FR2526447A1 - METHOD AND DEVICE FOR THE CONTINUOUS, HIGH-CURRENT DENSITY ELECTROLYTIC DEPOSITION OF A LAYER OF A ZINC-BASED ALLOY - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION EST RELATIVE A UN PROCEDE POUR LE DEPOT ELECTROLYTIQUE, EN CONTINU ET A HAUTE DENSITE DE COURANT, D'UNE COUCHE D'UN ALLIAGE A BASE DE ZINC, SUR UN ELEMENT EN FORME DE BANDE, DE FIL, DE BARRE, DE TUBE OU ANALOGUE, SUIVANT LEQUEL ON DEPLACE CET ELEMENT DANS UNE CELLULE D'ELECTROLYSE, EN REGARD D'UNE ANODE, A TRAVERS UN ELECTROLYTE CONTENANT DU SULFATE DE ZINC, EN MAINTENANT DANS L'ELECTROLYTE DE LA CELLULE D'ELECTROLYSE 1 UN PH INFERIEUR A 2, UNE TEMPERATURE DE 40 A 70C ET UNE CONCENTRATION DE 0,2 A 2 MOLESLITRE EN SULFATE DE ZINC ET DE 0,3 A 2MOLESLITRE D'UN SULFATE DE FER, DE NICKEL ETOU COBALT SUIVANT LA NATURE DE LA COUCHE DE RECOUVREMENT A PRODUIRE.THE INVENTION RELATES TO A PROCESS FOR THE ELECTROLYTIC DEPOSIT, IN CONTINUOUS AND AT HIGH CURRENT DENSITY, OF A LAYER OF A ZINC-BASED ALLOY, ON AN ELEMENT IN THE FORM OF A BAND, WIRE, BAR, TUBE OR ANALOGUE, ACCORDING TO WHICH THIS ELEMENT IS MOVED IN AN ELECTROLYSIS CELL, NEAR AN ANODE, THROUGH AN ELECTROLYTE CONTAINING ZINC SULPHATE, KEEPING IN THE ELECTROLYTE OF THE ELECTROLYSIS CELL 1 A LOWER PHASE AT 2, A TEMPERATURE OF 40 TO 70C AND A CONCENTRATION OF 0.2 TO 2 MOLESLITER OF ZINC SULPHATE AND 0.3 TO 2 MOLESLITER OF IRON, NICKEL AND OR COBALT SULPHATE DEPENDING ON THE NATURE OF THE COATING LAYER A PRODUCE.
Description
"Procédé et dispositif pour le dépôt électrolytique, en continu et à haute"Process and device for continuous and high electrolytic deposition
densité de courant, d'une couche d'un current density, a layer of one
alliage à base de zinc".zinc-based alloy ".
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La présente invention a pour objet un procédé The subject of the present invention is a method
pour le dépôt électrolytique, en continu et à haute den- for continuous, high-density electroplating
sité de courant, d'une couche d'un alliage à base de zinc sur un élément en forme de bande, de fil, de tube, de barre ou analogue, suivant lequel on déplace cet élé- ment dans une cellule d'électrolyse, en regard d'une anode à travers un électrolyte contenant du sulfate de zinc. Dans les procédés connus jusqu'à présent par la littérature pour recouvrir un tel élément par une couche métallique, on distingue essentiellement current, of a layer of a zinc-based alloy on an element in the form of a strip, wire, tube, bar or the like, according to which this element is displaced in an electrolysis cell, opposite an anode through an electrolyte containing zinc sulfate. In the processes hitherto known in the literature for covering such an element with a metallic layer, there is essentially a distinction
deux techniques très différentes.two very different techniques.
Une première technique consiste simplement à faire passer l'élément à travers un ou plusieurs bains contenant les métaux de recouvrement en fusion, comme décrit par exemple dans le brevet américain NI 3 858,333 au nom de Thompson, alors que suivant une seconde technique,on obtient le recouvrement de l'élément par des dépôts électrolytiques successifs des métaux de recouvrement sur l'élément, comme par exemple décrit dans la DOS 2 106 226 de Michelin et Cie ou dans la demande de brevet japonaise 81 00 297 A first technique consists simply in passing the element through one or more baths containing the molten covering metals, as described for example in American patent NI 3,858,333 in the name of Thompson, while according to a second technique, one obtains the covering of the element by successive electrolytic deposits of the covering metals on the element, as for example described in DOS 2 106 226 from Michelin et Cie or in Japanese patent application 81 00 297
de Showa Electric Wire and Cable Cy. from Showa Electric Wire and Cable Cy.
