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"Procédé et dispositif de réglage de l'épaisseur d'un revêtement déposé par électrolyse sur une plaque ou feuille métallique"
La présente invention concerne un procédé de réglage de l'épaisseur d'un revêtement déposé par électrolyse dans un bain électrolytique sur au moins une des faces d'une plaque ou feuille métallique formant cathode et défilant suivant une direction déterminée entre au moins deux anodes présentant chacune une surface qui s'étend, tant suivant la direction déterminée que transversalement à celle-ci, à une distance sensiblement constante de la plaque ou feuille métallique, la surface d'une anode située d'un côté de la plaque ou feuille métallique étant au moins partiellement en opposition avec la surface d'une anode située de l'autre côté.
On connaît, par le BE-B-901. 001, un dispositif du même genre dans lequel le réglage de l'épaisseur de revêtement déposé sur une face de la plaque ou feuille métallique par rapport à celle déposée sur l'autre face de cette dernière peut être effectué, pour une vitesse donnée de défilement de la plaque ou feuille métallique, en modifiant le potentiel d'anode du côté de la face à régler par rapport au potentiel d'anode du côté de l'autre face.
Dans le dispositif connu, la plaque ou feuille métallique à revêtir est usuellement moins large transversalement à la direction de défilement que les anodes, de façon que lors d'un déplacement transversal par rapport à ladite direction, ou lors d'une variation de largeur, la plaque ou feuille métallique reste complètement comprise entre les anodes. Les extrémités transversales des surfaces d'anodes qui sont en opposition et qui ne sont pas séparées par la plaque ou feuille métallique se font directement face et la différence de potentiel régnant entre ces anodes en opposition engendre entre lesdites surfaces des lignes de courant qui provoquent un dépôt électrolytique indésirable du revêtement sur l'anode la moins positive.
Ce dépôt indésirable peut entre autres influencer défavorablement l'épaisseur de revêtement
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de la face de plaque ou feuille métallique qui peut défiler ultérieurement en face de ce dépôt, détériorer l'anode, consommer inutilement du métal de dépôt et de l'énergie électrique, etc.
On connaît entre autres par la GB-A-2.093. 863 des "masques de rives"qui sont constitués par une matière non conductrice d'électricité et qui sont disposés le long des deux bords longitudinaux de la plaque ou feuille métallique à revêtir afin de couper les lignes de courant en dehors de cette plaque ou feuille métallique entre les anodes en opposition. Cependant, ces masques de rives ont comme inconvénient, d'une part, de devoir être profilés d'une façon adaptée aux bords longitudinaux de la plaque ou feuille métallique et, d'autre part, de devoir suivre constamment les déplacements transversaux de ces bords résultant de déplacements transversaux de ladite plaque ou feuille métallique ou de variations de largeur de celle-ci.
Pour suivre constamment les déplacements des bords précités, il y a lieu de mettre en oeuvre des dispositifs automatiques très précis et très compliqués, donc très chers et fragiles.
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de présenter un procédé qui permet, d'une part, d'éviter des dépôts de revêtement sur les anodes elles-mêmes et, d'autre part, de réaliser un réglage simple et précis de l'épaisseur du revêtement d'une face indépendamment du réglage de l'épaisseur de revêtement de l'autre face, tout en laissant libres et dégagées les extrémités des anodes transversalement à la direction déterminée de façon qu'elles puissent agir pleinement sur la plaque ou feuille métallique même si celle-ci présente un déplacement transversal, des variations de largeur, des bords longitudinaux irréguliers, etc.
A cet effet, suivant le procédé de l'invention, on maintient les anodes de part et d'autre de la plaque ou feuille métallique sensiblement à un même potentiel et on règle suivant la direction déterminée la superficie active de la surface d'au moins une anode du côté de la face concernée de plaque ou feuille métallique en fonction de l'épaisseur de revêtement désirée.
Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, on règle ladite superficie active pour que la longueur active totale d'anode suivant la direction déterminée soit constante perpendiculaire-
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ment à cette direction de déplacement.
Suivant un mode avantageux de l'invention, pour régler la superficie active, on place un écran entre la face concernée de plaque ou feuille métallique et la surface d'au moins une anode en regard de cette face.
Suivant un mode particulièrement avantageux de l'invention, pour régler la longueur active totale susdite, on supprime au moins une partie d'une anode et on remplace la partie supprimée par un élément de substitution non conducteur d'électricité, de forme et de dimensions sensiblement identiques.
L'invention a également pour objet un dispositif de réglage de l'épaisseur d'un revêtement déposé par électrolyse dans un bain électrolytique sur au moins une des faces d'une plaque ou feuille métallique formant cathode se déplaçant suivant une direction déterminée entre au moins deux anodes présentant chacune une surface qui s'étend, tant suivant la direction déterminée que transversalement à celle-ci, à une distance sensiblement constante de la plaque ou feuille métallique, la surface d'une anode située d'un côté de la plaque ou feuille métallique étant au moins partiellement en opposition avec la surface d'une anode située de l'autre côté.
