EP0279803A1 - Installation pour la fabrication en continu d'une feuille métallique extra-mince par dépôt électrolytique - Google Patents

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EP0279803A1
EP0279803A1 EP88870017A EP88870017A EP0279803A1 EP 0279803 A1 EP0279803 A1 EP 0279803A1 EP 88870017 A EP88870017 A EP 88870017A EP 88870017 A EP88870017 A EP 88870017A EP 0279803 A1 EP0279803 A1 EP 0279803A1
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EP
European Patent Office
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belt
anodes
cathode
sheet
installation according
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EP88870017A
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English (en)
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Inventor
Marios Economopoulos
Nicole Lambert
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Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Original Assignee
Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00—Electroforming
    • C25D1/04—Wires; Strips; Foils

Definitions

  • the present invention relates to an installation for the continuous manufacture of an extra-thin metal sheet by electrolytic deposition.
  • the electroplating technique has been known and used for a long time to form thin metal coatings on substrates having the most diverse shapes.
  • Continuous deposition is particularly suitable for elongated products, of great length, such as strips or wires, which can pass through the deposition device.
  • This technique makes it possible to produce adherent coatings, which remain permanently on the surface. substrate, or non-stick coatings, which can be detached from the substrate and thus constitute independent products.
  • patent LU-A-86.119 by the same applicant, there is known a device for depositing an electrolytic coating, in particular non-adherent, on a rotary cathode.
  • This device comprises an anode which is designed so as to ensure high turbulence of the electrolyte in the space between the anode and the cathode, by practicing an electrolyte supply perpendicular to the plane of the cathode and without using any excessive motor pressure.
  • the average thickness and the width of the extra-thin sheet to be produced are determined according to the needs of the users and therefore vary, for a given installation, within relatively narrow limits.
  • the increase in production implies an increase in the speed of the substrate which in turn leads to an increase in the length, and therefore in the size, of the deposition device, in order to maintain the same deposition time.
  • the size of the deposition device can, to a certain extent, be minimized by resorting to some special precautions, such as the use of an anode making it possible to operate with high current densities and the implementation of a electrolyte flow and current density as high as possible. It nevertheless remains necessary to increase the net deposition length, that is to say the length of the zone where the electrodes are actually opposite one another.
  • This increase is obtained by a simultaneous increase in the length of the anode and the cathode in the direction of travel of the substrate.
  • the length of the anode can be easily increased by juxtaposing several devices such as those described in patent LU-A-86,119 already cited.
  • the desired increase in the net deposition length implies a substantial increase in the diameter of the drum, which is limited, in practice, for reasons of manufacturing, mounting and size.
  • a mobile cathode constituted by a metal belt rotating around two parallel rollers.
  • Such a belt can have a sufficient length for the deposition to be carried out completely on a single belt, regardless of the speed thereof. It overcomes the aforementioned drawbacks of rotary drum cathodes, but it gives rise to other difficulties related in particular to the length and speed of the belt. In particular, one can mention the difficulty of guiding a very long belt and the need to compensate for chain deformation, which are further complicated by the aggressive nature of the environment. Such an installation also faces problems of sealing and braking of the belt linked to the electrical supply of the belt by brushes.
  • the object of the present invention is to provide an installation for the continuous manufacture of an extra-thin metal sheet by electrolytic deposition of a non-adherent coating on a mobile substrate followed by the detachment of this coating, an installation which makes it possible to avoid various aforementioned drawbacks and of ensuring a high production of extra-thin sheet.
  • the installation which is the subject of the present invention is based on the use of anodes of the type described in the aforementioned patent LU-A-86,119 and of a mobile cathode moving opposite these anodes.
  • the device of the invention comprises means for rinsing the extra-thin sheet, respectively means for drying this extra-thin sheet, which are located before the device for separating said sheet.
  • sheet and movable cathode the device may also include an installation for subjecting the sheet to a treatment causing an increase in its carbon content.
  • said cathode is constituted by a titanium belt, preferably polished.
  • the surface condition of the cathode strongly influences the detachment and the quality of the extra-thin sheet produced, and it is advantageous in this regard that the cathode has an active surface as polished as possible.
  • the active surface of the belt is that which receives the electrolytic deposit.
  • the second of said preferably horizontal rollers is also equipped with a drive motor.
  • the device of the invention comprises a second plurality of anodes arranged opposite a portion of the length of the second strand of said belt, the plate of said anodes being electrically connected to the positive terminal of a source of direct electric current.
  • said first and second pluralities of anodes are arranged opposite portions of substantially equal length of the respective strands of said belt, from a first of said horizontal rollers, the assembly comprising said first roller, said first and second pluralities of anodes and the corresponding portions of the strands of the belt are enveloped by a sealed enclosure, the second of said rollers is located outside said enclosure and said enclosure comprises liquid-tight means for the entry and exit of said belt.
  • At least one anode is constituted by a parallelepipedic box whose wall located in front of the cathode is made of an electrically conductive material, preferably graphite, the other walls of said box being preferably made of an electrically insulating and chemically inert material vis-à-vis the electrolyte.
