BE404334A - - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  PROCEDE DE NETTOYAGE DES   METAUX   
Cette invention concerne le traitement des métaux, en particulier en vue du nettoyage de leurs surfaces. Elle est parti-   culièremen   efficace pour éliminer la rouille, les battitures, le charbon et les scories de la surface du fer et de l'acier, et   elle-! est   particulièrement applicable au traitement préliminaire aux diverses opérations de revêtement, telles que la galvanisation, l'émaillage, la peinture, le dépôt électrolytique, etc... 



  Comme il ressortira toutefois plus clairement de ce qui suit, 1' invention n'est pas limitée au traitement des métaux ferreux. 



   Une des caractéristiques de cette invention consiste à soumettre les surfaces des métaux à l'action de métaux ou autres substances élémentaires qui ont plus d'affinité pour l'oxygène que n'en a le métal à traiter. Ordinairement, ceci implique l'utilisation d'un métal qui occupe, dans l'échelle électrochimique, un rang plus élevé que le métal à traiter. Par exemple, s' il s'agit de traiter le fer ou l'acier, on peut soumettre le métal à l'action du sodium ou du calcium. De préférence, les métaux dont on se sert pour effectuer le traitement sont utilisés à 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 l'état naissant. 



   L'invention consiste plus particulièrement à soumettre l'objet qu'on veut nettoyer à l'action de métaux à l'état naissant par un procédé dans lequel l'objet est utilisé à la façon d' une cathode, dans un bain comprenant des composés des métaux les plus électropositifs, dans des conditions telles que le métal occupant dans l'échelle le rang le plus élevé se trouve mis en liberté à la surface de l'objet. 



   Le demandeur a découvert que des bains fondus des hydrates de sodium et de potassium effectuent très efficacement le nettoyage électrolytiqueo La température de fusion de ces composés (316  - 343  C) est suffisamment basse pour éviter une influence nuisible de la température sur les propriétés du métal en cours de nettoyage. Lorsque le chauffage du métal à une température élevée ne présente pas d'inconvénient, d'autres composés de métaux aloalins peuvent être utilisés en remplacement des hydrates, Si l'on désire des températures plus basses que celles permises par l'application d'hydrates, on peut obtenir ces températures à l'aide de sels à points de fusion inférieurs, tels que le nitrite de sodium (fondant à 213  C), employés seuls ou mélangés à un hydrate.

   Par le mélange judicieux de divers sels de sodium et de potassium, ainsi qu'il est bien connu, on peut obtenir une échelle de points de fusion assez étendue. 



   Ce procédé permet d'effectuer effectivement le nettoyage entre les limites d'une grande échelle de températures du bain fondu, mais il est préférable que la température soit au moins de 150  C. 



   Les densités de courant peuvent aussi varier considérablement dans l'opération de nettoyage. Toutefois, il conviendra ordinairement d'employer une densité de courant suffisante, et un temps d'immersion suffisant du métal dans le bain de nettoyage, pour effectuer une élimination sensiblement complète des oxydes superficiels pendant que le métal est dans le bain. 



   Pour effectuer le nettoyage d'objets ferreux par le 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 procédé précédemment décrit, on n'est pas limité à l'emploi de bains électrolytiques comprenant des composés de métaux alcalins. 



  L'important est d'utiliser un composé d'un métal ou autre élément ayant   pus   d'affinité pour l'oxygène que n'en a le fer, et usuellement   un étal   qui est plus électropositif que le fer, Par exemple, le chlorure de calcium fondu a donné de très bons résultats en ce qui concerne le nettoyageo Il est évident pour l'électrochimiste qu'il faudra fréquemment modifier les conditions de travail dans le cas d'un changement dans l'électrolyte;, Lorsqu'on emploiera le chlorure de calcium, par exemple, il faudra que l'anode soit faite en une matière qui résiste à l'action du chlore. 



   Le procédé a donné de très bons résultats dans le cas du nettoyage du fil métallique destiné à être galvanisé électro-   lytiquement   On illustrera cette application par un exemple. On enroule les fils à travers une auge peu profonde de dimensions convenables, de préférence en acier nickelé. On chauffe le creuset d'une manière convenable, de façon à maintenir le bain à l'état fondu. On peut avantageusement employer la soude caustique pour le bain, et il est préférable que les anodes soient en nickel . 



  On peut faire travailler le bain à toute température supérieure au point de fusion de la soude caustique, 455  C. étant une température convenable. 



   La densité de courant doit être proportionnée à la quantité d'oxyde qu'il s'agit de réduire de la surface du métal. 



  Dans le cas ordinaire, avec une densité de courant de 11 ampères environ par décimètre carré par exemple, une immersion de 10 à 15 secondes est usuellement amplement suffisante pour assurer une bonne élimination de l'oxyde. 



   On constate que lorsqu'on emploie la soude caustique, une tache brunâtre a tendance à se former sur le métal au moment où il sort du bain, et ce plus particulièrement aux températures relativement élevées. Cette coloration est souvent accompagnée d'un dégagement de bulles de gaz à la surface du métal. Il semble qu'il existe une corrélation entre ce fait et le fait que le so- 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 dium métallique restant à la surface du métal tend à réagir avec la soude caustique comme suit :
2 Na + 2 NaOH = Na20 + H2
L'oxyde de sodium ainsi engendré réagit probablement au contact de l'air pour donner naissance à du ferrate ou du ferrite de sodium. 



