FR2465017A1 - Perfectionnement au polissage electrolytique de l'aluminium et d'alliages a base d'aluminium - Google Patents

Abstract

PROCEDE DE POLISSAGE ELECTROLYTIQUE PAR COURANT CONTINU D'UN ELEMENT EN ALUMINIUM OU EN ALLIAGE A BASE D'ALUMINIUM DANS LEQUEL L'ELEMENT CONSTITUE UNE ANODE DANS UN ELECTROLYTE COMPRENANT UNE SOLUTION AQUEUSE CONTENANT DES CARBONATES ET PHOSPHATES, DANS LEQUEL LA SOLUTION CONTIENT AU MOINS UN ELEMENT PRIS DANS LE GROUPE FORME PAR LES CARBONATES, LES HYDROGENO CARBONATES, ET LES SESQUICARBONATES DE METAUX ALCALINS ET DE L'AMMONIAC; ET AU MOINS UN ELEMENT PRIS DANS LE GROUPE FORME PAR LES ORTHOPHOSPHATES MONO-DI-, TRI-, BASIQUES. LA VALEUR DU PH DE LA SOLUTION MESUREE PAR UNE ELECTRODE DE VERRE, PAR EXEMPLE, A 70C EST DE 9,0 A 10,7 ET DANS LEQUEL LES PRODUITS DE LA REACTION FORMES LOCALEMENT ET LA SOLUTION EPUISEE SONT DISPERSES DE FACON CONTINUE DEPUIS LA SURFACE DE L'ELEMENT A UNE VITESSE QUI PERMET A L'INTENSITE DE COURANT DE CROITRE AUTOMATIQUEMENT PAR UN FACTEUR DE 2 A 4 AU-DESSUS DE SA VALEUR EN L'ABSENCE D'UNE TELLE DISPERSION CONTINUE.

Description

La présente invention est relative à l'electro polissage, par courant continu, d'aluminium et d'alliages à base d'aluminium dans des électrolytes alcalins.

Dans les brevets britanniques nO 449 162 et 513 530 on a décrit un procédé de polissage électrolytique d'aluminium qui s'est largement répandu dans le commerce sous la marque Brytal et utilisant un électrolyte contenant une solution aqueuse de Na2CO3 et
Na3PO4 avec certains additifs falcultatifs, un tel électrolyte possédant un pH d'au moins 10 et une température de fonctionnement de 75-850C. I1 y est indiqué qu'avec ce procédé la réflexion spéculaire de feuille commercialement pure peut être élevée jusqu'à 80% probablement. En particulier, les valeurs de réflexion spéculaire mesurée ensuite par l'un des déposants de la présente invention et ses collaborateurs, sur du métal d'une pureté de 99,7 % et 99,5 % ont été de 79 % et respectivement 72%.Ces valeurs de réflexion spéculaire, ainsi que celles données par
Pullen et Scott (Trans.inst. of Met. Finishing 1956, vol. 33 pp.163176) ont toutes été obtenues à l'aide du photomètre Guild dans lequel le demi-angle sous-tendu par l'ouverture du diaphragme uti lisé est de 141 , ce qui introduit une composante substantielle
2 de réflexion diffuse dans les mesures et donne ainsi des résultats artificiellement élevés.

Pour surmonter ce défaut, une Tête de Polissage Modifiée utilisant une ouverture de diaphragme sous-tendant un demi-angle d'environ 10 a été créé par Scott et cela a été adopté comme procédé standard pour des mesures de réflexion spéculaire dans la norme britannique 1615:1972, où on les décrit dans l'Annexe Q. Des données émanant de Scott et Bigford (A.D.A. Conference on Anodising,
Nottingham 1961, Session II paper 4) illustrent l'effet de l'angle de réception du réflectomètre sur la réflexion spéculaire mesurée; ainsi, dans un cas type, une surface ayant une réflexion spéculaire de 63% seulement lorsqu'elle est mesurée avec la Tête de Polissage
Modifiée, recevant sous un demi-angle de 10 a montré une valeur bien supérieure à 80% lorsqu'elle est mesurée sous un demi-angle de 14 2 o de réception.Toutes les références ci-après à la
2 réflexion spéculaire sont liées aux mesures les plus précises faites conformément à la norme britannique précitée.

