Brevet FR2663046A1 — publié le 19911213

Procédé et dispositif destinés à produire un dépôt métallique sur des pièces. La présente invention concerne un procédé et un dispositif destinés à produire un dépôt métallique sur des pièces. Lorsque la surface extérieure de ces pièces est utilisée comme surface de travail (comme par exemple pour les rouleaux de laminoirs ou de rotative), il est nécessaire de prévoir des opérations de traitement de surface afin d'éviter les problèmes liés à l'usure mécanique ou à la corrosion Les opérations de traitement de surface effectuées par voie électrolytique sont généralement mises en oeuvre en immergeant successivement les pièces de dimensions parfois importantes dans des cuves de grandes dimensions contenant diverses solutions de traitement (telles que les solutions de dégraissage, décapage, rinçage, etc.) puis le bain d'électrolyte. Ce mode opératoire pose des problèmes de transport et de manutention des pièces de cuve en cuve d'autant plus que ces dernières sont de taille importante et doivent etre déplacées avec précaution pour ne pas endommager leur surface. Par ailleurs, les temps de transfert sont longs et accroissent les risques d'oxydation ; or l'oxydation est un phénomène particulièrement néfaste pour la tenue et l'adhérence du dépôt métallique. De plus, les volumes de solutions de traitement y compris celui de l'électrolyte sont importants, ce qui rend ces opérations relativement onéreuses. L'invention a pour but de résoudre ces problèmes techniques de manière satisfaisante. Ce but est atteint conformément à l'invention au moyen d'un dispositif destiné à produire un dépôt métallique du type qui comprend une cellule d'électrolyse renfermant au moins partiellement une pièce à revêtir et comportant un électrolyte, une anode et une cathode, caractérisé en ce que ladite cellule fait partie d'un circuit fermé d'électrolyte et possède un conduit destiné à la circulation interne dudit électrolyte, délimité au moins par la face latérale externe de la pièce et par les parois internes de la cellule Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la face latérale externe de ladite pièce forme au moins partiellement la cathode et les parois internes de la cellule, en regard de la pièce, sont constituées au moins partiellement par l'anode. Selon encore une autre caractéristique, les parois internes du conduit possèdent un profil adapté au profil de la face externe de la pièce de telle sorte que la distance entre anode et cathode soit sensiblement uniforme dans toute la cellule. Selon des caractéristiques avantageuses, ladite pièce est maintenue verticalement à l'intérieur de la celluleau moyen de deux mandrins débouchant de façon interne respectivement à la partie supérieure et à la partie inférieure de la cellule et ladite cellule est réalisée sous forme de deux parties symétriques articulées et verrouillables l'une avec l'autre. Selon un mode de réalisation avantageux du dispositif de l'invention, lorsque les pièces à revêtir sont des pièces de révolution, les parois internes de la cellule sont de révolution autour de l'axe vertical de la pièce et ledit conduit possède une section annulaire dans le plan transversal à l'axe vertical de la pièce. Un autre objet de l'invention est un procédé de dépôt métallique sur une pièce par électrolyse, caractérisé en ce que - on dispose ladite pièce verticalement au moyen de deux mandrins respectivement supérieur et inférieur, - on enferme ladite pièce dans une cellule d'électrolyse constituée de deux parties symétriques articulées en les verrouillant, l'une avec l'autre, - on fait circuler un courant vertical d'électrolyte dans un circuit fermé comprenant au moins le conduit formé par l'espace libre situé entre la face latérale externe de la pièce formant cathode et les parois internes de la cellule formant anode. Le dispositif de l'invention permet de traiter des pièces et notamment des pièces de révolution de géométries similaires mais de calibres différents par réglage ou adaptation des mandrins avec des vitesses de déposition de dix à vingt fois supérieures à celles des dispositifs de l'art antérieur. En outre, le procédé et le