EP0694090B1 - Procede et dispositif de depot electrolytique d'un revetement superficiel de pieces - Google Patents

Procede et dispositif de depot electrolytique d'un revetement superficiel de pieces Download PDF

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EP0694090B1
EP0694090B1 EP94905645A EP94905645A EP0694090B1 EP 0694090 B1 EP0694090 B1 EP 0694090B1 EP 94905645 A EP94905645 A EP 94905645A EP 94905645 A EP94905645 A EP 94905645A EP 0694090 B1 EP0694090 B1 EP 0694090B1
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electrolyte
anode
electrolysis
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surface coating
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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
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/08—Electroplating with moving electrolyte e.g. jet electroplating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/06—Filtering particles other than ions

Definitions

  • the invention described here relates to a method and a device for the electrolytic surface coating of objects conducting electrical current, in particular metal workpieces, and a special use of the device mentioned.
  • Electrolytic surface coatings of metallic objects have long been part of the known prior art; The technology mentioned is widely represented in the patent literature.
  • EP-A 0 196 420 (publication date October 8, 1986) teaches a high-speed electrolysis cell for the surface coating of strip-like material.
  • Said device comprises a vertical electrolytic galvanizing cell for coating steel strips, in which the strip is guided from an upper deflection or current roller to a lower deflecting immersion roller and from there to a further, upper deflection or current roller.
  • the descending and ascending strip section to be coated is acted upon in a gap between vertically arranged anodes by the circulating electrolyte stream at high speed against the strip running direction.
  • the circulation of large amounts of electrolyte is achieved using the lowest possible pump energy.
  • the electrolysis cell described therein is specified by a plurality of current feeds and a plurality of electrolyte feeds or discharges. This ensures uniform electrolysis and coating.
  • the device from DE-A 34 29 890 is used to apply a copper layer to a gravure cylinder in a galvanizing bath, which has a copper-containing electrolyte and at least one anode body made of copper.
  • the anode body can have the shape of a plate provided with a plurality of openings, especially that of a perforated or expanded metal plate concentrically arranged around the pressure cylinder. This arrangement allows the electrolysis to be operated at a relatively low voltage and an even copper layer to be applied to the cathodically connected intaglio cylinder.
  • the electrolyte is brought up to the anode, through the anode or removed from the anode in such a way that the major part of the anode sludge which forms during the electrolysis is removed from the flowing electrolyte.
  • the electrolyte on the circulation is continuously checked with regard to the essential process parameters such as temperature, conversion, contents, etc. and, if necessary, optimized.
  • the cathodically connected workpiece is either fixed or it is moved, in particular rotated, during the electrolytic surface coating; the anode is either replaced periodically or the anode material is continuously updated.
  • the anode sludge is separated or separated from the electrolyte during its passage through the overflow tank either by settling and / or by electrodes, and / or the sludge particles are retained on a filter switched on in the return device.
  • the supply lines or openings for the electrolyte into the anode zone are particularly suitable, the number, arrangement and throughput of which can be varied and optimized.
  • Either the bottom of the overflow container is designed as a settling cone with an emptying device - which settling cone can also have deflection plates and / or separating electrodes to improve the degree of separation - and / or it is in the line of the Return conveyor in the flow direction in front of the conveyor unit provided a filter that is cleaned continuously or periodically.
  • the cathodically connected object can be a printing cylinder for gravure printing, which is partially immersed in the electrolyte and is fixed or rotatably arranged; the anode parts are then bowl-shaped and arranged at a short distance from the pressure cylinder, the parts may be porous or perforated.
  • the feed lines or openings for the electrolyte to the electrolysis zone are those which, in terms of quantity, distribution, direction and speed, permit a technically sufficiently precisely controlled feed of the electrolyte into the zone mentioned.
  • Devices for checking and optimizing the main process parameters of the electrolyte such as throughput, temperature, concentrations, etc. are also important.
  • the device according to the invention is used primarily for the production of gravure cylinders with a material structure of the surface coating that is free of foreign matter (especially sludge) and therefore finely crystalline, homogeneous and also corrosion-resistant.
  • the electrolysis container 1.01 with the electrolyte bath 1.02 is arranged centrally; of course, the actual dimensions of this container correspond to those of the workpiece to be coated.
  • the anode or the anode parts 1.03 are set up in accordance with the cathodically connected workpiece 1.04.
  • the electrolyte is brought to the corresponding outlet openings 1.06a, 1.06b and 1.07a, 1.07b by means of the two feed lines 1.05a, 1.05b.
  • the two outlet openings 1.07a, 1.07b are designed and directed in such a way that a large part of the electrolyte conveyed reaches the bottom between the anode parts 1.03 and the cathodically connected workpiece 1.04 and from there flows up between the electrodes and partly through the anode parts : This is indicated in the figure by the arrows. A smaller part of the electrolyte exits into the electrolyte bath at the openings 1.06a, 1.06 and moves upwards from there on the side of the anode facing away from the cathode. These two directed flows ensure an optimal removal and a sufficiently safe removal of most of the anode sludge that forms when the anode is dissolved.
  • the anode sludge emerges from the electrolysis tank into the overflow tanks 1.08a, 1.08b arranged next to the aforementioned tank. So if the electrolyte tank 1.02 is a longer tub, the two connected overflow tanks 1.08a, 1.08b are narrow side tubs. From the overflow tanks 1.08a, 1.08b the liquid electrolyte runs through the lines 1.09a, 1.09b to the delivery units 1.10a, 1.10b, which the medium via the filters 1.11a, 1.11b again through the lines 1.05a, 1.05b to those described above Feed out openings.
  • the two overflow containers 1.08a, 1.08b (they can jointly form a peripheral, closed collecting container) can have individual or a coherent settling cone 1.12a, 1.12b with a corresponding drain line at the bottom.
  • FIG. 2 shows the corresponding device with the overflow container 2.08 arranged under the electrolysis container 2.01.
  • the latter container also has a settling cylinder 2.12 with an emptying line.

