CH647558A5 - Procede de depot electrolytique de chrome. - Google Patents
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Description
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Claims (4)
1. Procédé de dépôt électrolytique de chrome au moyen d'un bain de chrome trivalent, caractérisé en ce qu'on utilise, en tant que solution d'électrolyse, une solution obtenue par réduction ménagée de l'acide chromique en milieu sulfurique par un agent réducteur portant la fonction organique alcool et par dilution ultérieure de cette solution avec l'eau, et que l'on réalise l'électrolyse sans séparation des compartiments anodique et cathodique sous une différence de potentiel anode-cathode supérieure à 6 V, la densité du courant cathodique étant comprise entre 10 et 40 A/dm2.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la solution d'électrolyse contient de 0,1 à 1 ion-gramme par litre de chrome trivalent.
3. Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'anode est réalisée en un métal permettant le moins possible la formation de chrome hexavalent dans l'oxydation anodique.
4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'anode est en platine ou en nickel.
La présente invention concerne un procédé de dépôt électrolytique de chrome au moyen d'un bain de chrome trivalent.
Le dépôt électrolytique de chrome, ou chromage, est réalisé généralement par l'électrolyse d'une solution aqueuse d'acide chromique concentré (chrome hexavalent) en présence d'ions catalyseurs (du type sulfates ou fluorures).
Ce procédé présente un certain nombre d'inconvénients bien connus. L'un de ces inconvénients est la haute toxicité de l'acide chromique qui impose, pour respecter les règles d'hygiène et de sécurité du travail, un aménagement particulier et coûteux des ateliers pour assainir les vapeurs issues des cuves de chromage au cours de l'électrolyse et surtout un traitement complexe des efiluents (bains, eaux de rinçage, etc.). Par ailleurs, le rendement en courant obtenu avec ce procédé est très moyen (toujours inférieur à 30%). En outre, ce procédé entraîne des pertes en élément chrome très élevées, par exemple lors des rinçages des pièces chromées ou lors du renouvellement des bains de chromage, à cause de la concentration élevée en chrome hexavalent du bain.
De nombreuses modifications de ce type de bain ont été proposées en vue d'en augmenter les performances, notamment en ce qui concerne le rendement en courant de l'électrolyse et la qualité des dépôts.
Plus récemment, on a envisagé d'autres procédés qui utilisent, comme électrolyte, du chrome trivalent en solution organique ou mi-aqueuse mi-organique, avec en général une séparation des compartiments anodique et cathodique. Ces procédés, utilisant du chrome trivalent comme électrolyte, présentent toutefois à leur tour des inconvénients, car ils sont soit peu performants (adhérence du dépôt de chrome limitée, épaisseur déposable en général inférieure à 3 n, rendement en courant faible), soit coûteux, car ils utilisent des solvants organiques de prix de revient élevé, ce qui annihile l'économie provenant de conditions d'exploitation plus simples qu'avec le chrome hexavalent, sóit encore limités dans leurs possibilités de chromage de pièces complexes (à cause de la séparation nécessaire des compartiments anodique et cathodique).
La présente invention vise a remédier aux inconvénients des procédés connus utilisant, comme électrolyte, du chrome trivalent, grâce à des moyens particulièrement simples.
A cet effet, ce procédé de dépôt électrolytique de chrome au moyen d'un bain de chrome trivalent est caractérisé en ce qu'on utilise, en tant que solution d'électrolyse, une solution obtenue par réduction ménagée de l'acide chromique en milieu sulfurique par un agent réducteur portant la fonction organique alcool, et par dilution ultérieure de cette solution avec l'eau, et que l'on réalise l'électrolyse sans séparation des compartiments anodique et cathodique sous une différence de potentiel anode-cathode supérieure à 6 V, la densité de courant cathodique étant comprise entre 10 et 40 A/dm2, la concentration en chrome trivalent pouvant varier de 0,1 à 1 ion-gramme par litre et le pH de 1 à 1,5.
La teneur en chrome trivalent du bain est très largement inférieure à celle du bain actuel de chrome hexavalent ou trivalent. Dans une application particulière non limitative du procédé suivant l'invention, on a constaté que l'on obtenait les meilleurs résultats avec une solution d'électrolyse contenant environ 0,2 ion-gramme par litre de chrome trivalent.
L'anode utilisée est constituée d'un métal permettant le moins possible la formation de chrome hexavalent par oxydation anodique. En effet, à partir d'une certaine concentration dans le bain, le chrome hexavalent gêne considérablement le dépôt tant sur le plan de la qualité (dépôt granuleux mais adhérent) que de la quantité (rendement cathodique en nette diminution). Les essais de mise en œuvre du procédé suivant l'invention avec des anodes en platine ou en nickel permettent d'obtenir d'excellents résultats.
On a pu ainsi obtenir un rendement intrinsèque en courant supérieur à 30% pour un pH de l'ordre de 1,3 et pour une température d'environ 20° C, une vitesse de déposition supérieure à 1 n/min pour une électrolyse d'une durée de 5 min et une déposition de chrome d'excellent aspect sur différents matériaux et notamment le zinc.
Le procédé de dépôt électrolytique suivant l'invention présente un certain nombre d'avantages par rapport aux procédés connus jusqu'à ce jour.
En premier lieu, par rapport au bain de chromage connu et préparé à partir de chrome trivalent, il permet d'atteindre un prix de revient du bain nettement inférieur du fait de son extrême simplicité. En outre, comme on l'a vu précédemment, le rendement en courant est supérieur à ceux obtenus jusqu'à présent. La teneur du bain en chrome métal est plus faible, et cela donne lieu à une perte moins élevée en chrome lors des rinçages et, par suite, de l'entraînement mécanique inévitable dû aux pièces à chromer. Lors du renouvellement des bains usagés, la quantité de chrome perdu, sous forme de déchets, est moins importante, pour un même volume de solution utilisée. Par rapport à la plupart des bains de chromage, l'absence de séparation des compartiments anodique et cathodique permet un chromage de pièces complexes. Le procédé suivant l'invention permet également de déposer des épaisseurs de chrome métal de quelques dizaines de microns tout en conservant un aspect lisse et brillant. La coloration et la présentation du dépôt sont tout à fait comparables à celles obtenues à partir de bains de chrome hexavalent.
Par rapport aux bains de chromage préparés à partir de chrome hexavalent, les avantages qu'offre le procédé selon l'invention sont les suivants: les conditions de fonctionnement sont très peu différentes de celles employées pour les bains de chrome hexavalent. Le rendement intrinsèque en courant est supérieur à 30%, ce qui conduit à une économie importante de la quantité d'énergie utilisée par rapport aux bains de chrome hexavalent (ce rendement en courant élevé est doublé puisque le métal est réduit non du degré d'oxydation six, mais du degré d'oxydation trois). Les problèmes de toxicité et de traitement des effluents sont notablement réduits. Le procédé tolère l'interruption du courant électrique. Dans certaines conditions, il permet le rechromage de pièces et le dépôt de chrome métal sur une grande variété de matériaux et en particulier sur le zinc.
Enfin, il est possible d'appliquer le procédé suivant l'invention aux bains usuels de chromage (chrome hexavalent) lorsqu'ils sont arrivés à leur terme de fonctionnement.
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