EP0596816A1 - Electrode pour dépôt électrophorétique - Google Patents

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EP0596816A1
EP0596816A1 EP93420437A EP93420437A EP0596816A1 EP 0596816 A1 EP0596816 A1 EP 0596816A1 EP 93420437 A EP93420437 A EP 93420437A EP 93420437 A EP93420437 A EP 93420437A EP 0596816 A1 EP0596816 A1 EP 0596816A1
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/22—Servicing or operating apparatus or multistep processes

Definitions

  • the invention relates to an electrode for electrophoretic deposition on a conductive surface.
  • plastic material for example a varnish on metallic objects (or at least electrically conductive) is done by placing said object in the electrode position of a DC source, the other electrode , connected to the other pole of the direct current source, having a suitable configuration, these electrodes being placed in the electrophoresis bath.
  • the problem to be solved is to obtain a thin deposit, typically 2-20 ⁇ m, of thickness as uniform as possible on the surfaces of the object to be coated.
  • a conductive electrode is placed along the axis of revolution of said object, and preferably has the shape of a solid cylinder or of a conductive tube, of circular section of the same axis as the latter.
  • the applicant company has found that in order to obtain much more uniform thicknesses of deposit, it suffices to coat the external lateral surface of the electrode with an insulating layer, and to incise it in one or more places annularly over a width e up to a few mm in order to expose the conductive surface. This (these) incision (s) is (are) facing the object to be coated.
  • the width of each incision is preferably between 0.5 and 3 mm, in particular of the order of 1 mm.
  • uniformly close means at a substantially constant distance from the axis, between 70 and 90% of the distance from the axis of the surface to be coated.
  • the precise determination of the position (s) of the empirically determined incisions can be specified by the calculation methods for determining the equipotential lines, for example for the finite element method, in the immediate vicinity of the surface. to be coated (the initial surface of the metal object to be coated represents "by construction" an equipotential) this surface being a surface of revolution about an axis, of generatrix of any shape.
  • equipotential determination tests make it possible to determine the optimal configuration.
  • the corresponding device therefore consists of a solid cylindrical or tubular conductive electrode, coated on its external lateral face with an insulating layer except for one (or more) annular zone (s) of small width facing the object. to be coated.
  • the width of each annular zone is less than a few mm, preferably between 0.5 and 3 mm and generally close to 1 mm. Their number is generally less than or equal to 3.
  • FIG. 1 shows a 1/2 axial section of the device for electrophoretically depositing a resin on the internal surface of a box body used in example 1; the dimensions given are millimeter.
  • Figure 2 shows in 1/2 axial section the equipotential curves, determined using a finite element calculation software in the geometric and electrical configuration of Example 1, for an ideally cylindrical box body (B) with flat bottom shown in this figure.
  • the equidistance of the equipotentials is 20 V.
  • Figure 3 shows in 1/2 axial section the equipotential curves (20 V) under the geometric and electrical conditions of Example 1, the electrode comprising 2 incisions of 1 mm wide, for a box body B ideally cylindrical with flat bottom, as shown in this figure.
  • the filing conditions were as follows: The box (1) is connected to the anode (+) of a direct current source of 200 V and the electrode (2) to the other pole. It is placed in a bath of anaphoretic varnish based on epoxy (at a rate of 10 g / l in water whose pH is 7.7, the conductivity 1.76 mS / m and the temperature maintained at 30 ° C), the current is pulsed: 50 ms under current + 20 ms without current and the treatment lasted 7 sec.
  • This electrode finds its application in all cases of electrophoretic coating whose relative variation in thickness must be kept ⁇ 10%.