I1 est bien établi parplusieurs années d'application commerciale, que le procédé Brytal donne d'excellents résultats sur le métal d'une pureté de 99,99% et sur certains alliages de celui-ci, les valeurs de réflexion spéculaire obtenues atteignant ou même dépassant 85 %. Cependant, avec la diminution de la pureté du métal la réflexion spéculaire tombe rapidement, étant au mieux d'environ 75 % pour 99,8 % et 60% pour 99,5 % de pureté du métal de base. Dans les années récentes la pratique commerciale générale a été de faire des additions de NaOH au bain Brytal, ce qui élève le pH au-dessus de la valeur initiale préférée d'environ 11,5 (mesurée dans la solution chaude par électrode de verre) accroissant ainsi la densité de courant et gagnant en vitesse de traitement, mais sans aucun effet bénéfique sur le poli.

Du fait des résultats médiocres obtenus avec un métal dont la pureté de base est inférieure à 99,99 % un grand nombre de producteurs d'éléments polis d'aluminium anodisé préfèrent utiliser des procédés de polissage chimique comportant le trempage de l'élément dans un bain acide chaud, comprenant par exemple un mélange d'acides phosphorique et nitrique sans application de courant électrique. Avec un tel procédé, les valeurs de réflexion spéculaire d'au moins 80 % (c'est-à-dire un accroissement jusqu'à 30 % sur le procédé "Brytal") sont susceptibles d'être obtenues même sur du métal dont la pureté de base n'est que de 99,5 %.Des procédés de ce type sont cependant désagréables à mettre en oeuvre, et l'on a reconnu depuis un grand nombre d'années le besoin d'un procédé de polissage chimique ou électrochimique satisfaisant pour l'environnement qui pourrait être utilisé efficacement avec du métal dont la pureté de base est inférieure à 99,99 %.

D'autres types d'électrolyte alcalin ont été proposés pour une utilisation dans I'électropolissage d'aluminium, par exemple (a) l'alcali caustique avec un agent complexant l'aluminium, tel que le gluconate de sodium comme décrit dans le brevet britannique nO 1 070 644, (b) un cyanure de métal alcalin seul ou avec un thiocyanate de métal alcalin comme décrit dans le brevet britannique nO 655 514 (c) un hydroxyde de métal alcalin et un orthophosphate (sans carbonate), comme décrit dans le brevet britannique nO 658 699 et (d) des.électrolytes contenant de la soude caustique libre, comme décrit dans les brevets britanniques nO 521 290 et 1 070 644, mais seulement les électrolytes de type carbonate de sodium - trisodium phosphate (c'est-à-dire le Brytal) ont trouvé une large application commerciale. Un grand nombre d'additifs possibles aux bains de type Brytal, y compris l'ammoniac, les sels d'ammonium, les ammoniums substitués, les bicarbonates et les phosphates acides, ont été mentionnés dans les brevets initiaux ou ont depuis été essayés pendant des années, mais bien que dans certains cas des améliorations de la réflexion spéculaire aient pu être obtenues les résultats sur les alliages de faible pureté n'ont jamais atteint la qualité élevée de fini de surface susceptible d'être obtenue sur les mêmes alliages traités par les agents de polissage chimique de type acide phosphorique-acide nitrique.

En reconsidérant le procédé "Brytal".des brevets antérieurs britanniques 449 162 et 513 530 et les diverses modifications qui y ont été apportées dans le monde entier au cours d'une utilisation commerciale de quarante années, on a pris en considération les changements dans les normes de mesure de pH au cours de la même période.

En utilisant les techniques les plus précises maintenant à notre disposition on a mesuré à des températures de 200 - 900C, le pH des solutions de deux qualités, pure et technique, de carbonate de sodium et dgorthophosphate de tri-sodium et des quatre électrolyte "Brytal', possibles réalisés à l'aide de ces derniers.

Les résultats complets figurent au tableau 1.

Tableau 1 pH des solutions de carbonate et de phosphate et des électrolytes de type Brytal d'origine.