  • the means for electrically connecting an anode comprise copper bars connected to the plate of said anode, preferably on both sides of the width of said plate.
  • the electrical connection means of said metal belt include brushes, which are preferably immersed in the electrolyte.
  • the means for rinsing, respectively drying, the extra-thin metal sheet comprise devices for spraying water, respectively air, in the direction of said sheet.
  • Fig. 1 shows a general view of this particular embodiment
  • Fig. 2 illustrates the circuit of the electrolyte in this embodiment
  • Fig. 3 illustrates a particular variant of the installation comprising a carburizing device.
  • FIG. 1 shows a general view, in length, of a particular embodiment of the installation of the invention.
  • This installation comprises a mobile cathode in the form of a metal belt (1) stretched between two parallel horizontal rollers (2,3).
  • the edges of the belt (1) can be masked, on the anode side, by means of a suitable coating so as to give the extra-thin sheet the desired width.
  • the rollers are driven in rotation by motors, not shown, and their direction of rotation is indicated by a curved arrow.
  • the metal belt (1) thus defines an upper strand (4) which, as will be explained below, is the input strand, and a lower strand (5) or output strand.
  • the installation also includes anodes of the type described in the aforementioned patent LU-A-86,119, in which the wall pierced with two series of orifices is a flat graphite plate.
  • These anodes are divided into two groups, namely an upper group (6) in which the anodes are positioned such that their respective graphite plates are opposite and parallel to the outer face of the upper strand (4) of the belt, and a lower group (7) in which the anodes are positioned so that their respective graphite plates are opposite and parallel to the outer face of the lower strand (5) of the belt.
  • the metal belt (1) is only partially immersed in the electrolyte and it can therefore be considered that the installation for manufacturing an extra-thin metal sheet consists of two distinct parts, despite the physical continuity of the belt (1).
  • the submerged part of the installation includes: - A portion of the belt (1), said portion having a constant length, but being constantly renewed as a result of the movement of the belt; - the two groups of anodes (6, 7); - the roller (3); - The brushes ensuring the electrical supply of the cathode, which will be discussed below.
  • the non-submerged or aerial part of the installation includes: - the remaining portion of the belt (1); - the roller (2); the means of wringing, rinsing, drying and peeling off the extra-thin sheet, which will be described later.
  • the submerged part of the installation is surrounded by a sealed enclosure (8), which includes airlocks for entering and leaving the belt.
  • a polarization electrode making it possible to eliminate any chemical attack on the extra-thin sheet by the electrolyte during the passage of the upper group ( 6) to the lower group (7) of the anodes. This arrangement also makes it possible to avoid the manufacture of cylindrical anodes.
  • This submerged roller (3) must have a diameter large enough to transmit to the belt the torque necessary for its rotation and to minimize the risk of rupture of the belt by fatigue.
  • the supply of both an electrolyte and an electric current to the anodes of the two aforementioned groups can be carried out either individually or by cells grouping together any number of anodes.
  • the various power supplies will be described with reference to a cell, it being understood that such a cell could have only one anode.
  • the electrical supply of a cell is ensured by means of a set of copper bars, known per se, connected to the graphite plate, on both sides of the width thereof; this arrangement has the effect of reducing the ohmic losses in the graphite plate and thus minimizing the variations in the current density liable to cause variations in the thickness of the deposit along the width of the belt.
  • the cathode is supplied with electricity by means of brushes immersed in the electrolyte and distributed over the "internal" surface of the belt (1), opposite the groups of anodes.
  • the electrolyte acts as a lubricant and thus reduces the friction force applied to the belt.
  • the electrolyte reduces the contact resistance between the cathode and the brushes and thus contributes to improving the electrical efficiency of the installation.
  • the non-submerged roller (2) has a diameter equal to that of the submerged roller (3). It ensures the transmission of half of the torque necessary for driving the belt, as well as guiding the belt in the transverse direction.
  • the means for rinsing and / or drying the extra-thin metal sheet are located before the device for separating said sheet and the belt (1).
  • This arrangement makes it possible to carry out the important and delicate rinsing and / or drying operations while the extra-thin sheet still adheres to the belt; this reduces the risk of degradation or tearing of this sheet.
  • the installation comprises rinsing means (9) for example by spraying hot water, possibly followed drying means (10) such as air blowing apparatus, hot or cold.
  • the detachment of the extra-thin sheet is carried out by means of a small motorized roller (11), placed approximately at the height of the axis of rotation of the non-submerged roller (2).
  • FIG. 2 illustrates the circuit of the electrolyte in an installation of the type represented in FIG. 1. As indicated above, reference is again made here to an anode cell.
  • FIG. 2 which results from a cross section along the plane II of FIG. 1, the upper (4) and lower (5) strands of the belt have been shown diagrammatically, as well as the graphite plate of an anode of each of the upper (6) and lower (7) groups.
  • the present installation includes an electrolyte circuit in which the pressure drops are low.
  • Each pair of superimposed cells, one belonging to the upper group (4, 6) and the other to the lower group (5, 7) is supplied with electrolyte by a pump (12) taking the liquid from a collection basin (13 ).
