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Dispositif pour la fabrication d'un feuil métallique composite par dépôt électrolytique.
La présente invention concerne un dispositif pour la fabrication d'un feuil métallique composite par dépôt électrolytique. Elle porte également sur un procédé de fabrication d'un feuil métallique composite par dépôt électrolytique au moyen de ce dispositif.
Au sens de la présente demande, un feuil métallique est une feuille métallique dont l'épaisseur est inférieure à 100 am, et est de préférence comprise entre 15 et 60 am.
On connaît déjà, dans la technique, des dispositifs pour le dépôt électrolytique de revêtements sur les deux faces d'une bande d'acier, dans lesquels une roue à axe vertical guide ladite bande devant des éléments d'anode. Un exemple d'un tel dispositif est décrit notamment dans le brevet US-A-2,271, 735.
Ce dispositif connu présente plusieurs inconvénients importants. Il est limité au dépôt d'un revêtement permanent sur un substrat existant, tel qu'une bande d'acier. Ensuite, le revêtement des deux faces du substrat exige l'emploi de deux roues successives, ce qui augmente fortement les frais d'installation et de fonctionnement du dispositif, ainsi que son encombrement. Enfin, la trajectoire du substrat est limitée à une forme en arc de cercle, puisqu'elle est définie par une roue tournant autour d'un axe.
L'objet de la présente invention est de proposer un dispositif pour la fabrication d'un feuil métallique par dépôt électrolytique, qui ne présente pas les limitations et les inconvénients précités. Le dispositif de l'invention permet en effet de fabriquer, dans une seule et même installation, un feuil métallique constitué de plusieurs couches, indépendant du substrat et selon une trajectoire qui n'est pas nécessairement circulaire.
Conformément à la présente invention, un dispositif pour la fabrication d'un feuil métallique composite par dépôt électrolytique, qui comporte une cathode présentant une surface verticale mobile horizontalement suivant
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une trajectoire fermée et une pluralité d'éléments d'anode disposés le long de ladite trajectoire de façon à délimiter avec ladite surface verticale un intervalle d'électrolyse de largeur constante, est caractérisé en ce que ladite pluralité d'éléments d'anode est divisée en au moins deux groupes d'éléments d'anode, en ce que lesdits groupes d'éléments d'anode sont séparés l'un de l'autre par des moyens d'étanchéité,
et en ce que chacun desdits groupes d'éléments d'anode comporte ses propres moyens d'alimentation en électrolyte et d'évacuation de l'électrolyte ainsi que ses propres moyens de raccordement électrique.
Avantageusement, chaque groupe d'éléments d'anode est raccordé à une source d'un électrolyte différent de l'électrolyte du groupe d'éléments d'anode qui le précède immédiatement.
Il est également intéressant que chacun desdits groupes d'éléments d'anode, y compris de préférence le dernier, considéré dans le sens de circulation de ladite surface verticale mobile, soit suivi de moyens de rinçage du feuil métallique. Ces moyens de rinçage ont pour but d'éviter l'entraînement de résidus d'électrolyte d'un groupe d'éléments d'anode dans le groupe suivant. Dans le cas du dernier groupe d'éléments d'anode, les moyens de rinçage permettent d'éliminer tout résidu d'électrolyte entraîné par le feuil.
Le dispositif de l'invention peut en outre comporter des moyens pour faire varier l'épaisseur des différentes couches métalliques qui constituent le feuil composite.
En particulier, il peut être prévu des moyens pour faire varier ou éventuellement pour interrompre l'alimentation électrique d'au moins une partie des éléments d'anode d'un ou de plusieurs desdits groupes. Il est ainsi possible de modifier ou même d'annuler la densité du courant d'électrolyse dans des éléments d'anode déterminés, et d'agir ainsi sur l'épaisseur de la couche métallique déposée dans lesdits éléments d'anode.
De manière connue en soi, le dispositif de l'invention peut comporter également des moyens pour séparer le feuil métallique composite et le substrat.
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Un autre aspect de l'invention concerne un procédé de fabrication d'un feuil métallique composite par dépôt électrolytique sur un substrat mobile.