Suivant l'invention, ce dispositif comporte des moyens pour maintenir les anodes de part et d'autre de la plaque ou feuille métallique sensiblement à un même potentiel et des moyens de réglage de la superficie active d'au moins une anode en modifiant la longueur active totale d'anode prise suivant la direction déterminée, cette longueur active modifiée étant constante transversalement à la direction déterminée.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description des dessins annexés au présent mémoire et qui illustrent, à titre d'exemples non limitatifs, le procédé et une forme de réalisation particulière du dispositif suivant l'invention.
La figure 1 montre schématiquement en coupe trans- versale une feuille métallique à revêtir disposée entre deux anodes.
La figure 2 montre schématiquement une coupe longitudinale en élévation d'une installation mettant en oeuvre le disposi- tif et le procédé de l'invention.
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La figure 3 est une vue en coupe longitudinale agrandie d'une partie de l'installation de la figure 2, suivant une autre forme de réalisation de l'invention.
La figure 4 représente schématiquement une coupe longitudinale d'une autre forme de réalisation du dispositif suivant l'invention.
La figure 5 représente schématiquement une forme de réalisation avantageuse de l'invention.
Le dispositif suivant l'invention peut être utilisé avantageusement dans des installations de revêtement par électrolyse des deux faces 1,2 (figure 1) d'une plaque ou feuille métallique 3 formant la cathode et se présentant par exemple sous la forme d'une bande d'acier 3 dont la direction de défilement peut être horizontale, la bande d'acier étant guidée à plat à l'endroit de dépôt du revêtement électrolytique. La bande d'acier 3 passe par exemple entre respectivement des anodes supérieure 5 et inférieure 6 sensiblement parallèles à la bande d'acier 3. Les surfaces anodiques 7,8 sont à égale distance de cette dernière et se font face en l'absence de la bande d'acier 3.
Il est couramment nécessaire de revêtir les deux faces d'une bande d'acier par exemple de nickel dont l'épaisseur déposée sur la face 1 peut devoir être de 2 um alors que celle déposée sur la face 2 peut n'être que de 1 um.
Une installation de revêtement électrolytique connue par le BE-B-901. 001, sous le nom de cellule"Flash"est schématisée à la figure 2 à titre d'exemple et complétée par le dispositif de réglage de l'épaisseur de revêtement suivant une forme de réalisation de l'invention.
Suivant la figure 2, une bande d'acier 3, par exemple, est amenée suivant un sens de défilement 10, au moyen de rouleaux de guidage 11, contre un rouleau conducteur 12 équipé de moyens connus pour transmettre à la bande d'acier 3 un potentiel cathodique. La bande d'acier 3 guidée longitudinalement par deux paires de rouleaux de guidage 13 supérieurs et inférieurs défile horizontalement et pénètre par une ouverture 16 dans une enceinte connue 15 comportant
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un bain électrolytique 14 et en ressort par une ouverture 17. Ensuite, la bande d'acier 3 peut entrer en contact avec un autre rouleau conducteur 12 contre lequel elle est appuyée par un rouleau 18 et dont elle s'écarte en étant déviée sur le rouleau de guidage 19 par le rouleau d'appui 20.
L'enceinte 15 comporte des anodes supérieures 5 au-dessus de la bande d'acier 3 et des anodes inférieures 6 en dessous de cette bande 3. Ces anodes 5, 6 présentent avantageusement une forme de parallélépipède rectangle dont les grandes faces sont parallèles à la bande d'acier 3 et s'étendent longitudinalement perpendiculairement à la direction de défilement de la bande 3. Entre deux anodes 5 ou 6 d'un même côté de la bande d'acier 3 est prévue chaque fois par exemple une fente d'introduction 21 de liquide électrolytique pour alimenter constamment le bain électrolytique 14, ce liquide s'échappant par les ouvertures d'entrée 16 et de sortie 17 précitées.
Des injecteurs 22,23 connus sont alimentés de façon connue en liquide électrolytique à partir d'un caisson 24 qui collecte le liquide s'écoulant entre autres par les ouvertures 16 et 17, et amènent ce liquide aux fentes susdites.
En outre, une anode supérieure 5 est, en regard d'une anode inférieure 6.
Suivant l'invention, dans l'installation de la figure 2 par exemple, pour éviter des dépôts intempestifs sur les anodes 5, 6, celles-ci sont mises à un même potentiel d'anode par les conducteurs électriques 105, 106 de façon qu'aucune ligne de courant n'apparaisse entre les anodes supérieures 5 et les anodes inférieures 6 aux endroits où la bande d'acier 3 ne sépare pas ces anodes supérieures 5 et inférieures 6. La différence de potentiel entre les anodes et la cathode, c'est-à-dire la bande d'acier 3, est donnée par exemple par une source de courant 108 reliée de façon connue, d'une part, aux conducteurs électriques 105, 106 et, d'autre part, par des conducteurs électriques
109, aux rouleaux conducteurs 12.