   2 Na20 + 2 Fe + 3 02 . 2 Na2Fe04
Il est bien entendu que l'explication qui vient d'être suggérée ne représente que la manière de voir du demandeur au sujet des réactions lui interviennent et que l'invention n'est en aucune façon limitée par elle. 



   Divers moyens peuvent être employés pour obvier à cette tendance à la coloration. L'effet oxydant est moindre aux températures inférieures et, par conséquent, il est recommandable que l'extrémité de sortie du bain possède une température relativement basse. On peut empêcher la coloration en recevant l'objet à sa sortie du bain dans une atmosphère inerte, telle qu'une atmosphère de gaz pauvre ou de vapeur d'eau, jusqu'à ce qu'il se soit refroidi. Il est aussi avantageux d'agiter l'objet ou le sel fondu juste avant de retirer l'objet, de façon à permettre à la première des réactions ci-dessus de s'accomplir au-dessous de la surface du bain. Un autre moyen efficace consiste à réduire la densité de courant à une faible valeur quelques secondes avant de retirer l'objet. 



   A la sortie de l'objet du bain, on peut enlever le sel fondu en excès en essuyant, en secouant ou de toute autre manière convenable, et on peut éliminer la pellicule restante en lavant l' objet dans un bain d'eau ou par un moyen analogue. Il est avantageux d'adopter un lavage à contre-courant permettant à la solution de sel ainsi obtenue d'être portée à un degré de concentration assez élevé, étant donné qu'il est facile de l'évaporer sous cette forme et de ramener le   se%   fondu à la cuve électrolytique. 



   Le procédé peut être appliqué en vue du traitement thermique des objets métalliques en même temps que s'effectue leur 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 nettoyage. En pareil cas, bien entendu, il est évident que la composition du bain doit être adaptée aux conditions désirées. Par exemple, la soude caustique ne convient pas, dans le cas de l'acier, à des températures supérieures à environ 700  C, étant donné qu' elle tend à réagir directement avec le fer en provoquant le dégagement de vapeur de sodium métallique. Pour les températures supérieures à celle qui vient d'être indiquée, on peut avantageusement employer un mélange par parties égales de carbonate de sodium et de chlorure de potassium. Il va de soi qu'on peut employer tout autre sel ou combinaison de sels convenable. 



   Le procédé effectue naturellement d'une manière extrêmement efficace l'élimination des matières organiques et il n'est pas nécessaire d'effectuer un dégraissage préliminaire. Il est souvent avantageux d'appliquer un courant anodique à l'objet avant de le faire travailler comme cathode. Ceci a pour effet d'oxyder le carbone et d'autres substances et rend possible l'obtention d' une surface propre dans un temps moindre. Si, après qu'il a été nettoyé, on fait travailler l'objet comme anode avant de le retirer du bain, une pellicule tenace, adhérente et de couleur brun foncé ou noire est susceptible de se former sur cet objet.

   Cette pellicule possède des propriétés protectrices considérables analogues à celles que confèrent à l'acier les revêtements de phosphate, et on peut l'employer avantageusement lorsque le métal est destiné à être peint ou laqué ultérieurement. 



   Lorsque la surface de l'objet est revêtue d'une quantité considérable d'oxyde, une quantité correspondante de métal spongieux subsistera après le   traitemento   On peut enlever ce métal, si on le désire, par des moyens mécaniques, tel que le brossage ou   l'immersion   de l'objet dans l'eau pendant qu'il est encore à l'état chaud, pu par un nettoyage électrolytique basé sur un dégagement de gaz à la surface. Un traitement particulièrement désirable pour un grand nombre d'usages consiste à faire travailler l'objet comme anode dans de la soude caustique ou de l'acide sulfurique, ce qui élimine le fer spongieux et laisse la surface à 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 l'état passif particulièrement approprié à la galvanosplastie. 



   Il est nécessaire de prendre des précautions pour maintenir la composition du bain constante entre les limites désirées. par exemple, la soude caustique absorbera l'anhydride carbonique de l'air, et ceci augmentera la température de fusion du bain, ce qui peut être indésirable. En pareil cas, il sera nécessaire d'empêcher l'accès de l'anhydride carbonique à la surface du bain à l'aide de couvercles ou d'une autre manière convenable, saut dans le cas où le sel fondu enlevé sur les objets retirés du bain suffit quantitativement à équilibrer l'anhydride carbonique absorbé. 



  De même, dans le cas précédemment mentionné dans lequel on concentre l'eau de lavage pour la réutiliser, on peut reconvertir le carbonate en soude caustique par un traitement à l'aide de chaux ou par un autre moyen connu. 



   Bien que   l'électrolyse   constitue un moyen efficace d' obtenir le métal à l'état naissant sur la surface de l'objet à traiter, l'invention n'est pas limitée à des procédés basés sur la dissociation électrolytique du bain fondu. On peut adopter tout procédé permettant de réaliser le contact entre un métal (ou autre substance élémentaire) fortement réducteur à l'état naissant et des surfaces ferreuses plus ou moins oxydées. 



