EP0538081B1 - Procédé perfectionné de galvanoplastie d'une bande métallique - Google Patents

Procédé perfectionné de galvanoplastie d'une bande métallique Download PDF

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EP0538081B1
EP0538081B1 EP92402525A EP92402525A EP0538081B1 EP 0538081 B1 EP0538081 B1 EP 0538081B1 EP 92402525 A EP92402525 A EP 92402525A EP 92402525 A EP92402525 A EP 92402525A EP 0538081 B1 EP0538081 B1 EP 0538081B1
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Isabelle Marolleau
Jean-Denis Girardier
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Sollac SA
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    • C25D7/0657—Conducting rolls

Definitions

  • the present invention relates to an improved process for electroplating a metal strip. It applies in particular to the formation of a coating or deposit of zinc on a strip.
  • the supply current of the electrolytic cell is adjusted so as to obtain, at the surface of the strip, a current density lower than the abovementioned limit value.
  • operations are carried out to prepare the strip, in particular comprising a degreasing operation.
  • the current density can reach or even exceed the diffusion limit current by causing the phenomenon mentioned above of hydrogen adsorption and fixing of zinc hydroxide on the surface of the strip.
  • the object of the invention is in particular to form an electrolytic deposit of metal on the surface of a flat product or strip whose adhesion and cohesion are of good quality and do not degrade, for example, during a treatment steaming.
  • the subject of the invention is a process for electroplating a metal strip, of the type in which the strip is made to run in a bath of at least one electrolytic cell containing a solution of ions of a metal to depositing on the strip and comprising electrically conductive rollers, forming a cathode, in contact with said strip and at least one anode placed near each roll, each pair of conductive rollers and anode being supplied by an adjustable electric current I whose density J to the surface of the sheet can reach or exceed a value called the diffusion limit current Jl of the ions, characterized in that the deposition is carried out in two phases, by adjusting the current I of a first and a second series of couples conductive-anode roller so that, on the one hand, during the two phases, the mean value Jm of the current density at the surface of the strip is less than the diffusion limit current Jl and, on the other hand, at during the first phase, the local value of the current density J, at any point on the surface of the strip, is less
  • the first metal deposition phase corresponds to the passage of the strip in a first conductive roller-anode pair of a first electrolytic cell.
  • the first metal deposition phase corresponds to the passage of the strip in the first two conductor-anode roller pairs of a first electrolytic cell.
  • the electroplating process according to the invention is applied to the formation of a zinc coating, with a thickness of approximately 20 ⁇ m, on a metal strip.
  • This particular application of the process is commonly called electrogalvanizing.
  • the zinc coating is formed in two stages. During the first stage, a layer of zinc 5 »m thick is deposited and during the second stage, a layer of zinc is deposited 15» m thick.
  • the strip travels at a speed V of between 40 and 180 m / min in a bath of at least one electrolytic cell, containing zinc ions to be deposited on the strip.
  • the electrolytic cell comprises electrically conductive rollers, forming a cathode, in contact with the metal strip, and at least one anode placed near each roller.
  • Each pair of conductive roller and anode is supplied by an electric current of appropriate intensity I.
  • the coating metal contained in the bath is transported in the electrolyte by the electrolysis current between the anodes and the strip brought to a cathodic potential by the electrically conductive rollers.
  • the electrolysis current has a density J, at the surface of the strip, which can reach, or even exceed, the limit current Jl of diffusion of the zinc ions to be deposited.
  • the supply current of the electrolytic cell is adjusted so that the average value Jm of the current density at the surface of the strip is less than the limit current J1.
  • the current of a first series of conductive roller-anode pairs is adjusted so that the current density J at the surface of the strip is at any point thereof less than the current limit Jl, in order to avoid the appearance, on the surface of the strip, of overcurrents of a value greater than the limit current Jl.
  • This condition, as well as the previous one, are notably fulfilled when the mean value Jm of the density of current checks the relation: 10% Jl ⁇ Jm ⁇ 40% Jl.
  • a first deposit of zinc with a thickness of 5 "m is carried out.
  • the first zinc deposition step can be carried out, for example by passing the strip through a first pair of conductive roller-anode supplied by a current adjusted according to the conditions just described or by passing the strip through the first two conductor-anode roller pairs supplied with a current adjusted according to these same conditions.
  • a second deposit of zinc is made on the first to complete the zinc coating to the desired thickness of 20 ”m.
  • This second deposit is formed by adjusting the current of a second series of conductor-anode roller pairs, so that its average density Jm at the surface of the strip is higher than at the first step and lower than the limit current Jl.
  • the two successive phases of the process can also be carried out in two electrolytic cells arranged in series and the two phases of the process can be linked continuously or discontinuously.

