Brevet FR2681336A1 — publié le 19930319

La présente invention concerne une installation pour effectuer un dépôt électrolytique, en particulier sur les parois internes d'un bloc-cylindres de moteur à combustion interne de véhicule automobile. Le revêtement des surfaces internes des alésages des blocs-cylindres de moteur en V peut être réalisé de façon connue, en disposant dans une cuve contenant un bain d'électrolyte, des anodes placées verticalement et disposées en ligne, et en introduisant le bloc-cylindres dans le bain en insérant coaxialement ces anodes respectivement dans les alésages cylindriques situés d'un même côté du bloc-cylindres, puis après l'obtention du revêtement escompté, en renouvellant l'opération sur les cylindres du bloc moteur situés de l'autre côté dudit bloc. On connaît du document FR 2.159.178 une installation pour réaliser un revêtement électrolytique sur les parois internes de carters de moteurs à piston rotatif, et qui comprend une cuve contenant un bain de traitement, un empilage de carters destinés à être immergés dans le bain et à constituer une cathode, et une anode maintenue fixe dans ladite cuve. Ces carters comportent des cavités débouchant sur leurs faces latérales de manière à ce que l'empilement forme un logement intérieur entourant le corps central de l'anode lorsque la cathode est descendue dans le bain pour l'opération de revêtement électrolytique. Or, ces procédés de revêtement utilisant l'électrolyse dite "au trempé", dans lesquels la pièce à revêtir et les anodes sont plongées dans le bain, présentent un certain nombre d'inconvénients qui tiennent principalement d'une part, en ce que des pertes par entraînement des produits du bain sont occasionnées, et qu'en conséquence des installations coûteuses de traitement des fluides de rinçage sont nécessaires, et en ce que d'autre part, la densité maximale du courant d'électrolyse pouvant être utilisée est peu élevée, d'où il résulte une durée de traitement importante. En outre, la technique consistant, dans le cas du revêtement de bloc-cylindres de moteur en V, à traiter les cylindres d'une rangée dudit bloc-cylindres, puis l'autre, nécessite un grand nombre de manipulations. La présente invention résout ces problèmes et propose une installation pour effectuer un dépôt électrolytique, en particulier sur les parois internes d'un bloc-cylindres de moteur à combustion interne, particulièrement simple, supprimant les inconvénients précités, tout en diminuant considérablement la durée des opérations de revêtement. A cet effet la présente invention a pour objet une installation pour effectuer un dépôt électrolytique, notamment sur les parois internes d'un bloc-cylindres de moteur à combustion interne de véhicule automobile, du genre comprenant une cuve contenant un bain électrolytique, une cathode formée par le bloc-cylindres et reliée à une source de courant et des anodes également reliées à une source de courant et placées à l'intérieur respectivement des surfaces cylindriques à revêtir du bloc cylindres pendant l'électrolyse, cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour faire circuler l'électrolyte entre les anodes précitées et les surfaces des alésages cylindriques à revêtir du bloc-cylindres, lesdites anodes et le bloc-cylindres étant situés en dehors de la cuve. On voit déjà que grâce à l'invention la pièce à revêtir et les anodes peuvent être maintenues hors du bain pendant l'électrolyse. Suivant une réalisation particulière, ces moyens comprennent au moins une pompe aspirant l'électrolyte dans la cuve précitée et refoulant ledit électrolyte entre les anodes et les surfaces des alésages cylindriques à revêtir du bloc-cylindres, ledit bloc-cylindres étant supporté de façon étanche sur un bloc de positionnement, et ledit électrolyte étant évacué, par des perçages centraux prévus dans lesdites anodes, en direction de ladite cuve. Suivant une caractéristique particulière de l'invention, le bloc de positionnement précité comporte des alésages situés dans le prolongement des alésages du bloc-cylindres lorsque ce dernier est en place sur le bloc de positionnement, destinés à recevoir les anodes précitées, et dans lesquels débouchent les tuyaux de refoulement des pompes précitées. L'invention est avantageusement utilisée pour le revêtement