<tb>

Solutions <SEP> de <SEP> produits <SEP> chimiques <SEP> Conc. <SEP> pli <SEP>
<tb> <SEP> g/l <SEP> 209 <SEP> 40 <SEP> 60 <SEP> 70 <SEP> 80 <SEP> 90 <SEP>
<tb> Na2CO3 <SEP> (qualité <SEP> analytique) <SEP> 150 <SEP> 11,9 <SEP> 11,5 <SEP> 11,2 <SEP> 11,1 <SEP> 10,9 <SEP> 10,85
<tb> Na2C03 <SEP> (qualité <SEP> technique) <SEP> 150 <SEP> 10,95 <SEP> 10,75 <SEP> 10,6 <SEP> 10,6 <SEP> 10,45 <SEP> 10,4
<tb> <SEP> Na2CO3
<tb> Na3PO4.12H2O, <SEP> pure <SEP> 50 <SEP> 12,85 <SEP> 12,25 <SEP> 11,8 <SEP> 11,7 <SEP> 11,45 <SEP> 11,25
<tb> <SEP> 34 <SEP>
<tb> Na3PO4 <SEP> séché <SEP> 50 <SEP> 12,45 <SEP> 11,95 <SEP> 11,65 <SEP> 11,53 <SEP> 11,30 <SEP> 11,20
<tb> qualité <SEP> technique <SEP> Na3PO4 <SEP>
<tb> Electrolytes <SEP> Brytal
<tb> Na2C03 <SEP> (qualité <SEP> analytique) <SEP> 150 <SEP> 12,9 <SEP> 12,3 <SEP> 11,9 <SEP> 11,7 <SEP> 11,4 <SEP> 11,35
<tb> + <SEP> Na3PO4.12H2O(pure) <SEP> 50
<tb> Na2CO3 <SEP> (qualité <SEP> technique) <SEP> 150 <SEP> 11,70 <SEP> 11,45 <SEP> 11,30 <SEP> 11,20 <SEP> 11,05 <SEP> 10,95
<tb> + <SEP> Na <SEP> PO.séche <SEP> 50
<tb> (qualité <SEP> technique)
<tb> Na2CO3 <SEP> (qualité <SEP> analytique) <SEP> 150 <SEP> 12,20 <SEP> 11,85 <SEP> 11,6 <SEP> 11,45 <SEP> 11,25 <SEP> 11,15 <SEP>
<tb> + <SEP> Na <SEP> PO. <SEP> séché <SEP> 50
<tb> (qualité <SEP> technique) <SEP>
<tb> Na2CO3 <SEP> (qualité <SEP> technique) <SEP> 150 <SEP> 12,20 <SEP> 11,8 <SEP> 11,6 <SEP> 11,45 <SEP> 11,2 <SEP> 11,1 <SEP>
<tb> + <SEP> Na3PO4.12H2O <SEP> (pure)
<tb>
A 200C les qualités pures de carbonate et de phosphate donnent des solutions, à la concentration Brytal, de pH sensiblement plus élevé que les qualités techniques soit respectivement de 0,95 et de 0,4 unités de pH.

Les électrolytes Brytal 150 g/l/50 g/l diffèrent également de façon considérable, l'électrolyte de qualité entièrement pure possédant un pH supérieur de 1,2 unités à l'électrolyte de qualité totalement technique, tandis que les deux électrolytes faits d'un composant de qualité pureet d'un constituant de qualité technique donnent des valeurs de pH identiques en gros à mi-chemin entre les électrolytes entièrement pure et entièrement technique.

A la température opérationnelle de 70-900 les valeurs de pH des solutions de substances simples et des électrolytes tombent d'environ 0,5-1,0 unités de pH tandis que les différences de pH entre les qualités pure et technique sont en gros de moitié.

On remarque qu'aucun des électrolytes n'a un pH inférieur à 11,70 à 200C et à 10,95 à 900C.

On en conclut que le pH de l'électrolyte Brytal d'origine tel que mesuré par le procédé à l'électrode de verre à 200C était en fait dans la gamme de 11,7 - 12,9, tandis qu'à la température opérationnelle spécifiée, par exemple 750-850C il était dans la gamme de 11,0 - 11,6 selon la pureté des produits chimiques, les produits chimiques purs donnant la valeur supérieure.

Ainsi, on croit que si les techniques de mesure du pH actuelles avait été disponibles au moment du dépôt des demandes ayant donné lieu aux brevets britanniques 449 162 et 513 530 les références à une valeur de pH aussi faible que 10 n'auraient pu être faites et on sait maintenant que le procédé "Brytal" tel que décrit dans ces demandes ne donnent pas de résultats satisfaisants à moins que l'électrolyte soit maintenu à une valeur de pH supérieure
Cette opinion est confirmée par L.Laser dans Galvanotechnik 1971 62 (a) 779-784 ou il est stipulé:"La valeur du pH de l'électrolyte est d'environ 10,5 à 12" bien que même ici on pense que le niveau inférieur mentionné est erroné.