  • the pump (12) sends the electrolyte through the conduits (14) and (15) which supply the first series of orifices of the anodes (6) and (7) respectively.
  • the collection basin (13) is located directly below the lower group (7) of anodes and it extends at least over the entire length of the submerged part of the installation.
  • the electrolyte discharged from the rear face of the cells of the lower group (7) falls directly into the collection basin (13).
  • the electrolyte discharged from the rear face of the cells of the upper group (6) is collected by a channel (16) of large section which runs along the immersed part of the installation over its entire length and which brings the electrolyte back into the basin. collection (13) via a cascade (17) bypassing the submerged roller (3).
  • the installation also comprises, at the entrance to its submerged part, pinch rollers (18) which make it possible to prevent the belt (1) from twisting in the deposition section.
  • the device of the invention can advantageously be equipped with means for, after separation of the iron-based sheet and the movable cathode, subjecting said iron-based sheet to a treatment causing an increase in its carbon content; according to the invention, this treatment is advantageously constituted by a gas carburizing operation.
  • Such treatment by gas carburizing has proved to be particularly advantageous for increasing the carbon content of a sheet.
  • iron-based initial produced by electrolytic deposition.
  • the tests carried out by the Applicant have shown, in an absolutely unexpected manner, that the rate of cementation of such a sheet was particularly high, provided that the conditions of the treatment are judiciously chosen.
  • This high cementation speed which could in particular be due to the purity of the initial sheet, makes it possible to achieve the desired degree of cementation in a very short time, perfectly compatible with a continuous manufacturing process.
  • the means for applying the treatment in question comprise a heating oven up to a temperature between 900 ° C. and 1050 ° C., under a fuel atmosphere, a zone for maintaining in this temperature range and under this atmosphere for a period not exceeding 5 min., and a cooling zone with a speed of 5 ° C / s to 20 ° C / s in the temperature range from 800 ° C to 600 ° C, then a cooling zone down to room temperature.
  • the installation may also include at least one device for covering said sheet with a protective metal layer, with a flash heating step to cause the formation of an intermediate layer of intermetallic alloy between said sheet and the protective layer.
  • the device of the invention as just described in the above variant can also be equipped with means for coating the sheet with a protective film consisting of an oxide such as chromium oxide or an organic substance such as a lacquer, a resin or a varnish.
  • a protective film consisting of an oxide such as chromium oxide or an organic substance such as a lacquer, a resin or a varnish.
  • FIG. 3 shows a variant of the installation of FIG. 1, in which a device is provided for cementing the extra-thin metal sheet, after it has been detached from the movable cathode.
  • this device (19) Downstream of the installation (1) described in detail above, is located a device (19) intended to cause an increase in the carbon content of the extra-thin sheet.
  • this device (19) consists of a gas carburizing furnace, where the extra-thin sheet is exposed to a fuel atmosphere, for example CH4, at a high temperature.
  • This device (19) can be followed by other coating installations such as a dip galvanizing installation (20) or a tinning installation (21). Finally, a finishing device (22), such as an installation for depositing a protective coating by chromating, lacquering or the like, can also be installed downstream.
  • a finishing device (22) such as an installation for depositing a protective coating by chromating, lacquering or the like, can also be installed downstream.
  • the installations 20, 21 and 22 are, in themselves, well known in the art and do not require a detailed description. It is nevertheless advisable to limit the tensile force exerted in these installations, in order to take account of the relatively low tensile strength of the extra-thin sheet.

Abstract

Installation pour la fabrication d'une feuille métallique extra-mince par dépôt électrolytique sur une cathode mobile et séparation ultérieure du dépôt. La cathode mobile est constituée par une courroie métallique (1) tendue entre deux rouleaux (2, 3) parallèles, de préférence motorisés. Au moins un groupe d'anodes insolubles (6, 7) est disposé en face de la courroie (1) et l'ensemble est de préférence logé dans une enceinte étanche (8). Les dispositifs de rinçage (9) et/ou de séchage (10) de la feuille extra-mince sont situés avant l'appareil (11) de séparation de la feuille et de la cathode mobile. L'alimentation électrique de la cathode est assurée par des balais immergés dans l'électrolyte. L'installation peut comprendre des moyens (19) pour augmenter la teneur en carbone de la feuille extra-mince, ainsi que des moyens (20, 21, 22) pour déposer des couches de protection supplémentaires sur cette feuille.

Description

  • La présente invention concerne une installation pour la fabrication en continu d'une feuille métallique extra-mince par dépôt électrolytique.
  • La technique du dépôt électrolytique est connue et utilisée depuis longtemps pour former des revêtements métalliques de faible épaisseur sur des substrats présentant les formes les plus diverses. Le dépôt en continu s'adresse particulièrement aux produits allongés, de grande longueur, tels que les bandes ou les fils, qui peuvent défiler à tra­vers le dispositif de dépôt.Cette technique permet de réaliser des revêtements adhérents, qui demeurent en permanence à la surface du sub­strat, ou des revêtements non adhérents, qui peuvent être détachés du substrat et constituer ainsi des produits indépendants.