des parois internes d'un bloc-cylindres de moteur en V. Suivant une autre caractéristique particulière de l'invention, ladite installation comporte, pour au moins une paire de cylindres en vis-à-vis du bloc-cylindres, une anode dite fixe, comprenant une partie fixée dans l'alésage correspondant du bloc de positionnement, et une partie autour de laquelle s'engage coaxialement un alésage cylindrique correspondant du bloc-cylindres, et une anode dite amovible, mobile dans l'alésage du bloc de positionnement situé en vis-à-vis du premier alésage précité, pour s'engager coaxialement dans l'alésage cylindrique correspondant du bloc-cylindres, lorsque celui-ci est déjà positionné sur le bloc de positionnement avec ses cylindres dirigés vers ledit bloc. On voit que grâce à cette caractéristique il est possible de réaliser le revêtement simultané des six fûts avec une inclinaison de 300 par rapport à la verticale. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le bloc de positionnement précité est fixé sur un châssis au-dessus de la cuve et des pions de centrage facilitent le positionnemment du bloc-cylindres sur le bloc de positionnement. Dans chaque alésage du bloc de positionnement est monté un élément de positionnement en téflon comportant une partie cylindrique surmontée d'une collerette, dans laquelle collerette a été ménagée une rainure destinée au logement d'un joint torique. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le courant est amené à la cathode formée par le bloccylindres, par l'intermédiaire de deux barres de cuivre mises en appui, de part et d'autre du bloc-cylindres et sur la surface supérieure de ce dernier, par des moyens de serrage reliés au châssis précité et assurant en même temps l'immobilité du bloc-cylindres. On notera également que les deux cylindres d'une paire de cylindres situés en vis-à-vis du bloc-cylindres de moteur en V peuvent être alimentés en électrolyte par une même pompe. Suivant une autre caractéristique de l'invention, chaque anode comporte un élément de réhaussement faisant saillie dans le volume supérieur du bloc-cylindres, de façon à obliger l'électrolyte à atteindre, dans ce volume supérieur, un niveau suffisant pour recouvrir toutes les surfaces à revêtir. On notera également que chaque pompe est reliée à une nourrice, elle-même reliée par deux tuyaux de même longueur aux deux alésages en vis-à-vis du bloc de positionnement, et que l'installation comporte un système de régulation du bain électrolytique, destiné à compenser les produits consommés. Mais d'autres avantages et caractéristiques de l'invention, apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels - la figure l est une vue en coupe suivant la ligne I-I de la figure 2, d'une installation électrolytique conforme à l'invention mise en service pour revêtir les surfaces internes d'un bloc-cylindres de moteur V6 - la figure 2 est une vue en coupe de la figure précédente - la figure 3 est une vue en coupe représentant un élément de détail A de la figure précédente, et illustrant la partie supérieure de l'installation, le bloc-cylindres étant en position de traitement - la figure 4 est une vue en coupe d'un bloccylindre s de moteur en V destiné à être traité sur une installation conforme à l'invention ; et - la figure 5 est une vue partielle, de dessus de la figure 1. On voit sur les figures l, 2 et 5 une installation électrolytique l conforme à une réalisation particulière de l'invention, et mise en service pour effectuer un revêtement de nickel composite avec une dispersion de particules de carbure de silicium (SiC), sur les parois internes des alésages cylindriques 180, 190 d'un bloc cylindres B de moteur V6, tel que représenté sur la figure 4, ce revêtement étant utilisé pour sa résistance à l'usure. Cette installation l comprend trois niveaux différents. Sur le premier niveau, se trouve une cuve 2 contenant un bain électrolytique à une température comprise entre 55 et 650, et composé de sulfate de nickel avec une concentration comprise entre 80 et 150 grammes par litre en nickel métal, d'acide borique entre 25 et 45 grammes par litre, d'additifs durcissants et de fines particules de carbure de silicium maintenues en suspension dans le bain par agitation à l'air. On notera que du fait de l'utilisation d'anodes insolubles