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Abstract

L'invention concerne une électrode pour dépôt électrophorétique sur une surface conductrice. Celle-ci est constituée d'un cylindre plein ou tube cylindrique conducteur, caractérisé en ce que seule sa surface latérale externe est revêtue d'une couche isolante, sauf une (ou plusieurs) zone(s) annulaire(s) située(s) en regard de l'objet à revêtir. Le procédé consiste à: revêtir la surface latérale externe d'un cylindre plein ou d'un tube circulaire d'une couche isolante, inciser dans cette couche une (ou plusieurs) zone(s) annulaire(s), éliminer l'anneau incisé ou les anneaux incisés. Cette invention trouve son application dans l'industrie du conditionnement. <IMAGE>

Description

  • L'invention concerne une électrode pour dépôt électrophorétique sur une surface conductrice.
  • On sait que le dépôt électrophorétique de matière plastique par exemple un vernis sur des objets métalliques (ou du moins conducteur de l'électricité) se fait en plaçant ledit objet en position d'électrode d'une source de courant continu, l'autre électrode, reliée à l'autre pôle de la source de courant continu, ayant une configuration adaptée, ces électrodes étant placées dans le bain d'électrophorèse.
  • Le problème à résoudre est d'obtenir un dépôt mince, typiquement 2-20 µm, d'épaisseur aussi uniforme que possible sur les surfaces de l'objet à revêtir.
  • Dans le cas d'objets présentant un axe de révolution, par exemple de forme cylindrique munis d'un fond, à revêtir sur leur face interne et selon l'art antérieur, une électrode conductrice est placée suivant l'axe de révolution dudit objet, et a de préférence la forme d'un cylindre plein ou d'un tube conducteur, de section circulaire de même axe que ce dernier. Cependant, il en résulte des effets de bord tels que les quantités déposées au voisinage du bord de l'ouverture de l'objet sont beaucoup plus importantes que sur le reste de la surface.
  • La société demanderesse a trouvé que pour obtenir des épaisseurs de dépôt beaucoup plus uniformes il suffit de revêtir la surface latérale extérieure de l'électrode d'une couche isolante, et de l'inciser en un ou plusieurs endroits de façon annulaire sur une largeur e pouvant aller jusqu'à quelques mm de façon à mettre à nu la surface conductrice. Cette (ces) incision(s) se trouve(nt) en regard de l'objet à revêtir.
  • La largeur de chaque incision est de préférence comprise entre 0,5 et 3 mm, en particulier de l'ordre de 1 mm.
  • Il a été constaté, après essais, que l'uniformité de l'épaisseur du revêtement est d'autant plus grande, que la surface à revêtir est uniformément voisine d'une courbe équipotentielle du champ électrique appliqué.
  • Par uniformément voisine, on entend à une distance de l'axe sensiblement constante, comprise entre 70 et 90% de la distance à l'axe de la surface à revêtir.
  • Il en résulte que la détermination précise de la (ou des) position(s) des incisions déterminées empiriquement, peut être précisée par les méthodes de calcul de détermination des lignes équipotentielles par exemple pour la méthode des éléments finis, au voisinage immédiat de la surface à revêtir (la surface initiale de l'objet métallique à revêtir représente "par construction" une équipotentielle) cette surface étant une surface de révolution autour d'un axe, de génératrice de forme quelconque. Divers essais de détermination des équipotentielles permettent de déterminer la configuration optimale.
  • Le dispositif correspondant est donc constitué d'une électrode conductrice cylindrique pleine ou tubulaire, revêtue sur sa face latérale externe d'une couche isolante sauf une (ou plusieurs) zone(s) annulaire(s) de faible largeur en regard de l'objet à revêtir. La largeur de chaque zone annulaire est inférieure à quelques mm, de préférence comprise entre 0,5 et 3 mm et généralement voisine de 1 mm. Leur nombre est généralement inférieur ou égal à 3.
    Bien que la description et les exemples soient essentiellement dirigés vers l'utilisation d'une électrode suivant l'invention en position axiale, il est également possible d'utiliser l'électrode suivant l'invention en position externe en vue du revêtement externe d'un objet, qui peut, en particulier, ne pas présenter une symétrie de révolution (par exemple, un récipient de section carrée ou rectangulaire).
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples suivants illustrés par la fig. 1 à 3.
  • La figure 1 représente une 1/2 coupe axiale du dispositif de dépôt électrophorétique d'une résine sur la surface interne d'un corps de boîte utilisé dans l'exemple 1; les cotes données sont millimétriques.
  • La figure 2 représente en 1/2 coupe axiale les courbes équipotentielles, déterminées à l'aide d'un logiciel de calcul par éléments finis dans la configuration géométrique et électrique de l'exemple 1, pour un corps de boîte (B) idéalement cylindrique à fond plat représenté sur cette figure. L'équidistance des équipotentielles est de 20 V.
  • La figure 3 représente en 1/2 coupe axiale les courbes équipotentielles (20 V) dans les conditions géométriques et électriques de l'exemple 1, l'électrode comportant 2 incisions de 1 mm de large, pour un corps de boîte B idéalement cylindrique à fond plat, comme représenté sur cette figure.
    • EXEMPLE 1
  • Une boîte (1) en alliage d'Al 3004 ( selon les désignations de l'Aluminum Association) de diamètre 65 mm x h 125 mm a été revêtue, d'une part avec une électrode tubulaire (2) diamètre extérieur 1,4 x diamètre int 10 x h 100mm) non revêtue, d'autre part avec la même électrode revêtue extérieurement par une couche isolante (3) en polymère de 3mm d'épaisseur, munie d'une incision de 1 mm de hauteur située à 40 mm de la base de l'électrode.
  • Les conditions de dépôt ont été les suivantes:
    La boîte (1) est reliée à l'anode (+) d'une source de courant continu de 200 V et l'électrode (2) à l'autre pôle. Elle est placée dans un bain de vernis anaphorétique base époxy (à raison de 10g/l dans l'eau dont le pH est 7,7, la conductivité 1,76 mS/m et la température maintenue à 30°C), le courant est pulsé: 50 ms sous courant + 20 ms sans courant et le traitement a duré 7 sec.
  • Les résultats obtenus sont les suivants:
    épaisseur moyenne 4 µm
    variation relative: 8%
  • Par variation relative- d'épaisseur, on entend: 100 x (épaisseur maxi - épaisseur mini)/ épaisseur moyenne avec épaisseur moyenne = épaisseur maxi - épaisseur mini 2
    Figure imgb0001
    ou
    Figure imgb0002
    ou
    Figure imgb0003
    h(x) ou hn étant l'épaisseur locale.
  • Cette électrode trouve son application dans tous les cas de revêtement électrophorétique dont la variation relative d'épaisseur doit être tenue < à 10%.