dispositif de l'invention permettent d'effectuer le revêtement métallique d'une surface en vase clos et de manière automatique avec recyclage éventuel des solutions de traitement et sans provoquer une quelconque pollution atmosphérique par émanations ou dégagements de substances volatiles à partir des bains On peut également envisager un empilage interne de pièces dans la cellule afin de traiter plusieurs pièces simultanément. De plus, on peut concevoir un mode de réalisation dans lequel le dispositif de l'invention serait mobile, ce qui permettrait de traiter les pièces directement sur leur lieu d'utilisation sans qu'il soit nécessaire de les transférer. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre accompagnée des dessins sur lesquels La figure la représente une vue en perspective du dispositif de l'invention hors fonctionnement. La figure lb représente une pièce de révolution destinée à être traitée par le dispositif de l'invention. La figure 2 représente une vue en coupe du dispositif de l'invention en fonctionnement. La figure 3 est une vue de détail en coupe horizontale de la paroi anodique de la cellule de l'invention. La figure la représente le dispositif de l'invention lorsque la cellule d'électrolyse 1 est ouverte en dehors de tout fonctionnement. Les figures la, lb et 2 concernent un dispositif destiné à des pièces de révolution. Les pièces de révolution sont des pièces dont la surface externe est engendrée par la rotation autour d'un axe d'une ligne de forme invariable, appelée génératrice (cylindres, sphères, cônes etc.). La cellule 1 est constituée de deux parties symétriques hémicylindriques (la, lb) articulées au niveau de leur génératrice commune G et destinées, lorsqu'elles sont verrouillées l'une avec l'autre, à renfermer au moins partiellement la pièce de révolution 3 représentée à la figure lb. Cette pièce 3 (du type rouleau de rotative pour imprimerie ) est formée d'un cylindre 3a se prolongeant à ses extrémités inférieure et supérieure par des portées cylindriques 3b. Les figures 2 et 3 représentent le dispositif de l'invention en cours de fonctionnement. La cellule d'électrolyse 1 fait partie d'un circuit fermé 11 d'électrolyte 4 et contient la pièce 3 à revêtir. L'électrolyte 4 forme un milieu de séparation entre l'anode 5 et la cathode 3'. L'anode 5 est située sur la paroi latérale interne de la cellule 1 en regard de la cathode 3' constituée par la face latérale externe de la pièce 3. L'anode 5 telle que représentée sur les figures 2, et 3 est disposée de manière avantageuse sur la paroi latérale interne de la cellule 1 et est constituée d'un matériau métallique déterminé qui sera choisi en fonction du métal à déposer sur la pièce 3. Ce matériau métallique sera de préférence un matériau métallique insoluble tel que par exemple du plomb, un alliage de plomb, du titane platiné, du platine rhodié etc... Ce type d'anodage nécessite un procédé de réajustement des concentrations en sels métalliques contenus dans le bain d'électrolyse ainsi qu'un réajustement du pH de la solution. L'anode 5 est réalisée soit sous forme d'un panier anodique grillagé 5a en matériau insoluble conducteur (par exemple titane) renfermant le métal à déposer à l'état morcelé ou divisé (grains, granulés, billes, berlingots etc..) et épousant ou couvrant la paroi interne de la cellule, soit sous forme d'un revêtement direct de la paroi interne de la cellule avec un matériau insoluble conducteur.Le panier grillagé 5a a des mailles dont les dimensions sont inférieures aux dimensions des particules ou des morceaux du métal à déposer. L'alimentation électrique de l'anode 5 se fait au moyen de connecteurs 8 réalisés par exemple en titane fretté sur du cuivre. Les connecteurs 8 traversent la paroi externe de la cellule 1 en étant isolés au moyen de joints d'étanchéité en matériau isolant d'un point de vue électrique et sont soudés au contact de l'anode 5. Les connecteurs 8 ont également pour fonction de supporter le panier anodique grillagé 5a. Le nombre et la taille des connecteurs 8 dépendent de la répartition du courant électrique dans le panier et de l'efficacité requise des opérations de traitement. Le panier