Suivant ce procédé, on fait circuler un substrat cathodique suivant une trajectoire fermée, ledit substrat présentant une surface verticale qui se déplace horizontalement en face d'une pluralité d'éléments d'anode disposés le long de ladite trajectoire de façon à délimiter avec ladite surface verticale un intervalle d'électrolyse de largeur constante, on divise ladite pluralité d'éléments d'anode en au moins deux groupes d'éléments d'anode, on alimente chaque groupe d'éléments d'anode séparément avec un électrolyte différent de l'électrolyte alimentant le groupe d'éléments d'anode qui le précède immédiatement, on effectue le dépôt électrolytique de couches métalliques successives sur ladite surface verticale,
à partir des électrolytes respectifs dans lesdits groupes d'éléments d'anode et on sépare finalement le substrat et le feuil métallique composé desdites couches métalliques successives.
Dans le cadre de ce procédé, on peut faire varier différentes conditions opératoires en fonction notamment de l'épaisseur respective des différentes couches métalliques à déposer dans les groupes d'éléments d'anode successifs.
Le substrat étant en général constitué par un ensemble rigide, la vitesse de déplacement de ladite surface verticale est identique par rapport à tous les groupes d'éléments d'anode.
On peut cependant faire varier d'autres conditions, telles que le débit d'électrolyte, l'intensité du courant d'électrolyse ou encore le nombre d'éléments d'anode participant effectivement à l'électrolyse dans un ou plusieurs desdits groupes.
La présente invention sera exposée de manière plus détaillée dans la description d'une variante particulière de mise en oeuvre, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels la Fig. 1 est une vue en plan d'un dispositif particulier pour produire un feuil métallique comprenant trois couches superposées ; et la
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Fig. 2 est une vue en coupe radiale à travers le dispositif d'électrolyse, suivant la ligne 1-1 de la Fig. 1.
Ces figures constituent des représentations schématiques, dans lesquelles on n'a reproduit que les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention. Des éléments identiques ou analogues sont désignés par les mêmes repères numériques dans les deux figures.
La Fig. 1 est une vue en plan d'un dispositif particulier, de forme essentiellement circulaire, destiné à produire un feuil métallique composé de trois couches déposées successivement.
La forme circulaire illustrée ici n'est nullement limitative de la portée de l'invention ; cette forme pourrait être différente, par exemple ovale ou elliptique, ou encore comporter des tronçons rectilignes et des tron- çons courbes, selon le mode d'entraînement du substrat mobile.
Le dispositif de la Fig. 1 comporte essentiellement une cathode rotative 1, qui décrit une trajectoire circulaire autour d'un axe vertical, et une pluralité d'éléments d'anode disposés le long de cette trajectoire circulaire. Dans la variante représentée, ladite pluralité d'éléments d'anode est divisée en trois groupes d'éléments d'anode 2,3, 4. Ces groupes d'éléments d'anode sont séparés l'un de l'autre par des espaces 5,6 ; de plus, il est prévu un espace plus grand entre les groupes d'éléments d'anode 2 et 4, dans lequel sont disposés des moyens pour séparer le feuil métallique et le substrat. Ces moyens sont symbolisés ici par un rouleau de renvoi 7.
Les éléments d'anode constituant les groupes 2,3 et 4 appartiennent ici de préférence au type décrit dans la demande de brevet BE-A-8901269.
La structure d'une cellule d'électrolyse comportant ce type d'anode est représentée schématiquement dans la Fig. 2, dans une vue en coupe radiale suivant la ligne 1-1 de la Fig. 1. La cathode rotative 1 se déplace dans le sens de la flèche Il. Dans la position de la coupe, la cathode 1 délimite avec le groupe 3 d'éléments d'anode un intervalle d'électrolyse 8 de largeur constante. Le groupe d'éléments d'anode 3 est équipé de moyens
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d'alimentation en électrolyte, tels qu'une conduite 12 avec une vanne 13.
L'électrolyte arrive dans l'intervalle d'électrolyse 8 à travers des orifices appropriés ménagés dans la face antérieure des éléments d'anode ; l'électrolyte usé est ensuite évacué par gravité, suivant les flèches 14 et il est recueilli dans un bac 15 d'où il est de préférence envoyé dans un circuit de régénération.
Il va de soi que ce type d'élément d'anode n'est mentionné que pour illustrer l'invention, mais que les éléments d'anode pourraient être de tout type approprié délimitant un intervalle d'électrolyse 8 avec la cathode rotative 1.