  • Au sens de la présente invention, il faut comprendre que l'expression "fabrication d'une feuille extra-mince" désigne la formation d'un revê­tement non adhérent sur un substrat mobile suivie du décollement de ce revêtement sous la forme d'une feuille extra-mince qui constitue un produit indépendant.
  • Il a déjà été proposé d'utiliser un substrat mobile constitué par un tambour rotatif qui forme la cathode du système d'électrolyse et qui tourne en face d'une anode de forme appropriée. Dans l'espace étroit ménagé entre l'anode et la cathode, on fait circuler l'électrolyte à grande vitesse et tangentiellement à la cathode. Grâce à cette dis­position, il est possible d'atteindre des densités de courant de l'or­dre de 30 A/dm².
  • Par le brevet LU-A-86.119 du même demandeur, on connaît un dispositif permettant de déposer un revêtement électrolytique, notamment non adhé­rent, sur une cathode rotative. Ce dispositif comprend une anode qui est conçue de façon à assurer une turbulence élevée de l'électrolyte dans l'espace compris entre l'anode et la cathode, en pratiquant une alimentation en électrolyte perpendiculairement au plan de la cathode et sans faire appel à des pression motrices excessives.
  • Ce dispositif ne permet cependant pas d'atteindre le niveau de produ­tion élevé que requiert une exploitation industrielle.
  • La réalisation d'une installation capable d'assurer une production éle­vée pose des problèmes découlant notamment du caractère continu et de la haute technicité du procédé qui y est mis en oeuvre.
  • L'épaisseur moyenne et la largeur de la feuille extra-mince à réaliser sont déterminées en fonction des besoins des utilisatuers et varient dès lors, pour une installation donnée, dans des limites relativement é­troites.
  • Il en résulte que l'augmentation de la production implique un accrois­sement de la vitesse du substrat qui entraîne à son tour une augmen­tation de la longueur, et donc de l'encombrement, du dispositif de dé­pôt, afin de conserver une même durée de dépôt.
  • L'encombrement du dispositif de dépôt peut, dans une certaine mesure, être minimisé en recourant à quelques précautions particulières, telles que l'emploi d'une anode permettant d'opérer avec des densités de cou­rant élevées et la mise en oeuvre d'un débit d'électrolyte et d'une densité de courant aussi élevés que possible. Il reste néanmoins néces­saire d'augmenter la longueur nette de dépôt, c'est-à-dire la longueur de la zone où les électrodes se trouvent effectivement en face l'une de l'autre.
  • Cette augmentation s'obtient par une augmentation simultanée de la lon­gueur de l'anode et de la cathode dans le sens de défilement du substrat.
  • La longueur de l'anode peut être accrue aisément en juxtaposant plu­sieurs dispositifs tels que ceux qui sont décrits dans le brevet LU-A-86.119 déjà cité.
  • En ce qui concerne la cathode à tambour rotatif rappelée plus haut, l'augmentation désirée de la longueur nette de dépôt implique une augmentation sensible du diamètre du tambour, laquelle est limitée, en pratique, pour des raisons de fabrication, de montage et d'encom­brement.
  • On peut également envisager d'utiliser plusieurs dispositifs de dépôt successifs. Cette disposition présente cependant plusieurs inconvénients graves. La feuille quittant un dispositif intermédiaire présente une épaisseur plus faible que la feuille extra-mince finale et sa manipulation augmente les risques de déchirure du produit. En outre, de telles feuilles ne peuvent d'ailleurs pas être détachées en-deçà d'une "épaisseur décollable minimum" limitant la vitesse de défilement. Enfin, la multiplication des dispositifs de dépôt augmente fortement le coût et la complexité de l'installation.
  • Il est également connu d'utiliser une cathode mobile constituée par une courroie métallique tournant autour de deux rouleaux parallèles. Une telle courroie peut avoir une longueur suffisante pour que le dépôt soit effectué complètement sur une seule courroie, quelle que soit la vitesse de celle-ci. Elle permet de remédier aux inconvénients précités des cathodes à tambour rotatif, mais elle donne lieu à d'autres diff­ficultés liées notamment à la longueur et à la vitesse de la courroie. En particulier, on peut mentionner la difficulté de guider une courroie de grande longueur et la nécessité de compenser la déformation en chaî­nette, qui sont encore compliquées par le caractère agressif du milieu ambiant. Une telle installation se heurte également à des problèmes d'étanchéité et de freinage de la courroie liés à l'alimentation élec­trique de la courroie par des balais.
  • La présente invention a pour objet de proposer une installation pour la fabrication en continu d'une feuille métallique extra-mince par dépôt électrolytique d'un revêtement non adhérent sur un substrat mobile suivi du décollement de ce revêtement, installation qui permet d'éviter les divers inconvénients précités etd'assurer une production élevée de feuille extra-mince.
  • L'installation qui fait l'objet de la présente invention est basée sur l'utilisation d'anodes du type décrit dans le brevet LU-A-86.119 précité et d'une cathode mobile se déplaçant en face de ces anodes.
