Procédé pour obtenir un dépôt métallique par voie électrolytique et appareil pour la mise en aeuvre de ce procédé. La présente invention se rapporte à un procédé pour obtenir un .dépôt métallique, en particulier un dépôt de cuivre, par voie élec trolytique, et à un appareil pour la mise en aeuvre de ce procédé.
Le procédé suivant l'invention se earac- térise en ce qu'on fait déposer le métal par électrolyse sur un mandrin horizontal cons tituant la cathode, ce mandrin n'étant im mergé que partiellement- dans 2e bain élec trolytique et étant amené à tourner à une vitesse provoquant une agitation suffisante de l'électrolyte pour écarter la pellicule<B>d'é-</B> lectrolyte épuisé à proximité du mandrin, et qu'on améliore la structure du -dépôt métal lique au moyen d'organes lamineurs rotatifs reposant sur le mandrin -et tournant libre ment,
ces organes étant montés de façon à pouvoir effectuer un mouvement limité dans le sens de la circonférence du mandrin.
L'appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé se caractérise en ce qu'il comporte une duve destinée à contenir un bain électro lytique dans lequel plongent une anode et une cathode, cette dernière étant constituée par un mandrin rotatif sur lequel peuvent s'appuyer des organes lamineurs montés de façon à pou voir tourner librement et étant susceptibles -d'effectuer un mouvement limité dans le sens de la circonférence du mandrin.
Par le procédé suivant l'invention, on peut obtenir un métal d'une pureté, d'une densité et d'une .dureté exceptionnelles. Ainsi dans le cas du cuivre, il peut avoir une dureté Brinell de 130 ou plus et nécessiter pour la rupture à la traction un effort de 5400 kg par cm': Le métal peut être obtenu en feuilles, en bandes ou en fils, ou sous forme de cylindres et de tubes de diamètres désirés quelconques.
Les organes lamineurs peuvent être cons titués par -des galets ou des disques rotatifs. De préférence, on emploie des galets. Ces galets peuvent être montés sur un chariot ou organe semblable animé d'un mouvement de va-et-vient parallèlement à l'axe -du cy lindre, et la disposition peut être telle que les galets ne travaillent que dans un sens seulement. Les qualités du métal, ci-dessus mentionnées, peuvent être modifiées, au cours d'un dépôt particulier, en faisant varier la pression exercée par les galets ou le nombre de déplacements de va-et-vient à la seconde, ou encore en modifiant simultanément ces deux facteurs.
Les galets peuvent être montés de façon à ne reposer sur le mandrin que par leur propre poids, la pression ainsi exercée in fluençant dans une large mesure la densité et autres propriétés du métal déposé. Dans le but de faire varier la pression, on peut employer des galets de poids différents, mais il est évident que cette modification dans la pression exercée peut être déterminée au moyen de ressorts ou de poids agissant sur le bâti ou autre support qui soutient les galets.
Le procédé suivant l'invention diffère essentiellement d'un procédé antérieur sui vant lequel on utilisait un mandrin complè tement immergé et tournant à une vitesse suffisamment grande pour rejeter, par action centrifuge, la pellicule d'électrolyte épuisé qui se forme sur la cathode et qui contient des bulles .d'hydrogène.
Dans le cas présent le mandrin n'est immergé que partiellement dans le bain électrolytique et on a trouvé qu'une vitesse périphérique du mandrin de par exemple 122 m par minute était avan tageuse pour écarter la pellicule d'électro lyte épuisé qui se forme lors .de l'électrolyse à proximité de la partie de mandrin immer gée dans l'électrolyte, de façon à assurer un dépôt ininterrompu du métal sur le mandrin.
La description qui suit se rapporte, à titre d'exemple, à l'application du procédé pour dépôt @de cuivre à partir d'un électrolyte con venable tel que le sulfate de cuivre et on exposera maintenant un premier mode d'exé cution du procédé pour la fabrication du cuivre en feuilles. Dans un récipient convenable contenant l'électrolyte, on monte le mandrin rotatif constituant la cathode -de façon qu'une moitié environ de la surface plonge dans l'électro lyte.
Sous le mandrin, on place l'anode qui peut être constituée par des tiges de cuivre placées côte à côte de façon à former un demi-cylindre conducteur continu disposé près de la surface cylindrique du mandrin, l'espace compris entre l'anode et la cathode pouvant avoir de 6 à 7 mm.
Le mandrin est constitué par un cylindre ou tambour qui peut être entièrement ou par tiellement en métal, mais dont la surface ex térieure métallique a été polie, suivant un procédé connu, pour éviter l'adhérence du métal à déposer.
Des moyens sont prévus pour faire tour ner le mandrin à la vitesse critique dont il a été question plus haut, vitesse qui n'est pas trop élevée pour qu'une partie appréciable du liquide soit entraînée tout autour ;du tam bour, mais qui, cependant est suffisante pour provoquer dans l'électrolyte l'agitation néces saire à la rupture ou écartement de la peilli- cule d'électrolyte épuisé se formant sur la partie du mandrin immergée.
Des galets ou disques en métal, en verre ou toute autre matière semblable sont dis posés de façon à porter sur la partie du tam bour qui n'est pas immergée dans l'électro lyte.
Pour effectuer un dépôt -de cuivre, il a été reconnu comme très avantageux d'utiliser un alliage à haute teneur en ferro-silicium, cet alliage n'étant pas attaqué par la solu tion de sulfate de cuivre.
Les galets ou disques sont disposés de telle façon qu'ils exercent sur le métal dé posé, par unité de surface, une pression rela tivement grande due au fait que la surface de contact est très petite.
Dans la pratique, on a trouvé qu'il était avantageux de-déposer une mince couche de cuivre avant de mettre en jeu les galets ou disques. Ces derniers peuvent tourner libre ment au contact de la surface du mandrin (il faut -considérer que sous cette dénomina- Lion on comprend également la surface du mandrin recouverte de métal déposé), et peu vent exécuter un mouvement limité dans le sens de la circonférence dudit mandrin; aussi on les désignera sous le nom de galets montés avec jeu.
De préférence, ces galets sont munis d'une ouverture centrale de diamètre plus grand que celui de la broche sur laquelle ils sont montés, de façon que lorsque le mandrin est mis en rotation, le frottement entre la surface intérieure des trous des disques et la broche de support tend à retarder le mouve ment périphérique de chaque disque par rap port au mouvement du métal déposé sur le mandrin. Il en résulte une action de polis sage des galets, ce qui n'aurait pas lieu si ceux-ci n'étaient pas montés "avec jeu".
De plus, ils sont :disposés et montés de façon à pouvoir être déplacés au contact du mandrin, transversalement dans une direc tion parallèle à son axe. Ce déplacement transversal des galets est un déplacement alternatif, mais les galets ne peuvent pren dre contact avec le mandrin que lorsqu'ils se meuvent dans un sens déterminé, au retour ils ne doivent pas le toucher.