La présente invention a pour objet de réaliser un procédé d'électropolissage alcalin capable de donner de bons résultats à la fois sur un métal de base ayant une faible pureté et un métal de base ayant une pureté élevée.

Selon un de ses aspects,la présente invention a pour objet un procédé pour l'électropolissage par courant continu d'un élément en aluminium ou en alliage à base d'aluminium dans lequel ledit élément constitue une anode dans un électrolyte comprenant une solution aqueuse contenant des carbonates et des phosphates ladite solution contenant au moins l'un des constituants du groupe des carbonates, bicarbonates et des sesquicarbonates de métaux alcalins, et de l'ammoniac; et au moins l'un des constituants du groupe consistant en orthophosphates mono-, di-, et tribasiques de métaux alcalins et de l'ammoniac, caractérisé par le fait que la valeur du pH de la solution mesurée par l'électrode de verre par exemple à 700C, est de 9,0 à L0,7, et que les produits de réaction formés localement et les solutions apauvries sont dispersés de façon continue de la surface dudit élément à une vitesse qui permet l'augmentation automatique de la densité de courant d'un facteur de 2 à 4 par rapport à sa valeur en l'absence d'une telle dispersion continue. La température opérationnelle de la solution peut être entre 800C et le point d'ébullition de la solution et elle est avantageusement entre 900C et ledit point d'ébullition.

Dans l'électrolyte, le rapport de la teneur totale en carbonate, calculée en C03, à la teneur totale en phosphate, calculée en PO4, peut etre entre 1 et 8 et de préférence entre 1,25 et 3. La concentration en carbonate n'est de préférence pas inférieure à 50 g de CO3/1 et la concentration en phosphate n'est de préférence pas inférieure à 20 g de PO4/1. Dans chaque cas la concentration maximale est limitée uniquement par des considérations de solubilité à la température opératoire. Les teneurs totales appropriées en phosphate et en carbonate sont de 60-125 g/l de P04 et respectivement de 170-220 g/l de CO3. La gamme préférée de valeur de pH est 9,5-10,5, celle de 9,8-10,3 étant la plus satisfaisante.

La solution de polissage peut également contenir au moins un radical acide supplémentaire. Celui-ci peut, par exemple être un radical nitrate, sulfate, fluorure, borofluorure, tartrate ou citrate. De tels radicaux acides peuvent être incorporés dans la solution de polissage par additions des acides correspondants ou des sels de métal alcalin ou d'ammonium de ces acides. Le sulfate et le fluorure peuvent également être ajoutés sous la forme de sels acides, bisulfate et bifluorure, ce qui favorise l'obtention de la faible valeur de pH désirée.

La dispersion continue des produits de réaction formés localement et de la solution apauvrie de la surface dudit élément peut être obtenue en maintenant l'élément et la solution de polissage à un état d'agitation relative vigoureuse pendant le passage du courant, par exemple par l'application d'un ou plusieurs des procédés suivants a) Jets à la pompe d'électrolyte sur la surface traitée de l'éléments b) Agitation vigoureuse de l'électrolyte autour de l'élément par des moyens pneumatiques ou mécaniques c) Oscillation ou rotation rapide de l'élément; d) Traitement de l'électrolyte à une température susceptible d'induire une ébullition locale vigoureuse dans le voisinage de l'élément ou en ajoutant en variante une petite quantité de substance volatile telle qu'un alcool; e) Vibration de l'élément par des moyens mécaniques ou électriques; en vue de promouvoir ,un polissage uniforme on peut soumettre l'article à une vibration acoustique ou ultrasonore pendant qu'il se trouve dans l'électrolyte.

