit du dispositif de régulation de la cathode de référence. Le procédé selon l'invention est basé sur le pilotage d'un redresseur d'alimentation en courant d'un bain d'électrolyte, à densité de courant constante, cette densité de courant étant réglée au moyen d'une cathode de référence de surface connue. La densité de courant de la cathode de référence est maintenue constante par une mesure compensée. La tension de la cathode principale et de la cathode de référence est équipotentielle. La cathode de référence peut être alimentée en continu ou par séquences. La fig. 1 illustre, à titre d'exemple, un équipement pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Cet équipement comporte une cuve à électrolyte 10 contenant un bain électrolytique 11, au moins une anode 12, un support de cathode 13A connectée à une cathode 13B constituée par la ou les pièces destinées à recevoir un dépôt galvanique, et une cathode de référence 14. Un redresseur 15 fournit le courant continu qui alimente les cathodes 13B et 14 par l'anode 12. Il comporte par ailleurs un dispositif 16 de régulation de la cathode de référence 14, associé à un moniteur 17 et éventuellement à un ordinateur 18 pour le traitement des informations ou le pilotage d'autres redresseurs. Le moniteur 17 est équïpé d'un interrupteur d'enclenchement-déclenchement 20, d'un écran d'affichage 21 et d'un clavier de commande 22. Il comporte enfin une pompe doseuse 23 pour les recharges du bain électrolytique ainsi qu'un détecteur 24 de la présence de pièces à traiter dans ce bain. La fig. 2 représente une vue de détail illustrant le circuit du dispositif de régulation de la cathode de référence. Ce circuit comporte un transformateur d'alimentation 30 avec redresseur à diodes 31. Ce transformateur a par exemple les caractéristiques suivantes : 220V/2,5V 15VA. Un condensateur de filtrage 32 est monté entre les bornes d'alimentation 33 et 34 du redresseur. La borne de sortie-positive de l'alimentation 30 est connectée par une ligne 35 à la cathode principale 13A. Une dérivation 36 est raccordée en 37 à la ligne 35. Cette dérivation est amenée par l'intermédiaire d'une résistance 38 à l'entrée négative 39 d'un amplificateur de régulation 40 dont l'entrée positive 41 est connectée d'une part, à la borne de sortie 42 d'un amplificateur de protection contre une surintensité de courant par l'intermédiaire d'une diode 44, et d'autre part à une ligne 45 qui relie la cathode de référence 14 à une commande 46 de mise en fonction ou de mise hors fonction de cette cathode de référence, à travers une diode 60. L'amplificateur de régulation 40 a sa sortie 47 couplée à un transistor de régulation 48 connecté d'une part à la cathode de référence 14, et d'autre part à un point de jonction 49 qui est connecté à l'entrée négative 50 de l'amplificateur de protection 43, à l'entrée positive 51 d'un amplificateur de shunt 52 et à une borne d'un shunt 53 dont l'autre borne est connectée d'une part à la borne d'alimentation négative 34 et d'autre part à une des entrées d'un dispositif de mesure 54 du courant. L'autre entrée de ce dispositif est connectée à l'entrée négative 55 et à la sortie 56, court-circuitées, de l'amplificateur de shunt 52. La sortie de l'amplificateur de protection 43 est connectée à un dispositif de protection 57. L'entrée positive 58 de l'amplificateur de protection 43 est connectée à un potentiomètre réglable 59 qui a pour fonction de couper le courant si son intensité dans la ligne reliant le transistor 49 au shunt 53 dépasse une valeur prédéterminée. Le système est enclenché en libérant le blocage de l'entrée positive 41 de l'amplificateur de régulation 40, au moyen de la commande 46 de mise en fonction. Le moniteur 17 commande le redresseur 15 avec un code courant. Le courant du redresseur 15 s'établit d'une part par la boucle pièces à traiter entre les éléments 12, 13B, 13A, et d'autre part par la boucle cathode de référence entre les éléments 12, 14, 48, 49, 53, 34, 33, 13A. L'amplificateur de régulation 40 mesure, au moyen des entrées 39, 41, respectivement la tension des cathodes 13B et 14, en les maintenant équipotentielles au moyen de la commande du transistor de régulation 48. L'amplificateur de protection 43 compare le courant de la cathode de référence 14 par la tension de shunt 53 connecté sur l'entrée négative 50 de l'amplificateur 43. Au cas où le courant est trop élevé sur la cathode de référence 14, la sortie 42 coupe son courant par le blocage de l'entrée positive 41 de l'amplificateur 40 à travers la diode 44, et informe le moniteur 17 au moyen du dispositif de protection 57. L'amplificateur 52 de la tension de shunt 53 donne le code courant au moniteur 17 au moyen du dispositif de mesure 54. Le moniteur 17 compare le code courant mesuré au code courant présélectionné. De cette comparaison le redresseur 15 est piloté afin d'obtenir des codes courants égaux. La fin du traitement est commandée par la commande 46 qui bloque l'entrée positive 41 de l'amplificateur 40 à travers la diode 60. La présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et illustrée par les figures, mais peut subir différentes modifications et se présenter sous diverses variantes évidentes pour l'homme de l'art. Revendications 1. Procédé pour effectuer un dépôt galvanique sur un objet immergé dans un bain électrolytique et représentant une cathode, caractérisé en ce que, pour contrôler la densité de courant appliqué à cette cathode, on utilise une cathode de référence dont on connaît la surface, on connecte cette cathode de référence de façon équipotentielle à la cathode du bain électrolytique représenté par l'objet destiné à recevoir le dépôt galvanique et on effectue ledit dépôt en appliquant sur la cathode du bain la densité de courant mesurée sur la cathode de référence, cette densité de courant étant maintenue sensiblement constante. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on mesure la densité de courant sur la cathode de référence de manière continue. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on mesure la densité de courant sur la cathode de référence de manière séquentielle. 4. Equipement pour la mise en oeuvre du procédé pour effectuer un dépôt galvanique sur un objet immergé dans un bain électrolytique et connecté au support de cathode, cet équipement comportant ledit bain électrolytique, au moins une anode, au moins un objet immergé dans ce bain et destiné à recevoir un dépôt galvanique, cet objet représentant une cathode, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une cathode de référence connectée de façon équipotentielle à la cathode du bain, des moyens pour déterminer la densité de courant appliquée à cette cathode de référence et des moyens pour piloter l'alimentation de la cathode par l'objet à traiter de manière à appliquer à cet objet ladite tension de courant déterminée sur ladite cathode de référence et à la maintenir sensiblement constante pendant la durée du traitement.