Le rôle @de ces galets ou disques est de donner au cuivre déposé un haut degré de ténacité par suite de la pression de laminage et du frottement qu'ils exercent simultané ment, en raison de leur déplacement trans versal. L'effet de renforcement provoqué par le jeu des galets ou disques contribue aussi à l'élimination des nodules ou des ru gosités qui tendent à se former dans le cui vre lors de son dépôt et qui font que ce der nier présente rarement une surface uniforme.
Les galets ont en outre pour tâche d'assurer l'écartement complet de la pellicule d'électro lyte épuisé du mandrin au cas ou cela n'au- rait pas été accompli à fond par suite de la vitesse périphérique critique @du mandrin, dont on a parlé.
Une ou plusieurs rangées de galets ou disques peuvent être prévues pour porter sur le mandrin et dans le cas de mandrins longs et peu épais qui, par conséquent, ont la ten dance à se ployer, il y a avantage à disposer une série de galets sous des mandrins et deux rangées au-dessus.
Dans le but .d'éviter le dépôt. d'excrois sances métalliques sur les bords du man drin, ce qui rendrait difficile l'enlèvement des feuilles ou des tubes, détruirait rapide ment la matière isolante, modifierait la vi tesse de rotation et par suite l'efficacité du procédé, on peut placer des chicanes aux deux extrémités du mandrin.
Ces chicanes peu vent être des plaques de forme semi-circu laire, en plomb ou autre métal conducteur inerte ou en bois, en vuleanite ou autre ma tière isolante, ou une combinaison d'un corps conducteur et d'un corps isolant capable de résister à l'action de l'électrolyte; ces pla ques sont disposées très près du mandrin et comportent de préférence une bride débor dant sur une partie de la surface où se fait le dépôt.
Grâce à la présence de ces chicanes, la vitesse à laquelle se fait le dépôt aux extré mités du mandrin est réduite et, au lieu de comporter des excroissances de métal aux ex trémités, le dépôt peut être si régulier que les extrémités sont aussi lisses et de même épaisseur qu'en toutes les autres parties du mandrin. On peut aussi s'arranger de ma nière que le métal déposé s'amincisse légère ment aux extrémités. De plus, en ayant re cours à -des chicanes faites avec le même mé tal que celui qu'on dépose, le dépôt peut être renforcé sur les côtés.
Dans le but de faciliter l'enlèvement du métal déposé sur le mandrin, on peut enduire la surface métallique de ce dernier d'une pel licule d'oxyde ou -de sulfure. Ou encore on peut -déposer une mince pellicule de plomb qu'on soumettra. par exemple à une action de polissage énergique avec de la plombagine ou autre matière semblable.
Pour éviter les petits trous ou autres dé fauts du métal déposé, qui peuvent être dus à la présence d'un corps auxiliaire utilisé pour faciliter l'enlèvement ou à toute autre cause, il est avantageux, après la formation d'un dépôt pendant un temps relativement court et avant de faire entrer en jeu les ga lets ou disques, de niveler la mince couche de métal qui se trouve sur le mandrin au moyen d'une brosse tournant à grande vi tesse et voyageant sur la surface du man drin; on aura ainsi un métal exempt de cre vasses ou autres imperfections.
De préférence, le mandrin est muni d'une rainure transversale, ou d'une partie métal lique incrustée dans le mandrin et dont la résistivité est plus forte que celle de la sur face entière dudit mandrin. On obtient ainsi un dépôt dont une partie bien localisée est plus mince ou même est complètement ab sente; ceci permet d'avoir une ligne le long de laquelle on pourra commencer à enlever la feuille du mandrin.
Les feuilles métalliques ainsi obtenues sont d'une telle homogénéité et d'un tel poli qu'elles peuvent être avantageusement em ployées comme plaques d'impression, disques de gramophone ou à d'autres travaux pour lesquels le cuivre électrolytique n'est pas en core normalement en usage.
Le procédé de galvanoplastie qui vient d'être décrit est applicable à la production de tubes ou de cylindres. Lorsqu'on dépose du métal en vue d'obtenir des tubes sans joints de soudure, on éprouve quelquefois de plus grandes difficultés pour décoller le tube du mandrin que dans le cas de l'enlèvement d'une feuille ou d'une bande de métal.
Dans le but de pouvoir retirer rapidement le tube formé, on a trouvé qu'il était avan tageux d'utiliser des mandrins revêtus- de cuivre ou de laiton, dont la surface a été très bien polie et recouverte ensuite d'une solution contenant de 0,05 à 5 % de cire d'a beilles dissoute dans de l'essence de t6rében- thine et à laquelle on ajoute 1 % de sulfure de carbone. Cette même solution peut être employée pour faciliter l'enlèvement des feuilles ou bandes de métal.
En vue d'obtenir sur le mandrin une sur face qui, à un prix raisonnable, permette d'assurer une surface intérieure de la. feuille de métal déposé (c'est-à-dire la surface en contact avec le mandrin) parfaitement lisse et exempte de défauts, on peut construire un mandrin ou tambour en acier soudé ou en tôle ou en fonte, qui est ensuite tourné et poli. Sur cette surface, on dépose, par voie électrolytique du cuivre, après avoir rendu passive ladite surface par un traitement à l'acide nitrique ou tout autre moyen connu de façon à obtenir l'adhérence du cuivre déposé.
Sur un mandrin dont la surface a été ainsi préparée, polie et traitée par une solu tion destinée à faciliter l'enlèvement de la couche déposée, on peut procéder au dépôt de cuivre en feuilles, en tubes ou en cylin dres qui, ont alors une surface intérieure pos sédant le poli d'un miroir, et dont la surface extérieure est extraordinairement lisse et exempte de défauts.
On peut aussi produire des bandes ou des fils de cuivre en formant sur la surface du mandrin une rainure hélicoïdale dont la sec tion est en forme de<B>V,</B> le pas,de l'hélice cor respondant à la largeur dé la bande que l'on veut fabriquer. A la rainure en V correspond une ligne,de faible résistance ou ligne de sé paration dans le métal déposé qui permet de dérouler ce dernier du mandrin sous la forme d'une bande continue qui peut être laminée ou étirée, à travers des filières ou matrices, pour produire des fils.
La bande -de cuivre ainsi déroulée du mandrin comporte une petite bavure sur cha que côté, à la suite du déchirement le long de la ligne de séparation du métal déposé dans la rainure en V.
A moins que l'on ait pris des dispositions particulières, cette bavure peut donner lieu à un fil qui n'est pas parfait. Le meilleur moyen pour l'éliminer est -de faire passer la bande pendant l'opération qui consiste à dé rouler le métal du mandrin, entre des galets de forme telle, ou placés sous un angle tel qu'ils compriment la petite bavure, dans l'in térieur .de la bande; par suite, quand le fil est étiré à travers une filière ronde il n'y aura pas lieu de craindre que la bavure in- troduise des replis ou des défauts dans le fil terminé.
Dans la mise en pratique du procédé de l'invention, on peut utiliser l'un quelconque des électrolytes ordinairement employés. Ce pendant pour obtenir un dépôt de cuivre, un électrolyte avantageux dans certaines appli cations est constitué par une solution con centrée, presque saturée, de sulfate d'alumi nium, de magnésium ou autre métal alcalin, à laquelle on ajoute environ 6 à 7 gr de sul fate de cuivre pour environ 4 litres de cette solution et à peu près autant d'acide sulfu rique.
