Brevet FR2787123A3 — publié le 20000616

FR 2787123 A3 20000616 FR 9815643 A 19981210 Procédé de traitement électrochimique d'une bande en défilement. L'invention concerne le domaine des traitements électrochimiques d'une surface conductrice de bande comportant les étapes consistant à: - faire défiler en continu la dite bande dans un bain de traitement électrolytique face à une surface conductrice d'électrode immergée, - faire passer un courant électrique au travers dudit bain entre la surface conductrice d'électrode et la surface conductrice de la bande lui faisant face. De nombreux traitements électrochimiques nécessitent, au niveau de la surface de bande à traiter, une densité de courant constante J , comme par exemple: - dans le cas d'un traitement cathodique de revêtement d'alliage zinc- nickel, car la proportion de zinc et de nickel dans le revêtement obtenu dépend de la densité de courant; pour obtenir une proportion constante et prédéterminée, il importe donc de maintenir constante la densité de courant au cours du traitement. - dans le cas d'un traitement anodique d'une tôle d'acier zingué en vue d'obtenir un dépôt uniforme et mince de sel sur la surface zinguée, car on constate que la composition du sel déposé et parfois la quantité de sel par unité de surface sont fonction de la densité de courant: plus précisément, dans le cas d'uh traitement en vue d'obtenir un dépôt d'hydroxysulfate destiné à apporter un effet de pré-lubrification, et en utilisant un bain très basique, on constate que la proportion de soufre dans le dépôt est une fonction homogène croissante de la densité de courant, du moins dans le domaine de valeurs comprises entre 20 et 200 A/dm2; pour obtenir une proportion constante et prédéterminée de soufre, il importe donc de maintenir constante la densité de courant au cours du traitement. Par ailleurs, d'une manière classique, ces traitements électrochimiques nécessitent, au niveau de la surface de bande à traiter, une densité de charges électriques constante c de manière à obtenir un revêtement ou un dépôt homogène sur la bande à traiter; en reprenant les mêmes exemples que ci- dessus: - dans le cas d'un revêtement zinc-nickel, la quantité de Coulomb par unité de surface de bande détermine l'épaisseur de revêtement pour obtenir une épaisseur constante, il convient donc de procéder sous densité de charge constante. - dans le cas d'un dépôt de sel, la quantité de Coulomb par unité de surface de bande détermine la quantité de sel déposée par unité de surface pour obtenir un effet prélubrifiant maximum, il convient que la quantité déposée reste comprise dans une fourchette prédéterminée: plus précisément, dans le cas d'un traitement de prélubrification à l'aide d'hydroxysulfate, et en utilisant un bain très basique, il convient que la densité de charge appliquée reste comprise entre 10 et 100 C/dm2; pour obtenir des performances tribologiques homogènes, et on choisira donc une densité de charge constante dans cette fourchette de valeurs. Dans les installations de traitement électrochimique en continu, la vitesse de défilement de bande peut varier en fonction de contraintes concernant l'amont ou l'aval de l'installation. Les brevets EP 0 227 517 et EP 0 621 353 décrivent des procédés et des dispositifs qui permettent d'obtenir une épaisseur de revêtement constante quelles que soient les fluctuations de vitesse de défilement de la bande, ce qui correspond à la condition énoncée ci-dessous de densité de charge constante. Ces procédés de l'art antérieur ne permettent pas de maintenir simultanément une densité de courant constante. L'invention a pour but de fournir un procédé de traitement électrochimique du type précité dans lequel on maintient simultanément constantes la densité de courant et la densité de charge quelles que soient les variations de vitesse de défilement de la bande à traiter. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de traitement électrochimique d'une surface conductrice de bande comportant les étapes consistant à: - faire défiler en continu la dite bande dans un bain de traitement électrolytique face à une surface conductrice d'électrode immergée, - faire passer un courant électrique au travers dudit bain entre ladite surface conductrice d'électrode et la surface conductrice de la bande lui faisant face, caractérisé en ce que, si V est la vitesse de défilement de la bande en cours de traitement, on fait varier à la fois l'intensité I dudit courant électrique et la longueur L d'électrode active faisant face à la bande dans la direction de défilement en fonction de ladite vitesse V. L'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - ledit traitement est effectué sous densité de courant prédéterminée J et sous densité de charge prédéterminée a, et, si F est la largeur de bande à traiter, on fait varier la longueur L d'électrode selon la relation L = [ a / J] x V et, simultanément, on fait varier l'intensité I selon la relation I = a x F x V. - ledit traitement présente les caractéristiques suivantes: - ladite bande est une bande de tôle d'acier zingué, - ledit bain est à base de sel en solution, - et il est adapté pour obtenir un dépôt à base de sel de zinc sur la surface zinguée de la bande. L'invention a également pour objet, pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, I'utilisation: - d'une électrode comprenant une pluralité de segments adjacents électriquement indépendants et répartis le long de la direction de défilement, associée à des