Dans des études récentes du procédé de type Brytal on a utilisé un assemblage d'électrode de verre spécialement conçu pour mesurer les valeurs de pH dans des solutions fortement alcalines chaudes pour faire des mesures dans l'électrolyte chaud, par exemple à 70 C. I1 nia pas été possible d'utiliser les ingrédients spécifiés dans le brevet britannique nO 449 162 pour obtenir des valeurs de pH inférieures à 11,0-11,5.On a alors fait des additions de NaHCO3 à l'électrolyte pour abaisser la valeur du pH et il a été possible d'elever la réflexion spéculaire de l'aluminium ayant une pureté de 99,5 % depuis une valeur maximale de 60% à une valeur maximale d'environ 68%.A un pH d'environ 10,8 on a rencontré une macrorugosité non désirable de la surface métallique, sur un métal ayant une pureté de 99,99 %. A des valeurs de pH encore plus faibles (10,0-10,5), atteintes par des additions substantielles de NaHC03 dans la gamme de 50-100 g/l, on a obtenu un fini brillant "givré" non spéculaire. Par examen microscopique de la surface givrée on a trouvé que la surface était en fait polie à une échelle microscopique mais était composée de nombreuses petites zones desquelles des quantités différentes de métal avait été enlevées. On a pensé que ce phénomène était du à des effets d'arrêt locaux attribuables à des films solides non uniformes ou des couches visqueuses. On a essayé l'effet d'une agitation douce de l'electro- lyte, en plus de l'oscillation douce normale du spécimen dans l'électrolyte, mais on n'a obtenu qu'un faible sinon aucun avantage.

Cependant, une agitation vigoureuse du spécimen et de l'électrolyte l'un par rapport à l'autre, de façon à balayer minutieusement la surface du métal, on créé un fini spéculaire brillant sur toute la surface, la densité du courant étant accru d'un facteur de 2-4. Lorsqu'on a électropoli de l'aluminium ayant une pureté de 99,5 % dans l'électrolyte de pH 10,0-10,5, en employant une violente agitation, on a obtenu d'excellentes valeurs de réflexion spéculaire d'environ 85%. Ce chiffre doit être comparé à une valeur maximale d'environ 60% par le procédé Brytal classique dans de bonnes conditions et jusqu'à 85% par le polissage chimique à l'aide d'un mélange acide nitrique-acide phosphorique.

Dans l'électrolyte, le rapport de la teneur totale en carbonage, calculée en CO3, à la teneur totale en phosphate, calculée en PO4, peut être entre 1 et 8, et de préférence entre 1,25 et 3. La concentration en carbonate n'est de préférence pas inférieure à 50 g de CO3/l et la concentration en phosphate n'est de préférence pas inférieure à 20 g de PO4/l. Dans chaque cas la concentration maximale n'est limitée que par des considérations de solubilité à la température opérationnelle. Les teneurs totales appropriées de PO4 et de CO3 sont de 60-125 et respectivement de 170-220 g/l. Une gamme préférée de valeurs de pH est de 9,5-10,5, celle de 9,8-10,3 étant la plus satisfaisante.

Lorsqu'on prépare l'électrolyte, il n'est pas possible d'utiliser uniquement les mélanges de carbonate et de triorthophosphate de métal alcalin. Une manière convenable d'atteindre le niveau de pH faible désiré est d'introduire une certaine proportion de sels plus acides, tels que les mono-ou di-hydrogéno phosphates, les hydrogeno carbonates ou sesquicarbonates. Le bain ainsi préparé comprend alors une solution aqueuse contenant les anions HC03 , HPO4 , H2P04 r 3 4 et OH , et au moins un cation choisi dans le groupe formé par les cations Na+, K+ et
NH4+.

La teneur en aluminium d'un électrolyte que l'on vient de préparer s'élève naturellement à mesure de son utilisation, mais le niveau d'équilibre est si bas qu'il n'est pas nécessaire de faire des additions d' Al (OH)3 ou d'aluminium metallique au bain pour établir une concentration d'équilibre des ions aluminium avant de commencer l'opération du bain.

I1 est parfois souhaitable de pouvoir obtenir le niveau bas de pH désiré sans rien ajouter aux cations présents et ceci peut être effectué en faisant passer du CO2 ou du 502 à travers le bain jusqu'à obtenir la valeur de pH souhaitée. Il est également possible dans ce but de faire des additions de certains acides, par exemple des acides minéraux tels que HNO3, H3PO4, HF, HBF4 et des acides organiques tels que les acides, citrique, salicylique, tartrique et benzoïque. On pense que presque tous les acides organiques plus forts comprenant l'acide acétique et l'acide oxalique peuvent être utilisés dans ce but, bien que l'utilisation de ces derniers ne soit pas spécialement recommandée.En conséquence, les nitrates, sulfates, fluorures, borofluorures, tartrates, citrates et sels de nombreux acides organiques peuvent être présents dans le bain et peuvent parfois être ajoutés avec avantage. En général on préfère abaisser la valeur du pH du bain au niveau désiré en faisant des additions de sels d'acide comme il est dit précédemment, en évitant ainsi la perte de CO2 associée à l'utilisation des acides dans ce but.