Une telle solution donne des -dépôts remarquablement lisses, homogènes et duc tiles et elle permet d'utiliser un courant à bas voltage et forte intensité, par exemple 0,11 ampères ou plus par cm', le voltage mesuré aux bornes de la cellule étant de l'ordre ide grandeur :de 0,8 volts. On travaille de préférence à chaud, la solution étant por tée à une température d'environ<B>90'</B> C. Si on utilise une anode de cuivre dans cette so lution, elle s'y dissout uniformément en lais sant une surface lisse.
On comprend facilement que dans toutes les opérations précitées, l'anode constitue la source de métal pour la cathode tournante, l'électrolyte agissant simplement comme véhi cule pour le transport du métal.
Il est cependant possible d'employer comme source de métal l'électrolyte lui- même, l'anode étant, si l'on veut, en plomb, en charbon, en ferro-silicium ou autre ma tière inerte au point de vue électrochimique. On a ainsi la possibilité d'obtenir un métal, par voie électrolytique, en partant directe ment ,d'un de ses composés pourvu que de tels composés puissent être obtenus sous forme de solution, ou en suspension dans un liquide constituant un électrolyte convenable.
On peut ainsi extraire un métal de son minerai sans passer nécessairement par la fusion. Par exemple, on peut extraire le cui vre d'un de ses sulfures. Dans ce cas, on procédera par exemple comme suit: Le minerai est d'abord concentré par l'une quelconque des méthodes connues, et, si cette méthode a necessité l'emploi d'huile, cette huile est enlevée par traitement avec un solvant approprié ou en appliquant la température nécessaire.
Le minerai concen tré est ensuite mélangé à une solution :de chlorure de sodium à<B>10%;</B> on fait alors circuler la boue et le minerai provenant de la solution dans une cuve où, comme on l'a déjà dit, se trouve une cathode horizontale tournante et une anode en graphite ou autre matière convenable. La solution, qui tient le minerai en suspension, est amenée à circuler dans l'espace annulaire intermédiaire, de sorte que la sulfure de cuivre est attaqué par le chlore naissant et transformé en chlo rure cuivreux, le cuivre se déposant sur la cathode tournante.
En procédant ainsi, il est possible d'utiliser un courant très intense par exemple 0,22 ampères par cm', et un faible voltage et comme la solution est maintenue à l'état de chlorure cuivreux par l'une quel conque des méthodes connues, il est possible d'obtenir pratiquement, pour un courant d'une intensité déterminée, un dépôt de mé tal de poids double de celui qu'on aurait avec une solution de chlorure cuivrique; le vol tage est .également très bas, bien inférieur à 1 volt. A la place ide chlorure de sodium, on peut utiliser une solution d'acide sulfurique, le sulfure métallique étant réduit avec déga gement d'hydrogène sulfuré et le soufre, fi nalement récupéré.
Dans le cas d'un minerai contenant diffé rents métaux, il est possible par une sorte d'électrolyse fractionnée, c'est-à-dire par mo dification des conditions dans lesquelles le procédé électrolytique est exécuté, d'obtenir successivement un :dépôt de chacun des mé taux à l'état pur. Par exemple, en traitant un minerai sulfuré contenant 4 % de nickel, 9 % de cuivre et 2 % de cobalt, le minerai éventuellement après avoir été concentré, est grillé dans un four approprié à une tempé rature correspondant à celle du rouge vif, et agité de manière continue jusqu'à transfor mation complète en sulfate.
Le minerai grillé est lessivé à l'eau et ensuite avec une solution d'acide sulfurique à 10 % , la température ne devant pas dépas ser 30' C. Lorsque l'extraction est jugée suffisante, on décante la solution qui con tient le cuivre et le cobalt, le nickel restant dans le résidu. Ce dernier est lessivé à nou veau à 90 C avec de l'acide sulfurique à 10%o' et ensuite on l'électrolyse, comme il a été indiqué plus haut, le bain étant maintenu à une température de<B>80'</B> C.
On se sert d'une anode insoluble et on applique une tension suffisante pour avoir une densité de courant de 0,07 ampères par <B>cm</B> 2; le nickel se dépose alors sous forme de feuille cylindrique que l'on peut enlever de la cathode.
La première solution de lessivage, qui contient les sels -de cuivre et de cobalt, est électrolysée en solution acide avec 6 % d'a cide libre à une température de 30 C et avec une densité 4e courant .de 0,01 ampère par em2 environ. On utilise une anode inso luble et le cobalt se dépose sur une cathode tournante appropriée. Lorsque tout le cobalt est déposé, on substitue une autre cathode tournante, la densité .de courant est élevée jusqu'à 0,03 ampères par cm2, la tempéra ture jusqu'à<B>60'</B> C, et l'acidité jusqu'à 9 à <B>10%</B> d'acide libre.
Dès lors le cuivre est obtenu par. dépôt électrolytique, le fer en solution étant éliminé de temps à autre par cristallisation.
Dans tous les cas, on a trouvé qu'il était possible d'opérer économiquement avec une densité de courant plus forte que celles qui étaient commercialement utilisables jusqu'à présent. De telles densités de courant sont obtenues par application de tensions sensible ment inférieures à celles auxquelles on a re cours jusqu'à présent à cet effet. Ceci est possible en grande partie grâce à la dépolari- sation efficace et au continuel renouvelle ment de la pellicule se formant sur la ca thode, obtenue en faisant tourner cette ca thode à la vitesse critique dont on a parlé au début.
Les organes mécaniques des appareils né cessaires pour la mise en aeuvre -du procédé décrit peuvent avoir des formes diverses. Une forme convenahlë pour un tel appareil est celle où le mandrin est supporté au moyen de tourillons montés sur -des paliers exté rieurs à la cuve de galvanoplastie et conduc teurs du courant. Comme il passe un cou rant d'intensité importante et provenant du mandrin, traversant ces paliers, on prévoit le refroidissement de ces derniers par de l'eau et leur graissage au graphite, ou par tout autre lubrifiant conducteur de l'électri cité. A titre -de variante, le courant peut entrer et sortir du mandrin par des balais et des collecteurs.
Comme moyen de commande des galets ou disques, on utilisera avantageu sement un mécanisme à vis réversible d'un caractère bien connu, mais, ainsi qu'on l'a déjà dit, d'autres systèmes de commande pourront être utilisés.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs forme d'exécution de l'appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
Les fig. 1 à 3 montrent respectivement en élévation, en profil et en plan, un appa reil susceptible d'être utilisé pour obtenir un dépôt de métal sur un mandrin de diamètre assez grand en vue -d'en retirer des feuilles métalliques; Les fig. 4 et 5 montrent, en coupe, deux types de galets ou disques qui reposent sur le mandrin; Les fig. 6 et 7 représentent un mode de réalisation du mécanisme commandant le mouvement -de va-et-vient des galets; Les fig. 8 et 9 montrent, respectivement en coupe et en plan, un appareil destiné à la fabrication des tubes.