De tels procédés sont en général très com- Such processes are generally very
p J Iqués et coûateux, entre autre par le fait qu'ils exigent un nombre relativement important d'étapes pour chacune desquelles un contrôle très rigoureux des conditions opératoires est exigé. Plus particulièrement, dans les procédés p J iced and expensive, inter alia by the fact that they require a relatively large number of stages for each of which a very rigorous control of the operating conditions is required. More particularly, in the processes
connus par la littérature, pour le recouvrement d'élé- known in the literature, for the recovery of
ments en forme de bandes, notamment des tales en acier, strip-shaped elements, in particular steel plates,
on fait usage d'un électrolyte de composition relative- an electrolyte of relative composition is used-
ment complexe nécessitant un contrôle très rigoureux des conditions opératoires pour obtenir des alliages complex requiring very rigorous control of the operating conditions to obtain alloys
d'une pureté suffisante, avec des rendements indus- of sufficient purity, with industrial yields
triellement valables.trially valid.
Ceci risque donc de présenter des problèmes techniques assez sérieux pour l'application de ces procédés à This therefore risks presenting fairly serious technical problems for the application of these methods to
l'échelle industrielle.industrial scale.
Ainsi, le DE-PS 30 05 159, qui se rapporte à un procédé de préparation d'un alliage zinc-nickel, DE-PS 30 05 159, which relates to a process for the preparation of a zinc-nickel alloy,
fait mention d'un bain de sulfate contenant une quan- mentions a sulfate bath containing a quan-
tité relativement importante de Na 2504, comme électro- relatively large amount of Na 2504, as an electro-
lyte de support L'utilisation d'un tel électrolyte support lyte The use of such an electrolyte
de support est indispensable pour que le bain électro- support is essential so that the electro-
lytique dans la cellule d'électrolyse soit suffi- lytic in the electrolysis cell is sufficient
samment conducteur à un p H d'au moins 2,auquel le bain doit être maintenu en pratique,comme indiqué sufficiently conductive at a p H of at least 2, at which the bath must be maintained in practice, as indicated
dans les exemples décrits dans cette publication. in the examples described in this publication.
Par ailleurs, le DE-OS 30 11 911, qui se rapporte également à un procédé de préparation d'un alliage zinc-nickel, concerne l'utilisation de Sr So 4, comme électrolyte de support dans un bain électrolytique, dont le p H est toujours supérieur à 2, comme également illustré par les exemples concrets d'application décrits Furthermore, DE-OS 30 11 911, which also relates to a process for the preparation of a zinc-nickel alloy, relates to the use of Sr So 4, as a support electrolyte in an electrolytic bath, the p H is always greater than 2, as also illustrated by the concrete examples of application described
dans celui-ci.In this one.
Dans ces procédés antérieurs, en pratique industrielle, la densité de courant ne peut généralement pas dépasser 20 A/dm, comme il ressort d'ailleurs une In these prior processes, in industrial practice, the current density cannot generally exceed 20 A / dm, as is moreover apparent from a
fois de plus desdits exemples illustratifs. once more of said illustrative examples.
Un des buts de la présente invention consiste à remédier aux inconvénients précités et à proposer un One of the aims of the present invention consists in remedying the aforementioned drawbacks and in proposing a
procédé extrêmement simple et fiable pour une applica- extremely simple and reliable process for an application
tion à échelle industrielle en continu et à haute densi- continuous industrial scale and high density
té de courant et sans rejet d'effluents toxiques. current tee and without rejection of toxic effluents.
A cet effet, suivant l'invention, on main- To this end, according to the invention, we main-
tient dans l'électrolyte de la cellule d'électrolyse un p H inférieur à 2, une température de 40 à 700 C et une concentration de 0,2 à 2 moles/litre en sulfate de zinc et de 0,3 à 2 moles/litre en sulfate de fer, de nickel et/ou de cobalt, suivant la nature de l'alliage holds in the electrolyte of the electrolysis cell a p H less than 2, a temperature of 40 to 700 C and a concentration of 0.2 to 2 moles / liter of zinc sulfate and of 0.3 to 2 moles / liter of iron, nickel and / or cobalt sulphate, depending on the nature of the alloy
à produire.to produce.
Avantageusement, on maintient dans l'électro- Advantageously, the electro-
lyte un p H inférieur à 1,2 et de préférence inférieur lyte a p H less than 1.2 and preferably less
à 0,4.at 0.4.
Suivant une forme de réalisation préféren- According to a preferred embodiment-
tielle, on maintient, dans l'électrolyte, un rapport molaire M /Zn + qui est inférieur à un 1,5 et ceci pour un p H inférieur ou tout au plus égal à 1,2, M étant Ni, Fe ou Co, ce rapport étant de préférence compris entre 2 et 3 pour la préparation d'un alliage tial, an M / Zn + molar ratio is maintained in the electrolyte which is less than 1.5 and this for a p H less than or at most equal to 1.2, M being Ni, Fe or Co, this ratio preferably being between 2 and 3 for the preparation of an alloy
Zn-Fe.Zn-Fe.