Cette différence de potentiel est choisie par l'homme du métier pour que des lignes de courant engen- drées entre cette bande ou feuille métallique 3 et les anodes réalisent le dépôt, par exemple de nickel, sur les faces 1, 2 de celle-ci pendant son défilement dans le bain électrolytique 14.
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Pour des surfaces anodiques identiques de part et d'autre de la bande d'acier 3 et pour une vitesse de défilement donnée
EMI6.1
de cette bande dans l'enceinte 15, la durée d'exposition de chaque face 1 et 2 de celle-ci aux lignes de courant est la même. Pour régler l'épaisseur de revêtement de la face 1 par rapport à celle de la face 2, suivant l'invention, on masque par exemple une partie de la surface des anodes inférieures 6 en regard de la face 2, de manière à modifier ainsi cette durée d'exposition. Ce masquage est réalisé avantageusement au moyen d'un matériau non conducteur d'électricité qui empêche que des lignes de courant soient engendrées là où le masquage est réalisé.
Ce matériau non conducteur d'électricité peut être par exemple du polypropylène, du chlorure de polyvinyle, du sulfure de polyphénylène, du téflon, etc. qui résistent aux électrolytes. On laisse ainsi dégagée une"superficie active d'anode".
Dans le contexte de la présente description, il y a lieu d'entendre par :"superficie active d'anode"la surface totale de la ou des anodes 5, 6 exposée directement à la cathode à une distance minimale de cette dernière permettant de créer une densité maximum acceptable de courant d'électrolyse, la surface exposée directement à la cathode étant celle d'où partent les lignes de courant vers la cathode.
La superficie active d'anode est fonction entre autres de l'épaisseur du revêtement à déposer, et est avantageusement réalisée pour que, transversalement à la direction de défilement, la longueur dégagée d'anode ou longueur active totale d'anode parcourue par n'importe quel point de la bande d'acier 3 suivant la direction de défilement soit la même, et que donc la durée d'exposition aux lignes de courant soit également la même pour n'importe quel point de cette face 2.
Comme montré aux figures 2 et 3, le masquage susdit peut être obtenu au moyen d'un écran 26 non conducteur d'électricité agencé entre une anode 6 à mettre hors service et la bande d'acier 3, cet écran 26 pouvant être avantageusement fixé d'une manière connue à l'anode 6 respective. L'aire de l'écran est sensiblement la même que celle de la surface anodique 8 à masquer ou éventuellement la dimension de l'écran 26 suivant la direction de défilement est égale à la dimension correspondante de l'anode 6 et la dimension
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transversale de l'écran 26 à cette direction est au moins égale à la dimension transversale de la bande d'acier 3 afin de bloquer lesdites lignes de courant, y compris à l'endroit des bords longitudinaux de la bande d'acier 3.
A cette figure 3, on a représenté également un écran semblable 26a décalé suivant la direction de défilement par rapport à l'anode 6a pour ne couvrir qu'une partie de la surface anodique 8 correspondante. A cet effet, des moyens de réglage connus peuvent être mis en oeuvre pour permettre par exemple de déplacer l'écran 26a entre une position où il couvre complètement la surface anodique 8 et une position complètement retirée vers la gauche suivant la direction de défilement, à l'écart de cette surface anodique 8, afin de sélectionner éventuellement un recouvrement partiel approprié de l'anode 6.
On peut aussi, suivant l'invention, utiliser des écrans 26b dont la dimension suivant la direction de défilement est inférieure à la dimension correspondante de l'anode 6.
Ainsi, par l'utilisation d'un ou de plusieurs écrans 26 et/ou d'un écran 26a à position réglage et/ou d'écrans partiels 26b, on peut obtenir un réglage précis de la longueur active susdite des anodes correspondant à une face 1, 2 dont on veut régler l'épaisseur de revêtement suivant l'invention.
Dans une autre forme de réalisation, illustrée également à la figure 3, l'écran suivant l'invention peut être constitué par un rideau 27, dont la dimension transversale à la direction de défilement peut être égale à la dimension correspondante des anodes 6, tandis que la dimension de ce rideau 27 suivant la direction de défilement peut être suffisante pour couvrir toutes les anodes 6 disposées d'un même coté de la bande d'acier 3. On peut, par exemple, enrouler le rideau 27 autour d'un tambour 28 d'un genre connu, agencé en dehors de l'enceinte 15, le rideau passant à l'intérieur de l'enceinte 15 par une fente horizontale appropriée 29, le tambour 28 servant à stocker en tout ou en partie le rideau 27 non utilisé pour masquer la surface d'anode 8.
Le rideau 27 qui vient d'être décrit de même que les écrans
26, lorsqu'ils recouvrent plusieurs anodes, peuvent être ajourés pour que le liquide électrolytique introduit par les fentes entre anodes
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puisse passer entre le rideau 27 ou l'écran 26 et la bande d'acier 3 à revêtir, tout en respectant, par un agencement approprié d'ouvertures, la condition de réaliser une longueur active totale d'anode suivant la direction de défilement constante transversalement à la direction de défilement.