Ainsi les radicaux acides peuvent être incorporés dans la solution de polissage en ajoutant à celle-ci l'--acide correspondant ou les sels de métal alcalin ou d'ammonium de ces acides.

Le sulfate et le fluorure peuvent également être ajoutés sous la forme des sels acides, bisulfate et bifluorure, ce qui favorise l'obtention de la valeur de pH faible souhaitée.

Des agents séquestrants, pour l'aluminium, des agents tensio-actifs et des agents dispersants connus peuvent être ajoutés au bain.

D'autres constituants connus à incorporer dans les bains de polissage électrolytique alcalins peuvent en général être tolérés dans le bain de la présente invention ou parfois ajoutés à celui-ci avec avantage. Des exemples de tels constituants sont l'hydroxylamine, les éthanolamines et les sels d'ammonium.

La température opérationnelle du bain peut se situer entre 800C et le point d'ébullition de l'électrolyte, qui peut être d'au moins 1050C. De préférence la température est d'au moins 900C.

L'électrolyte peut être contenue dans un réservoir en acier doux ou en acier inoxydable ou en un autre matériau capable de supporter l'électrolyte faiblement alcalin à la température opérationnelle. S'il est en matériau électriquement conducteur le réservoir peut constituer la cathode de la cellule de traitement électrolytique.

On peut utiliser une gamme de courant continu d'environ 2-25 volts pour la mise en oeuvre du procédé, la gamme de 10-15 volts étant préférée.

L'agitation relative vigoureuse souhaitée entre l'électrolyte et l'article à polir peut être obtenue d'un certain nombre de manières, par exemple par application d'un ou plusieurs des processus suivants a) Jets à la pompe de l'électrolyte sur la surface traitée de l'élément, b) Agitation violente de l'électrolyte autour de l'élément par des moyens pneumatiques ou mécaniques, c) Oscillation ou rotation rapide de l'élément, d) Traitement de l'électrolyte à une température susceptible d'induire une ébullition locale vigoureuse dans le voisinage de l'élément, e) Vibration de l'élément par des moyens mécaniques ou électriques.Gnpeuten vue de promouvoir un polissage uniforme soumettre l'article à une vibration acoustique ou ultrasonore pendant qu'il se trouve dans l'électrolyte.

On a fait d'autres tentatives pour produire un polissage électrolytique dans une solution de polissage ayant un pH de 10,8 ou un peu inférieur et on a trouvé que dans ces conditions même un métal ayant une pureté de 99,99 % créait (une surface macrorugueuse qui ne peut être traitée par une agitation relative vigoureuse entre le métal et la solution sans produire des stries blanches non désirables. Ace pH le micropolissage de métal ayant une pureté faible est très mauvais. I1 est clair par conséquant qu'il existe une bande étroite de pH dans laquelle un polissage électrolytique satisfaisant n'est pas possible. Au-dessus de cette bande, un bon polissage est possible par le procédé de l'art antérieur, mais uniquement pour un métal dont la pureté de base minimale est de 99,99 %. Au-dessous de cette bande de pH un bon polissage peut être obtenu avec un aluminium ou un alliage d'aluminium possédant une pureté de base normalement appropriée pour l'anodisation, par le procédé de la présente invention.

En utilisant le procédé de la présente invention les valeurs suivantes de réflexion spéculaire ont été obtenues sur de l'aluminium non allié et de pureté spécifiée et sur certains alliages d'aluminium de pureté conforme aux spécifications appropriées, les teneurs réelles en fer, magnésium et cuivre étant incluses là où cela est nécessaire.