acidifiant le bain, il sera nécessaire de réguler le PH lors de l'électrolyse en ajoutant du carbonate de nickel assurant en même temps la régénération du nickel consommé. Les deux autres niveaux sont composés de plusieurs parties identiques L qui pourront être indépendantes, et dont le nombre correspond au nombre de paire de cylindres en vis-à-vis du bloc-cylindres B, lequel nombre est de 3 pour un moteur V6. Sur le second niveau se trouve des pompes P,Q,R, une pour chaque paire de cylindres en vis-à-vis, et un moteur M d'entraînement de ces pompes P,Q,R. Chaque partie précitée du troisième niveau comprend deux anodes creuses dites respectivement fixe 12 et mobile 9. Dans le cas d'un moteur V6 l'installation comporte donc trois anodes fixes 12, 13, 14 et trois anodes mobiles 9, 10, 11 alimentées en courant par un redresseur 15 V/600 A. La partie inférieure de l'anode dite fixe 12 est reçue dans un alésage cylindrique 165 prévu dans un bloc de positionnement auquel elle est fixée, ce bloc étant composé de plusieurs parties 15, 16 et étant solidaire d'un châssis 4 situé au-dessus des pompes P,Q,R précitées. L'anode dite mobile 9, pour sa part, est reçue de façon coulissante dans un alésage cylindrique 212 d'un second bloc en plusieurs parties 21, 22 en vis-à-vis du premier alésage précité 165. La pompe Q dont le débit peut atteindre 2000 litres par heure par cellule, est reliée à la cuve 2 par un tuyau d'aspiration 175, alors que son tuyau de refoulement 172 est relié à une nourrice de distribution 17 alimentant deux tuyaux d'arrivée d'électrolyte 170, 171 de même longueur débouchant respectivement dans les alésages cylindriques correspondants 165, 212 des blocs de positionnement 15, 16 et 21, 22. En position de service de l'installation, le bloc cylindres B à revêtir est positionné sur la partie supérieure des blocs de positionnement 15, 16, 21, 22, ces alésages cylindriques 180, 190, dirigés vers le bas et son plan de symétrie vertical, par l'intermédiaire d'un système de locating. Le bloc cylindres B comporte des trous (non représentés) dans lesquels s'engagent des pions du bloc de positionnement permettant de centrer ledit bloc B. Ce bloc B est branché au pôle négatif du redresseur par deux barres en cuivre 7, 8 servant de base de serrage pour des sauterelles 5, 6 reliées à un châssis de montage 4 et assurant en même temps l'immobilité du bloc cylindre B. Sur la figure 3 plus particulièrement, on voit que chaque anode 9, 12 est constituée par un corps creux 95, 125 en titane, prolongé à sa partie supérieure par un support tubulaire également en titane 93, 123, entouré d'une chemise en plomb-argent-étain, 94, 124. Chaque anode 9, 12 ainsi constituée dépasse les fûts en aluminium 18, 19 du bloc-cylindres B, dans lequel elle est introduite de quelques millimètres, dans le but d'obtenir une bonne répartition du dépôt électrolytique. Chaque anode 9, 12 est pourvue, à son extrémité débouchant dans le volume supérieur V du bloc-cylindres B, d'une conduite de réhaussement 92, 122, destinée à élever le niveau de l'électrolytique à l'intérieur du bloc cylindres B, dans le but de recouvrir toutes les surfaces qui sont à revêtir.Ce niveau électrolytique dépendant du débit qui est lui-même défini en fonction du taux de SiC à incorporer, se situera nécessairement entre le point le plus bas d'une gorge de palier 30 située sous la plaque d'amenée de courant 7 à la cathode et lesdites conduites de réhausse 92, 122. On voit également sur cette figure que des éléments de positionnement en téflon 156, 157 sont prévus dans les alésages cylindriques 165, 212 des parties de bloc de positionnement 15, 16, 21, 22, se trouvant dans le prolongement des alésages cylindriques 180, 190 du bloccylindres B. Ces éléments de positionnement 156, 157 sont constitués d'un fût 156b, 157b, et d'une collerette supérieure 156a, 157a, dans laquelle a été ménagée une rainure (non visible sur les figures) pour le logement d'un joint torique d'étanchéité destiné à recevoir le cylindre correspondant du bloc-cylindres. On décrira ci-après le fonctionnement de l'installation à l'aide des figures. Les surfaces des parois internes du bloc-cylindres B à revêtir sont tout d'abord préparées chimiquement suivant une gamme classique de l'aluminium. Le bloccylindriques B est alors placé