Il est clair que les explications données au sujet d'écrans 26 ou de rideaux 27 adjoints aux anodes inférieures 6 sont valables pour les anodes supérieures 5 et pour toute autre forme d'anode utilisées pour ce genre de revêtement dans des installations électrolytiques.
La présente invention prévoit aussi que, pour diminuer l'épaisseur de revêtement déposée par exemple sur la face 2 par rapport à celle déposée sur la face 1, une ou plusieurs anodes 5, 6 sont amovibles et peuvent être remplacées par des éléments de substitution 30 (figure 3) non conducteurs d'électricité ou dont une partie est non conductrice de façon à respecter la condition de longueur active totale d'anode constante pour tout point de la face 1, 2 de la bande d'acier 3 à revêtir en cours de défilement.
Ces éléments de substitution 30 ont par exemple un volume pratiquement identique à celui des anodes pour que, par exemple, l'écoulement du liquide électrolytique dans l'enceinte 15 et au travers des fentes 21 prévues entre deux anodes voisines reste sensiblement inchangé, les fixations amovibles de ces anodes amovibles et de ces éléments de substitution amovibles 30 étant en outre connues.
Une autre forme de réalisation du réglage de la surface d'anode pour obtenir une superficie active suivant l'invention est schématisée à la figure 4. Dans ce cas, l'anode 6 est constituée par exemple par un ruban métallique 31 dont une section ou brin 32 présentant la superficie active susdite est tendu horizontalement, parallèlement à la feuille ou plaque métallique 3, entre une entretoise 34 de fixation aux parois latérales non représentées de l'enceinte 15 et un rouleau de déviation 35 autour duquel le brin inactif 36 constituant la section d'anode 136 non utilisée mais disponible s'enroule sur un demi-tour pour s'étendre ensuite sensiblement parallèlement au brin 32, de l'autre côté de celui-ci par rapport à la feuille ou plaque métalli-
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que 3 à revêtir,
des moyens connus supportant le rouleau de déviation 35 pour permettre le réglage de sa position suivant la direction de défilement, par exemple parallèlement à la bande d'acier 3, et donc le réglage de la superficie active du brin 32. D'autres moyens connus servent à tendre le ruban métallique 31, en exerçant par exemple une traction sur l'extrémité 37 du brin inactif 36.
Une autre forme avantageuse de réalisation du réglage de la superficie active d'une anode en ruban métallique 31 suivant l'invention consiste à augmenter sensiblement la distance entre la plaque ou feuille métallique 3 et une partie 136 du ruban 31, tandis que la superficie active du ruban est parallèle à la plaque ou feuille métallique 3, à une distance usuelle d'électrolyse. Cette partie 136 sera considérée comme inactive, malgré que, dans certains cas, elle puisse être à l'origine d'un dépôt minimal sur la cathode. Toutefois, par définition, la superficie active d'anode est celle de la ou des anodes s'étendant à proximité de la cathode.
Des rouleaux 39,40, parallèles entre eux et à la plaque ou feuille métallique 3, portés par un chariot de réglage connu en soi 41 constituent avantageusement une chicane pour régler la superficie active susdite suivant la direction de la double flèche 42. Les deux extrémités longitudinales du ruban 31 sont fixées chacune à une entretoise 34.
Les mêmes procédés et dispositifs de réglage suivant l'invention peuvent aussi être utilisés dans d'autres installations ou cellules de revêtement par électrolyse, comme par exemple dans celles ou le liquide électrolytique est injecté à contre-courant du défilement de la bande d'acier 3, que les anodes 5, 6 soient respectivement séparées par des fentes d'alimentation en liquide électrolytique ou non.
EXEMPLE
Dans le cas d'une installation ou cellule du type "Flash"déjà citée, quatre anodes 5, 6 ont été disposées en regard de chaque face 1, 2 à revêtir, à 10 mm de la face correspondante, transversalement au sens de défilement de la bande d'acier 3. Chaque anode 5, 6 présentait une surface anodique 7,8 de 1000 mm x 250 mm, parallèlement à ladite bande. Deux anodes 5 ou 6 d'un même côté de la bande d'acier étaient séparées par une fente 21 de 10 mm environ.
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La longueur anodique active totale obtenue pour chaque face était donc de 1000 mm (4 x 250 mm).
Ces anodes 5, 6 ont été réalisées en alliage de plomb et argent (1 %), en titane revêtu d'oxyde de ruthénium ou d'oxyde d'iridium (anodes insolubles) ou encore dans le même métal que celui à déposer sur la bande d'acier 3 à revêtir (anodes solubles).
Le métal à déposer étant du nickel, l'électrolyte avait la composition suivante :
EMI10.1
<tb>
<tb> [NiSO] <SEP> = <SEP> 232 <SEP> g/l
<tb> [H2S0lj. <SEP> ] <SEP> = <SEP> 10 <SEP> g/l
<tb> [H-BO] <SEP> = <SEP> 50 <SEP> g/l
<tb>
L'électrolyte a été injecté par les fentes 21 avec un débit total de 150 m 3/h par face à revêtir.