L'invention concerne également un procédé pour la régénération en continu de l'électrolyte d'une cellule d'électrolyse pour le dép Ct électrolytique, à haute densité de courant, d'une couche d'un alliage à base de zinc sur un élément en forme de bande, de fil, The invention also relates to a method for the continuous regeneration of the electrolyte of an electrolytic cell for electrolytic deposition, at high current density, of a layer of a zinc-based alloy on an element. strip, wire,
de tube, de barre ou analogue,-notamment de l'électro- tube, bar or the like, especially electro-
lyte tel que décrit ci-dessus.lyte as described above.
Suivant l'invention, on maintient dans l'élec- According to the invention, it is maintained in the elect
trolyte un p H inférieur à 2 et on extrait au moins une partie de cet électrolyte, d'une manière continue, de la cellule pour régénérer cet électrolyte en dissolvant dans cette partie, dans des rapports correspondant à l'alliage désiré, du zinc, d'une part, et du nickel, fer et/ou cobalt, d'autre part, suivant la nature de l'alliage désiré, de l'électrolyte ainsi régénéré étant alors réintroduit, également en continu, dans trolyte a p H less than 2 and at least part of this electrolyte is extracted continuously from the cell to regenerate this electrolyte by dissolving in this part, in ratios corresponding to the desired alloy, zinc, on the one hand, and nickel, iron and / or cobalt, on the other hand, depending on the nature of the desired alloy, the electrolyte thus regenerated then being reintroduced, also continuously, into
la cellule d'électrolyse.the electrolysis cell.
Suivant une forme de réalisation particulière de l'invention, on introduit le zinc dans l'électrolyte According to a particular embodiment of the invention, zinc is introduced into the electrolyte
à régénérer sous la forme métallique. to regenerate in metallic form.
Suivant une forme de réalisation particu- According to a particular embodiment
lièrement avantageuse de l'invention, le zinc et l'autre métal de l'alliage à produire et servant à la régénération de l'électrolyte-sont introduits dans des quantités séparées d'électrolyte, ces quantités étant ensuite réunies avant d'être réintroduites dans la cellule d'électrolyse, le rapport de ces quantités étant reglé en fonction du rapport désiré des métaux dans advantageously of the invention, the zinc and the other metal of the alloy to be produced and used for the regeneration of the electrolyte are introduced into separate quantities of electrolyte, these quantities then being combined before being reintroduced in the electrolysis cell, the ratio of these quantities being adjusted according to the desired ratio of metals in
l'alliage à produire dans la cellule. the alloy to be produced in the cell.
Enfin, l'invention concerne encore une Finally, the invention also relates to a
installation pour la mise en oeuvre du procédé d'élec- installation for implementing the elective process
trolyse et de régénération tel que décrit ci-dessus. trolysis and regeneration as described above.
Cette installation est caractérisée par le fait qu'elle est équipée, pour la régénération en con- tinu de l'électrolyte, d'un dispositif comprenant un This installation is characterized in that it is equipped, for the continuous regeneration of the electrolyte, with a device comprising a
réservoir tampon connecté directement, par des tuyau- buffer tank connected directly, by hoses-
teries d'arrivée et de sortie, sur la cellule d'élec- incoming and outgoing terminals on the electrical cell
trolyse.trolysis.
D'autres détails et particularités de l'in- Other details and peculiarities of the in-
vention ressortiront de la description donnée ci-après, vention will emerge from the description given below,
à titre d'exemples non limitatifs de quelques formes de réalisation particulières du procédé et de l'installation by way of nonlimiting examples of some particular embodiments of the process and of the installation
suivant l'invention avec référence aux dessins annexés. according to the invention with reference to the accompanying drawings.
La figure 1 montre un schéma bloc d'une Figure 1 shows a block diagram of a
première forme de réalisation de l'installation sui- first embodiment of the following installation
vant l'invention.before the invention.
La figure 2 montre un schéma bloc d'une deuxième forme de réalisation de l'installation suivant Figure 2 shows a block diagram of a second embodiment of the following installation
l'invention.the invention.
Dans ces figures les mêmes chiffres de réfé- In these figures the same reference numbers
rence se rapportent à des éléments identiques ou ana- rence relate to identical or similar elements
logues.logues.