   Sous son aspect le plus étendu, l'invention ne doit même pas être considérée comme limitée à l'utilisation d'éléments à l'état naissant. On a en effet obtenu d'excellents effets de nettoyage avec une réduction très effective d'oxydes de fer en soumettant l'objet ferreux, du fil de fer par exemple, à l'action d'un bain fondu d'un alliage de plomb et de sodium, ce dernier élément constituant 5% de l'alliage et la température du bain fondu étant d'environ 4500 C. Dans cette application, le sodium élémentaire dissous dans le plomb a agi de façon à donner le résultat désiré,
Le demandeur n'ignore pas que de nombreux procédés ont déjà été proposés pour nettoyer des métaux par l'électrolyse de 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 solutions aqueuses dans lesquelles¯ le métal à nettoyer est utilisé à la façon d'une cathode.

   Ces procédés antérieurs n'appliquent pas les principes fondamentaux de l'invention. La présente appli- cation d'un hydrate de métal alcalin à titre d'électrolyte, par exemple, implique non pas l'emploi d'une solution aqueuse, mais l' emploi d'un bain fondu de cette substance. Il est préférable que le bain ne contienne aucune substance, telle que l'eau, en quan- tité suffisante pour qu'elle se combine avec le métal alcalin aus- sitôt que celui-ci se libère de son composé à la cathode, Bien en- tendu, il n'est pas nécessaire que des substances, telles que l' eau, soient complètement exclues, surtout lorsque la densité de courant est élevée. Il est toutefois essentiel de ne pas employer de solution aqueuse. 



   Le procédé décrit donne des résultats entièrement diffé- rents de ceux qu'on peut obtenir avec les procédés de décapage or- dinaires. Lorsqu'on décape l'acier dans un acide, les impuretés telles que le carbone, le silicium, le soufre, etc, tendent à se concentrer à la surface. Grâce au présent procédé, les impuretés sont éliminées et il reste le métal pur. Ceci donne une surface qui résiste beaucoup mieux à la corrosion que celles qu'on avait pu obtenir jusqu'à ce jour. En temps normal, les surfaces en acier décapées à l'acide rouillent presque   immédiatement.   Au contraire, les surfaces en acier décapées par le présent procédé se conser- vent plusieurs mois sans   s'oxyder.   



    REVENDICATIONS ---------------------------   
 EMI7.1 
 1.- Dans un procédé de traitement de métaux, la mesure qui g , f consiste à soumettre la surface du métal traité à l'action d'un ye autre métal occupant un rang plus élévé dans l'échelle électrochiniqueo 
20- Dans une méthode de traitement de métaux, la mesure qui consiste à soumettre le métal, comme cathode, à l'électrolyse dans un bain fondu, pendant un temps suffisant pour nettoyer le métal dans le dit bain. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. @ <Desc/Clms Page number 8> @ 3. - Une méthode de traitement d'un objet métallique dont la surface est plus ou moins oxydée, dans laquelle on libère à la sur- face de l'objet un métal occupant dans l'échelle électrochimique un rang plus élevé que celui du métal de l'objet, afin de réduire l'oxyde sur la dite surface.

   4.- Dans le procédé de nettoyage des métaux, la mesure qui consiste à soumettre le métal à l'action de sodium métallique, en l'absence de quantités appréciables d'eau.

   5. - Dans le procédé de nettoyage d'un métal possèdant une surface plus ou moins oxydée, les opérations qui consistent à ré- duire l'oxyde en métal, par électrolyse dans un bain fondu, et à éliminer alors le métal réduit de la surface.

   6.- Dans le procédé de traitement de métaux, la mesure qui consiste à faire travailler le métal alternativement comme anode et comme cathode, dans un bain fondu.

   7.- Dans un procédé de nettoyage de métaux, la mesure qui consiste à faire travailler le métal comme cathode, dans un bain fondu comprenant des métaux de rang plus élevé dans l'échelle élec- trochimique, et à retirer l'objet dans des conditions telles que l' on évite la formation de composés oxydés à la surface.

   3.- Le procédé d'obtention d'une surface propre, résistant à la rouille, sur des objets en fer et acier, dans lequel on fait travailler le métal comme cathode dans un bain fondu contenant des quantités appréciables d'hydroxyde de sodium ou de potassium.

   9.- Le procédé de nettoyage d'une surface métallique qui con- siste à la faire travailler comme cathode dans un bain de sels fon- due, formés de métaux occupant dans l'échelle électrochimique un rang plus élevé que celui du métal qui est nettoyé, à retirer l'oh- jet du bain, à laver le sel adhérant à l'aide d'eau et à évaporer la solution saline ainsi formée, le sel dissout étant ramené au bain de nettoyage.

   10.- Le procédé de nettoyage de métaux qui consiste à utilisez l'objet comme cathode dans un bain fondu d'un sel alcalin, et à en former alors une anode dans une solution aqueuse pour éliminer le fer spongieux et rendre la surface passive.