anodique grillagé 5a est lui-même enfermé de manière avantageuse dans une enveloppe formant sac de filtrage 9 comportant des mailles très fines (inférieures à 3 1m) pour éviter le passage des boues anodiques. Le sac 9 est réalisé de préférence avec un matériau non conducteur en fibres (par exemple polypropylène) et est monté de façon amovible sur la paroi interne de la cellule. On peut prévoir également de placer devant la face interne du sac 9 une grille 10 réalisée en un matériau conducteur insoluble (par exemple titane) pour maintenir le sac 9 et le panier anodique 5a contre la paroi interne de la cellule et éviter un éventuel flottement du sac 9 à l'intérieur du conduit 6. L'électrolyte 4 circule en continu dans le circuit 11 et notamment dans le conduit interne vertical 6 délimité par la face latérale externe 3', du cylindre 3a, de la pièce 3, par la grille 10, les paroisinternes de la cellule 1 et par les parties internes à la cellule des mandrins 7, 7'. Le circuit 11 comprendra de manière avantageuse des moyens de circulation forcée de l'électrolyte (pompes, vannes...). La vitesse de circulation de l'électrolyte est fonction de la densité de courant recherchée en vue d'un dépôt déterminé. Le dispositif de l'invention permet d'établir des vitesses allant jusqu'à 10 m/s La paroi interne du conduit 6 est de révolution autour de l'axe vertical de la pièce 3 et de préférence de section annulaire dans un plan transversal audit axe vertical. Les parois internes du conduit 6 possèdent donc un profil qui est adapté au profil de la face latérale externe de la pièce 3 de telle sorte que la distance entre l'anode 5 et la cathode 3' soit sensiblement uniforme dans toute la cellule. Lorsque le profil de la pièce 3 est symétrique par rapport à l'axe vertical de la cellule 1, la pièce 3 est placée au centre et de manière coaxiale par rapport à la cellule. Le conduit 6 est pourvu d'au moins un orifice d'entrée ou d'alimentation 6a et d'au moins un orifice de sortie ou d'éjection 6b. Ces deux orifices sont placés de préférence aux extrémités inférieure et supérieure de la cellule 1 afin d'obtenir un écoulement régulier des solutions de traitement. Seule la face latérale externe 3' formant cathode est au contact de l'électrolyte puisque la pièce 3 est maintenue verticalement à l'intérieur de la cellule 1 au moyen de deux mandrins 7, 7' débouchant de façon interne respectivement à la partie supérieure et à la partie inférieure de la cellule 1. Les mandrins 7, 7' bloquent la pièce 3 au niveau des portées 3b en insérant ces dernières dans des logements appropriés. Ils ont aussi pour fonctions de centrer la pièce 3 au milieu du cercle anodique et de permettre une déposition métallique régulière en extrémité de pièce. L'assemblage des mandrins 7, 7' et de la pièce 3 à revêtir est effectué par serrage de 3 vis à tête en téflon sur les portées 3b de la pièce. Les mandrins prolongent la pièce 3 à l'intérieur de la cellule et sont réglables et variables en fonction des formes et dimensions ou du calibre des pièces à traiter. Ainsi, on peut prévoir de régler les mandrins 7, 7' en hauteur en les faisant pénètrer plus ou moins à l'intérieur de la cellule pour l'adapter à des pièces de longueurs variables. Ces mandrins sont réalisés de préférence avec un matériau non conducteur (polypropylène par exemple). On peut concevoir également un mode de réalisation où les mandrins 7, 7' sont animés d'un mouvement de rotation entraînant ainsi la surface cathodique en rotation à l'intérieur de la cellule. En fonction du diamètre de la pièce 3, on pourra aussi être amené à choisir une cellule dont les dimensions sont directement adaptées à celles de la pièce. En revanche, lorsque la pièce 3 est beaucoup plus petite en diamètre que la cellule 1, il se peut que l'espace entre l'anode et la cathode soit trop important. On règle alors les mandrins 7, 7' pour bloquer la pièce puis on dispose, à l'intérieur de la cellule contre sa paroi interne , un ou plusieurs cylindres anodiques creux et concentriques destinés à réduire la largeur de l'intervalle constitué par l'espace libre situé entre la face latérale externe de la pièce et la paroi interne de la cellule. Dans ce cas, c'est sur la paroi interne du cylindre le plus proche du centre qu'est placée l'anode 5. Les portées 3b ainsi que les faces inférieures et supérieures du cylindre 3a sont isolés de l'électrolyte 4 en étant serrées au contact des mandrins 7, 7', ce qui permet d'éviter le masquage partiel de la pièce. