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Procédé d'électrolyse.
Les opérations réalisées jusqu'à ce jour en vue de pro- duire à l'aide d'électrodes une oxydation, une réduction, un dépôt électrolytique ou une transformation quelconque, utili- sent un courant continu ou alternatif. Les .Inconvénients de l'u- tilisation pure et simple d'une nature de courant déterminé (courant continu ou courant alternatif) emprunté aux sources usuelles d'énergie dont on dispose (secteur de production de courant, continu ou alternatif, accumulateurs, plies, etc ...) peuvent être résumés comme suit :
Un phénomène électrolytique est caractérisé en principe par des décharges d'Ions qui passent ensuite à l'état de métal, de gaz ou de molécules, mais comme toujours un électrolyte
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contient plusieurs anions ou plusieurs cations et 'il y a de ce fait compétition possible entre plusieurs réactions et cela peut avoir pour conséquence de modifier ou d'altérer le produit que l'on cherche à obtonir.
Le demandeur a imaginé un moyen pratique d'éviter les inconvénients décrits ci-dessus.
Un principe qui vient immédiatement à l'esprit pour remédier à l'utilisation d'un courant continu constant ou d'un courant alternatif emprunté au;)! sources usuelles dont on dispose et par suite symétrique, consiste à substituer à ces courants des courants de sens alternés. Il semblerait que ces alternances seraient de nature à provoouer une manière de déséquilibre apte à supprimer les inconvénients des courants de types ciè dessus visés. est
En fait, il n'ea rien ainsique les travaux du deman- deur ont permis de l'ztablir, Aussi bien le résultat cherché, et singulièrement la suppression des dépôts parasitaires, ne s'obtiennent-ils qu'en ayant recours aux moyens que le deman.. deur a reconnus.
Ces moyens consistent en principe en une détermination expérimentale préalable de la durée de passage des diverses alternances, et des tensions sous lesquelles elles sont appliquées. Pratiquement ainsi que l'a imaginé le dernan- deur, les moyens nécessaires comportent un appareillage par quoi les facteurs tension, durée de chaque alternance, rapport des quantités d'électricité traversant le bain au cours de chaque alternance, peuvent se régler facilement et être confor- mes à des valeurs préalablement établies par l'expérience.
gomme il a été dit plus haut il ne suffit pas d'agir sur le sens du courant autrement dit de produire des alternan- ces, il estindispensable de disposer de moyens qui permettent d'agir tant sur la durée que sur les autres caractéristiques dès alternances; les divers facteurs devant varier suivant les données fournies par l'expérience.
Le demandeur a pu établir
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que l'on ne pourrait obtenir aucun avantage systématique en se bornant à faire passer des alternances de,potentiel défini et en agissant uniquement sur les durées de chacune de ces alter- nances, par exemple dans le cas d'un dépôt électrolytique il ne suffirait pas, indépendamment des conditions de potentiel électrique, de produire le dépôt pendant un temps donné; une telle méthode donnerait en fait un mauvais résultat.
Si l'on ne par déterminait pas par une expérience préalable les.variations indé. pendantes de différents phénomènes (potentiel des deux ondes, .rapport des quantités respectives diélectricité, fréquence, température) le passage d'une onde inverse produirait une disso-. lution du métal déposé ou d'une manière générale la destruction de l'effet cherché et par suite aurait un effet désastreux sur le rondement de l'opération. Bien entendu, la méthode dont les inconvénients viennent d'être mis en évidence, peut au con- traire s'avérer utilisable quand on se propose d'aboutit à une dissolution.
L'invention comporte en dehors de la méthode de détermi- nation préalable ci-dessus rappelée, un appareillage qui permet, après détermination préalable des facteurs caractéristiques du courant (intensité, potentiel, rapport des quantités d'électri- cité passant dans chaque alternance, température, durée des alternances), de régler rapidement et par. des moyens très sim- ples ces divers facteurs-en vue de la réalisation d'une opéra- tion déterminée. @
Dans ce qui'suit, il est donné à titre d'exemples des 'applications des procédés de modulation et d'appareillages très simples qu'exige la mise en oeuvre de ce procédé.
Par exemple *dans le cas d'un bain de chromage .de compo- sition suivante : acide chromique 250 g/litre ( acide sulfurique 2,5 g/litre que 3'on utilise à la température de 50 en courant continu,
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@ on obtient au bout de 15 minutes un relèvement de chrome (sur plaque d'acier) dont la densité est comprise entre 2 et 4 et la dureté de 800 Vickers environ.