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Description

  • La présente invention concerne un procédé perfectionné de galvanoplastie d'une bande métallique. Elle s'applique en particulier à la formation d'un revêtement ou dépôt de zinc sur une bande.
  • Il est connu de former un revêtement de zinc sur une bande en faisant défiler celle-ci dans un bain d'au moins une cellule électrolytique, dont la bande constitue la cathode. Cette cellule est alimentée par un courant réglable. Les conditions de formation du dépôt de zinc dépendent en particulier de la densité de courant à la surface de la bande. Il existe une valeur limite de la densité de courant, appelée "courant limite de diffusion des ions du zinc", pour laquelle le dépôt cristallise sous une forme dendritique dont l'aspect macroscopique est appelé, par l'homme de métier, "dépôt brûlé". A de telles valeurs de densité de courant il se produit, en outre, un dégagement d'hydrogène, dont une partie peut être adsorbée par la bande. Ce dégagement d'hydrogène peut entraîner une formation d'hydroxyde de zinc, Zn (OH)₂, par modification locale du pH, qui se fixe entre la bande et le dépôt de zinc. Les opérations réalisées ultérieurement sur la bande telles que la peinture peuvent alors conduire à une dégradation de la bande.
  • Habituellement, on règle le courant d'alimentation de la cellule électrolytique de façon à obtenir, à la surface de la bande, une densité de courant inférieure à la valeur limite précitée. Préalablement à l'opération de galvanoplastie, on réalise des opérations de préparation de la bande, comportant notamment une opération de dégraissage. Cependant, malgré ces opérations de préparation, il subsiste parfois à la surface de la bande des impuretés provoquant la déviation des lignes de courant et l'apparition de zones de surintensité, autour de ces impuretés. Dans ces zones, la densité de courant peut atteindre, voire dépasser, le courant limite de diffusion en provoquant le phénomène évoqué ci-dessus d'adsorption d'hydrogène et de fixation d'hydroxyde de zinc à la surface de la bande.
  • Dans ce cas, outre la baisse de qualité de l'adhérence du revêtement de zinc, on observe une décohésion microscopique du revêtement lorsque la bande subit ultérieurement un traitement d'étuvage destiné, par exemple, à polymériser une couche de peinture recouvrant la bande revêtue. L'hydrogène, qui a été adsorbé à la surface de la bande pendant l'opération de galvanoplastie, se dégage pendant l'étuvage en formant des cratères et des pustules à la surface du revêtement de la bande.
  • L'invention a notamment pour but de former un dépôt électrolytique de métal à la surface d'un produit plat ou bande dont l'adhérence et la cohésion soient de bonne qualité et ne se dégradent pas, par exemple, au cours d'un traitement d'étuvage.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de galvanoplastie d'une bande métallique, du type dans lequel on fait défiler la bande dans un bain d'au moins une cellule électrolytique contenant une solution d'ions d'un métal à déposer sur la bande et comprenant des rouleaux conducteurs électriques, formant cathode, en contact avec ladite bande et au moins une anode placée à proximité de chaque rouleau, chaque couple rouleau conducteur-anode étant alimenté par un courant électrique I réglable dont la densité J à la surface de la tôle peut atteindre ou dépasser une valeur appelée courant limite de diffusion Jl des ions, caractérisé en ce qu'on effectue le dépôt en deux phases, en réglant le courant I d'une première et d'une seconde séries de couples rouleau conducteur-anode de façon que, d'une part, au cours des deux phases, la valeur moyenne Jm de la densité de courant à la surface de la bande soit inférieure au courant limite de diffusion Jl et, que d'autre part, au cours de la première phase, la valeur locale de la densité de courant J, en tout point de la surface de la bande, soit inférieure au courant limite de diffusion Jl.
  • Suivant d'autres caractéristiques de l'invention:
    • on effectue la deuxième phase de dépôt de métal en réglant le courant I de la seconde série de couples rouleau conducteur-anode de façon à obtenir une valeur moyenne Jm de la densité de courant supérieure à la valeur moyenne de la densité de courant utilisée pour former le premier dépôt ;
    • lors de la première phase de dépôt de métal, on règle le courant I de la première série de couples rouleau conducteur-anode de façon que la valeur moyenne Jm de la densité de courant à la surface de la bande vérifie la relation suivante : 10% Jl ≦ Jm ≦ 40% Jl ;
      Figure imgb0001
    • la couche de métal déposée lors de la première phase de dépôt a une épaisseur comprise entre 4 et 6 »m, de préférence 5 »m ;
    • lors de la seconde phase de dépôt de métal, on règle le courant I de la seconde série de couples rouleau conducteur-anode de façon que la valeur moyenne Jm de la densité de courant à la surface de la bande vérifie la relation suivante : 50% Jl ≦ Jm ≦ 90% Jl ;
      Figure imgb0002
    • la vitesse de défilement V de la bande est sensiblement la même au cours des deux phases de dépôt de métal ;