sur le bloc de positionnement 15, 16, 21, 22 en étant guidé par le système de locating précédemment décrit, en introduisant les anodes fixes 12, 13, 14 dans les alésages cylindriques situés d'un même côté du bloc-cylindres B, de façon à ce que trois cylindres viennent s'engager coaxialement sur trois anodes fixes. Puis les trois anodes mobiles 9, 10, 11 sont remontées manuellement ou bien par l'actionnement d'un vérin hydraulique 90 jusqu'à ce que les éléments formant réhausse 92 des anodes mobiles 9, î0, 11 se trouvent au même niveau que ceux 122 des anodes fixes 12, 13, 14. Le bloc-cylindres B est ensuite relié au pôle négatif du redresseur (non représenté) par le positionnement des deux barres de cuivre 7, 8 précédemment citées sur sa partie supérieure, et les sauterelles 5, 6 sont actionnées afin de réaliser la fixation du bloc-cylindres B par rapport au châssis 4. Le moteur M d'entraînement des pompes P,Q,R est alors mis en route et lesdites pompes prélèvent l'électrolyte dans la cuve 2 par leur tuyau d'aspiration 175 et alimentent les six cellules anode-cathode par leur tuyau de refoulement 172. L'électrolyte parvient donc dans l'espace délimité entre les anodes 9, 10, 11, 12, 13, 14 et les parois internes à revêtir du bloc-cylindres B, et se déplace en direction du volume supérieur V du bloccylindres B, suivant un mouvement hélicoïdal en réalisant l'électro-déposition sur les parois internes du bloc cylindres B. Ce dépôt s'effectue en trois phases ; une phase dite de pré-nickelage pendant laquelle le dépôt se fait à faible densité de courant (6 A/dm2), une phase de montée en courant et une autre de nickelage à densité de courant élevé.L'électrolyte est alors ensuite évacué par les perçages cylindriques centraux 91, 121 des anodes 9, 12 et les tuyaux d'évacuation 173, 174 vers la cuve 2. Ce procédé permet de dépasser les densités de courant usuelles de dépôt de nickel, en utilisant des densités de courant comprises entre 20 et 50 A/dm2, la durée du traitement dépendant de l'épaisseur souhaitée de revêtement à obtenir et de la densité du courant utilisé. Les pompes sont utilisées à la fin du traitement pour vider les six cellules et les anodes mobiles sont descendues de façon à permettre le dégagement du bloccylindres avant le revêtement d'un autre bloc-cylindres. On notera que bien que l'on ait décrit l'utilisation d'une installation conforme à l'invention mise en service pour le revêtement des parois internes d'un bloc-cylindres de moteur V6, il est bien entendu qu'une telle installation est tout aussi appropriée pour le revêtement de bloc-cylindres pour moteur V8 ou V12 en reproduisant le nombre de parties nécessaires. On a donc réalisé grâce à l'invention, une installation pour effectuer un dépôt électrolytique, en particulier sur les parois internes d'un bloc-cylindres de moteur à combustion interne, en maintenant la pièce à revêtir hors du bain contrairement à l'électrolyse dite "au trempé" où la pièce avec les anodes sont dans le bain. Ceci qui permet de réduire les pertes par entraînement des produits du bain de nickelage composite, du fait de la circulation de la solution électrolytique, et par conséquent, les installations de traitement des fluides de rinçage sont à faible coût d'exploitation. D'autre part, le renouvellement constant des ions nickel près de la cathode permet d'augmenter la densité de courant d'électrolyse, d'où il résulte une diminution du temps de revêtement nécessaire pour une épaisseur donnée. En outre, dans le cas de l'utilisation de l'installation pour le revêtement d'un bloc-cylindres de moteur en V, ce montage permet de réaliser le revêtement simultané des six fûts du bloc-cylindres avec une inclinaison de 300 par rapport à la verticale. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées selon son esprit. REVENDICATIONS 1. Installation pour effectuer un dépôt électrolytique, notamment sur les parois internes d'un bloc-cylindres de moteur à combustion interne de véhicule automobile, du genre comprenant une cuve contenant un bain électrolytique, une cathode formée par le bloc-cylindres et reliée à une source de courant et des anodes également reliées à une source de courant et placées à l'intérieur respectivement des surfaces cylindriques à revêtir du bloc-cylindres pendant l'électrolyse, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour faire circuler l'électrolyte entre les anodes précitées (9, 10, 11, 12, 13, 14) et les surfaces des alésages cylindriques (180, 190) à revêtir du bloc-cylindres B, les anodes (9, TO, 11, 12, 13, 14) et le bloc-cylindres B précités étant situés en dehors de la cuve (2). 