L'invention se rapporte plus particulière- The invention relates more particularly-
ment à un procédé pour le dépôt électrolytique, en con- ment to a process for electroplating, in con-
tinu et à haute densité de courant, notamment de 20 à continuous and high current density, especially from 20 to
2 22 2
300 A/dm, et de préférence de 30 à 200 A/dm, d'une couche d'un alliage à base de zinc d'une épaisseur variant de préférence entre 1 et 12,/ï sur un élément 300 A / dm, and preferably 30 to 200 A / dm, of a layer of a zinc-based alloy with a thickness preferably varying between 1 and 12, / ï on an element
en forme de bande, de fil, de barre, de tube ou ana- in the form of a strip, wire, bar, tube or ana-
logue, réalisé par exemple en acier ou fer doux. log, made for example of steel or soft iron.
Il s'agit d'un procédé suivant lequel on déplace cet élément dans une ou plusieurs cellules d'électrolyse, en regard d'une anode, à travers un électrolyte contenant du sulfate de zinc. La cellule peut être d'un type classique ou correspondre à celle faisant l'objet du brevet au RoyaumeUni NO 1 038 671, améliorée par un système de circulation de l'électrolyte, surtout s'il s'agit It is a process by which this element is moved in one or more electrolysis cells, opposite an anode, through an electrolyte containing zinc sulfate. The cell can be of a conventional type or correspond to that which is the subject of the patent in the United Kingdom NO 1,038,671, improved by an electrolyte circulation system, especially if it is
d'éléments en forme de fils, tubes ou barres,par exemple. of elements in the form of wires, tubes or bars, for example.
Par ailleurs, pour le recouvrement de bandes, telles que des tôles d'acier, on peut notamment faire Furthermore, for covering strips, such as steel sheets, it is possible in particular to make
usage d'une cellule correspondant à celle faisant l'ob- use of a cell corresponding to the one making the
jet du brevet aux Etats-Unis d'Amérique NO 4 304 653. draft of the patent in the United States of America NO 4 304 653.
Suivant ce procédé, on maintient dans l'électrolyte de la cellule d'électrolyse un p H inférieur à 2, une température à 40 à 70 OC et une concentration de 0,2 à 2 moles/litre en sulfate de zinc et de 0,3 à 2 moles/litre d'un sulfate de fer, de nickel et/ou de According to this process, the p H lower than 2, the temperature at 40 to 70 ° C. and a concentration of 0.2 to 2 moles / liter of zinc sulfate and 0, are maintained in the electrolyte of the electrolysis cell. 3 to 2 moles / liter of iron sulfate, nickel and / or
cobalt,suivant la nature de l'alliage à produire - cobalt, depending on the nature of the alloy to be produced -
L'alliage peut donc être un alliage zinc- The alloy can therefore be a zinc alloy-
nickel, zinc-fer, zinc-cobalt ou encore un alliage de zinc-nickel-fer, zinc-nickel-cobalt, zinc-fer-cobalt nickel, zinc-iron, zinc-cobalt or a zinc-nickel-iron, zinc-nickel-cobalt, zinc-iron-cobalt alloy
ou même un alliage de zinc-fer-cobalt-nickel. or even a zinc-iron-cobalt-nickel alloy.
Plus particulièrement, on maintient dans l'électrolyte de la cellule d'électrolyse un p H inférieur à 1,2 et de préférence inférieur à 0, 8, p e entre un More particularly, a p H of less than 1.2 and preferably less than 0.8, p e is maintained in the electrolyte of the electrolysis cell.
p H de O et de 0,5.p H of O and 0.5.
On peut, par exemple, utiliser,à haute densité de courant,un électrolyte avec une acidité supérieure à One can, for example, use, at high current density, an electrolyte with an acidity greater than
1 mole/litre,notamment de l'ordre de 1,5 moles/litre. 1 mole / liter, in particular of the order of 1.5 moles / liter.
L'acidité dans l'électrolyte peut être The acidity in the electrolyte can be
réglée par l'addition d'acide sulfurique. regulated by the addition of sulfuric acid.
Avantageusement, on règle la concentration relative en ions métalliques dans l'électrolyte,de manière à obtenir un alliage zinc-nickel contenant de 2 à 14 % de nickel, un alliage zinc-fer contenant 2 à % de fer ou un alliage zinc-cobalt contenant 2 à 12 % Advantageously, the relative concentration of metal ions in the electrolyte is adjusted, so as to obtain a zinc-nickel alloy containing from 2 to 14% of nickel, a zinc-iron alloy containing 2 to% of iron or a zinc-cobalt alloy. containing 2 to 12%
de cobalt.cobalt.
Contrairement à certains procédés connus, on Unlike some known processes, we
utilise un bain électrolytique exempt de chlorures mé- uses an electrolytic bath free of metallic chlorides
talliques et également exempt d'électrolytes support, de manière à obtenir un bain aussi pur que possible permettant, par conséquent, d'assurer la formation d'un dépôt électrolytique sur lélément d'un alliage de zinc d'une homogénéité et pureté très poussées, sans qu'il soit nécessaire de prendre des précautions spéciales metallic and also free of supporting electrolytes, so as to obtain a bath as pure as possible, therefore making it possible to ensure the formation of an electrolytic deposit on the element of a zinc alloy of very high homogeneity and purity , without the need to take special precautions
à cet égard.in this regard.