  • A cet effet, l'installation qui fait l'objet de la présente invention, pour la fabrication d'une feuille métallique extra-mince par dépôt électrolytique sur une cathode mobile et séparation ultérieure du dépôt et de la cathode, qui comporte au moins une anode comprenant une plaque percée d'une première série d'orifices raccordés à des moyens d'alimen­tation en électrolyte et d'une seconde série d'orifices raccordés à des moyens d'évacuation de l'électrolyte, est caractérisée en ce que :
    • (a) la cathode mobile est constituée par une courroie métallique tendue entre deux rouleaux parallèles, de préférence horizontaux;
    • (b) au moins un desdits rouleaux est motorisé afin de mettre la courroie en rotation autour des deux rouleaux;
    • (c) une première pluralité desdites anodes est disposée en face d'une portion de la longueur d'un premier brin de ladite courroie;
    • (d) des moyens de raccordement électrique de la plaque de chacune des anodes de ladite première pluralité d'anodes à la borne positive d'une source de courant électrique continu;
    • (e) des moyens de raccordement électrique de la dite courroie métal­lique à la borne négative de ladite source de courant électrique continu;
    • (f) des moyens de réglage de la vitesse de ladite courroie métallique, des débits d'alimentation et d'évacuation de l'électrolyte, ainsi que de l'intensité du courant électrique.
  • Selon d'autres caractéristiques pouvant être combinées, le dispositif de l'invention comprend des moyens de rinçage de la feuille extra-­mince, respectivement des moyens de séchage de cette feuille extra-­mince, qui sont situés avant l'appareil de séparation de ladite feuille et de la cathode mobile; le dispositif peut également compor­ter une installation pour soumettre la feuille à un traitement provo­quant une augmentation de sa teneur en carbone.
  • Conformément à l'invention, ladite cathode est constituée par une courroie en titane, de préférence poli. L'état de surface de la ca­thode influence fortement l'aptitude au décollement et la qualité de la feuille extra-mince produite, et il est avantageux, à cet égard, que la cathode présente une surface active aussi polie que possible. Au sens de la présente demande, la surface active de la courroie est celle qui reçoit le dépôt électrolytique.
  • Il s'est en outre avéré avantageux que le second desdits rouleaux de préférence horizontaux soit également équipé d'un moteur d'entraî­nement.
  • Selon une caractéristique particulièrement intéressante, le dispo­sitif de l'invention comporte une seconde pluralité d'anodes disposée en face d'une portion de la longueur du second brin de ladite courroie, la plaque desdites anodes étant raccordée électriquement à la borne positive d'une source de courant électrique continu.
  • Dans une réalisation avantageuse du dispositif de l'invention, lesdites première et seconde pluralités d'anodes sont disposées en face de por­tions de longueur sensiblement égale des brins respectifs de ladite courroie, à partir d'un premier desdits rouleaux horizontaux, l'en­semble comprenant ledit premier rouleau, lesdites première et seconde pluralités d'anodes et les portions correspondantes des brins de la courroie est enveloppé par une enceinte étanche, le second desdits rou­leaux est situé à l'extérieur de ladite enceinte et ladite enceinte comprend des moyens étanches aux liquides pour l'entrée et la sortie de ladite courroie.
  • Selon l'invention, au moins une anode est constituée par un caisson parallélépipédique dont la paroi située en face de la cathode est réa­lisée en un matériau conducteur de l'électricité, de préférence en gra­phite, les autres parois dudit caisson étant de préférence réalisées en un matériau électriquement isolant et chimiquement inerte vis-à-vis de l'électrolyte.
  • Egalement selon l'invention, les moyens de raccordement électrique d'une anode comprennent des barres de cuivre raccordées à la plaque de ladite anode, de préférence des deux côtés de la largeur de ladite plaque.
  • Suivant encore une autre particularité du dispositif de l'invention, les moyens de raccordement électrique de ladite courroie métallique comprennent des balais, qui sont de préférence immergés dans l'électro­lyte.
  • Une autre caractéristique de l'installation conforme à l'invention réside dans le fait que les moyens de rinçage, respectivement de séchage, de la feuille métallique extra-mince comprennent des appareils de projection d'eau, respectivement d'air, en direction de ladite feuille.
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention sont précisés dans la description qui va suivre, d'une réalisation particulière de l'installation, schématiquement illustrée par les dessins annexés dans lesquels la Fig. 1 montre une vue générale de cette réalisation par­ticulière; la Fig. 2 illustre le circuit de l'électrolyte dans cette réalisation; et la Fig. 3 illustre une variante particulière de l'installation comportant un dispositif de cémentation.
  • Les éléments analogues qui apparaissent dans les figures sont affec­tés des mêmes repères numériques. En outre, on n'a pas représenté les parties de l'installation qui ne sont pas indispensables à la bonne compréhension de l'invention.