Dans les fig. 1 à 3 le mandrin 1 est monté dans une cuve 2 munie de préférence d'un garnissage en plomb; son axe 3 est sup porté .dans des paliers 4 réglables en hau teur au moyen de vis 5 passant dans des supports 6 taraudés. Comme il est repré senté, les paliers 4 sont ouverts sur le des sus pour assurer un enlèvement et un rem placement rapide du mandrin 1 et, comme le courant est fourni au mandrin par les pa- Tiers, ces derniers sont lubrifiés par du gra phite ou .par tout autre lubrifiant bon con ducteur.
De plus, en raison du courant à grande intensité qui les traverse, il est pré férable de les refroidir par un courant d'eau ,%u moyen d'un conduit 7 réuni par des tuyaux 8 à un réservoir .d'eau. Pour 'dimi nuer la pression sur les paliers, le mandrin peut être creux et étanche à l'eau en sorte qu'une partie de son poids est équilibrée par le fait qu'il tend à flotter sur l'électrolyte, dont le niveau peut être avantageusement celui qu'indique la fig. 2.
Le mandrin est entraîné à l'aide d'une poulie 9 ou organe analogue qui reçoit son mouvement d'un ar bre intermédiaire 10, qui communique aussi par l'intermédiaire d'un engrenage à vis sans fin 11, un mouvement de rotation à un arbre à came 12 dont le rôle sera exposé ci-après.
L'anode 13 est .constituée par un moulage de cuivre, ou une feuille de cuivre, ou en core, comme il est indiqué sur la fig. 2, par une série de barres de cuivre, formant une portion de surface cylindrique entourant la partie inférieure du mandrin servant de ca thode. Cette anode est supportée, dans cette position au moyen d'un berceau 14 ou or ganes analogues qui reposent sur les bords de la cuve 2.
Près des extrémités du mandrin sont dis posées des chicanes 15 (fig. 3) consistant en des plaques de forme approximativement semi-circulaires et munies de brides dirigées vers l'intérieur. Ces brides sont en plomb ou autre métal inerte et font saillie entre le bard du mandrin et l'anode 13.
Les chicanes 15 sont soutenues au moyen de tiges 16, attachées au palier 4 par l'inter médiaire d'écrous réglables 17. On peut ainsi faire varier la distance entre l'extrémité du mandrin et chaque chicane, ceci dans le but de produire les différents effets concernant l'épaisseur du dépôt, comme on l'a déjà fait remarquer.
On remarque que les chicanes étant fixées sur les paliers 4, elles participent à tout mou vement vertical destiné à régler la position du mandrin 1 par rapport à l'anode 13, ce qui peut être effectué, dans le but d'obtenir une certaine densité de courant ou pour com penser l'épuisement de l'anode 13.
Les galets ou disques 18 reposant sur le mandrin sont portés par une broche 19 fixée à deux barres 20 pouvant basculer autour d'un axe,de pivotement 21, mais ne pouvant pas se déplacer en bout grâce à des colliers 22 fixés sur l'axe 21. Un frotteur 23 est de préférence monté de manière à pivoter sur la broche 19 et il occupe une position telle qu'il vienne en contact avec le mandrin juste avant que celui-ci passe .sous les galets 18 dans le but d'enlever les graviers, les pous sières ou autres matières étrangères qui au raient pu s'introduire dans l'électrolyte.
La barre d'articulation 21 tourillonne dans des paliers 24 fixés sur,des montants 25, de telle sorte qu'elle est libre de se déplacer suivant son axe dans le but d'entraîner de la quan tité désirée les galets ou disques 78 trans versalement sur le mandrin 1.
Pour produire ce mouvement, l'arbre à came 12 est muni d'une came 26 en forme de spirale qui coopère avec un galet 27 monté sur un levier 28 lequel pivote en 29 et est réuni par une biellette 30 à la barre d'arti culation 21. Par suite, la rotation de la came 26 provoque le déplacement des galets ou disques 18 à une vitesse uniforme sur le mandrin 1, de gauche à droite comme on l,: voit sur la fig. 1. Après que les galets ont atteint l'extrémité droite du mandrin, le le vier 28 et tous les organes qui y sont ad joints peuvent revenir rapidement vers la gauche grâce à un contrepoids 31 réuni à la barre 21 par un fil 32 ou l'équivalent qui passe sur une poulie 33.
Le choc violent dfi au mouvement rapide du levier 28 d e la barre d'articulation et des galets peut être évité en prévoyant une butée à ressort 3-l. Pour éviter que, dans la course de retour, les galets soient en contact avec le mandrin l , ils sont relevés par une seconde came 35 qui agit par l'intermédiaire d'un levier 36 pivo tant en 37 et réuni par une bielle 38 munie d'un double joint à rotule, et d'une tige bas- culante 40. Cette dernière est supportée par des bras 41 pivotant sur la barre d'articula tion 21, et porte sur la partie supérieure et arrière des tiges 20.
La came 35 a une forme telle que., pendant une petite partie de sa révolution, elle écarte le levier 3,6, ce qui a pour résultat de soulever les galets ou dis ques 18 hors de contact avec le mandrin 1, ceci se produisant en même temps qu'a lieu le retour rapide des galets. Comme il est in diqué, le réservoir 2 est monté sur des isola teurs 42 et des moyens sont prévus _ pour réaliser les connexions d'amenée de courant aux paliers 4 et à l'anode 13.
Afin de laisser aux galets individuels 18 la liberté non seulement de tourner, mais aussi de se déplacer .dans le sens -de la cir conférence du mandrin, on peut adopter la construction qui est indiquée à la fig. 4 ou celle de la fig. 5. En se reportant à. la fig. 4, chaque galet 18 est muni d'une ouverture centrale 43 de diamètre plus grand que celui de la broche 19, les galets étant de préfé rence séparés par des pièces d'écartement 44.
Suivant la variante indiquée à la fig. 5, la broche 19 est entourée d'une douille 45 tour nant librement sur elle et les espaces com pris entre l'ouverture 43 des galets 18 et la douille 45 sont remplis de caoutchouc spon gieux 46, grâce auquel les galets ont la li berté d'action désirée.
Dans les différentes formes de réalisation du mécanisme provoquant le mouvement transversal des galets, que montrent les fig. 6 et 7, la barre d'articulation 21 est fixe et les éléments 20 peuvent glisser sur elle. Parallèlement à la barre 21 et de chaque côté sont placées deux tiges filetées 47 et 48 pouvant tourner en sens opposé comme dé crit ci-après, ou bien pourvues de pas con traires. Les éléments 20 comportent des demis-écrous 49 -et 50 qui peuvent respective ment venir en prise chacun à leur tour avec les tiges 47 et 48; l'engagement de l'un ou l'autre des demi-écrous avec la tige corres pondante est déterminé par la position d'un poids 51, qui peut osciller entre deux taquets 52 fixés entre les éléments 20.