Pour obtenir un dépôt de nickel de 2 um sur les deux faces d'une bande d'acier de 500 mm de large, on a réalisé les conditions suivantes : - mettre en série deux cellules"Flash"semblables traitant chacune les deux faces 1, 2 ; - choisir une température d'électrolyse de 70 C ; - régler la vitesse de défilement de la bande d'acier 3 à 40 m/min. ; - régler le courant par face et par cellule à 11, 5 kA, la densité de courant étant ainsi de 230 A/dm2.
Pour réaliser un dépôt de 2 um sur la face 1 et de l, um sur la face 2, suivant l'invention on a intercalé entre la face 2 de la bande métallique 3 et deux anodes 6 correspondantes, un écran de masquage. De cette façon, cette face 2 n'a subi qu'une exposition réduite à la moitié de l'exposition de la face 1 soumise aux quatre anodes 5. Cet écran de masquage a été constitué de deux plaques rigides en polypropylène de 2 mm d'épaisseur couvrant chacune la surface anodique d'une anode 6. Ces plaques ainsi agencées ont permis cependant un écoulement normal du liquide électrolytique par les fentes 21 susdites.
Suivant l'invention, chaque cellule a reçu un courant total de 17, 25 kA réparti entre les anodes 5 et 6.
Suivant l'état antérieur de la technique, pour réaliser
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un dépôt de 2 pm sur la face 1 et de 1 um sur la face 2, il fallait par exemple maintenir le courant de 11, 5 kA par cellule pour les anodes
EMI11.1
5 de la face 1 et réduire le courant à 5, 75 kA pour les anodes 6 de la face 2. Il en résultait une différence de potentiel entre les anodes 5 et les anodes 6 et donc un dépôt de nickel sur les anodes 6 les moins positives aux endroits non masqués par la bande d'acier 3, soit dans le cas de l'exemple, sur 250 mm de part et d'autre de la zone masquée par la bande d'acier 3 lorsque celle-ci était correctement alignée dans la cellule.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sortir du cadre de la présente invention. C'est ainsi que l'injection de l'électrolyte peut se faire par l'ouverture 17 d'où la bande métallique sort de la cellule. La circulation de l'électrolyte se fera donc, dans ce cas, à contre-courant par rapport à la direction de défilement de la bande d'acier. La mise au potentiel cathodique du ruban d'acier peut aussi se faire au moyen d'un seul cylindre conducteur disposé en amont ou en aval de la zone d'électrolyse.
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"Method and device for adjusting the thickness of a coating deposited by electrolysis on a metal plate or sheet"
The present invention relates to a method for adjusting the thickness of a coating deposited by electrolysis in an electrolytic bath on at least one of the faces of a metal plate or sheet forming a cathode and running in a predetermined direction between at least two anodes having each a surface which extends, both in the determined direction and transversely thereto, at a substantially constant distance from the metal plate or sheet, the surface of an anode situated on one side of the metal plate or sheet being at least partially in opposition to the surface of an anode located on the other side.
We know by BE-B-901. 001, a device of the same kind in which the adjustment of the coating thickness deposited on one face of the metal plate or sheet relative to that deposited on the other face of the latter can be carried out, for a given speed of travel of the metal plate or sheet, by modifying the anode potential on the side of the face to be adjusted relative to the anode potential on the side of the other face.
In the known device, the metal plate or sheet to be coated is usually narrower transversely to the direction of travel than the anodes, so that during a transverse displacement relative to said direction, or during a variation in width, the metal plate or sheet remains completely between the anodes. The transverse ends of the surfaces of anodes which are in opposition and which are not separated by the metal plate or sheet face each other directly and the difference in potential prevailing between these anodes in opposition generates between said surfaces lines of current which cause a unwanted electroplating of the coating on the least positive anode.
This undesirable deposit can, among other things, adversely affect the coating thickness
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of the face of a metal plate or sheet which can subsequently pass in front of this deposit, deteriorate the anode, unnecessarily consume deposit metal and electrical energy, etc.
We know among other things by GB-A-2.093. 863 "edge masks" which consist of an electrically non-conductive material and which are arranged along the two longitudinal edges of the metal plate or sheet to be coated in order to cut the current lines outside this plate or sheet metal between the opposing anodes. However, these edge masks have the drawback, on the one hand, of having to be profiled in a manner adapted to the longitudinal edges of the metal plate or sheet and, on the other hand, of having to constantly follow the transverse displacements of these edges resulting from transverse displacements of said plate or metal sheet or variations in width thereof.
In order to constantly monitor the movements of the abovementioned edges, it is necessary to use very precise and very complicated automatic devices, therefore very expensive and fragile.
