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Perfectionnements au traitement de la surface d'objets en aluminium ou en alliages d'aluminium.
La présente invention se rapporte à "l'aluminium revêtu d'oxyde", terme par lequel on définit ici de l'aluminium ou des alliages à base d'aluminium recouverts d'un revêtement adhérent, dur, d'épaisseur appréciable, composé en majeure partie d'oxyde d'aluminium.
Les procédés dits "de revêtement avec un oxyde", de l'aluminium, qui consistent essentiellement à recouvrir de
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l'aluminium d'un revêtement adhérent dur composé en majeure partie d'oxyde d'aluminium, sont devenus d'une importance commerciale considérable.
Parmi ces procédés, celui ayant la plus grande application est basé sur l'emploi de solutions d'acide sulfurique comme électrolyte pour la formation du revêtement. Ce procédé consiste à placer l'aluminium comme anode dans une cellule électrolytique dont l'électrolyte est une solution contenant au maximum environ 70 % d'acide sulfurique, en poids. On fait passer un courant d'environ 5 à 40 volts à travers la cellule, laquelle est maintenue à des températures habituellement inférieures à environ 40 C. Il se forme un revêtement d'oxyde sur l'aluminium, sous l'action combinée de l'acide et du courant, les caractéristiques spécifiques de ce revêtement dépendant en majeure partie de la concentration de l'électrolyte.
Bien que ce procédé ait été considéré comme satisfaisant d'une façon générale, il présente certains désavantages inhérents qui ne sont pas faciles à surmontero le but principal de cette invention est le perfectionne ment du procédé ci-dessus par l'emploi d'un électrolyte modifié formé par une solution d'acide sulfurique, qui est capable de produire des revêtements de propriétés améliorées et qui, en outre, est très bien destiné à l'exploitation commerciale. D'autres buts apparaîtront de la description suivante de l'invention.
On a trouvé que l'action des électrolytes à base de solution d'acide sulfurique, employés pour l'obtertion de revêtements d'oxyde sur de l'aluminium, peut être considérablement modifiée et améliorée, lorque l'on mélange à ces solutions un acide organique tel qu'un acide organique dibasique.
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lorsque l'on emploie de tels mélanges d'électrolytes dans les procédés décrits ci-dessus pour l'obtention de revêtements d'oxyde, les revêtements obtenus présentent les propriétés avantageuses des revêtements produits dans des électrolytes à base de solution d'acide sulfurique, et en outre, plusieurs des propriétés désavantageuses de ces revêtements sont rec- tifiées. De plus, l'électrolyte est mieux adapté à une exploi- tation commerciale que ne l'est l'electrolyte à base d'acide sulfurique seulement.
Par exemple, une des propriétés du revêtement d'oxyde qui est favorablement influencée par l'emploi d'un électrolyte contenant un acide organique et de l'acide sulfurique, est la résistance à l'abrasion. Une des raisons courantes pour lesquelles on produit un revêtement d'oxyde sur de l'aluminium, est d'obtenir un produit ayant une beaucoup plus grande résistance à l'abrasion que les simples surfaces d'aluminium. lorsque l'on travaille avec des électrolytes à l'acide sulfurique, il est nécessaire que les solutions soient maintenues à des températures inférieures à environ 30 C., sinon les revêtements tendent à devenir tendres ou pulvérulents et la résistance à l'abrasion diminue beaucoup.
Par conséquent, lorsque l'on doit recouvrir de grandes surfaces et qu'il est donc nécessaire d'avoir un fort courant d'alimentation, un refroidissement artificiel de l'électrolyte est nécessaire, si la température de cet élec- trolyte doit être maintenue suffisamment basse pour donner des revêtements d'une résistance à l'abrasion suffisamment élevée. Si l'on ne dispose pas d'eau froide courante, on peut installer un refroidisssement artificiel, mais les dépenses ainsi occasionnées s'ajoutent d'une façon importante aux frais de l'exploitation. La réfrigération a été un inconvénient important de la production de revêtements à l'aide d'électro-
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lytes à l'acide sulfurique.
Cependant, lorsque selon la présente invention on emploie un électrolyte constitué par un mélange d'acide sulfurique et d'un acide organique dibasique, la nécessité de l'emploi d'une installation de réfrigération est pratiquement éliminée, vu que non seulement les électrolytes à l'acide sulfurique et acide organique dibasique produisent des revêtements d'oxyde de plus grande résistance à l'abrasion que ceux obtenus par un électrolyte à l'acide sulfurique seulement, mais encore le nouvel électrolyte produit des revêtements de grande résistance à l'abrasion, même en travaillant à des températures relativement élevées.