La tige file tée 47 est celle qui détermine le déplacement transversal des galets ou disques 18 pendant la période de travail; la tige 48 est utilisée pour le retour. Il est, par conséquent, dési rable que cette dernière tige filetée puisse tourner plus rapidement que la première. La tige 48 peut recevoir son mouvement de l'ar bre intermédiaire 10 ou de tout autre arbre convenablement placé, au moyen d'une cour roie ou d'une chaîne 53 passant sur une pou lie 54 de la tige 48. Une deuxième poulie 55 montée sur cette même tige commande, au moyen d'une courroie croisée 56, une poulie 57 de plus grand diamètre et calée sur la, tige filetée 47.
Dans le but de renverser le sens du mou vement à fond -de course d'aller et de retour des plaques fixes 58 formant cames, sont disposées de manière à venir en contact avec le bras pivotant qui supporte le poids 51, et le font basculer d'un des taquets 52 vers l'autre. Par suite, les éléments 20 font que le deuxième écrou en travail quitte la tige filetée correspondante et que l'autre demi- écrou vient en prise avec la deuxième tige filetée. Les barres 20 sont de préférence munies d'un contrepoids 59 de telle sorte que la pression -des galets ou disques sur le man drin est déterminée entièrement ou dans la, mesure que l'on désire, par le poids des galets eux-mêmes.
Dans les appareils représentés sur les fil-. 8 et 9, on emploie deux mandrins ayant chacun un jeu correspondant de galets 18 portés par le même bâti 60 reposant sur une barre d'articulation 21 et qui peut être in cliné au moyen d'une barre de basculement 40 comme dans la variante décrite ci-dessus. Cependant, comme, dans la fabrication des tubes, la longueur du mandrin 1 peut être assez considérable, un affaisement ou flan- chement est possible sous l'effet de la pres sion exercée par les galets 1 8. On prévoit alors un jeu supplémentaire de galets 61 sous le mandrin dans le but de les utiliser, jusqu'à un certain point, comme supports.
Le jeu de galets 61 est soutenu au moyen, d'une tige 62 pouvant glisser verticalement dans le bâti 60 et munie d'un écrou à oreil les 63 ou l'équivalent, ce qui permet de ré gler ou -de supprimer la pression exercée de bas en haut par un ressort 64, qui soutient la<B>,</B> tige 62 et les galets 61.
Dans le mouvement de retour, pour pou voir soulever les galets 18 hors de contact avec leurs mandrins respectifs, en faisant basculer le bâti 60, il est,évidemment néces saire que les galets 61 puissent être abaissée de façon à n'être plus en contact avec les mandrins 1. On obtient ceci automatique ment au moyen d'un collier 65 porté par la tige 62, et muni d'un plan incliné 66 qui vient en contact avec une surface semblable ménagée sur un manchon 67; celui-ci est monté librement sur la tige 62 et bute con tre une partie fixe 68 en sorte qu'à une rota tion du mandrin 67 correspond l'abaissement des galets 61.
Le manchon 67 est muni d'une tige 69 qui fait saillie vers l'extérieur et qui, dans le mouvement vers l'avant des galets 18 et 61, c'est-à-dire lorsqu'ils entrent en jeu, oc cupe par rapport au bâti 60, la position indi quée en traits pleins sur la fig. 9. Vers la fin de cette course, la tige 69 rencontre un axe fixe 70 qui l'oblige, tandis que le mou vement du bâti 60 se poursuit, à venir occu per la position figurée en traits pointillés sur la fi-. 9. Le manchon 67 tourne et provo que l'abaissement -des galets 61. La barre de basculement 40 agit alors pour faire osciller le bâti 60 et le système inverseur entre en action pour effectuer le retour.
La tige 69 vers la fin du mouvement, rencontre un se cond axe fixe (non représenté) qui la ramène à sa position initiale, permettant au ressort 64 de soulever les galets 61 -et de les amener en contact avec les mandrins 1 au moment même où la barre @de. basculement 40 agit pour permettre aux galets 18 de porter sur les mandrins.
Bien que le procédé et les appareils qui viennent d'être décrits s'appliquent plus par ticulièrement à la fabrication des feuilles, tubes, bandes ou fils de cuivre, l'invention concerne aussi le traitement d'autres métaux tels que le zinc, le nickel, le cobalt ou l'ar gent par exemple, soit en partant de leurs minerais ou de leurs composés comme il vient d'être indiqué, soit en utilisant une anode soluble du métal considéré.
Process for obtaining a metal deposit by electrolytic route and apparatus for carrying out this process. The present invention relates to a process for obtaining a metallic deposit, in particular a copper deposit, by electrolytic means, and to an apparatus for carrying out this process.
The process according to the invention is carried out in that the metal is deposited by electrolysis on a horizontal mandrel constituting the cathode, this mandrel being only partially immersed in the 2nd electrolytic bath and being caused to rotate. at a rate which causes sufficient agitation of the electrolyte to remove the depleted <B> e- </B> electrolyte film near the mandrel, and that the structure of the metal deposit is improved by means of rotary laminators resting on the mandrel - and rotating freely,
these members being mounted so as to be able to perform a limited movement in the direction of the circumference of the mandrel.
The apparatus for carrying out this method is characterized in that it comprises a duve intended to contain an electrolytic bath in which an anode and a cathode immerse, the latter being constituted by a rotary mandrel on which can be s' supporting rolling members mounted so as to be able to rotate freely and being capable of carrying out a limited movement in the direction of the circumference of the mandrel.
By the process according to the invention, a metal of exceptional purity, density and hardness can be obtained. Thus in the case of copper, it can have a Brinell hardness of 130 or more and require for tensile failure a force of 5400 kg per cm ': The metal can be obtained in sheets, strips or wires, or under shape of cylinders and tubes of any desired diameters.
The rolling members can be constituted by -des rollers or rotating discs. Preferably, rollers are used. These rollers can be mounted on a carriage or the like moving back and forth parallel to the axis -du cylinder, and the arrangement can be such that the rollers work in only one direction. The qualities of the metal, mentioned above, can be modified, during a particular deposit, by varying the pressure exerted by the rollers or the number of back-and-forth movements per second, or by modifying simultaneously these two factors.
The rollers may be mounted so that they rest on the mandrel only by their own weight, the pressure thus exerted to a large extent influencing the density and other properties of the deposited metal. In order to vary the pressure, rollers of different weights can be used, but it is obvious that this change in the pressure exerted can be determined by means of springs or weights acting on the frame or other support which supports the rollers. .
The process according to the invention differs essentially from a previous process according to which one used a mandrel completely submerged and rotating at a speed sufficiently high to reject, by centrifugal action, the film of spent electrolyte which forms on the cathode and which contains hydrogen bubbles.
In the present case, the mandrel is only partially immersed in the electrolytic bath and it has been found that a peripheral speed of the mandrel of for example 122 m per minute is advantageous in order to remove the film of spent electrolyte which forms during electrolysis near the mandrel portion immersed in the electrolyte, so as to ensure uninterrupted deposition of the metal on the mandrel.
The following description relates, by way of example, to the application of the process for depositing copper from a suitable electrolyte such as copper sulphate and a first embodiment of the invention will now be described. process for the manufacture of sheet copper. In a suitable container containing the electrolyte, the rotary mandrel constituting the cathode is mounted so that about half of the surface is immersed in the electrolyte.