Quand on utilise du courant modulé à l'aide des dispositifs ci-dessous dans les mpêmes condi- ditions de bain et de température, de temps et de densité de courant que celles qui viennent d'être précisées : acide chromique 250 g/litre( ) densité de courant 15 amp/dm2 (températtre 50 acide sulfurique 2,5 g/litre température on:obtient un chrome de densité qui peut varier de 5 à la den- sité du chrome métallique ordinaire (6,9) et dont la dureté est comprise entre 1200 et 1300 Vickers.
L'appareil d'ensemble pour la réalisation de la méthode d'alternance où les facteurs précités (potentiel, intensité, durée, rapport des quantités d'électricité passant dans chaque alternance, durée de chaque alternance, température) sont déter- minées préalablement par l'expérience, comporte les éléments suivants :
Dans un bac b de construction usuelle, connue, se trouve déposé l'électrolyse f et les électrodes anode d, cathode e (figure 1).
Le modulateur N alimenté en courant continu par les bornes I1 et 12 est relié au circuit en K1 et K2; Le circuit comporte en outre un interrupteur T et tout l'équnpement voulu pour réaliser le contrôle des divers éléments caractéristiques du courant utilisé, par exemple, un ampèremètre R et un vol- mòtre V.
Suivant la nature de l'électrolyte et les résultats à obtenir on détermine expérimentalement les caractéristiques des courants à utiliser, la durée de l'expérience ayant été déter- minée expérimentalement, on pourra faire cesser le courant à l'aide d'organes usuels. On peut concevoir qu'industriellement on pourra obtenir des résultats semblables à l'aide des móca- ''-. niâmes d'horlogerie actionnant dans le sens voulu les inter- @ rupteurs'.
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Pour régler les diverses caractéristiques du courant d'électrolyse, on emploie le moyen connu en soi qui comporte 1'utilisation du modulateur M. La fig. 2 représente le modula- teur M. Sur un même arbre sont portés quatre collecteurs E, F,
G, H; sur les collecteurs, qui pour l'intelligence du texte sont représentés juxtaposés, f.rottent quatre balais visibles sur le schéma : B1, B2, C1, C2, montés de manière que B1 soit diamétralement opposé à B2 et C1 diamétralement opposés à C2.
L'angle des droites joignant B1 B 2 et C1 C peuvent être modi- fié à volonté par le déplacement des balais C1 C2. Les quatre collectaars sont montés en parallèle de manière à permettre l'utilisation du courant avec une intensité suffisante. Lorsque -sous l'action d'un moteur l'arbre entraîne les collecteurs il est facile de voir d'après la disposition des connections que l'on recueillera en AA un courant modulé formé de deux alter- nances rectangulaires (fig. 3) dont il sera facile de modifier la dissymétri en agissant sur le potentiomètre P du modula- teur. La fréquence est réglée par la vitesse de rotation des collecteurs.
On conçoit qu'ayant dans le cas partioulier envisagé (par exemple un chromage) déterminé la durée'de passage conve- nable de courant continu dans un sens et la durée de passage en sens inverse ainsi que l'intensité dans chaque cas, le poten- tiel, le rapport des quantités d'électricité passant dans cha- )que alternance, et la durée de chaque alternance, on pourra ré- gler de façon appropriée le calage des balais et au besoin déterminer automatiquement le fonctionnement d'un interrupteur.
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Electrolysis process.
The operations carried out to date with a view to producing, with the aid of electrodes, oxidation, reduction, electrolytic deposition or any transformation, use direct or alternating current. The .Disadvantages of the pure and simple use of a given type of current (direct current or alternating current) borrowed from the usual sources of energy at our disposal (current production sector, direct or alternating, accumulators, plies , etc ...) can be summarized as follows:
An electrolytic phenomenon is characterized in principle by discharges of ions which then pass to the state of metal, gas or molecules, but as always an electrolyte
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contains several anions or several cations and there is therefore possible competition between several reactions and this may have the consequence of modifying or altering the product which is sought to be obtained.
The applicant has devised a practical means of avoiding the drawbacks described above.
A principle that immediately comes to mind to remedy the use of a constant direct current or an alternating current borrowed from;)! usual sources available and therefore symmetrical, consists in substituting for these currents alternating direction currents. It would seem that these alternations would be of a nature to cause an imbalance capable of eliminating the drawbacks of the currents of the above mentioned types. is
In fact, it has nothing so the work of the applicant made it possible to establish it. Both the desired result, and particularly the suppression of the parasitic deposits, are obtained only by having recourse to the means that the applicant has recognized.