Etant donné que l'électrolyte est exempt de chlorures, si on utilise une anode insoluble, on peut faire usage d'une anode formée d'un alliage plomb-argent, avec une teneur en argent qui est de préférence de 0,6 Since the electrolyte is free of chlorides, if an insoluble anode is used, use may be made of an anode formed of a lead-silver alloy, with a silver content which is preferably 0.6
à 1,2 %.at 1.2%.
Si, par contre, on utilise une anode soluble celle-ci est à base de zinc ou est constituée d'un If, on the other hand, a soluble anode is used, it is based on zinc or consists of a
alliage correspondant à l'alliage de la couche de re- alloy corresponding to the alloy of the coating
couvrement à produire.covering to be produced.
Ainsi, si l'anode est constituée de zinc pur, on ajoute à l'électrolyte des ions de l'autre métal ou Thus, if the anode consists of pure zinc, ions of the other metal are added to the electrolyte or
des autres métaux de l'alliage à former. other metals of the alloy to be formed.
Par ailleurs, si l'anode soluble est consti- Furthermore, if the soluble anode is constituted
tuée d'un alliage la composition de ce dernier peut être la même que ou différente de celle de la couche de killed by an alloy, the composition of the latter may be the same as or different from that of the layer of
recouvrement à produire.covering to be produced.
Ainsi, si l'anode est constituée d'un alliage So if the anode is made of an alloy
de composition différente de celle de la couche de re- of different composition from that of the layer of re-
vêtement à produire la composition du bain d'électrolyte peut être adaptée par l'addition d'ions du métal ou des métaux. Une anode soluble convient particulièrement pour la formation d'une couche de recouvrement en un garment to produce the composition of the electrolyte bath can be adapted by the addition of ions of the metal or metals. A soluble anode is particularly suitable for the formation of a covering layer in a
alliage Zn-Fe.Zn-Fe alloy.
Par ailleurs, grâce au fait-que l'électrolyte Furthermore, thanks to the fact that the electrolyte
présente un p H très bas, on peut maintenir dans l'élec- has a very low p H, we can maintain in the elect
trolyte un rapport molaire M /Zn inférieur à 1,5, M est du nickel ou du cobalt, et compris entre 2 et 3,si M trolyte an M / Zn molar ratio of less than 1.5, M is nickel or cobalt, and between 2 and 3, if M
est du fer,ce qui permet donc de réduire la quantité rela- is iron, which therefore reduces the relative amount
tive du métal M mise en oeuvre pour la formation d'un metal M used for the formation of a
alliage de zinc.zinc alloy.
Ceci peut constituer une caractéristique This can be a characteristic
importanté de l'électrolyte.the electrolyte.
Afin de permettre d'opérer avec des densités de courant relativement élevées, notamment jusqu'à 300 A/dm 2, comme déjà indiqué ci-dessus, on maintient avantageusement la vitesse relative de l'électrolyte In order to allow operation with relatively high current densities, in particular up to 300 A / dm 2, as already indicated above, the relative speed of the electrolyte is advantageously maintained
par rapport à l'élément à recouvrir à une valeur supé- relative to the element to be covered at a higher value
rieure à 1 m/sec, et même à 2 m/sec, cette vitesse less than 1 m / sec, and even 2 m / sec, this speed
pouvant dans certains cas particuliers être supé- may in certain special cases be
rieure à 4 m/sec pour des densités-de courant de l'ordre de 200 à 300 A/dm, suivant la nature et la less than 4 m / sec for current densities of the order of 200 to 300 A / dm, depending on the nature and
forme de l'élément à recouvrir.shape of the element to be covered.
Dans le but de pouvoir procéder à une élec- In order to be able to conduct an election
trolyse dans un bain très acide,à un p H jusque O ou plus bas encore, on associe à l'électrolyse une régénération continue de l'électrolyte qui est telle à stabiliser le p H dans les cellules, la régénération mettant en oeuvre cette forte acidité pour la dissolution dans trolysis in a very acidic bath, at a p H up to O or lower still, one associates with electrolysis a continuous regeneration of the electrolyte which is such as to stabilize the p H in the cells, the regeneration implementing this strong acidity for dissolution in
l'électrolyte à régénérer des métaux qui se sont dépo- the electrolyte to regenerate metals that have deposited
sés à la cathode.at the cathode.
