Brevet FR2688804A1 — publié le 19930924

Procédé de dépôt électrolytique sélectif d'un métal, notamment d'un métal noble tel que l'or, sur la face interne de corps creux en forme de douille, notamment d'éléments de contact de connecteur, machine pour la mise en oeuvre de ce procédé et produit obtenu L'invention concerne, de façon générale, le dépôt électrolytique sélectif d'un métal sur la face interne de corps creux en forme de douille, et plus particulièrement sur la face interne d'éléments de contact de connecteur, c'est-à-dire sur les pièces métalliques qui, une fois placées dans un support isolant, assureront la liaison électrique entre les deux moitiés, mâle et femelle, du connecteur. Lorsque le métal à déposer est un métal noble, coûteux, tel que l'or, il est avantageux de ne pas déposer celui-ci sur la totalité de la pièce mais seulement sur les zones fonctionnelles, c'est-à-dire, dans le cas d'un connecteur, sur les surfaces o se situera le contact méca- nique et électrique entre élément mâle et élément femelle. En particulier, dans le cas des contacts femelles, il est avanta- geux de ne revêtir le contact que sur sa face interne, qui est la face fonctionnelle. Dans le cas particulier des contacts femelles à symétrie de révo- lution ou analogues tels que douilles, qui est le cas concerné par la présente invention (par opposition aux contacts plats tels que lyres ou contacts à lèvres, qui relèvent d'autres techniques de revête- ment), il a déjà été proposé un procédé de revêtement sélectif de la seule face interne de la douille. Ce procédé connu, exposé notamment dans le EP-A-0 091209 ainsi que dans un certain nombre de demandes postérieures telles que le WO-A-88/04699 consiste à introduire à l'intérieur de la douille une anode axiale, puis à injecter l'électrolyte dans la cavité intérieure de cette douille et à faire passer le courant entre l'anode axiale et le corps de la douille, qui foi-me la cathode de la cellule d'é- lectrolyse; l'injection est telle que l'électrolyte vienne en contact à la fois avec l'anode axiale introduite dans la douille et avec la paroi in- térieure de la douille. Cette technique est, certes, efficace pour ne dorer sélectivement que la face interne de la douille, mais elle se heurte à un certain nombre de difficultés, notamment: -il est difficile de positionner et de centrer convenablement l'anode axiale, tout particulièrement dans le cas de douilles de faible diamètre intérieur: en effet, il est essentiel, d'une part, que l'anode ne vienne pas toucher les parois de la douille (ce qui provoquerait un court-circuit dans le circuit d'électrolyse) et, d'autre part, que la coaxialité entre l'anode et la douille soit suffisamment bien respectée pour permettre une réparti- tion harmonieuse des lignes de courant entre anode et catho- de, ceci afin d'obtenir un dépôt régulier du métal sur les parois de la douille; -la pénétration de l'anode dans la douille impose un mouve- ment de va-et-vient qui ralentit fortement les cadences de pro- duction et, en outre, augmente les risques de déréglages et de pannes du fait du nombre de pièces mobiles impliquées dans ce processus de va-etvient; enfin, cette technique est limitée à des faibles profondeurs de pénétration, car les deux inconvénients précités deviennent rapidement rédhibitoires lorsque l'anode est introduite trop profondément dans la douille. L'un des buts de l'invention est de remédier à ces inconvénients, en proposant un procédé de dorure (ou, plus généralement, de dépôt électrolytique d'un métal tel qu'un métal noble) qui limite le dépôt électrolytique à la seule face interne d'une douille sans pour autant nécessiter l'introduction d'une anode à l'intérieur de la douille. Puisque, comme on le verra, il n'est plus nécessaire d'effectuer de mouvements de va-et-vient, l'invention permet d'accroître considéra- blement les cadences de production possibles et la précision du cen- trage, donc la régularité de l'épaisseur de la dorure. Enfin, comme on le verra, le procédé de l'invention permet de dorer la face intérieure