These means consist in principle of a preliminary experimental determination of the duration of passage of the various half-waves, and of the voltages under which they are applied. Practically as the latest imagined, the necessary means include an apparatus by which the voltage factors, duration of each half-wave, ratio of the quantities of electricity passing through the bath during each half-wave, can be easily adjusted and be conform to values previously established by experience.
As it was said above, it is not enough to act on the direction of the current in other words to produce alternations, it is essential to have means which make it possible to act both on the duration and on the other characteristics from the alternations ; the various factors having to vary according to the data furnished by the experiment.
The applicant was able to establish
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that no systematic advantage could be obtained by limiting oneself to passing alternations of defined potential and by acting only on the durations of each of these alternations, for example in the case of an electrolytic deposit it would not be sufficient not, regardless of the conditions of electric potential, to produce the deposit for a given time; such a method would in fact give a bad result.
If we did not determine by prior experience the independent variations. during various phenomena (potential of the two waves, .report of the respective quantities of electricity, frequency, temperature) the passage of an inverse wave would produce a disso-. lution of the deposited metal or in general the destruction of the desired effect and therefore would have a disastrous effect on the smoothness of the operation. Of course, the method, the drawbacks of which have just been demonstrated, may, on the contrary, prove to be usable when it is proposed to end up with dissolution.
The invention comprises, apart from the preliminary determination method recalled above, an apparatus which makes it possible, after preliminary determination of the characteristic factors of the current (intensity, potential, ratio of the quantities of electricity passing in each half-wave, temperature, duration of alternations), to adjust quickly and by. very simple means these various factors-in view of the realization of a determined operation. @
In what follows, it is given by way of examples of the applications of modulation methods and of very simple equipment required for the implementation of this method.
For example * in the case of a chroming bath of the following composition: chromic acid 250 g / liter (sulfuric acid 2.5 g / liter which is used at a temperature of 50 in direct current,
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@ after 15 minutes a chromium rise (on a steel plate) is obtained, the density of which is between 2 and 4 and the hardness of approximately 800 Vickers.
When current modulated using the devices below is used under the same conditions of bath and temperature, time and current density as those just specified: chromic acid 250 g / liter ( ) current density 15 amp / dm2 (temperature 50 sulfuric acid 2.5 g / liter temperature one: obtains a chromium of density which can vary from 5 to the density of ordinary metallic chromium (6.9) and whose hardness is between 1200 and 1300 Vickers.
The overall apparatus for carrying out the alternation method where the aforementioned factors (potential, intensity, duration, ratio of the quantities of electricity passing in each alternation, duration of each alternation, temperature) are determined beforehand by experience, includes the following elements:
In a tray b of usual, known construction, the electrolysis f and the anode electrodes d, cathode e are placed (FIG. 1).
The N modulator supplied with direct current by terminals I1 and 12 is connected to the circuit at K1 and K2; The circuit further comprises a switch T and all the necessary equipment for controlling the various characteristic elements of the current used, for example, an ammeter R and a volmeter V.
Depending on the nature of the electrolyte and the results to be obtained, the characteristics of the currents to be used are determined experimentally, the duration of the experiment having been determined experimentally, the current can be stopped using usual devices. It is conceivable that industrially we can obtain similar results using móca- '' -. clockwork niâmes actuating the switches in the desired direction.
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In order to adjust the various characteristics of the electrolysis current, the means known per se are employed which comprises the use of the modulator M. FIG. 2 represents the modulator M. On the same shaft are carried four collectors E, F,
G, H; on the collectors, which for the clarity of the text are shown juxtaposed, f. four brushes visible in the diagram: B1, B2, C1, C2, mounted so that B1 is diametrically opposed to B2 and C1 diametrically opposed to C2.
The angle of the straight lines joining B1 B 2 and C1 C can be modified at will by moving the brushes C1 C2. The four collectaars are connected in parallel so as to allow the use of the current with sufficient intensity. When - under the action of a motor, the shaft drives the collectors it is easy to see from the arrangement of the connections which will be collected in AA a modulated current formed by two rectangular alternations (fig. 3). the asymmetry of which it will be easy to modify by acting on the potentiometer P of the modulator. The frequency is regulated by the speed of rotation of the collectors.
It will be understood that having in the particular case considered (for example a chrome plating) determined the duration of suitable passage of direct current in one direction and the duration of passage in the opposite direction as well as the intensity in each case, the poten - tial, the ratio of the quantities of electricity passing in each) that half-cycle, and the duration of each half-cycle, the timing of the brushes can be adjusted appropriately and if necessary automatically determine the operation of a switch.