Pour assurer cette régénération de l'élec- To ensure this regeneration of the elect
trolyte, on maintient dans celui-ci un p H inférieur à 2, et de préférence inférieur à 1,2, et on extrait,d'une manière continue, de l'électrolyte de la cellule pour y dissoudre, dans des rapports correspondant à l'alliage désiré, du zinc, d'une part, et du nickel, fer et/ou cobalt, d'autre part, l'électrolyte ainsi régénéré étant alors réintroduit, également en continu, dans la cellule trolyte, a p H of less than 2, and preferably less than 1.2, is maintained in the latter, and the electrolyte is extracted continuously from the cell to dissolve therein, in ratios corresponding to the desired alloy, zinc, on the one hand, and nickel, iron and / or cobalt, on the other hand, the electrolyte thus regenerated then being reintroduced, also continuously, into the cell
d' électrolyse.electrolysis.
Pour éviter l'entra Inement, dans le bain élec- To avoid entrainment, in the electric bath
trolytique de la cellule même, de particules non dis- trolytic of the cell itself, of particles not dis-
soutes provenant de cette régénération et ainsi prévenir une contamination du dépôt électrolytique sur l'élément à recouvrir et également pour permettre un réglage souple du processus de régénération en fonction des conditions opératoires de la cellule, l'addition de ces métaux a bunkers from this regeneration and thus prevent contamination of the electrolytic deposit on the element to be covered and also to allow flexible adjustment of the regeneration process according to the operating conditions of the cell, the addition of these metals has
lieu dans des quantités séparées d'électrolyte à régé- held in separate amounts of electrolyte to reg-
nérer, en dehors de la cellule d'électrolyse, ces quan- outside, outside the electrolysis cell, these
tités étant alors mélangées à nouveau, avant d'être réintroduites dans le cellule, au moment o tous les métaux sont entièrement dissous et éventuellement après décantation d'impuretés insolubles provenant de cette régénération. tities being then mixed again, before being reintroduced into the cell, at the time when all the metals are completely dissolved and optionally after settling of insoluble impurities originating from this regeneration.
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Le fait d'isoler des quantités réglables d'électrolyteauxquelles on ajoute alors,séparément,des métaux à dissoudre pour la régénération, permet de régler les conditions de dissolution de ces métaux, indépendamment de la circulation de l'électrolyte dans la cellule d'électrolyse même,et ceci tout en procédant à une électrolyse et une régénération en The fact of isolating adjustable quantities of electrolytes which are then added, separately, of metals to be dissolved for regeneration, makes it possible to regulate the conditions of dissolution of these metals, independently of the circulation of the electrolyte in the electrolysis cell even, and this while carrying out an electrolysis and a regeneration in
continu parfaitement adaptée à cette électrolyse. continuous perfectly adapted to this electrolysis.
Avantageusement, on introduit le zinc dans l'électrolyte à régénérer sous forme métallique, ce qui exclut ou réduit au minimum la contamination Advantageously, the zinc is introduced into the electrolyte to be regenerated in metallic form, which excludes or minimizes contamination.
du bain d'électrolyte.of the electrolyte bath.
Le nickel et le cobalt sont avantageuse- Nickel and cobalt are advantageous-
ment introduits dans l'électrolyte sous forme de carbonates,tandis que le fer est avantageusement introduit sous forme métallique ou sous forme d'hydroxyde ment introduced into the electrolyte in the form of carbonates, while iron is advantageously introduced in metallic form or in the form of hydroxide
ferrique ou combinaison des deux.ferric or a combination of both.
Pour la formation d'alliages Zn-Fe, en fonction des conditions opératoires, il est utile et souvent nécessaire de prendre certaines précautions pour éviter une diminuation considérable du rendement global de l'électrolyse par suite de la formation à l'anode, à For the formation of Zn-Fe alloys, depending on the operating conditions, it is useful and often necessary to take certain precautions to avoid a considerable reduction in the overall yield of the electrolysis as a result of the formation at the anode, at
partir d'ions Fe+, d'ions Fe+.from Fe + ions, Fe + ions.
Ainsi, suivant l'invention, on ajoute du sulfate d'ammonium à l'électrolyte pour stabiliser les +I Thus, according to the invention, ammonium sulfate is added to the electrolyte to stabilize the + I
ions Fe sous forme de complexes.Fe ions in the form of complexes.
De plus, on soumet avantageusement au moins une partie de l'électrolyte à une opération de réduction, de manière à transformer des ions Fe en ions Fe il A cet égard, il a été constaté que le SQ 2 est In addition, at least part of the electrolyte is advantageously subjected to a reduction operation, so as to transform Fe ions into Fe ions. In this regard, it has been found that SQ 2 is
particulièrement approprié comme agent réducteur Celui- particularly suitable as a reducing agent
ci permet de former des ions Fe et SQ 4 Il peut alors this makes it possible to form ions Fe and SQ 4 It can then
être régénérée au moyen d'une résine échangeuse d'ions. be regenerated using an ion exchange resin.