moyens pour activer électriquement le nombre de segments correspondant à la longueur L. - d'une électrode dotée de masques déplaçables face à sa surface conductrice dans la direction de défilement de façon à obtenir une longueur L de surface active. L'invention a également pour objet une installation de traitement en continu de la surface conductrice d'une bande, susceptible d'être utilisée pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, du type comportant: des moyens de défilement de la dite bande dans un bain de traitement électrolytique face à une surface conductrice d'électrode immergée, - des moyens pour faire passer un courant électrique au travers dudit bain entre la surface conductrice d'électrode et la surface de la bande à traiter, caractérisée en ce que ladite électrode est à longueur L variable et régulable le long de la direction de défilement. De préférence, I'installation comprend également des moyens pour faire varier simultanément l'intensité I dudit courant électrique et la longueur L d'électrode active faisant face à la bande dans la direction de défilement en fonction de la vitesse V de défilement de ladite bande en cours de traitement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif. L'installation de traitement électrolytique en continu d'une bande comprend, d'une manière classique: - des moyens de défilement de la dite bande dans un bain de traitement électrolytique face à une surface conductrice d'électrode immergée, - des moyens pour faire passer un courant électrique au travers dudit bain entre la surface conductrice d'électrode et la surface de la bande à traiter. Selon l'invention, on utilise une électrode dont la surface active présente une longueur variable dans la direction de défilement de la bande; on appellera par la suite ce type d'électrode " électrode à longueur régulable" on nomme cette longueur L. On suppose que la largeur de surface active d'électrode est au moins égale à la largeur F'de bande à traiter. Comme électrode dite " à longueur variable ", on peut utiliser par exemple: - une électrode comprenant une pluralité de segments adjacents électriquement indépendants, associée à des moyens pour activer électriquement le nombre de segments correspondant à la longueur active souhaitée; des électrodes de ce type sont décrites dans les documents US 5 156 730 et JP 02 077598 A (KAWASAKI). - une électrode dont la surface conductrice est constante, mais qui est dotée de masques déplaçables face à cette surface, de façon à faire varier la surface (longueur ou largeur) réellement active de l'électrode des électrodes de ce type sont décrites dans les documents JP 60 245799 A (SUMITOMO) et JP 58 113394 (KAWASAKI). On peut également utiliser un dispositif adapté pour " escamoter " une partie variable de la longueur de l'électrode: - ainsi, on peut utiliser une électrode formée par plusieurs volets se recouvrant partiellement et dotée d'un dispositif pour régler la longueur de recouvrement des volets, - on peut également utiliser une électrode souple dotée d'un dispositif d'enroulement partiel sur un rouleau, - on peut également utiliser une électrode dotée d'un dispositif permettant d'émerger une longueur réglable de l'électrode qui devient ainsi inactive. D'autres types d'électrode " à longueur variable " peuvent être utilisés pour mettre en oeuvre l'invention, qui ne sont pas décrits ici. A l'aide de cette installation, selon un premier mode de réalisation de I'invention, on cherche à mettre en oeuvre un traitement électrochimique, connu en lui-même, à la fois: - 1) sous densité de courant J constante sur toute la longueur du défilement de la bande sous polarisation, c'est à dire face à la longueur active L d'électrode, - 2) sous densité de charge a constante, cette densité s'appréciant en fin de défilement sous polarisation. On souhaite maintenir ces conditions 1) et 2) quelles que soient les fluctuations ou les variations de la vitesse V de la bande dans l'installation. Si V est la vitesse de défilement de la bande sous polarisation, c'est à dire en cours de traitement, si I est l'intensité du courant électrique circulant entre la bande à traiter de largeur F constante et la surface active de l'électrode, si L est la longueur active de l'électrode le long de la direction de défilement, pour un temps t de traitement, les conditions 1) et 2) ci-dessus s'expriment: - pour la densité de courant: (El) J = I / (L x F = constante = J . - pour la densité de charge (E2) a = (I x t) / (V x t x F ) = constante = . Ces conditions peuvent également s'exprimer sous la forme: -1') I = (J x F ) x L, -2') et, en divisant (E2) par (El): a / J = L / V = c /J . Ainsi, en faisant varier la longueur L d'électrode en fonction de la vitesse V de manière à maintenir constant le rapport L / V (relation 2' satisfaite) et en faisant varier l'intensité I du courant électrique de manière proportionnelle à la longueur L (relation 1' satisfaite), on parvient à l'objectif poursuivi par l'invention. A l'aide de la même installation, selon un mode plus général de réalisation de l'invention, on cherche à mettre en oeuvre un traitement électrochimique, connu en lui-même, à la fois: - 1) sous une densité de courant J prédéterminée, qui peut être par exemple fonction de la vitesse V de bande; on alors J = fj(V). - 2) sous densité de charge a prédéterminée, qui peut être par exemple également fonction de la vitesse V de bande; on alors 6 = f,(V). On souhaite maintenir ces conditions 1) et 2) quelles