The object of the invention is to remedy these drawbacks and to present a method which makes it possible, on the one hand, to avoid coating deposits on the anodes themselves and, on the other hand, to carry out a simple adjustment and precise coating thickness on one side regardless of the coating thickness setting on the other side, while leaving the ends of the anodes free and open transversely to the determined direction so that they can act fully on the metal plate or sheet even if it has a transverse displacement, variations in width, irregular longitudinal edges, etc.
To this end, according to the method of the invention, the anodes are maintained on either side of the metal plate or sheet at substantially the same potential and the active area of the surface is adjusted in the determined direction at least an anode on the side of the concerned face of metal plate or sheet as a function of the desired coating thickness.
According to another embodiment of the invention, said active area is adjusted so that the total active length of anode in the determined direction is constant perpendicular-
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lie to this direction of travel.
According to an advantageous embodiment of the invention, to adjust the active area, a screen is placed between the relevant face of metal plate or sheet and the surface of at least one anode opposite this face.
According to a particularly advantageous embodiment of the invention, to adjust the above total active length, at least a portion of an anode is removed and the portion removed is replaced by a non-conductive substitution element, of shape and dimensions substantially identical.
The invention also relates to a device for adjusting the thickness of a coating deposited by electrolysis in an electrolytic bath on at least one of the faces of a metal plate or sheet forming a cathode moving in a determined direction between at least two anodes each having a surface which extends, both in the determined direction and transversely thereto, at a substantially constant distance from the metal plate or sheet, the surface of an anode situated on one side of the plate or metal foil being at least partially in opposition to the surface of an anode located on the other side.
According to the invention, this device comprises means for maintaining the anodes on either side of the metal plate or sheet substantially at the same potential and means for adjusting the active area of at least one anode by modifying the length total active anode taken in the determined direction, this modified active length being constant transverse to the determined direction.
Other details and particularities of the invention will emerge from the description of the drawings appended to this specification and which illustrate, by way of non-limiting examples, the method and a particular embodiment of the device according to the invention.
Figure 1 shows schematically in cross section a metal sheet to be coated disposed between two anodes.
FIG. 2 schematically shows a longitudinal section in elevation of an installation implementing the device and the method of the invention.
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Figure 3 is an enlarged longitudinal sectional view of part of the installation of Figure 2, according to another embodiment of the invention.
Figure 4 schematically shows a longitudinal section of another embodiment of the device according to the invention.
FIG. 5 schematically represents an advantageous embodiment of the invention.
The device according to the invention can advantageously be used in installations for coating by electrolysis of the two faces 1,2 (FIG. 1) of a metal plate or sheet 3 forming the cathode and being for example in the form of a strip steel 3 whose running direction may be horizontal, the steel strip being guided flat to the place of deposition of the electrolytic coating. The steel strip 3 passes for example between respectively upper 5 and lower anodes 6 substantially parallel to the steel strip 3. The anode surfaces 7,8 are equidistant from the latter and face each other in the absence of the steel strip 3.
It is commonly necessary to coat the two sides with a steel strip, for example nickel, the thickness deposited on side 1 may have to be 2 μm while that deposited on side 2 may be only 1 um.
An electrolytic coating installation known by BE-B-901. 001, under the cell name "Flash" is shown diagrammatically in FIG. 2 by way of example and supplemented by the device for adjusting the coating thickness according to an embodiment of the invention.
According to FIG. 2, a steel strip 3, for example, is brought in a running direction 10, by means of guide rollers 11, against a conductive roller 12 equipped with known means for transmitting to the steel strip 3 cathodic potential. The steel strip 3 guided longitudinally by two pairs of upper and lower guide rollers 13 travels horizontally and enters through an opening 16 in a known enclosure 15 comprising
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an electrolytic bath 14 and emerges therefrom through an opening 17. Then, the steel strip 3 can come into contact with another conductive roller 12 against which it is supported by a roller 18 and from which it departs while being deflected on the guide roller 19 by the support roller 20.
The enclosure 15 comprises upper anodes 5 above the steel strip 3 and lower anodes 6 below this strip 3. These anodes 5, 6 advantageously have the shape of a rectangular parallelepiped whose large faces are parallel to the steel strip 3 and extend longitudinally perpendicular to the direction of travel of the strip 3. Between two anodes 5 or 6 on the same side of the steel strip 3 is provided each time for example a slot introduction 21 of electrolytic liquid to constantly supply the electrolytic bath 14, this liquid escaping through the aforementioned inlet 16 and outlet 17 openings.
Known injectors 22, 23 are supplied in a known manner with electrolytic liquid from a box 24 which collects the liquid flowing inter alia through the openings 16 and 17, and bring this liquid to the aforesaid slots.
In addition, an upper anode 5 is, opposite a lower anode 6.
According to the invention, in the installation of FIG. 2 for example, to avoid untimely deposits on the anodes 5, 6, these are set to the same anode potential by the electrical conductors 105, 106 so that 'no current line appears between the upper anodes 5 and the lower anodes 6 at the places where the steel strip 3 does not separate these upper 5 and lower anodes 6. The potential difference between the anodes and the cathode, c that is to say the steel strip 3, is given for example by a current source 108 connected in a known manner, on the one hand, to the electrical conductors 105, 106 and, on the other hand, by electrical conductors
109, to the conductive rollers 12.