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Abstract

Selon le procédé nouveau et avantageux de dépôt électrolytique d'un revêtement superficiel de pièces spéciales métalliques, il est important que l'électrolyte circule dans un circuit contrôlé pour parvenir dans la zone d'électrolyse et au voisinage de celle-ci, ledit électrolyte circulant, pour la majeure partie, à un débit élevé, éventuellement sous une pression d'entrée élevée, à travers l'espace compris entre la pièce connectée cathodiquement et l'anode et, pour une faible partie, à un débit plus faible, vers la partie arrière de l'anode, opposée à la cathode. Après avoir quitté la zone d'électrolyse, l'électrolyte est envoyé dans un réservoir à trop-plein séparé, d'où il circule de nouveau dans la zone d'électrolyse et au voisinage de celle-ci, entre l'anode et la cathode. Des boues anodiques se séparent de l'électrolyte dans le réservoir à trop-plein et/ou dans le dispositif de réalimentation. Le dispositif pour la mise en ÷uvre de ce procédé comprend le bac d'électrolyse proprement dit (1.01), des conduits d'alimentation (1.05) ou des ouvertures d'alimentation (1.06, 1.07) en électrolyte, situés à la base de la chambre, entre la pièce connectée cathodiquement (1.04) et l'anode (1.03) ou, éventuellement, au-dessous, derrière l'anode, au moins un réservoir à trop-plein (1.08) raccordé au bac d'électrolyse ou au-dessous de ce bac, dans lequel l'électrolyte est envoyé après avoir traversé la zone d'électrolyse, ainsi qu'un dispositif de retour d'électrolyte, équipé d'un filtre (1.11).

Claims (12)