Under the mandrel, the anode is placed, which may be formed by copper rods placed side by side so as to form a continuous conductive half-cylinder disposed near the cylindrical surface of the mandrel, the space between the anode and the cathode being able to have from 6 to 7 mm.
The mandrel is formed by a cylinder or drum which may be entirely or partially made of metal, but the outer metal surface of which has been polished, according to a known process, to prevent the adhesion of the metal to be deposited.
Means are provided for rotating the mandrel at the critical speed referred to above, a speed which is not too high for an appreciable part of the liquid to be entrained all around the drum, but which, however, is sufficient to cause agitation in the electrolyte necessary for the breaking or spreading of the spent electrolyte particle forming on the submerged portion of the mandrel.
Rollers or discs of metal, glass or any other similar material are arranged so as to bear on the part of the drum which is not immersed in the electrolyte.
To perform a copper deposit, it has been recognized as very advantageous to use an alloy with a high ferro-silicon content, this alloy not being attacked by the copper sulphate solution.
The rollers or discs are arranged in such a way that they exert on the deposited metal, per unit area, a relatively large pressure due to the fact that the contact area is very small.
In practice, it has been found to be advantageous to de-deposit a thin layer of copper before bringing the rollers or discs into play. The latter can rotate freely in contact with the surface of the mandrel (it should be considered that under this denomination we also include the surface of the mandrel covered with deposited metal), and can execute a limited movement in the direction of the circumference. of said mandrel; also they will be designated under the name of rollers mounted with clearance.
Preferably, these rollers are provided with a central opening of larger diameter than that of the spindle on which they are mounted, so that when the mandrel is rotated, the friction between the inner surface of the holes of the discs and the The support pin tends to retard the peripheral movement of each disc relative to the movement of the metal deposited on the mandrel. This results in a wise polishing action of the rollers, which would not take place if they were not mounted "with play".
In addition, they are: arranged and mounted so that they can be moved in contact with the mandrel, transversely in a direction parallel to its axis. This transverse movement of the rollers is a reciprocating movement, but the rollers can take contact with the mandrel only when they are moving in a determined direction, on return they must not touch it.
The role of these rollers or discs is to give the deposited copper a high degree of toughness as a result of the rolling pressure and the friction which they exert simultaneously, due to their transverse displacement. The reinforcing effect caused by the play of the rollers or discs also contributes to the elimination of nodules or ru gosities which tend to form in the cooker during its deposition and which make it rarely present a uniform surface. .
The rollers also have the task of ensuring the complete separation of the spent electrolyte film from the mandrel in the event that this has not been fully accomplished due to the critical peripheral speed of the mandrel. we talked.
One or more rows of rollers or discs can be provided to bear on the mandrel and in the case of long and thin mandrels which, consequently, have the tendency to bend, it is advantageous to have a series of rollers under. mandrels and two rows above.
In order to avoid the deposit. metal protuberances on the edges of the sleeve, which would make it difficult to remove the sheets or tubes, quickly destroy the insulating material, modify the speed of rotation and consequently the efficiency of the process, it is possible to place baffles at both ends of the mandrel.
These baffles can be plates of semi-circular shape, of lead or other inert conductive metal or of wood, vuleanite or other insulating material, or a combination of a conductive body and an insulating body capable of withstanding. to the action of the electrolyte; these plates are arranged very close to the mandrel and preferably comprise a flange protruding over part of the surface where the deposit takes place.
Thanks to the presence of these baffles, the speed at which the deposition takes place at the ends of the mandrel is reduced and, instead of having metal protuberances at the ends, the deposition can be so regular that the ends are also smooth and of the same thickness as in all other parts of the mandrel. It is also possible to arrange for the deposited metal to thin out slightly at the ends. In addition, by having recourse to baffles made with the same metal as that which is deposited, the deposit can be reinforced on the sides.
In order to facilitate the removal of the metal deposited on the mandrel, the metal surface of the latter can be coated with an oxide or sulphide film. Or we can deposit a thin film of lead that we will submit. for example to a vigorous polishing action with plumbago or the like.
To avoid small holes or other defects of the deposited metal, which may be due to the presence of an auxiliary body used to facilitate the removal or to any other cause, it is advantageous, after the formation of a deposit during a relatively short time and before bringing the gaets or discs into play, leveling the thin layer of metal which is on the mandrel by means of a brush rotating at high speed and traveling over the surface of the mandrel; we will thus have a metal free from cracks or other imperfections.
Preferably, the mandrel is provided with a transverse groove, or with a lique metal part embedded in the mandrel and the resistivity of which is greater than that of the entire sur face of said mandrel. A deposit is thus obtained, a well-localized part of which is thinner or even is completely absent; this makes it possible to have a line along which one can begin to remove the sheet from the mandrel.
The metal foils thus obtained are of such homogeneity and of such a polish that they can be advantageously employed as printing plates, gramophone discs or in other works for which electrolytic copper is not available. core normally in use.
The electroplating process which has just been described is applicable to the production of tubes or cylinders. When depositing metal to obtain seamless tubes, it is sometimes more difficult to peel the tube from the mandrel than when removing a sheet or strip of metal. .
In order to be able to quickly remove the formed tube, it has been found to be advantageous to use mandrels coated with copper or brass, the surface of which has been very well polished and then covered with a solution containing. 0.05 to 5% beeswax dissolved in gasoline of t6rebenthine and to which 1% carbon disulphide is added. This same solution can be used to facilitate the removal of the metal sheets or strips.
In order to obtain a surface on the mandrel which, at a reasonable price, makes it possible to ensure an interior surface of the. sheet of deposited metal (i.e. the surface in contact with the mandrel) perfectly smooth and free from defects, a mandrel or drum can be constructed of welded steel or sheet or cast iron, which is then turned and polished . On this surface, copper is deposited electrolytically, after having made said surface passive by a treatment with nitric acid or any other known means so as to obtain the adhesion of the deposited copper.
On a mandrel the surface of which has been thus prepared, polished and treated with a solution intended to facilitate the removal of the deposited layer, it is possible to deposit copper in sheets, tubes or cylinders which then have a interior surface with an attractive mirror polish, and the exterior surface of which is extraordinarily smooth and free from blemishes.
Copper strips or wires can also be produced by forming a helical groove on the surface of the mandrel, the cross section of which is in the form of a <B> V, </B> the pitch of the helix corresponding to the width. dice the tape you want to make. To the V-groove corresponds a line, of low resistance or line of separation in the deposited metal which allows the latter to unwind from the mandrel in the form of a continuous strip which can be rolled or stretched, through dies or dies. , to produce threads.
The copper strip thus unwound from the mandrel has a small burr on each side as a result of tearing along the line of separation of the metal deposited in the V-groove.
Unless special arrangements have been made, this burr can result in a thread that is not perfect. The best way to eliminate it is -to pass the band during the operation which consists of unrolling the metal from the mandrel, between rollers of such shape, or placed at an angle such that they compress the small burr, in the interior of the band; therefore, when the yarn is drawn through a round die there will be no fear that the burr will introduce kinks or defects in the finished yarn.