This potential difference is chosen by a person skilled in the art so that current lines generated between this strip or metal sheet 3 and the anodes deposit, for example nickel, on the faces 1, 2 thereof. during its scrolling in the electrolytic bath 14.
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For identical anode surfaces on either side of the steel strip 3 and for a given running speed
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of this strip in the enclosure 15, the duration of exposure of each face 1 and 2 thereof to the current lines is the same. To adjust the coating thickness of the face 1 relative to that of the face 2, according to the invention, for example, a part of the surface of the lower anodes 6 is masked opposite the face 2, so as to thus modify this exposure time. This masking is advantageously carried out by means of a material which is not electrically conductive which prevents current lines from being generated where the masking is carried out.
This non-electrically conductive material can be for example polypropylene, polyvinyl chloride, polyphenylene sulfide, teflon, etc. which are resistant to electrolytes. This leaves an "active anode surface" free.
In the context of the present description, the term "active anode area" should be understood to mean the total area of the anode (s) 5, 6 exposed directly to the cathode at a minimum distance from the latter making it possible to create a maximum acceptable density of electrolysis current, the surface exposed directly to the cathode being that from which the current lines leave towards the cathode.
The active anode surface is a function, among other things, of the thickness of the coating to be deposited, and is advantageously made so that, transversely to the direction of travel, the released length of anode or total active length of anode traversed by n ' any point on the steel strip 3 in the direction of travel is the same, and therefore the duration of exposure to the current lines is also the same for any point on this face 2.
As shown in Figures 2 and 3, the above masking can be obtained by means of a screen 26 non-conductive of electricity arranged between an anode 6 to be put out of service and the steel strip 3, this screen 26 can advantageously be fixed in a known manner at the respective anode 6. The area of the screen is substantially the same as that of the anode surface 8 to be masked or possibly the dimension of the screen 26 in the direction of travel is equal to the corresponding dimension of the anode 6 and the dimension
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transverse of the screen 26 in this direction is at least equal to the transverse dimension of the steel strip 3 in order to block said streamlines, including at the location of the longitudinal edges of the steel strip 3.
In this FIG. 3, a similar screen 26a has also been shown offset in the direction of travel relative to the anode 6a so as to cover only part of the corresponding anode surface 8. To this end, known adjustment means can be used to allow, for example, to move the screen 26a between a position where it completely covers the anode surface 8 and a position completely withdrawn to the left in the direction of travel, at away from this anode surface 8, in order to possibly select an appropriate partial covering of the anode 6.
It is also possible, according to the invention, to use screens 26b whose dimension in the direction of travel is less than the corresponding dimension of the anode 6.
Thus, by using one or more screens 26 and / or a screen 26a with an adjustable position and / or partial screens 26b, it is possible to obtain a precise adjustment of the above active length of the anodes corresponding to a side 1, 2 for which the coating thickness according to the invention is to be adjusted.
In another embodiment, also illustrated in FIG. 3, the screen according to the invention can consist of a curtain 27, the dimension of which is transverse to the direction of travel can be equal to the corresponding dimension of the anodes 6, while that the dimension of this curtain 27 in the direction of travel can be sufficient to cover all the anodes 6 arranged on the same side of the steel strip 3. It is possible, for example, to wind the curtain 27 around a drum 28 of a known type, arranged outside the enclosure 15, the curtain passing inside the enclosure 15 through a suitable horizontal slot 29, the drum 28 serving to store all or part of the curtain 27 not used to mask the anode surface 8.
The curtain 27 which has just been described as well as the screens
26, when they cover several anodes, can be perforated so that the electrolytic liquid introduced by the slots between anodes
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can pass between the curtain 27 or the screen 26 and the steel strip 3 to be coated, while respecting, by an appropriate arrangement of openings, the condition of achieving a total active length of anode in the direction of constant travel transversely to the direction of travel.
It is clear that the explanations given regarding screens 26 or curtains 27 adjoining the lower anodes 6 are valid for the upper anodes 5 and for any other form of anode used for this type of coating in electrolytic installations.
The present invention also provides that, in order to reduce the thickness of coating deposited for example on face 2 with respect to that deposited on face 1, one or more anodes 5, 6 are removable and can be replaced by substitution elements 30 (Figure 3) non-electrically conductive or part of which is non-conductive so as to meet the condition of total active length of constant anode for any point on face 1, 2 of steel strip 3 to be coated in progress scroll.
These substitution elements 30 have for example a volume practically identical to that of the anodes so that, for example, the flow of electrolytic liquid in the enclosure 15 and through the slots 21 provided between two neighboring anodes remains substantially unchanged, the fasteners removable from these removable anodes and these removable substitution elements 30 being further known.