    • le métal déposé sur la bande est du zinc.
  • Suivant un premier mode de réalisation du procédé la première phase de dépôt de métal correspond au passage de la bande dans un premier couple rouleau conducteur-anode d'une première cellule electrolytique.
  • Suivant un second mode de réalisation du procédé la première phase de dépôt de métal correspond au passage de la bande dans les deux premiers couples rouleau conducteur-anode d'une première cellule électrolytique.
  • Un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention est décrit plus en détail ci-dessous.
  • Dans cet exemple, le procédé de galvanoplastie selon l'invention est appliqué à la formation d'un revêtement de zinc, d'une épaisseur de 20 »m environ, sur une bande métallique. Cette application particulière du procédé est appelée, de façon courante, électrozingage. Le révêtement de zinc est formé en deux étapes. Au cours de la première étape on dépose une couche de zinc de 5 »m d'épaisseur et au cours de la seconde étape on dépose une couche de zinc de 15 »m d'épaisseur.
  • La bande défile à une vitesse V comprise entre 40 et 180 m/mn dans un bain d'au moins une cellule électrolytique, contenant des ions de zinc à déposer sur la bande.
  • De manière classique, la cellule électrolytique comprend des rouleaux conducteurs électriques, formant cathode, en contact avec la bande métallique, et au moins une anode placée à proximité de chaque rouleau. Chaque couple rouleau conducteur-anode est alimenté par un courant électrique d'intensité I appropriée.
  • Le métal de revêtement contenu dans le bain est transporté dans l'électrolyte par le courant d'électrolyse entre les anodes et la bande portée à un potentiel cathodique par les rouleaux conducteurs électriques.
  • Le courant d'électrolyse a une densité J, à la surface de la bande, qui peut atteindre, voire dépasser, le courant limite Jl de diffusion des ions du zinc à déposer. Cette valeur limite Jl dépend des caractéristiques du bain et de la vitesse de défilement V de la bande, ou plus précisément du renouvellement d'électrolyte dans l'espace compris entre la cathode et l'anode, ainsi que de la température du bain. Dans les conditions de l'exemple, Jl = 150 A/dm²
    Figure imgb0003
    Figure imgb0004
     .
  • Pour toutes les étapes du procédé, on règle le courant d'alimentation de la cellule électrolytique de façon que la valeur moyenne Jm de la densité de courant à la surface de la bande soit inférieure au courant limite Jl.
  • Au cours de la première étape du procédé, on règle le courant d'une première série de couples rouleau conducteur-anode de manière que la densité de courant J à la surface de la bande soit en tout point de celle-ci, inférieure au courant limite Jl, afin d'éviter l'apparition, à la surface de la bande, de surintensités d'une valeur supérieure au courant limite Jl. Cette condition, ainsi que la précédente, sont notamment remplies lorsque la valeur moyenne Jm de la densité de courant vérifie la relation: 10% Jl ≦ Jm ≦ 40% Jl.
    Figure imgb0005
  • Dans l'exemple décrit, on règle le courant de façon que Jm = 15A/dm² = 10% Jl et on effectue un premier dépôt de zinc d'une épaisseur de 5 »m. Dans ces conditions, même s'il subsiste des impuretés à la surface de la bande, la densité de courant J ne dépasse pas la valeur limite de diffusion Jl. Par conséquent, il n'y a pas d'adsorption d'hydrogène ni de fixation d'hydroxyde de zinc Zn (OH)₂ à la surface de la bande.
  • On peut effectuer la première étape de dépôt de zinc, en faisant passer par exemple la bande dans un premier couple rouleau conducteur-anode alimenté par un courant réglé suivant les conditions que l'on vient de décrire ou bien en faisant passer la bande dans les deux premiers couples rouleau conducteur-anode alimentés par un courant réglé suivant ces mêmes conditions.
  • Au cours de la seconde étape du procédé, on effectue un second dépôt de zinc sur le premier pour compléter le revêtement de zinc jusqu'à l'épaisseur souhaitée de 20 »m. Ce second dépôt est formé en réglant le courant d'une seconde série de couples rouleau conducteur-anode, de façon que sa densité moyenne Jm à la surface de la bande soit plus élevée qu'à la première étape et inférieure au courant limite Jl. Ces conditions sont notamment remplies lorsque la valeur moyenne Jm de la densité de courant vérifie la relation: 50% Jl ≦ Jm ≦ 90% Jl.
    Figure imgb0006
  • Dans l'exemple décrit, on règle ce courant de façon que Jm = 110A/dm² = 73% Jl
    Figure imgb0007
     .
  • L'absence de formation d'hydrogène et d'hydroxyde de zinc Zn (OH)₂ au cours du procédé de galvanoplastie selon l'invention permet d'éviter, par la suite, la décohésion du revêtement de zinc pendant une opération d'étuvage destinée, par exemple, à polymériser une couche de peinture sur la bande.
  • Bien entendu les deux phases successives du procédé peuvent aussi être réalisées dans deux cellules électrolytiques disposées en série et les deux phases du procédé peuvent être enchaînées de façon continue ou discontinue.