  • La figure 1 montre une vue générale, en long, d'une réalisation par­ticulière de l'installation de l'invention. Cette installation com­prend une cathode mobile sous la forme d'une courroie métallique (1) tendue entre deux rouleaux horizontaux parallèles (2,3). Les rives de la courroie (1) peuvent être masquées, côté anode, au moyen d'un revêtement adéquat de manière à donner à la feuille extra-mince la largeur voulue. Les rouleaux sont mus en rotation par des moteurs, non représentés, et leur sens de rotation est indiqué par une flèche courbe. La courroie métallique (1) définit ainsi un brin supérieur (4) qui, comme on l'expliquera plus loin, est le brin d'entrée, et un brin inférieur (5) ou brin de sortie. L'installation comprend égale­ment des anodes du type décrit dans le brevet LU-A-86.119 précité, dans lesquelles la paroi percée de deux séries d'orifices est une plaque de graphite plane. Ces anodes sont divisées en deux groupes, à savoir un groupe supérieur (6) dans lequel les anodes sont position­nées de manière telle que leurs plaques de graphite respectives soient opposées et parallèles à la face extérieure du brin supérieur (4) de la courroie, et un groupe inférieur (7) dans lequel les anodes sont positionnées de manière telle que leurs plaques de graphite respectives soient opposées et parallèles à la face extérieure du brin inférieur (5) de la courroie.
  • Dans une telle disposition, la courroie métallique (1) n'est que par­tiellement immergée dans l'électrolyte et l'on peut donc considérer que l'installation de fabrication d'une feuille métallique extra-­mince se compose de deux parties distinctes, malgré la continuité physique de la courroie (1).
  • La partie immergée de l'installation comprend :
    - une portion de la courroie (1), ladite portion ayant une longueur constante, mais étant constamment renouvelée par suite du mouvement de la courroie;
    - les deux groupes d'anodes (6, 7);
    - le rouleau (3);
    - les balais assurant l'alimentation électrique de la cathode, dont il sera question plus loin.
  • La partie non immergée ou aérienne de l'installation comprend :
    - la portion restante de la courroie (1);
    - le rouleau (2);
    - les moyens d'essorage, de rinçage, de séchage et de décollement de la feuille extra-mince, qui seront décrits plus loin.
  • Dans la réalisation représentée dans la figure 1, la partie immergée de l'installation est enveloppée par une enceinte étanche (8), qui comporte des sas d'entrée et de sortie de la courroie.
  • En face de la portion de la courroie (1) se trouvant sur le rouleau im­mergé (3) est disposée une électrode de polarisation permettant d'éli­miner toute attaque chimique de la feuille extra-mince par l'électro­lyte lors du passage du groupe supérieur (6) au groupe inférieur (7) des anodes. Cette disposition permet en outre d'éviter la fabrication d'anodes cylindriques.
  • Ce rouleau immergé (3) doit avoir un diamètre suffisamment grand pour transmettre à la courroie le couple nécessaire à sa rotation et pour minimiser les risques de rupture de la courroie par fatigue.
  • L'alimentation tant en électrolyte qu'en courant électrique des anodes des deux groupes précités peut être réalisée soit individuellement soit par cellules regroupant un nombre quelconque d'anodes. Pour la clarté de l'exposé, les diverses alimentations seront décrites en faisant référence à une cellule, étant entendu qu'une telle cellule pourrait ne comporter qu'une seule anode.
  • L'alimentation électrique d'une cellule est assurée au moyen d'un jeu de barres de cuivre, connues en soi, raccordées à la plaque de graphite, des deux côtés de la largeur de celle-ci; cette disposition a pour effet de réduire les pertes ohmiques dans la plaque de graphite et de minimiser ainsi les variations de la densité de courant susceptibles de provoquer des variations de l'épaisseur du dépôt suivant la largeur de la courroie.
  • L'alimentation électrique de la cathode est réalisée par l'intermé­diaire de balais immergés dans l'électrolyte et répartis sur la surface "intérieure" de la courroie (1), en face des groupes d'anodes.
  • Le fait que les balais soient immergés élimine la nécessité de prévoir des joints étanches entre des pièces fixes et des pièces mobiles. En outre, l'électrolyte joue le rôle de lubrifiant et réduit ainsi la force de frottement appliquée à la courroie. Enfin, l'électrolyte diminue la résistance de contact entre la cathode et les balais et il contribue ainsi à améliorer le rendement électrique de l'installation.
  • Le circuit de l'électrolyte sera décrit plus loin, en faisant référence à la figure 2.
  • Le rouleau non immergé (2) présente un diamètre égal à celui du rouleau immergé (3). Il assure la transmission de la moitié du couple néces­saire à l'entraînement de la courroie, ainsi que le guidage de la cour­roie dans le sens transversal.
  • Dans l'installation conforme à l'invention, les moyens de rinçage et/ou de séchage de la feuille métallique extra-mince sont situés avant l'ap­pareil de séparation de ladite feuille et de la courroie (1). Cette disposition permet d'exécuter les importantes et délicates opérations de rinçage et/ou de séchage alors que la feuille extra-mince adhère toujours à la courroie; on réduit ainsi les risques de dégradation ou de déchirure de cette feuille.