In practicing the method of the invention, any of the electrolytes ordinarily employed can be used. However, to obtain a deposit of copper, an advantageous electrolyte in certain applications consists of a concentrated, almost saturated solution of aluminum sulphate, magnesium or other alkali metal, to which approximately 6 to 7 gr is added. of copper sulphate for about 4 liters of this solution and about the same amount of sulphuric acid.
Such a solution gives remarkably smooth, homogeneous and delicate deposits and it allows the use of a low voltage and high intensity current, for example 0.11 amps or more per cm ', the voltage measured at the terminals of the cell being. of the order of magnitude: 0.8 volts. It is preferable to work hot, the solution being brought to a temperature of about <B> 90 '</B> C. If a copper anode is used in this solution, it dissolves uniformly in it, leaving a smooth surface.
It is easily understood that in all the aforementioned operations, the anode constitutes the source of metal for the rotating cathode, the electrolyte simply acting as a vehicle for transporting the metal.
However, it is possible to use the electrolyte itself as a source of metal, the anode being, if desired, of lead, carbon, ferro-silicon or other material inert from the electrochemical point of view. It is thus possible to obtain a metal, electrolytically, starting directly from one of its compounds, provided that such compounds can be obtained in the form of a solution, or in suspension in a liquid constituting a suitable electrolyte.
It is thus possible to extract a metal from its ore without necessarily going through fusion. For example, one can extract the copper from one of its sulphides. In this case, one will proceed for example as follows: The ore is first concentrated by any of the known methods, and, if this method necessitated the use of oil, this oil is removed by treatment with a solvent appropriate or applying the necessary temperature.
The concentrated ore is then mixed with a solution of: <B> 10% sodium chloride; </B> the sludge and the ore coming from the solution are then circulated in a tank where, as we have already seen Said, there is a rotating horizontal cathode and an anode of graphite or other suitable material. The solution, which holds the ore in suspension, is caused to circulate in the intermediate annular space, so that the copper sulphide is attacked by the incipient chlorine and transformed into cuprous chloride, the copper being deposited on the rotating cathode.
By proceeding in this way, it is possible to use a very intense current, for example 0.22 amps per cm ', and a low voltage and since the solution is maintained in the state of cuprous chloride by any of the known methods. , it is possible to obtain practically, for a current of a determined intensity, a deposit of metal of double weight of that which one would have with a solution of cupric chloride; the vol tage is also very low, well below 1 volt. Instead of sodium chloride, a sulfuric acid solution can be used, the metal sulphide being reduced with the evolution of hydrogen sulphide and the sulfur finally recovered.
In the case of an ore containing different metals, it is possible by a kind of fractional electrolysis, that is to say by modifying the conditions under which the electrolytic process is carried out, to successively obtain a deposit: of each of the metals in their pure state. For example, by processing a sulphide ore containing 4% nickel, 9% copper and 2% cobalt, the ore possibly after being concentrated, is roasted in a suitable oven at a temperature corresponding to that of bright red, and stirred continuously until complete transformation into sulfate.
The roasted ore is leached with water and then with a 10% sulfuric acid solution, the temperature not to exceed 30 ° C. When the extraction is deemed sufficient, the solution which contains the copper is decanted. and cobalt, the nickel remaining in the residue. The latter is leached again at 90 ° C. with 10% sulfuric acid and then electrolysed, as indicated above, the bath being maintained at a temperature of <B> 80 '< / B> C.
An insoluble anode is used and a sufficient voltage is applied to have a current density of 0.07 amps per <B> cm </B> 2; the nickel is then deposited in the form of a cylindrical sheet which can be removed from the cathode.
The first leaching solution, which contains copper and cobalt salts, is electrolyzed in an acid solution with 6% free acid at a temperature of 30 C and with a 4th current density of 0.01 ampere per em2 about. An insoluble anode is used and the cobalt is deposited on a suitable rotating cathode. When all of the cobalt is deposited, another rotating cathode is substituted, the current density is high to 0.03 amps per cm2, the temperature to <B> 60 '</B> C, and acidity up to 9 to <B> 10% </B> free acid.
Therefore copper is obtained by. electrolytic deposition, the iron in solution being removed from time to time by crystallization.
In any case, it has been found that it is possible to operate economically with a higher current density than those which have been commercially useful heretofore. Such current densities are obtained by applying voltages appreciably lower than those hitherto used for this purpose. This is made possible in large part by the efficient depolarization and continual renewal of the film forming on the cathode, obtained by rotating this cathode at the critical speed discussed at the beginning.
The mechanical members of the apparatuses necessary for the implementation of the method described can have various shapes. A suitable form for such an apparatus is that where the mandrel is supported by means of journals mounted on bearings outside the electroplating tank and conductors of the current. As a current of high intensity passes and coming from the mandrel, passing through these bearings, provision is made for the latter to be cooled by water and their graphite greasing, or by any other lubricant which conducts electricity. Alternatively, the current can enter and exit the mandrel through brushes and collectors.
As control means of the rollers or discs, a reversible screw mechanism of a well-known nature will advantageously be used, but, as has already been said, other control systems can be used.
The appended drawing represents, by way of example, several embodiments of the apparatus for implementing the method according to the invention.
Figs. 1 to 3 show respectively in elevation, in profile and in plan, an apparatus capable of being used to obtain a deposit of metal on a mandrel of large enough diameter in order to remove metal sheets therefrom; Figs. 4 and 5 show, in section, two types of rollers or discs which rest on the mandrel; Figs. 6 and 7 show an embodiment of the mechanism controlling the reciprocating movement of the rollers; Figs. 8 and 9 show, respectively in section and in plan, an apparatus intended for the manufacture of tubes.
In fig. 1 to 3 the mandrel 1 is mounted in a tank 2 preferably provided with a lead lining; its axis 3 is sup ported. in bearings 4 adjustable in height by means of screws 5 passing through threaded supports 6. As shown, the bearings 4 are open on the top to ensure quick removal and replacement of the mandrel 1 and, as the current is supplied to the mandrel by the patrons, the latter are lubricated by graphite. or. by any other good conductive lubricant.
In addition, because of the high intensity current which passes through them, it is preferable to cool them by a stream of water,% u by means of a conduit 7 joined by pipes 8 to a water tank. To reduce the pressure on the bearings, the mandrel can be hollow and watertight so that part of its weight is balanced by the fact that it tends to float on the electrolyte, the level of which can advantageously be that shown in FIG. 2.
The mandrel is driven by means of a pulley 9 or the like which receives its movement from an intermediate shaft 10, which also communicates by means of a worm gear 11, a rotational movement to a camshaft 12, the role of which will be explained below.
The anode 13 is formed by copper casting, or copper foil, or core, as shown in fig. 2, by a series of copper bars, forming a cylindrical surface portion surrounding the lower part of the mandrel serving as ca thode. This anode is supported in this position by means of a cradle 14 or similar or ganes which rest on the edges of the tank 2.
Near the ends of the mandrel are placed baffles 15 (Fig. 3) consisting of plates of approximately semicircular shape and provided with inwardly directed flanges. These flanges are made of lead or other inert metal and protrude between the bard of the mandrel and the anode 13.