Claims (9)

  1. Procédé de galvanoplastie d'une bande métallique, du type dans lequel on fait défiler la bande dans un bain d'au moins une cellule électrolytique contenant une solution d'ions d'un métal à déposer sur la bande et comprenant des rouleaux conducteurs électriques, formant cathode, en contact avec ladite bande et au moins une anode placée à proximité de chaque rouleau, chaque couple rouleau conducteur-anode étant alimenté par un courant électrique I réglable dont la densité J à la surface de la tôle peut atteindre ou dépasser une valeur appelée courant limite de diffusion Jl des ions, caractérisé en ce qu'on effectue le dépôt en deux phases, en réglant le courant I d'une première et d'une seconde séries de couples rouleau conducteur-anode de façon que, d'une part, au cours des deux phases, la valeur moyenne Jm de la densité de courant à la surface de la bande soit inférieure au courant limite de diffusion Jl et, que d'autre part, au cours de la première phase, la valeur locale de la densité de courant J, en tout point de la surface de la bande, soit inférieure au courant limite de diffusion Jl.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue la deuxième phase de dépôt de métal en réglant le courant I de la seconde série de couples rouleau conducteur-anode de façon à obtenir une valeur moyenne Jm de la densité de courant supérieure à la valeur moyenne de la densité de courant utilisée pour former le premier dépôt.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, lors de la première phase de dépôt de métal, on règle le courant I de la première série de couples rouleau conducteur-anode de façon que la valeur moyenne Jm de la densité de courant à la surface de la bande vérifie la relation suivante : 10% Jl ≦ Jm ≦ 40% Jl
    Figure imgb0008
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de métal déposée lors de la première phase de dépôt a une épaisseur comprise entre 4 et 6 »m, de préférence 5 »m.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lors de la seconde phase de dépôt de métal, on règle le courant I de la seconde série de couples rouleau conducteur-anode de façon que la valeur moyenne Jm de la densité de courant à la surface de la bande vérifie la relation suivante : 50% Jl ≦ Jm ≦ 90% Jl
    Figure imgb0009
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la première phase de dépôt de métal correspond au passage de la bande dans un premier couple rouleau conducteur-anode d'une première cellule electrolytique.
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la première phase de dépôt de métal correspond au passage de la bande dans les deux premiers couples rouleau conducteur-anode d'une première cellule électrolytique.
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vitesse de défilement V de la bande est sensiblement la même au cours des deux phases de dépôt de métal.
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le métal déposé sur la bande est du zinc.
EP92402525A 1991-10-16 1992-09-15 Procédé perfectionné de galvanoplastie d'une bande métallique Expired - Lifetime EP0538081B1 (fr)

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EP0538081A1 EP0538081A1 (fr) 1993-04-21
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