<tb>

Alliage <SEP> ou <SEP> Teneur <SEP> réelle <SEP> (%) <SEP> des <SEP> éléments <SEP> spécifiés <SEP> Réflexion
<tb> pureté <SEP> spéculaire
<tb> <SEP> Cu <SEP> Mg <SEP> <SEP> Fe <SEP> autres
<tb> 99,99 <SEP> % <SEP> 88-90
<tb> 99,8 <SEP> % <SEP> 0,01 <SEP> 0,06 <SEP> 88
<tb> 99,8 <SEP> % <SEP> 0,04 <SEP> 0,06 <SEP> 88
<tb> (qualité
<tb> domestique)
<tb> 99,5 <SEP> % <SEP> 0,002 <SEP> 0,02 <SEP> 0,21 <SEP> 86
<tb> 5457 <SEP> 0,04 <SEP> 0,90 <SEP> 0,06 <SEP> Mn <SEP> 0,22 <SEP> 87
<tb> 5252 <SEP> 0,05 <SEP> 2,5 <SEP> 0,07 <SEP> 87
<tb> 5005 <SEP> 0,004 <SEP> 0,98 <SEP> 0,29 <SEP> 86
<tb> 7016 <SEP> 0,80 <SEP> 0,96 <SEP> 0,08 <SEP> Zn <SEP> 4,4 <SEP> 83
<tb> BA732 <SEP> 0,24 <SEP> 1,0 <SEP> 0,06 <SEP> Zn <SEP> 4,7 <SEP> 85
<tb> Alliage <SEP> à
<tb> haute <SEP> teneur <SEP> au <SEP> moins
<tb> en <SEP> fer <SEP> 0,001 <SEP> 0,01 <SEP> 1,06 <SEP> 80
<tb>
On voit que dans le procédé de la présente invention, des réflexions spéculaires supérieures à 80 % peuvent être obtenues sur une large gamme de compositions englobant les divers types d'alliages d'aluminium que l'on peut souhaiter polir.

Sont particulièrement remarquables (i) les valeurs de réflexion spéculaire élevées pour une pureté de 99,8 % et 99,5 %, qui peuvent être comparées avec les chiffres de 75 % et de 60% déjà cités, comme étant susceptibles d'être atteints avec le bain Brytal conventionnel dans les meilleures conditions, et (ii) la possibilité d'obtenir des valeurs supérieures à 80% même en présence de plus de 1% de fer.

Le procédé de l'invention possède un certain nombre d'avantages sur l'art antérieur tel qu'il est représenté par le bain "Brytal" d'origine et ses diverses variantes.

1. Pour des résultats de qualité élevée il n'y a plus de restriction à un métal ayant une pureté de base minimale de 99,99 % .

2.Les alliages de la gamme complète des alliages à polir par anodisatio: peuvent être polis jusqu'à une norme équivalente à et dans certains cas dépassant celle susceptible d'être obtenue par traitement chimique dans des solutions acide nitrique - acide phosphorique et sans encourir les problèmes du contrôle de fumée et du rejet de liqueur acide associés à ce dernier procédé.

3. Les conditions de traitement optimales pour une pureté de base de 99,99 % et la gamme complète des alliages à polir par anodisation sont similaires, de sorte que tous ces alliages peuvent si on le souhaite être traités en même temps dans le même électrolyte, dans les mêmes conditions d'opération.

4. La réflexion spéculaire est comparativement insensible à la température de fonctionnement par rapport à la gamme de température utilisée (c'est-à-dire depuis environ 800C jusqu'au point d'ébullition du bain).

5. Les densités de courant peuvent s'étendre jusqu'à au moins 15 A/dm, et les temps de traitement peuvent être aussi courts que 3 minutes ou aussi longs que 45 minutes. En conséquence, le temps du processus de fonctionnement peut être facilement changé pour être incorporé dans une séquence opérationnelle de polissage par anodisation, par exemple dans une installation automatique de polissage par anodisation.

6. Alors que dans le procédé conventionnel de polissage électrolytique alcalin il est de pratique courante d'éviter, autant que possible, toute circulation d'électrolyte, par exemple par des cathodes isolantes du réservoir de traitement, les munissant d'écrans pour limiter la circulation, induite par le dégagement d'hydrogène, et d'éviter le chauffage du bain pendant l'opération active, le procédé de la présente invention est affecté favorablement par le mouvement de l'électrolyte. L'électrolyte peut par conséquent être amené à circuler librement, même fortement, de façon à faciliter le chauffage, la filtration et le maintien de conditions uniformes. Le réservoir de traitement lui-même peut par conséquent être utilisé comme cathode sans crainte de troubler l'effet de polissage par des courants de gaz cathodiques.

7. Il n'y a pas de période de "mise en route" substantielle lorsqu'on met un nouveau bain d'électrolyte en service. Avec le bain de la présente invention la teneur en aluminium se stabilise rapidement à une valeur très basse, de façon type inférieure à 0,4 g/l, et pouvant descendre jusqu'à 0,04 g/l, ce qui est, au moins, un ordre de grandeur inférieur à celui du bain de type Brytal conventionnel de polissage électrolytique alcalin. En conséquence la réponse de polissage variable montrée par le bain conventionnel pendant la période où la teneur en aluminium de l'électrolyte s'accumule jusqu'à la valeur de dépot n'est pas présentée par les bains selon la présente invention.La faible concentration en aluminium dissous dans ce dernier bain facilite de plusgrandement les problèmes d'enlèvement de la boue par décantation ou filtration.