Another embodiment of the adjustment of the anode surface to obtain an active surface according to the invention is shown diagrammatically in FIG. 4. In this case, the anode 6 is constituted for example by a metallic strip 31 of which a section or strand 32 having the above active surface is stretched horizontally, parallel to the metal sheet or plate 3, between a spacer 34 for fixing to the side walls not shown of the enclosure 15 and a deflection roller 35 around which the inactive strand 36 constituting the anode section 136 not used but available is wound on a half-turn to then extend substantially parallel to the strand 32, on the other side of the latter relative to the metal sheet or plate
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only 3 to wear,
known means supporting the deflection roller 35 to allow the adjustment of its position in the direction of travel, for example parallel to the steel strip 3, and therefore the adjustment of the active area of the strand 32. Other known means serve to tension the metallic strip 31, by exerting for example a pull on the end 37 of the inactive strand 36.
Another advantageous embodiment of the adjustment of the active area of a metal strip anode 31 according to the invention consists in substantially increasing the distance between the metal plate or sheet 3 and a part 136 of the strip 31, while the active area tape is parallel to the metal plate or sheet 3, at a usual distance from electrolysis. This part 136 will be considered as inactive, although in some cases it may be the cause of a minimum deposit on the cathode. However, by definition, the active anode surface is that of the anode or anodes extending near the cathode.
Rollers 39, 40, parallel to each other and to the metal plate or sheet 3, carried by an adjustment carriage known per se 41 advantageously constitute a baffle to adjust the above-mentioned active area in the direction of the double arrow 42. The two ends longitudinal of the ribbon 31 are each fixed to a spacer 34.
The same adjustment methods and devices according to the invention can also be used in other installations or cells for coating by electrolysis, as for example in those where the electrolytic liquid is injected against the current of the running of the steel strip. 3, whether the anodes 5, 6 are respectively separated by slots for supplying electrolytic liquid or not.
EXAMPLE
In the case of an installation or cell of the "Flash" type already mentioned, four anodes 5, 6 were placed opposite each face 1, 2 to be coated, 10 mm from the corresponding face, transversely to the direction of travel of the steel strip 3. Each anode 5, 6 had an anode surface 7.8 of 1000 mm × 250 mm, parallel to said strip. Two anodes 5 or 6 on the same side of the steel strip were separated by a slot 21 of about 10 mm.
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The total active anode length obtained for each face was therefore 1000 mm (4 x 250 mm).
These anodes 5, 6 were made of an alloy of lead and silver (1%), of titanium coated with ruthenium oxide or iridium oxide (insoluble anodes) or even in the same metal as that to be deposited on the steel strip 3 to be coated (soluble anodes).
The metal to be deposited being nickel, the electrolyte had the following composition:
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<tb>
<tb> [NiSO] <SEP> = <SEP> 232 <SEP> g / l
<tb> [H2S0lj. <SEP>] <SEP> = <SEP> 10 <SEP> g / l
<tb> [H-BO] <SEP> = <SEP> 50 <SEP> g / l
<tb>
The electrolyte was injected through the slots 21 with a total flow of 150 m 3 / h per side to be coated.
To obtain a nickel deposit of 2 μm on the two faces of a steel strip 500 mm wide, the following conditions were achieved: - putting in series two similar "Flash" cells each treating the two faces 1, 2; - choose an electrolysis temperature of 70 C; - set the running speed of the steel strip 3 to 40 m / min. ; - set the current per side and per cell to 11.5 kA, the current density thus being 230 A / dm2.
To make a deposit of 2 μm on the face 1 and of 1 μm on the face 2, according to the invention, a masking screen was inserted between the face 2 of the metal strip 3 and two corresponding anodes 6. In this way, this face 2 underwent only an exposure reduced to half the exposure of the face 1 subjected to the four anodes 5. This masking screen was made up of two rigid polypropylene plates of 2 mm d 'thickness each covering the anode surface of an anode 6. These plates thus arranged, however, allowed normal flow of the electrolytic liquid through the slots 21 above.
According to the invention, each cell received a total current of 17.25 kA distributed between the anodes 5 and 6.
According to the prior art, to realize
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a deposit of 2 μm on side 1 and 1 μm on side 2, for example it was necessary to maintain the current of 11.5 kA per cell for the anodes
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5 on side 1 and reduce the current to 5.75 kA for the anodes 6 on side 2. This resulted in a potential difference between the anodes 5 and the anodes 6 and therefore a deposit of nickel on the less anodes 6 positive in places not masked by the steel strip 3, that is to say in the example, over 250 mm on either side of the zone masked by the steel strip 3 when the latter was correctly aligned in the cell.
It should be understood that the invention is in no way limited to the embodiments described and that many modifications can be made to these without departing from the scope of the present invention. Thus the injection of the electrolyte can be done through the opening 17 from which the metal strip leaves the cell. The circulation of the electrolyte will therefore be, in this case, against the current with respect to the direction of travel of the steel strip. The steel strip can be brought to cathodic potential by means of a single conductive cylinder disposed upstream or downstream of the electrolysis zone.