La figure 1 montre un schéma bloc d'une pre- mière forme de réalisation d'une installation pour le dépôt électrolytique, en continu et à haute densité de courant, d'une couche d'un alliage à base de zinc sur un élément en forme de bande, de fil, de barre, de tube FIG. 1 shows a block diagram of a first embodiment of an installation for the electrolytic deposition, continuously and at high current density, of a layer of a zinc-based alloy on an element in strip, wire, bar, tube shape
ou analogue.or the like.
Cette installation comprend une cellule d'électrolyse 1, dans laquelle défilent un ou plusieurs This installation includes an electrolysis cell 1, in which one or more pass
de ces éléments simultanément en regard d'une anode in- of these elements simultaneously opposite an anode
soluble à travers un électrolyte contenant du sulfate de zinc Cet élément ou ces éléments, ainsi que l'anode et la cathode, n'ont pas été représentés à la figure, soluble through an electrolyte containing zinc sulphate This element or these elements, as well as the anode and the cathode, have not been represented in the figure,
étant donné qu'il peut s'agir d'une cellule d'électro- since it can be an electro-
lyse de n'importe quel type connu en soi pour ce genre d'opérations. L'élément fait donc en fait fonction de cathode, tandis que si une anode insoluble est utilisée, celle-ci est de préférence réalisée en un alliage de plomb-argent, dont la teneur en argent est comprise lysis of any type known per se for this kind of operation. The element therefore in fact acts as a cathode, while if an insoluble anode is used, it is preferably made of a lead-silver alloy, the silver content of which is included.
entre 0,6 et 1,2 %.between 0.6 and 1.2%.
Cette installation est caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un dispositif de régénération continu de l'électrolyte, branché sur la cellule This installation is characterized in that it is equipped with a device for continuous regeneration of the electrolyte, connected to the cell.
d'électrolyse 1.electrolysis 1.
Ce dispositif de régénération comprend un réservoir tampon 2 connecté directement,par un tuyau d'arrivée 3 et un tuyau de sortie 4,sur la cellule, This regeneration device comprises a buffer tank 2 connected directly, by an inlet pipe 3 and an outlet pipe 4, to the cell,
et deux réacteurs de dissolution 5 et 6, montés en. and two dissolution reactors 5 and 6, mounted in.
parallèles sur le réservoir 2,des moyens étant prévus parallel on the tank 2, means being provided
pour règler le débit relatif de l'électrolyte à tra- to adjust the relative flow rate of the electrolyte through
vers ces réacteurs en fonction du rapport des métaux to these reactors depending on the ratio of metals
dans l'alliage à produire dans la cellule 1. in the alloy to be produced in cell 1.
Ces moyens sont par exemple constitués par des vannes 7 et 8 prévues respectivement en amont des réacteurs 5 et 6,qui sont réliés par un tuyau These means are for example constituted by valves 7 and 8 provided respectively upstream of the reactors 5 and 6, which are connected by a pipe
d'amenée 9 et un tuyau de retour 10 au réservoir 2. 9 and a return pipe 10 to the tank 2.
Le réservoir 2 peut éventuellement faire The tank 2 can possibly do
fonction-de décanteur au cas o des matières in- decanter function in the event that
solubles,provenant de la dissolution des métaux dans soluble, from the dissolution of metals in
les réacteurs 5 et 6,seraient introduites dans ce ré- reactors 5 and 6 would be introduced in this reactor
servoir par le tuyau de retour 10.serve by the return pipe 10.
La circulation entre la cellule 1 et le The circulation between cell 1 and the
réservoir 2 est assurée par une pompe 12, prévue p e. tank 2 is provided by a pump 12, provided p e.
sur le conduit 4, tandis que la circulation entre le réservoir 2 et les réacteurs 5 et 6 est obtenue par une on the duct 4, while the circulation between the tank 2 and the reactors 5 and 6 is obtained by a
pompe 13 prévue p e sur le conduit 9. pump 13 provided on the pipe 9.
Pour la préparation d'un alliage Zn-Fe, cette installation peut en plus comprendre un réacteur For the preparation of a Zn-Fe alloy, this installation may additionally include a reactor
de réduction 18 branché par l'intermédiaire de con- reduction 18 connected via con-
duites 19 et 20 et une pompe 21, p e de débit règlable, picks 19 and 20 and a pump 21, adjustable flow rate,
sur le réservoir tampon 2.on the buffer tank 2.
Un agent réducteur, tel que du SQ 2, est alors introduit dans ce réacteur pour transformer des ions Fe+ A reducing agent, such as SQ 2, is then introduced into this reactor to transform Fe + ions
en ions Fe+.in Fe + ions.