de la douille sur une profondeur notablement plus élevée que dans le cas de l'art antérieur, sans entraver pour au- tant la précision ni la cadence des opérations. La présente invention ne concerne que les pièces creuses à symétrie de révolution telles que les douilles, mais peut s'appliquer à toutes les pièces de ce type, notamment, dans le cas de pièces de contact femelles, que ces douilles soient réalisés par décolletage ou bien par découpage-roulage. À cet effet, le procédé de l'invention est caractérisé par les étapes consistant à: (a) placer la douille en vis-à-vis d'un ensemble compre- nant une buse d'éjection et une bouche d'aspiration de telle manière que douille, buse et bouche soient en alignement, sans que la buse ne pénètre dans la douille et en laissant subsister entre douille et bouche un intervalle périphérique, et (b) simultanément: (bl) éjec- ter par la buse, dans le volume intérieur de la douille, un électrolyte liquide chargé en un sel du métal à déposer, de manière que ce liquide vienne mouiller les parois du volume intérieur de la douille, et (b 2) faire passer, entre la douille et une électrode en contact élec- trique avec le liquide en amont de la buse d'éjection, un courant d'électrolyse provoquant le dépôt du métal sur les parois du volume intérieur de la douille mouillées par le liquide éjecté par la buse. Avantageusement, l'étape (b) comporte également, simultané- ment aux opérations (bl) et (b 2), une opération consistant à: (b 3) aspirer simultanément par la bouche (i) de l'air extérieur par l'inter- valle périphérique et (ii) le liquide refoulé par la douille après éjec- tion, la dépression d'aspiration étant choisie suffisante pour que l'air aspiré forme autour de la buse et du liquide refoulé une chemise pro- tectrice permettant de capter par la bouche la majeure partie de ce liquide. L'invention vise également une machine pour la mise en oeuvre du procédé précité, caractérisée en ce qu'elle comprend: au moins un ensemble comprenant une buse d'éjection et une bouche d'aspira- tion sensiblement coaxiales, des moyens pour placer chaque douille à revêtir en vis-à-vis d'un tel ensemble de telle manière que douille, buse et bouche soient sensiblement coaxiales, sans que la buse ne pénètre dans la douille et en laissant subsister entre douille et bou- che un intervalle périphérique; des moyens pour éjecter par la buse un électrolyte liquide chargé en un sel du métal à déposer; une élec- trode, en contact électrique avec le liquide en amont de la buse d'éjection; et des moyens pour faire passer un courant d'électrolyse entre la douille et cette électrode. Avantageusement, la machine comporte également des moyens pour aspirer simultanément par la bouche de l'air extérieur par l'intervalle périphérique et le liquide refoulé par la douille après éjection. Dans un mode de réalisation avantageux, cette machine com- porte une série de plateaux superposés montés sur un arbre com- mun, solidaires en rotation les uns par rapport aux autres et animés d'un mouvement de rotation synchronisé sur le mouvement d'entraî- nement des douilles, avec: un premier plateau, creux, définissant une première chambre circulaire reliée en partie centrale auxdits moyens d'éjection et débouchant en périphérie par une pluralité des- dites buses, ces buses étant parallèles entre elles et orientées axiale- ment; un second plateau, creux, définissant une seconde chambre circulaire reliée en partie centrale auxdits moyens d'aspiration et débouchant, en périphérie, par une pluralité desdites bouches, ces bouches étant orientées axialement, et ce second plateau étant tra- versé par les buses saillant du premier plateau de manière que l'ex- trémité de chaque vienne déboucher sensiblement au voisinage de la bouche correspondante; et un troisième plateau, pourvu de moyens de guidage des douilles amenées successivement et en continu à la machine, propres à placer ces douilles face aux bouches du second plateau. L'invention vise également, en tant que produit industriel nou- veau, un élément de contact