Revenant à la Fig. 1, les groupes successifs d'éléments d'anode, tels que 2 et 3,3 et 4, sont séparés l'un de l'autre par des cloisons étanches 9.
Une cloison étanche 10 peut également être prévue entre les deux groupes extrêmes d'éléments d'anode, à savoir ici 4 et 2 ; cette cloison 10 est de préférence placée à l'entrée du premier groupe, ici 2, pour ne pas constituer un obstacle à la sortie du feuil métallique hors du dernier groupe 4. Ces cloisons se prolongent jusqu'au bac 15, qu'elles divisent également en autant de compartiments séparés qu'il y a de groupes d'éléments d'anode. Chacun de ces compartiments est muni de ses propres moyens, non représentés, pour envoyer l'électrolyte correspondant dans un circuit de régénération distinct.
Chaque groupe d'éléments d'anode 2,3 et de préférence aussi 4, est suivi de moyens de rinçage 16, qui empêchent l'entraînement d'électrolyte d'un groupe d'éléments d'anode au groupe suivant, par le feuil métallique et/ou la cathode rotative. Ces moyens de rinçage 16 sont avantageusement disposés entre la fin d'un groupe d'éléments d'anode et la cloison étanche 9,10 qui sépare ledit groupe du groupe suivant.
Dans l'espace plus long qui sépare les groupes d'éléments d'anode 2 et 4 sont disposés des moyens pour séparer le feuil métallique du substrat 1 ; ces moyens sont symbolisés par un rouleau de renvoi 7, situé par exemple au-dessus d'une partie élargie du bac de collecte 15.
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Le dispositif de l'invention fonctionne de la façon suivante : La Fig. 1 montre un dispositif de dépôt électrolytique qui comprend une cathode rotative 1 autour de laquelle sont disposés trois groupes successifs d'éléments d'anode 2,3, 4 ; ces groupes d'éléments d'anode sont séparés les uns des autres par des cloisons étanches 9,10. De ce fait, le dispositif est conçu pour fabriquer un feuil métallique composé de trois couches superposées.
Par des moyens connus en soi et non représentés dans la Fig. 1, le dispositif est alimenté d'une part en courant électrique et d'autre part en électrolyte, chaque groupe d'éléments d'anode étant alimenté séparément.
Dans l'exemple représenté, les groupes d'éléments d'anode 2 et 4 peuvent être alimentés par un électrolyte constitué par une solution de chrome, tandis que le groupe d'éléments d'anode 3 utilise un électrolyte à base de fer.
On fait alors tourner la cathode dans le sens indiqué par la flèche Il. Il se dépose successivement sur la cathode 1 une première couche de chrome dans le groupe d'éléments d'anode 2, une couche de fer dans le groupe 3 et une seconde couche de chrome dans le groupe 4. L'épaisseur respective des différentes couches est déterminée par les conditions d'électrolyse régnant dans les différents groupes d'éléments d'anode. A densité de courant égale et pour un débit spécifique d'électrolyte identique dans les trois groupes d'éléments d'anode, les durées de dépôt, et par conséquent les épaisseurs des couches déposées, sont proportionnelles au nombre d'éléments d'anode des groupes respectifs.
Dans le cas du présent exemple, la couche de fer centrale sera nettement plus épaisse que les deux couches extérieures de chrome.
Le feuil métallique composite 17 ainsi obtenu, recueilli à la sortie 7 du dispositif de la Fig. 1, constituera en fait une bande très mince de fer revêtue de chrome sur ses deux faces.
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Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui a été décrit et illustré. D'une manière générale, on peut en effet concevoir un dispositif de dépôt comportant un nombre quelconque de groupes d'éléments d'anode, pour autant que ce nombre soit au moins égal à 2, avec toutes combinaisons d'électrolytes en fonction de la structure du feuil métallique composite à fabriquer.
La présente invention offre ainsi le grand avantage de permettre la fabrication, dans un seul dispositif, de feuils métalliques composites de structures diverses, sans que ledit feuil soit lié à un substrat et en pouvant utiliser comme matières premières des résidus métalliques tels que des ferrailles ou divers déchets de fabrication.