Un essai courant pour la résistance à l'abrasion de ces revêtements, est exécuté en faisant tourner une plaque d'aluminium recouverte d'oxyde contre une roue abrasive sous une pression constante. Le nombre de révolutions de la plaque, qu'il est nécessaire de faire pour entamer le revêtement, donne la mesure de la résistance à l'abrasion. En soumettant à cet essai des échantillons d'aluminium recouverts d'oxyde, préparés en plaçant l'aluminium comme anode dans une cellule électrolytique dont l'électrolyte était composé d'une solution contenant 25 % en poids d'acide sulfurique et des échantillons préparés en plaçant l'aluminium comme anode dans une cellule électrolytique dont l'électrolyte était composé d'une solution contenant 3 % en poids d'acide sulfurique et 3 % en poids d'acide oxalique, les résultats suivants ont été obtenus.
En maintenant les cellules, pendant l'opération, à une température d'environ 25 C., la résistance à l'abrasion de l'aluminium reouvert d'oxyde prépare dans l'électrolyte à l'acide sulfurique seulement, était de 340, tandis que la résistance de l'abrasion de l'aluminium recouvert d'oxyde préparé dans l'élec-
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tbrolyte à l'acide sulfurique et à l'acide organique diba-
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sique, était de 490. En faisant travailler la cellule à une température d'environ 37 C., la résistance à l'abrasion de l'aluminium recouvert d'oxyde préparé dans l'électrolyte à l'acide sulfurique seul, n'était que de 50 seulement, tandis que la résistance à l'abrasion de l'aluminium recouvert d'oxyde produit dans le bain d'électrolyse acide sulfurique-acide or- ganique dibasique était de 580.
Ces chiffres ne sont seulement que des exemples de l'effet produit par l'emploi d'électrolyt.es de concentrations en acide sulfurique différentes et par l'emploi d'électrolytes contenant différentes quantités d'acide sulfurique et d'acide organique dibasique.
Les revêtements d'oxyde produits par l'emploi d'électro- lytes acide sulfurique-acide organique dibasique, selon la présente invention, présentent les caractéristiques désirables des revêtements d'oxyde produits dans un électrolyte à l'acide sulfurique. Ces revêtements sont blancs ; sont durs, ils sont composés en majeure partie d'oxyde d'aluminium et ils adhèrent fortement à la surface de l'aluminium en recouvrant cette surface d'un revêtement protecteur d'une grande valeur pratique et de très belle apparence.
Il est évidemment nécessaire, pour la préparation des électrolytes à l'acide sulfurique et à l'acide organique d'employer un acide organique qui soit stable et soluble dans les conditions indiquées. Parmi ces acides, on a remarqué que certains sont préférables à d'autres et que l'acide oxalique (H2C204), l'acide malique (H6C405) et l'acide malonique (C3H4O4), lorsqu'ils sont mélangés à de l'acide sulfurique pour former l'électrolyte, permettent d'obtenir des revêtements dans lesquels les plus grands avantages de l'invention semblent réalisés, bien que les
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avantages de 1!invention puissent être réalisés avec d'autres acides organiques et souvent dans un but très utile.
Parmi les autres acides dibasiques qui sont utilisables, on peut indiquer l'acide maléique (C4H4O4), l'acide succinique (C4H6O4), etc. L'acide sulfurique et l'acide organique dibasique peuvent être mélangés avec de l'acide sulfurique en pro portions variables et on peut ainsi produire d'excellents revêtements d'oxyde sur de l'aluminium. On peut employer des concentrations d'acide sulfurique allant jusqu'à 70 % en poids et lors de l'exécution pratique de l'invention, on a trouvé que des électrolytes commerciaux contenant environ de 0,5 à 15 % en poids d'acide sulfurique et environ 0,5 en poids jus@u'a environ la limite de saturation (habituellement aux environs de 9 % en poids à la température de travail) d'acide oxalique, sont particulièrement avantageux pour une mise en oeuvre sur une grande échelle.