en forme de douille dont la face interne est revêtue sélectivement, sur la majeure partie de sa hauteur, d'un métal, notamment d'un métal noble tel que l'or, par mise en oeuvre du procédé précité. On va maintenant décrire un exemple de mise en oeuvre de l'invention, en référence aux dessins annexés. La figure 1 montre, partiellement en coupe, la machine permet- tant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention. La figure 2 est une vue détaillée de la région située à l'extrême droite de la figure 1, permettant de mieux expliciter la manière dont est mis en oeuvre ce procédé. Sur les figures, on a représenté une machine réalisée selon les enseignements de l'invention, adaptée à la dorure sélective d'élé- ments de contacts de connecteurs. Comme on le comprendra, cette application particulière n'est au- cunement limitative, et l'on pourrait également appliquer ces me- mes enseignements au dépôt électrolytique d'un revêtement sur la face interne de corps creux autres que des éléments de contact de connecteur. Cette machine 1 comporte essentiellement une partie fixe consti- tuée d'un arbre 2 monté sur une plaque support horizontale 3 reliée au bâti d'ensemble de la machine L'arbre fixe 2 est creux et com- porte, en partie inférieure, une cavité axiale 4 reliée à une source d'électrolyte liquide sous pression (flèche 5) et, en partie supérieure, une autre cavité axiale 6, séparée de la précédente, et reliée à des moyens d'aspiration tels qu'une pompe à vide (flèche 7). Le plateau 3 porte également un frotteur 8 d'alimentation électri- que, relié au pôle positif d'un générateur de courant d'électrolyse 9. L'arbre fixe 2 porte un ensemble de trois plateaux circulaires rotatifs superposés 10, 20, 30, solidaires en rotation entre eux et dont la rotation d'ensemble est synchronisée sur le mouvement d'entraînement des douilles à traiter, celles-ci étant amenées à la machine sur une bande porteuse Cette rotation est, dans l'exemple donné ici, une rotation continue mais, en variante, elle pourrait éga- lement être opérée pas-à-pas, avec indexation sur le pas p corres- pondant à l'intervalle entre douilles, par exemple un pas p de 1/120 e de tour. Le plateau inférieur 10 est creux, et il définit une chambre inté- rieure 11 en communication permanente avec le conduit sous pres- sion 4 de l'arbre fixe Le plateau porte à sa périphérie une pluralité d'aiguilles creuses verticales 12 de faible diamètre intérieur (par ex- emple de l'ordre de 0,20 mm) formant gicleurs, communiquant avec la chambre 11 Ces aiguilles 12 sont orientées verticalement et im- plantées régulièrement sur un cercle à la périphérie du plateau 10 avec un pas qui est un multiple du pas p des contacts sur la bande porteuse. La chambre 11 contient, en outre, une anode 13 formée d'un fil circulaire périphérique, par exemple en titane platiné, passant à l'aplomb de toutes les aiguilles 12; ce fil circulaire est relié électri- quement en une pluralité de points à une couronne métallique circu- laire 14 fixée sous le plateau et venant en contact avec le frotteur 8 décrit précédemment, afin de permettre l'alimentation électrique de l'anode. Le second plateau 20 est, lui aussi creux, et sa chambre intérieu- re 21 est en communication permanente avec le conduit d'aspiration 6 de l'arbre fixe Ce plateau 20 est traversé de part en part par les aiguilles 12 du plateau 10, cette traversée étant (voir figure 2) étan- che en partie inférieure, mais se faisant en partie haute par un ori- fice concentrique 22 de diamètre supérieur à celui des aiguilles, afin de constituer une bouche d'aspiration, comme on le décrira plus en détail par la suite De préférence, l'extrémité 15 de l'aiguille 12 émerge légèrement en direction axiale par rapport au niveau de la bouche d'aspiration 22. Le plateau supérieur 30 comporte une gorge recevant la bande 31 supportant elle-même les contacts à traiter 32 Dans l'exemple illus- tré, il s'agit de contacts décolletés prélevés dans un stock en vrac, par exemple par un système de bol vibrant, et positionnés sur une