8. Par suite du fait que de l'aluminium dissous par l'électrolyte pendant le polissage reprécipite spontanément pour laisser l'électrolyte virtuellement exempt d'aluminium, la durée de vie de l'électrolyte peut s'étendre presque indéfiniment.

9. En effectuant le procédé avec une valeur de pH inférieure à 11, toutes précipitationsdes composés d'aluminium dans l'électrolyte sont granulaires et sont facilement éliminables par décantation ou filtration, alors que ces précipités à des valeurs supérieures de pH seraient gélatineux et difficiles à filtrer.

10. La viscosité de l'électrolyte de la présente invention est comparativement faible et ne s'élève pas de façon substantielle pendant l'utilisation. A la température de fonctionnement désirée la viscosité est comparable à celle de l'eau à température ambiante de sorte que lorsqu'on retire un élément de l'électrolyte les pertes par "entrainement" sont faibles. A titre de comparaison les solutions fraichement préparées d'acide phosphorique et d'acide nitrique que l'on utilise dans des procédés de polissage chimique ont de façon type une viscosité quatre fois plus élevée qui s'élève à une valeur bien supérieure après l'utilisation de sorte que les pertes par "entraînement" peuvent être très élevées.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Procédé de polissage électrolytique par courant continu d'un élément en aluminium ou en alliage à base d'aluminium dans lequel l'élément constitue une anode dans un électrolyte comprenant une solution aqueuse contenant des carbonates et phosphates, dans lequel la solution contient au moins un élément pris dans le groupe formé par les carbonates les hydrogeno carbonates, et les sesquicarbonates de métaux alcalins et de l'ammoniac; et au moins un élément pris dans le groupe formé par les orthophosphates monodi-, tri-, basiques, caractérisé par le fait que la valeur du pH de la solution mesurée par une électrode de verre, par exemple, à 700C est de 9,0 à 10,7 et dans lequel les produits de la réaction formés localement et la solution épuisée sont dispersés de façon continue depuis la surface de l'élément à une vitesse qui permet à l'intensité de courant de croître automatiquement par un facteur de 2 à 4 au-dessus de sa valeur en l'absence d'une telle dispersion continue.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la température de fonctionnement de la solution est entre 800C et le point d'ébullition de la solution.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la température de fonctionnement de la solution est entre 900C et le point d'ébullition de la solution.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le rapport de la teneur totale en carbonate, calculée en CO3, à la teneur totale en phosphate, calculée en PO4,est entre 1 et 8.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit rapport est entre 1,25 et 3.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la concentration en carbonate n'est pas inférieure à 50 g de CO3/l et que la concentration en phosphate n'est pas inférieure à 20 g de PO4/l les concentrations maximales dans chaque cas étant limitées par des considérations de solubilité à la température de fonctionnement.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les teneurs totales en phosphate et en carbonate sont respectivement de 60-125 g/l de PO4 et de 170-220 g/l de CO3.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications pré cédentes, caractérisé par le fait que la valeur du pH de la solution est 9,5 à 10,5.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la valeur du pH de la solution est 9,8 à 10,3.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le pH souhaité de la solution est obtenu en faisant passer du CO2 ou du SO2 à travers la solution.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le pH souhaité de la solution est obtenu en ajoutant des acides choisis dans les groupes formés par HNO3, H3PO4, HF, HBFa et les acides citrique, salicylique, tartrique et benzoïque.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la solution contient les anions , HP04 H2PO4 , CO, pO4 et OH et au moins un cation choisi dans le groupe constitué par Na+r K+ et NH4

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes mis en oeuvre dans un réservoir de matériau électriquement conducteur, caractérisé par le fait que le réservoir constitue la cathode de la cellule de traitement électrolytique.

14. procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la tension de fonctionnement est de 2 à 25 volts de courant continu.

15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé par le fait que la tension de fonctionnement est de 10-15 volts de courant continu.

16. Elément en aluminium ou en alliage à base d'aluminium caractérisé par le fait qu'il est traité par un polissage électrolytique dans une solution aqueuse contenant des carbonates et des phosphates selon l'une quelconque des revendications précédentes.