Claims (9)

1. Electrode pour dépôt électrophorétique sur une surface conductrice de l'électricité comportant un cylindre plein ou tube cylindrique conducteur, caractérisée en ce que seule sa surface latérale externe est revêtue d'une couche isolante, sauf une (ou plusieurs) zone(s) annulaire(s) située(s) en regard de l'objet à revêtir.
2. Electrode suivant la revendication 1 caractérisée en ce que le nombre de zones annulaires est inférieur ou égal à 3.
3 Electrode selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que la (ou les) zone(s) annulaire(s) ont une largeur (e) comprise entre 0,5 et 3 mm.
4. Electrode selon la revendication 3 caractérisée en ce que la (ou les zone(s) annulaire(s) ont une largeur de l'ordre de 1 mm.
5. Electrode selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que la détermination de la position de la (ou des) zone(s) annulaire(s) est effectuée à l'aide du tracé des lignes équipotentielles.
6. Electrode selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'au moins une ligne équipotentielle se trouve à une distance de l'axe comprise entre 70 et 90% de la distance à l'axe de la surface de l'objet à revêtir.
7. Procédé d'obtention d'une électrode pour dépôt électrophorétique selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que
- on revêt la surface latérale externe d'un cylindre plein ou d'un tube circulaire d'une couche isolante
- on incise dans cette couche une (ou plusieurs) zone(s) annulaire(s).
- on élimine l'anneau incisé ou les anneaux incisés
8. Procédé selon la revendication 7 caractérisée en ce que la (ou les) zone(s) annulaire(s) ont une largeur (e) comprise entre 0,5 et 3 mm.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisée en ce que la (ou les) zone(s) annulaire(s) ont une largeur (e) de l'ordre de 1 mm.
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