  • Les dispositifs utilisés à cet effet sont connus en soi. Outre les rou­leaux d'essorage en caoutchouc, non représentés mais disposés aussi près que possible de la sortie de l'enceinte (8), l'installation com­prend des moyens de rinçage (9) par exemple par pulvérisation d'eau chaude, éventuellement suivis de moyens de séchage (10) tels que des appareils de soufflage d'air, chaud ou froid.
  • Le décollement de la feuille extra-mince est réalisé au moyen d'un pe­tit rouleau (11) motorisé, placé approximativement à hauteur de l'axe de rotation du rouleau non immergé (2).
  • La figure 2 illustre le circuit de l'électrolyte dans une installation du type représenté dans la figure 1. Comme indiqué plus haut, on se ré­fère à nouveau ici à une cellule anodique.
  • De façon connue par le brevet LU-A-86.119 déjà cité, l'électrolyte tra­verse la plaque de graphite de la cellule par une première série d'ori­fices, parcourt un court trajet entre la cathode et ladite plaque de graphite et traverse à nouveau la plaque de graphite, dans l'autre sens. Cette construction n'est pas représentée en détail dans la figure 2. On peut rappeler que ce type d'anode permet de renoncer aux joints latéraux, car elle ne donne lieu à aucun écoulement latéral sensible d'électrolyte.
  • Dans cette figure 2, qui résulte d'une coupe transversale suivant le plan I-I de la figure 1, on a schématisé les brins supérieur (4) et inférieur (5) de la courroie, ainsi que la plaque de graphite d'une anode de chacun des groupes supérieur (6) et inférieur (7).
  • Pour produire, avec une haute densité de courant, une feuille métalli­que extra-mince ayant un bon aspect de surface et une cohésion suffi­sante, on doit réaliser des débits spécifiques d'électrolyte importants dans l'espace étroit formé entre l'anode et la cathode.
  • La présente installation comprend un circuit d'électrolyte dans le­quel les pertes de charge sont faibles.
  • Chaque paire de cellules superposées, appartenant l'une au groupe supérieur (4, 6) et l'autre au groupe inférieur (5, 7) est alimentée en électrolyte par une pompe (12) prélevant le liquide dans un bassin de collecte (13). La pompe (12) envoie l'electrolyte dans les condui­tes (14) et (15) qui alimentent respectivement la première série d'orifices des anodes (6) et (7).
  • Comme le montre la figure 1, le bassin de collecte (13) est situé directement en dessous du groupe inférieur (7) d'anodes et il s'étend au moins sur toute la longueur de la partie immergée de l'installa­tion.
  • L'électrolyte évacué par la face arrière des cellules du groupe infé­rieur (7) tombe directement dans le bassin de collecte (13). L'élec­trolyte évacué par la face arrière des cellules du groupe supérieur (6) est collecté par un canal (16) de grande section qui longe la partie immergée de l'installation sur toute sa longueur et qui ramène l'électrolyte dans le bassin de collecte (13) par l'intermédiaire d'une cascade (17) contournant le rouleau immergé (3).
  • L'installation comporte encore, à l'entrée de sa partie immergée, des rouleaux pinceurs (18) qui permettent d'empêcher la torsion de la courroie (1) dans la section de dépôt.
  • Le dispositif de l'invention peut avantageusement être équipé de moyens pour, après séparation de la feuille à base de fer et de la cathode mobile, soumettre ladite feuille à base de fer à un traite­ment provoquant une augmentation de sa teneur en carbone; selon l'in­vention, ce traitement est avantageusement constitué par une opéra­tion de cémentation gazeuse.
  • Un tel traitement par cémentation gazeuse s'est avéré particulière­ment intéressant pour augmenter la teneur en carbone d'une feuille initiale à base de fer produite par dépôt électrolytique. En effet, les essais effectués par le Demandeur ont montré, de façon absolument inattendue, que la vitesse de cémentation d'une telle feuille était particulièrement élevée, pour autant que les conditions du traitement soient judicieusement choisies. Cette vitesse de cémentation élevée, qui pourrait notamment être due à la pureté de la feuille initiale, permet d'atteindre le degré de cémentation désiré en un temps très court, parfaitement compatible avec un processus de fabrication en continu.
  • Selon l'invention, les moyens pour appliquer le traitement en ques­tion comportent un four de chauffage jusqu'à une température comprise entre 900°C et 1050°C, sous une atmosphère carburante, une zone de maintien dans cette gamme de température et sous cette atmosphère pendant une durée qui n'excède pas 5 min., et une zone de refroidis­sement avec une vitesse de 5°C/s à 20°C/s dans l'intervalle de tempé­ratures de 800°C à 600°C, puis une zone de refroidissement jusqu'à la température ambiante.
  • Pour ce traitement, on peut utiliser un four à atmosphère carburante connue en soi, telle que du CH₄ ou un mélange gazeux riche en CH₄ et/ou CO et H₂.