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à produire un dépôt métallique du type qui comprend une cellule d'électrolyse (1) renfermant au moins partiellement une pièce à revêtir (3) et comportant un électrolyte (4), une anode (5) et une cathode (3'), caractérisé en ce que ladite cellule (1) fait partie d'un circuit fermé (11) d'électrolyte (4) et possède un conduit (6) destiné à la circulation interne dudit électrolyte délimité au moins par la face latérale externe (3') de la pièce (3) et par les parois internes de la cellule. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face latérale externe (3') de ladite pièce (3) forme au moins partiellement la cathode. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anode (5) est située sur les parois internes du conduit de la cellule, en regard de la pièce de révolution. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'électrolyte (4) circule verticalement dans le conduit (6) entre un orifice d'entrée (6a) et un orifice de sortie (6b). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parois internes du conduit ont un profil adapté au profil de la face externe de la pièce de telle sorte que la distance entre anode (5) et cathode(3') soit sensiblement uniforme dans toute la cellule. 6. Dispositif selon 1' une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite pièce (3) est maintenue verticalement à l'intérieur de la cellule (1) au moyen de deux mandrins (7, 7') débouchant de façon interne respectivement à la partie supérieure et à la partie inférieure de la cellule. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite cellule (1) est réalisée sous forme de deux parties symétriques (la, lb) articulées et verrouillables l'une avec l'autre. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite cellule est adaptée pour recevoir des pièces de géométries similaires mais de calibres différents par réglage des mandrins (7, 7'). 9. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'anode (5) est réalisée par revêtement de la paroi latérale interne de la cellule au moyen d'un matériau insoluble conducteur. 10. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'anode est constituée d'un panier anodique grillagé (5a) en matériau insoluble conducteur renfermant le métal à déposer. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le métal à déposer est à l'étant divisé. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le panier anodique grillagé (5a) est enfermé dans une enveloppe de filtrage destinée à éviter le passage des boues anodiques. 13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pièces (3) à revêtir sont des pièces de révolution et en ce que les parois internes de la cellule sont de révolution autour de l'axe vertical de la pièce. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit conduit possède une section annulaire dans le plan transversal à l'axe vertical de la pièce. 15. Dispositif selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que ladite cellule est réalisée sous forme de deux parties hémicylindriques (la, lb) articulées au niveau de leur génératrice commune. 16. Procédé de dépôt métallique sur une pièce (3) par électrolyse, caractérisé en ce que - on dispose ladite pièce verticalement au moyen de deux mandrins (7, 7') respectivement supérieur et inférieur, - on enferme hermétiquement ladite pièce dans une cellule d'élec trolyse (1) constituée de deux parties symétriques articulées (la, lb) en les verrouillant l'une avec l'autre, - on fait circuler un courant vertical d'électrolyte (4) dans le conduit(6) formé par l'espace libre situé entre la face latérale externe de la pièce formant cathode (3') et les parois internes de la cellule formant anode (5). 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'on enferme ladite pièce en la plaçant sensiblement au centre de la cellule.