que soient les fluctuations ou les variations de vitesse de bande V. Comme pour le mode de réalisation précédent, les conditions 1) et 2) ci- dessus s'expriment: - pour la densité de courant: (El) J = I / (L x F) = fj(V). - pour la densité de charge: (E2) a = (I x t) / (V x t x F ) = fa(V). Ces conditions peuvent également s'exprimer sous la forme: -(1') 1 = (fj(V) x F ) x L ou, comme L = [a/J] x V, I = f,(V) x F x V (1") -(2') et a / J = L / V = f%(V) / fj(V) ou L = [f,(V) / fj(V)] x V (2") Ainsi, en faisant varier la longueur L d'électrode en fonction de la vitesse V selon la relation 2" et en faisant varier l'intensité I en fonction de la vitesse V selon la relation 1", on parvient à l'objectif poursuivi par l'invention selon le deuxième mode de réalisation. Le procédé selon l'invention permet ainsi de réguler indépendamment la densité de courant et la densité de charges dans un procédé de traitement électrochimique. Cette méthode de régulation des conditions de traitement électrolytique de bande est particulièrement simple et avantageuse pour réaliser en continu la des traitements homogènes de bande, quelles soient les fluctuations de vitesse de cette bande dans l'installation de traitement. Cette méthode permet d'effectuer le traitement dans des conditions optimisées, notamment de rendement faradique; elle a été mise en oeuvre avec succès dans les deux cas cités ci-dessus, de revêtement d'alliage zinc- nickel et de dépôt de sels, notamment d'hydroxysulfates ou de phosphates. L'exemple suivant illustre le dépôt d'hydroxysulfates: Exemple: Pour obtenir un effet prélubrifiant optimal sur une tôle d'acier zingué à l'aide d'un dépôt d'hydroxysulfates, on a établi qu'il convenait de réaliser un dépôt de densité surfacique de l'ordre de 150 mg/m2. On a établi, par ailleurs, que les conditions d'application du traitement électrochimique pour obtenir ce dépôt à l'aide d'un bain de traitement fortement basique à base de sulfate de soude correspondaient à: - densité de courant J = 10 A/dm2. - densité de charge = 15 C/dm2; Pour réaliser ces conditions, selon l'invention, si L est la longueur active d'électrode et V la vitesse de défilement de la tôle à traiter, de nombreuses combinaisons sont possibles parmi lesquelles: - L = 1,25 m et V = 50 m/min., - L = 2,5 met V= 100 m/min. Selon l'invention, on maintient la densité de courant J et la densité de charge C aux valeurs désirées en adaptant la valeur de la longueur active d'électrode L. On obtient ainsi un dépôt continu et homogène sur la tôle d'acier zingué quel que soit l'échantillon prélevé sur la tôle traitée, les propriétés tribologiques obtenues sont très proches. REVENDICATIONS 1.- Procédé de traitement électrochimique d'une surface conductrice de bande comportant les étapes consistant à: - faire défiler en continu la dite bande dans un bain de traitement électrolytique face à une surface conductrice d'électrode immergée, - faire passer un courant électrique au travers dudit bain entre ladite surface conductrice d'électrode et la surface conductrice de la bande lui faisant face, caractérisé en ce que, si V est la vitesse de défilement de la bande en cours de traitement, on fait varier à la fois l'intensité I dudit courant électrique et la longueur L d'électrode active faisant face à la bande dans la direction de défilement en fonction de ladite vitesse V. 2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit traitement est effectué sous densité de courant prédéterminée J et sous densité de charge prédéterminée a, caractérisé en ce que, si F est la largeur de bande à traiter, on fait varier la longueur L d'électrode selon la relation L = [ a / J] x V et, simultanément, on fait varier l'intensité I selon la relation I = a x F x V. 3.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que: - ladite bande est une bande de tôle d'acier zingué, - ledit bain est à base de sel en solution, - et ledit traitement est adapté pour obtenir un dépôt à base de sel de zinc sur la surface zinguée de la bande. 4.- Utilisation pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes d'une électrode comprenant une pluralité de segments adjacents électriquement indépendants et répartis le long de la direction de défilement, associée à des moyens pour activer électriquement le nombre de segments correspondant à la longueur L. 5.- Utilisation pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 d'une électrode dotée de masques déplaçables face à sa surface conductrice dans la direction de défilement de façon à obtenir une longueur L de surface active. 6.- Installation de traitement en continu de la surface conductrice d'une bande, susceptible d'être utilisée pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, du type comportant: - des moyens de défilement de la dite bande dans un bain de traitement électrolytique face à une surface conductrice d'électrode immergée, - des moyens pour faire passer un courant électrique au travers dudit bain entre la surface conductrice d'électrode et la surface de la bande à traiter, caractérisée en ce que ladite électrode est à longueur L variable et régulable le long de la direction de défilement. 7.- Installation selon la revendication 6 caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour faire varier simultanément l'intensité I dudit courant électrique et la longueur L d'électrode active faisant face à la bande dans la direction de défilement en fonction de la vitesse V de défilement de ladite bande en cours de traitement.