The baffles 15 are supported by means of rods 16, attached to the bearing 4 by means of adjustable nuts 17. The distance between the end of the mandrel and each baffle can thus be varied, in order to produce the baffles. different effects concerning the thickness of the deposit, as has already been pointed out.
Note that the baffles being fixed on the bearings 4, they participate in any vertical movement intended to adjust the position of the mandrel 1 relative to the anode 13, which can be done in order to obtain a certain density. current or to compensate for the exhaustion of the anode 13.
The rollers or discs 18 resting on the mandrel are carried by a spindle 19 fixed to two bars 20 which can swing around an axis, pivoting 21, but cannot move at the end thanks to collars 22 fixed on the axis 21. A wiper 23 is preferably mounted so as to pivot on the spindle 19 and occupies a position such that it comes into contact with the mandrel just before the latter passes under the rollers 18 for the purpose of removing. gravel, dust or other foreign matter which may have entered the electrolyte.
The articulation bar 21 is journalled in bearings 24 fixed to uprights 25, so that it is free to move along its axis in order to drive the rollers or discs 78 transversely by the desired quantity. on chuck 1.
To produce this movement, the camshaft 12 is provided with a cam 26 in the form of a spiral which cooperates with a roller 27 mounted on a lever 28 which pivots at 29 and is joined by a link 30 to the articulated bar. culation 21. As a result, the rotation of the cam 26 causes the movement of the rollers or discs 18 at a uniform speed on the mandrel 1, from left to right as seen in FIG. 1. After the rollers have reached the right end of the mandrel, the lever 28 and all the parts attached to it can quickly return to the left thanks to a counterweight 31 joined to the bar 21 by a wire 32 or l equivalent which passes over a pulley 33.
The strong impact of the rapid movement of the lever 28 of the hinge bar and rollers can be avoided by providing a spring stopper 3-1. In order to prevent the rollers from coming into contact with the mandrel 1 in the return stroke, they are raised by a second cam 35 which acts by means of a lever 36 pivoted at 37 and joined by a connecting rod 38 provided a double ball joint, and a tilting rod 40. The latter is supported by arms 41 pivoting on the articulation bar 21, and bears on the upper and rear part of the rods 20.
The cam 35 has a shape such that, during a small part of its revolution, it moves the lever 3,6 apart, which results in lifting the rollers or discs 18 out of contact with the mandrel 1, this happening at the same time as the rapid return of the rollers takes place. As indicated, the reservoir 2 is mounted on insulators 42 and means are provided for making the current supply connections to the bearings 4 and to the anode 13.
In order to leave the individual rollers 18 free not only to rotate, but also to move in the direction of the mandrel cir conference, the construction shown in FIG. 4 or that of FIG. 5. Referring to. fig. 4, each roller 18 is provided with a central opening 43 of greater diameter than that of the spindle 19, the rollers preferably being separated by spacers 44.
According to the variant indicated in fig. 5, the spindle 19 is surrounded by a sleeve 45 rotating freely on it and the spaces between the opening 43 of the rollers 18 and the sleeve 45 are filled with spongy rubber 46, thanks to which the rollers have the freedom desired action.
In the various embodiments of the mechanism causing the transverse movement of the rollers, shown in fig. 6 and 7, the articulation bar 21 is fixed and the elements 20 can slide on it. Parallel to the bar 21 and on each side are placed two threaded rods 47 and 48 which can turn in the opposite direction as described below, or else provided with opposite pitches. The elements 20 comprise half-nuts 49 -and 50 which can respectively come into engagement each in turn with the rods 47 and 48; the engagement of one or the other of the half-nuts with the corresponding rod is determined by the position of a weight 51, which can oscillate between two cleats 52 fixed between the elements 20.
The threaded rod 47 is that which determines the transverse displacement of the rollers or discs 18 during the working period; rod 48 is used for the return. It is therefore desirable that the latter threaded rod should be able to turn faster than the former. The rod 48 can receive its movement from the intermediate shaft 10 or any other suitably placed shaft, by means of a belt or a chain 53 passing over a louse 54 of the rod 48. A second pulley 55 mounted on this same rod controls, by means of a crossed belt 56, a pulley 57 of larger diameter and wedged on the threaded rod 47.
In order to reverse the direction of the movement to the full back and forth stroke, fixed cam plates 58 are arranged so as to come into contact with the pivoting arm which supports the weight 51, and cause it to tilt. from one of the tabs 52 towards the other. As a result, the elements 20 cause the second working nut to leave the corresponding threaded rod and the other half-nut to engage the second threaded rod. The bars 20 are preferably provided with a counterweight 59 such that the pressure of the rollers or discs on the spindle is determined entirely or to the extent desired by the weight of the rollers themselves.
In the devices shown on the wire-. 8 and 9, two mandrels are used each having a corresponding set of rollers 18 carried by the same frame 60 resting on an articulation bar 21 and which can be tilted by means of a tilting bar 40 as in the variant described above. However, as, in the manufacture of tubes, the length of the mandrel 1 can be quite considerable, sagging or sagging is possible under the effect of the pressure exerted by the rollers 1 8. An additional clearance of rollers 1 8 is then provided. rollers 61 under the mandrel for the purpose of using them, to some extent, as supports.
The set of rollers 61 is supported by means of a rod 62 which can slide vertically in the frame 60 and provided with a ring nut 63 or the equivalent, which makes it possible to adjust or -delete the pressure exerted. from bottom to top by a spring 64, which supports the <B>, </B> rod 62 and the rollers 61.
In the return movement, in order to be able to lift the rollers 18 out of contact with their respective mandrels, by tilting the frame 60, it is obviously necessary that the rollers 61 can be lowered so as to no longer be in contact. with the mandrels 1. This is obtained automatically by means of a collar 65 carried by the rod 62, and provided with an inclined plane 66 which comes into contact with a similar surface provided on a sleeve 67; the latter is mounted freely on the rod 62 and abuts against a fixed part 68 so that a rotation of the mandrel 67 corresponds to the lowering of the rollers 61.
The sleeve 67 is provided with a rod 69 which projects outwardly and which, in the forward movement of the rollers 18 and 61, that is to say when they come into play, oc cupe by relative to the frame 60, the position indicated in solid lines in FIG. 9. Towards the end of this stroke, the rod 69 meets a fixed axis 70 which forces it, while the movement of the frame 60 continues, to come to occupy the position shown in dotted lines on the fi. 9. The sleeve 67 rotates and causes the lowering -des rollers 61. The tilt bar 40 then acts to oscillate the frame 60 and the reversing system comes into action to effect the return.
The rod 69 towards the end of the movement, meets a second fixed axis (not shown) which returns it to its initial position, allowing the spring 64 to lift the rollers 61 - and bring them into contact with the mandrels 1 at the same time. where the @de bar. tilting 40 acts to allow the rollers 18 to bear on the mandrels.
Although the process and the devices which have just been described apply more particularly to the manufacture of copper sheets, tubes, strips or wires, the invention also relates to the treatment of other metals such as zinc, zinc. nickel, cobalt or silver, for example, either starting from their ores or their compounds as has just been indicated, or by using a soluble anode of the metal in question.