  • Egalement dans le cadre de l'invention, l'installation peut également comporter au moins un dispositif pour recouvrir ladite feuille d'une couche métallique de protection, avec une étape de chauffage éclair pour provoquer la formation d'une couche intermédiaire d'alliage intermétallique entre ladite feuille et la couche de protection.
  • Enfin le dispositif de l'invention tel qu'il vient d'être décrit dans la variante ci-dessus peut encore être équipé de moyens pour revêtir la feuille d'un film protecteur constitué d'un oxyde tel que l'oxyde de chrome ou d'une substance organique telle qu'une laque, une résine ou un vernis.
  • La Fig. 3 représente une variante de l'installation de la Fig. 1, dans laquelle il est prévu un dispositif pour assurer la cémentation de la feuille métallique extra-mince, après que celle-ci ait été décollée de la cathode mobile.
  • En aval de l'installation (1) décrite en détail plus haut, est situé un dispositif (19) destiné à provoquer une augmentation de la teneur en carbone de la feuille extra-mince. Dans la réalisation illustrée ici, ce dispositif (19) est constitué par un four de cémentation gazeuse, où la feuille extra-mince est exposée à une atmosphère car­burante, par exemple du CH₄, à une température élevée.
  • Ce dispositif (19) peut être suivi d'autres installations de revête­ment telles qu'une installation de galvanisation au trempé (20) ou une installation d'étamage (21). Enfin, un dispositif de finition (22), tel qu'une installation de dépôt d'un revêtement protecteur par chromatation, laquage ou autre, peut encore être installé en aval.
  • Les installations 20, 21 et 22 sont, en soi, bien connues dans la technique et ne nécessitent pas de description détaillée. Il convient néanmoins de limiter l'effort de traction exercé dans ces installa­tions, afin de tenir compte de la résistance à la traction relative­ment faible de la feuille extra-mince.

Claims (10)

1. Installation pour la fabrication d'une feuille métallique extra-mince par dépôt électrolytique sur une cathode mobile et sépa­ration ultérieure du dépôt et de la cathode qui comporte au moins une anode comprenant une plaque percée d'une première série d'orifices rac­cordés à des moyens d'alimentation en électrolyte et d'une seconde sé­rie d'orifices raccordés à des moyens d'évacuation de l'électrolyte, caractérisée en ce que :
(a) la cathode mobile est constituée par une courroie métallique tendue entre deux rouleaux parallèles, de préférence horizontaux;
(b) au moins un desdits rouleaux est motorisé afin de mettre la cour­roie en rotation autour des deux rouleaux;
(c) une première pluralité desdites anodes est disposée en face d'une portion de la longueur d'un premier brin de ladite courroie;
(d) des moyens de raccordement électrique de ladite plaque de chacune des anodes de ladite première pluralité d'anodes à la borne po­sitive d'une source de courant électrique continu;
(e) des moyens de raccordement électrique de ladite courroie métallique à la borne négative de ladite source de courant électrique continu;
(f) des moyens de réglage de la vitesse de ladite courroie métallique, des débits d'alimentation et d'évacuation de l'électrolyte, ainsi que de l'intensité du courant électrique.
2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de rinçage et/ou de séchage de la feuille extra-­mince, qui sont situés avant l'appareil de séparation de ladite feuille et de la cathode mobile.
3. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la cathode est constituée par une courroie en titane, de préférence poli.
4. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, ca­ractérisée en ce qu'elle comporte une seconde pluralité d'anodes dis­posée en face d'une portion de la longueur du second brin de ladite courroie, la plaque desdites anodes étant raccordée électriquement à la borne positive d'une source de courant électrique continu.
5. Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les­dites première et seconde pluralités d'anodes sont disposées en face de portions de longueur sensiblement égale des brins respectifs de ladite courroie, à partir d'un premier desdits rouleaux de préférence hori­zontaux, en ce que l'ensemble comprenant ledit premier rouleau, les­dites première et seconde pluralités d'anodes et les portions corres­pondantes des brins de la courroie est enveloppé par une enceinte étanche, en ce que le second desdits rouleaux est situé à l'extérieur de ladite enceinte et en ce que ladite enceinte comprend des moyens étanches aux liquides pour l'entrée et la sortie de ladite courroie.
6. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, ca­ractérisée en ce qu'au moins une desdites anodes est constituée par un caisson parallélépipédique dont la paroi située en face de la cathode est réalisée en un matériau conducteur de l'électricité, de préférence en graphite et dont les autres parois sont réalisées de préférence en un matériau électriquement isolant et chimiquement inerte vis-à-vis de l'électrolyte.
7. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les moyens de raccordement électrique d'une anode comprennent des barres de cuivre raccordées à la plaque de ladite anode, de préférence des deux côtés de la largeur de ladite plaque.
8. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 7, ca­ractérisée en ce que les moyens de raccordement électrique de ladite courroie métallique comprennent des balais, de préférence immergés dans l'électrolyte.
9. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle est équipée de moyens pour appliquer un traitement provoquant une augmentation de la teneur en carbone de la feuille métallique extra-mince.
10. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un dispositif pour re­couvrir ladite feuille d'une couche de protection.
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