  1. Procédé de revêtement électrolytique de surface de pièces conductrices du courant électrique, en particulier de pièces métalliques, au moyen d'un électrolyte fluide, dans lequel
    - l'électrolyte est transporté, en recyclage commandé, dans et autour de la zone d'électrolyse existant entre l'anode et la pièce, montée en cathode, l'électrolyte étant transporté, pour la plus grande part avec un débit élevé, éventuellement sous une pression d'entrée plus élevée, à travers l'espace existant entre la pièce, montée en cathode, et l'anode et, pour la plus petite part, à un débit plus faible, le long de la face arrière de l'anode située du côté opposé à la cathode, de bas en haut,
    - l'électrolyte, après avoir quitté la zone de l'électrolyse, passe dans un récipient de trop-plein distinct et
    - l'électrolyte est à nouveau transporté, depuis le récipient de trop-plein, dans et autour de la zone d'électrolyse existant entre l'anode et la cathode,
    - et, dans le récipient de trop-plein et/ou dans l'installation de retour, la boue provenant de l'électrolyte est extraite ou séparée.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en outre par le fait que l'électrolyte passe le long de l'anode, passe à travers l'anode ou s'écarte de l'anode de façon que la partie essentielle de la boue, provenant de l'anode, qui se forme pendant l'électrolyse soit écartée de l'électrolyte qui s'écoule.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que, sur le parcours, l'électrolyte est en permanence contrôlé et éventuellement optimisé en ce qui concerne les paramètres essentiels du procédé comme la température, la consommation, la qualité, etc.
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en outre par le fait que la pièce, montée en cathode, soit est fixée soit se meut, en particulier tourne, pendant le revêtement électrolytique de surface et que soit on remplace périodiquement l'anode soit on adapte de façon continue le matériau de l'anode.
  5. Procédé selon l'une des revendication 1 à et y compris 4, caractérisé par le fait que, pendant le parcours de l'électrolyte à travers le récipient de trop-plein, la boue provenant de l'anode est extraite ou séparée soit par dépôt et/ou au moyen d'électrodes et/ou que les particules de boue sont retenues sur un filtre monté dans l'installation de retour.
  6. Dispositif de revêtement électrolytique de surface de pièces conductrices du courant électrique, en particulier de pièces métalliques, au moyen d'un électrolyte fluide, comportant:
    - un récipient (1;01) dans lequel se déroulent le revêtement de surface de la pièce (1.04) montée en cathode et l'émission du matériau de revêtement en provenance de l'anode (1.03) ou de l'électrolyte,
    - des conduites (1.05) ou des ouvertures (1.06, 1.07) d'amenée de l'électrolyte en-dessous de l'anode dans l'espace existant entre la pièce (1.04), montée en cathode, et l'anode (1.03) ou en-dessous et derrière l'anode,
    - au moins un récipient de trop-plein (1.08, 2.08) qui se raccorde au récipient d'électrolyse ou sous le récipient d'électrolyse et dans lequel parvient l'électrolyte après avoir parcouru la zone de l'électrolyse, et
    - une installation de retour comprenant un filtre (1.11), qui permet aussi bien le recyclage de l'électrolyte que son nettoyage de la boue provenant de l'anode que, également, son amenée à l'anode ou à travers l'anode, suffisamment commandée techniquement en ce qui concerne son débit, sa direction et sa vitesse.
  7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en outre par le fait que les conduites (1.05) ou les ouvertures (1.06, 1.07) d'amenée de l'électrolyte dans la zone de l'anode peuvent varier et être optimisées en ce qui concerne leur nombre, leur disposition et leur débit.
  8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le fond du récipient de trop-plein soit est conçu sous forme d'un cône de décantation (1.12, 2.12) avec un dispositif de vidage, cône de décantation qui peut encore présenter des tôles déflectrices et/ou des électrodes d'extraction pour améliorer le taux d'extraction, ainsi que par le fait que dans la conduite de l'installation de retour est prévu, en avant du groupe de transport (1.10) dans le sens du transport, un filtre (1.11) qui peut se nettoyer de façon continue ou périodique.
  9. Dispositif selon les revendications 7 et 8, caractérisé en outre,
    - par le fait que l'objet (1.04) est maintenu soit fixe soit mobile, en particulier pouvant tourner, partiellement ou entièrement immergé dans l'électrolyte (1.02) qui se trouve dans le récipient d'électrolyse, et
    - par le fait que l'anode ou les parties d'anode (1.03) sont également immergées dans l'électrolyte (1.02) et disposées de façon optimale en ce qui concerne leur position par rapport à l'objet (1.04) monté en cathode.
  10. Dispositif selon l'une des revendications 6 à et y compris 9, caractérisé en outre par le fait que comme objet (1.04) monté en cathode est prévu un cylindre d'impression pour l'impression en héliogravure qui peut être maintenu partiellement immergé dans l'électrolyte (1.02) et être disposé fixe ou pouvant tourner, que les parties de l'anode (1.03) sont en forme de cuvette et disposées à faible distance du cylindre d'impression, les parties de l'anode pouvant se présenter poreuses ou perforées, et que les conduites (1.05) ou les ouvertures (1.06, 1.07) d'amenée de l'électrolyte dans la zone d'électrolyse permettent d'amener l'électrolyte dans ladite zone de façon techniquement contrôlée avec suffisamment de précision en ce qui concerne la quantité, la répartition, l'orientation et la vitesse.
  11. Dispositif selon l'une des revendications 6 y compris 9, caractérisé en outre par des dispositifs pour contrôler et optimiser les paramètres principaux de procédé de l'électrolyte comme le débit, la température, les concentrations, etc.
  12. Emploi du dispositif selon l'une des revendications 6 à et y compris 10 pour la fabrication de cylindres d'impression en héliogravure avec une structure du matériau du revêtement de surface exempte d'inclusions de corps étrangers (entre autres de boue) et donc finement cristallisée, homogène, résistant à la corrosion.
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