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ces moyens comprennent au moins une pompe P,Q,R aspirant l'électrolyte précité dans la cuve précitée (2) et refoulant ledit électrolyte entre les anodes (9, 10, 11, 12, 13, 14) et les surfaces des alésages cylindriques (180, 190) à revêtir du bloc-cylindres B, ledit bloc-cylindres B étant supporté de façon étanche sur un bloc de positionnement (15, 16, 21, 22), et ledit électrolyte étant évacué, par des perçages centraux (91, 121) prévus dans lesdites anodes (9, 10, 11, 12, 13, 14), en direction de ladite cuve (2). 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le bloc de positionnement précité (15, 16, 21, 22) comporte des alésages (165, 212) situés dans le prolongement des alésages (180, 190) du bloc-cylindres B lorsque ce dernier est en place sur le bloc de positionnement, destinés à recevoir les anodes précitées (9, 10, 11, 12, 13, 14), et dans chacun desquels débouche l'un des tuyaux de refoulement (173, 174) des pompes précitées P,Q,R. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est utilisée pour le revêtement des parois internes d'un bloccylindre s de moteur en V. 5. Installation selon les revendications 3 et 4, caractérisée en ce qu'elle comporte, pour au moins une paire de cylindres en vis-à-vis du bloc-cylindres B, une anode dite fixe (12), comprenant une partie fixée dans l'alésage correspondant (165) du bloc de positionnement (15, 16) et une partie autour de laquelle s'engage coaxialement un alésage cylindrique (180) correspondant du bloc-cylindres B, et une anode dite amovible (9), mobile dans l'alésage (212) du bloc de positionnement (21, 22) situé en vis-à-vis du premier précité, pour s'engager coaxialement dans l'alésage cylindrique correspondant (190) du bloc-cylindres B, lorsque celui-ci est positionné avec ces cylindres dirigés vers le bloc de positionnement. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que dans chaque alésage du bloc de positionnement (15, 16, 21, 22) est monté un élément de positionnement en téflon (156, 157) comportant une partie cylindrique (156a, 157a) surmontée d'une collerette (156b, 157b) dans laquelle a été ménagée une rainure destinée au logement d'un joint torique. 7. Installation selon l'une quelconque des revendication 2 à 6, caractérisée en ce que le bloc de positionnement précité (15, 16, 21, 22) est fixé sur un châssis (4) au-dessus de la cuve (2). 8. Installation selon la revendication 7, caractérisé en ce que le courant est amené à la cathode constituée par le bloc-cylindres B, par l'intermédiaire de deux barres de cuivre (7, 8) mises en appui, de part et d'autre du bloc-cylindres B, sur la surface supérieure cylindres B par des moyens de serrage (5, 6) reliés au châssis précité (4) et assurant en même temps l'immobilité du bloc-cylindres B. 9. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que les deux cylindres d'une paire de cylindres situés en vis-à-vis du bloc-cylindres B de moteur en V sont alimentés en électrolyte par une même pompe Q. 10. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque anode (9, 12) comporte un élément de réhaussement (92, 122), faisant saillie dans le volume supérieur V du bloc cylindre B, de façon à obliger l'électrolyte à atteindre, dans ce volume supérieur V, un niveau suffisant pour recouvrir toutes les surfaces à revêtir. 11. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que chaque pompe P,Q,R est reliée à une nourrice (17), laquelle est reliée par deux tuyaux de même longueur (170, 171), respectivement aux deux alésages en vis-à-vis (165, 212) correspondants du bloc de positionnement (15, 16, 21, 22). 12. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un système de régulation du bain d'électrolyte, destiné à compenser les produits consommés. 13. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 12, caractérisée en ce que des pions de centrage facilitent le positionnement du bloc-cylindres B sur le bloc de positionnement (15, 16, 21, 22).