Par exemple, un électrolyte contenant 0,5 % en poids d'acide sulfurique et 3 /-Il en poids d'acide oxalique, a donné de très bons résultats, comme du reste a semblablement donné de très bons résultats un électrolyte contenant 9 % en poids d'acide sulfurique et 5 % en poids d'acide oxalique.
De même, un électrolyte contenant 3 % en poids d'acide sulfurique et 3 % en poids d'acide malique est très bien approprié pour la mise en oeuvre du procédé, ainsi qu'également une solution contenant 3 % en poids d'acide sulfurique et 3 % en poids d'acide malonique. lors de l'exécution pratique de l'invention, l'électrolyte acide sulfurique-acide organique dibasique, est placé dans une cellule électrolytique dont la cathode peut être en n'importe quelle matière appropriée telle que de l'aluminium ou du plomb et dont l'anode est l'objet en alumihium ou en alliage
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,u#inium qui doit être revêtu.
On fait passer à travers
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cette cellule un courant qui est habituellement d'environ 10 à 30 volts, mais qui peut s'élever jusqu'à 50 volts et l'opération est poursuivie jusqu'à ce qu'un revêtement de l'épaisseur désirée soit formé. On a trouvé qu'un avantage particulier de l'emploi du nouvel électrolyte est qu'en augmentant la durée du traitement, le revêtement ne tend pas à devenir pulvérulent ou à avoir une surface tendre d'une façon appréciable. Comme des revêtements épais d'oxyde sont très souvent désirables et comme l'épaisseur est directement proportionnelle à la durée du traitement, c'est évidemment une propriété avantageuse de l'électrolyte que de permettre la formation sur de l'aluminium de revêtements épais et de surfaces dures.
On a parlé d'électrolytes composés de solutions d'acide sulfurique et d'acide organique dibasique, mais on doit comprendre sous cette désignation des solutions acides des sels de l'acide sulfurique et de l'acide organique dibasique, lorsque ces sels sont tels que leur présence combinée dans la solution ne provoque pas la précipitation de l'un ou'd'un autre des radicaux acides et lorsque les métaux à partir desquels ces sels sont formés ne tendent pas à se précipiter de la solution sur la cathode en traitement. Par exemple, on considère comme faisant partie de l'invention l'emploi des sels des métaux alcalins, y compris l'ammonium, et de solutions acides de ces sels.
Bien que les revêtements produits par l'emploi d'électrolytes contenant la fois de l'acide sulfurique et un acide organique dibasique sont préférés, il est possible d'obtenir des revêtements de caractéristiques et de propriétés semblables, en faisant subir des traitements anodiques à la surface de
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l' aluminium, successivement dans des électrolvtes à base d'acide sulfurique et ensuite dans un électrolyte à base d'un acide organique dibasique.
Ainsi, l'aluminium peut en premier lieu constituer l'anode ':.'un électrol@te tonné d'une solu- tion d'acide sulfurique, contenant environ de 2 70;en poids d'acide sulfurique, l'électrolyte étant de préférence maintenu à des températures au-dessous de 400 C. et un cou- rant électrique d'une tension d'environ 35 à 40 volts passant à travers la cellule. L'aluminium ainsi revêtu est alors placé comme anode dans une cellule électrolytique dont l'électrolyte contient un acide organique dibasique tel que l'acide oxalique ou l'acide malonique. Lorsque l'on emploie de l'acide oxalique comme acide dibasique, l'électrolyte doit de préférence contenir environ 2 à 9 % en poids de cet acide.
La température de l'électrolyte est de préférence maintenue audessous de 4500. et le voltage de la cellule doit être normalement d'environ 30 à 80 volts. On a trouvé que ce traitement en deux phases permet de former entre le revêtement d'oxyde formé en premier lieu et la surface d'aluminium à laquelle ce revêtement est uni d'une manière intégrale, un deuxième revêtement d'oxyde ayant des propriétés différentes, de telle sorte que de cette manière le revêtement en plusieurs couches présentent des propriétés différentes correspondant aux propriétés de ses parties constituantes.
Lorsqu'il est indiqué dans la description précédente, comme du reste dans le résumé qui suit, que l'aluminium est employé comme anode, il est entendu que l'emploi de courant continu, aussi bien que de courant alternatif, est visé par l'invention et qu'aussi longtemps que l'aluminium se trouve comme anode avec du courant continu ou comme électrode avec du courant alternatif, le revêtement anodique d'oxyde sera produit.