bande porteuse venant s'enrouler sur un arc de cercle du plateau supérieur 30 qui joue alors un rôle de barillet Mais l'invention pour- rait également s'appliquer à des contacts découpés et roulés encore rattachés à la bande à partir de laquelle ils ont été réalisés L'inven- tion s'applique, en outre, à tous types de douilles, typiquement avec des diamètres intérieurs compris entre 0,6 et 2 mm, notamment compris entre 1 et 2 mm. Dans tous les cas, la bande porteuse est reliée à la borne négative du générateur 9, pour que les contacts soient tous au potentiel de cette borne. On va maintenant décrire plus en détail le fonctionnement de la machine de l'invention, en référence à la figure 2. La rotation du plateau supérieur 30 vient entraîner de façon con- tinue la bande porteuse 31, maintenant ainsi les contacts 32 au-des- sus des plateaux 10 et 20, et notamment des aiguilles d'injection 12. La configuration de base entre les plateaux est telle que l'aiguille creuse 15, la douille 32 et la bouche d'aspiration 22 soient toutes trois sensiblement coaxiales, et que, dans la direction axiale, l'extré- mité 15 de l'aiguille 12 ne pénètre pas à l'intérieur de la cavité 33 de la douille. Les aiguilles non actives, c'est-à-dire celles qui ne se trouvent pas audessous de douilles 32, sont obturées par un dispositif schématisé en 40, afin de les empêcher d'éjecter l'électrolyte. L'électrolyte introduit sous pression en 5 dans la chambre 11 vient traverser l'aiguille creuse 12 qui, par son extrémité 15, va in- jecter l'électrolyte dans la cavité intérieure 33 de la douille 32 Pour éviter le phénomène de tampon d'air, on utilise de préférence des douilles fendues ou percées en fond, ce qui permet de remplir correc- tement la cavité 33 par l'électrolyte sous pression. La dépression créée dans la chambre 21 du plateau 20 vient, quant à elle, aspirer concurremment par la bouche 22, d'une part le liquide injecté dans la cavité 33 par l'aiguille 12 et refoulé par la douille et, d'autre part par l'intervalle 23 ménagé entre la douille 32 et la bouche 22 de l'air extérieur (flèches 24); cette dernière aspiration d'air permet notamment de créer autour de la douille 32 une chemise d'air protectrice venant confiner l'électrolyte refoulé par la douille et permettre ainsi sa récupération quasi-intégrale par la pompe à vide raccordée à la chambre 21 Cet électrolyte mélangé à l'air et aspiré est ensuite récupéré pour être réinjecté sous pression dans la chambre 11 du plateau inférieur 10: on travaille ainsi en circuit fermé, sans perte mesurable d'électrolyte (cette caractéristi- que est particulièrement avantageuse dans le cas d'un bain de doru- re, produit particulièrement coûteux). Par ailleurs, le passage du courant dans l'électrolyte, depuis l'anode 13 jusqu'à la cathode constituée par le corps de la douille, provoque un dépôt du métal sur la face intérieure 34 de cette derni- ère Ce dépôt 35 se forme sur une hauteur h, qui peut être relative- ment importante (en tout état de cause beaucoup plus élevée que celle permise par les procédés antérieurs à anode pénétrante) et sur une épaisseur présentant une excellente régularité, tant axialement que périphériquement. Comme on peut le voir, ce dépôt est formé sans qu'il soit en au- cune façon nécessaire d'introduire une anode dans le volume inté- rieur 33 de la douille, de sorte que le seul mouvement imprimé à la machine est un mouvement de rotation, correspondant à l'entraîne- ment de la bande porte-contacts, le dépôt s'effectuant en continu sans aucun autre déplacement, notamment sans aucun mouvement de va-et-vient des aiguilles, qui restent purement statiques par rap- port à l'ensemble des trois plateaux. REVENDICATIONS 1 Un procédé de dépôt électrolytique sélectif d'un métal, notam- ment d'un métal noble tel que l'or, sur la face interne de corps creux en forme de douille, notamment d'éléments de contact de connec- teur, caractérisé par les étapes consistant à: (a) placer la douille ( 32) en vis-à-vis d'un ensemble comprenant une buse d'éjection ( 12) et une bouche d'aspiration ( 22) de telle manière que douille, buse et bouche soient en aligne- ment, sans que la buse ne pénètre dans la douille et en lais- sant subsister entre douille et bouche un intervalle périphé- rique ( 23), et (b) simultanément: (bl) éjecter par la buse, dans le volume intérieur ( 33) de la douille, un électrolyte liquide chargé en un sel du métal à déposer, de manière que ce liquide vienne mouiller les parois ( 34) du volume intérieur de la douille, et (b 2) faire passer, entre la douille et une électrode ( 13) en contact électrique avec le liquide en amont de la buse d'éjection, un courant d'électrolyse provoquant le dépôt du métal sur les parois du volume intérieur de la douil- le mouillées par le liquide éjecté par la buse. 2 Le procédé de la revendication 1, dans lequel l'étape (b) com- porte également, simultanément aux opérations (bl) et (b 2), une opération consistant à: (b 3) aspirer simultanément par la bouche (i) de l'air extéri- eur par l'intervalle périphérique et (ii) le liquide refoulé par la douille après éjection, la dépression d'aspiration étant choisie suffisante pour que l'air aspiré forme au- tour de la buse et du liquide refoulé une chemise pro- tectrice permettant de capter par la bouche la majeure partie de ce liquide. 3 Une machine de dépôt électrolytique sélectif d'un métal, no- tamment d'un métal noble tel que l'or, sur la face interne de corps creux en forme de douille, notamment d'éléments de contact de con- necteur, par mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, carac- térisée en ce qu'elle comprend: au moins un ensemble comprenant une buse d'éjection ( 12) et une bouche d'aspiration ( 22) sensiblement coaxiales, des moyens pour placer chaque douille ( 32) à revêtir en vis-à- vis d'un tel ensemble de telle manière que douille, buse et bou- che soient en alignement, sans que la buse ne pénètre dans la douille et en laissant subsister entre douille et bouche un intervalle périphérique ( 23), des moyens ( 4, 5, 11) pour éjecter par la buse un électrolyte liquide chargé en un sel du métal à déposer, une électrode ( 13), en contact électrique avec le liquide en amont de la buse d'éjection, et des moyens ( 9) pour faire passer un courant d'électrolyse entre la douille et cette électrode. 4 La machine de la revendication 3 comportant en outre, pour le dépôt sélectif d'un métal par mise en oeuvre du procédé de la reven- dication 2: des moyens ( 7, 21) pour aspirer simultanément par la bouche (i) de l'air extérieur par l'intervalle périphérique et (ii) le liqui- de refoulé par la douille après éjection. La machine de la revendication 4 comportant une série de pla- teaux superposés montés sur un arbre commun, solidaires en rota- tion les uns par rapport aux autres et animés d'un mouvement de rotation synchronisé sur le mouvement d'entraînement des douilles, avec: -un premier plateau ( 10), creux, définissant une première chambre circulaire ( 11) reliée en partie centrale auxdits mo- yens d'éjection et débouchant en périphérie par une pluralité desdites buses, ces buses étant parallèles entre elles et orien- tées axialement, il un second plateau ( 20), creux, définissant une seconde cham- bre circulaire ( 21) reliée en partie centrale auxdits moyens d'aspiration et débouchant, en périphérie, par une pluralité desdites bouches, ces bouches étant orientées axialement, et ce second plateau étant traversé par les buses saillant du pre- mier plateau de manière que l'extrémité de chaque vienne dé- boucher sensiblement au voisinage de la bouche correspon- dante, et un troisième plateau ( 30), pourvu de moyens de guidage des douilles amenées successivement et en continu à la machine, propres à placer ces douilles face aux bouches du second pla- teau. 6 Un corps creux en forme de douille ( 32), notamment un élé- ment de contact de connecteur, caractérisé en ce que sa face interne ( 34) est revêtue sélectivement, sur la majeure partie (h) de sa hau- teur, d'un métal, notamment d'un métal noble tel que l'or, par mise en oeuvre du procédé de la revendication 1.