Une résine échangeuse d'ions,se présentant par exemple sous forme d'une grille dans le réacteur 18, An ion exchange resin, for example in the form of a grid in the reactor 18,
permet de régénérer l'agent réducteur. regenerates the reducing agent.
Le fonctionnement de cette installation peut être décrit comme suit: Par suite de la réaction d'électrolyse dans la cellule 1, du zinc et un ou plusieurs autres métaux, destinés à former un alliage avec le zinc, se The operation of this installation can be described as follows: As a result of the electrolysis reaction in cell 1, zinc and one or more other metals, intended to form an alloy with zinc, become
déposent sur le ou les éléments se déplaçant dans la cellule. deposit on the element (s) moving in the cell.
Ceci a comme conséquence un épuisement de l'électro- This results in an exhaustion of the electro-
lyte en ions métalliques et un accroissement de l'aci- lyte in metal ions and increased acidity
dité du bain En régime, on vise à maintenir dans le bain un p H inférieur à 2 et de préférence inférieur à dity of the bath In operation, the aim is to maintain in the bath a p H less than 2 and preferably less than
1,2, comme déjà signalé ci-dessus. 1.2, as already mentioned above.
L'électrolyte circule généralement dans la- The electrolyte generally circulates in the-
cellule à des vitesses relatives de 1 à 4 m/sec ou éven- cubicle at relative speeds of 1 to 4 m / sec or even
tu-ellement plus par rapport audit élément,suivant la densi- how much more with respect to said element, depending on the density
té de courant désiré,et est extrait de la cellule par desired current, and is extracted from the cell by
le tuyau d'arrivée 3 pour être introduit dans le réser- the inlet pipe 3 to be introduced into the tank
voir tampon 2, dans lequel un p H relativement stable, see buffer 2, in which a relatively stable p H,
correspondant sensiblement à celui désiré dans la cel- substantially corresponding to that desired in the cell
lule, est maintenu.lule, is maintained.
Une partie de l'électrolyte du réservoir 2 est dirigée, par la conduite d'amenée 9,vers les deux Part of the electrolyte in reservoir 2 is directed, via the supply line 9, to the two
réacteurs de dissolution 5 et 6,encore appelés régéné- dissolution reactors 5 and 6, also called regenerated-
rateurs Dans un des réacteurs, par exemple le réacteur , on introduit le zinc nécessaire pour compenser l'épuisement en zinc dans le bain électrolytique de rators In one of the reactors, for example the reactor, the zinc necessary to compensate for the depletion of zinc is introduced into the electrolytic bath of
la cellule 1, tandis que dans l'autre réacteur,on intro- cell 1, while in the other reactor, we introduce
duit l'autre métal destiné à former un alliage avec duit the other metal intended to form an alloy with
le zinc dans la cellule 1.zinc in cell 1.
Le débit relatif de l'électrolyte à travers ces réac- The relative flow of the electrolyte through these reacts
teurs 5 et 6 est réglé par les vannes 7 et 8, de ma- 5 and 6 is regulated by valves 7 and 8, ma-
nière à ce que le rapport des quantités des métaux dissous, ramenées par le tuyau de retour lovers le réservoir,correspondent au rapport de concentration de so that the ratio of the quantities of dissolved metals, brought back by the return pipe to the tank, corresponds to the concentration ratio of
ces métaux nécessaire pour obtenir l'alliage désiré. these metals needed to obtain the desired alloy.
La f loche Il indique une introduction d'eau dans le réservoir 2 pour conpenser la consommation en eau The loche It indicates an introduction of water into the tank 2 to compensate for the water consumption
lors de la réaction d'électrolyse. during the electrolysis reaction.
Comme déjà signalé ci-dessus, le zinc peut être introduit sous une forme métallique, par exemple As already mentioned above, zinc can be introduced in a metallic form, for example
sous forme de barreaux ou de lingots,dans le réacteur 5. in the form of bars or ingots, in reactor 5.
Lors de la formation d'un alliage Zn-Fe, une partie de l'électrolyte arrivant dans le réservoir tampon 2 est dirigée vers le réacteur avec un débit qui est During the formation of a Zn-Fe alloy, part of the electrolyte arriving in the buffer tank 2 is directed towards the reactor with a flow which is
fonction de la concentration en ions Fe +++ dans l'élec- function of the concentration of Fe +++ ions in the elect
trolyte. Ci-après seront décrites d'une manière plus détaillée les réactions électro-chimiques aux électrodes trolyte. The electro-chemical reactions at the electrodes will be described in more detail below.
sur lesquelles sont basées l'électrolyse et la régéné- on which electrolysis and regeneration are based
ration de l'électrolyte, dont question ci-dessus, ainsi que les conditions opératoires préférentielles et ceci pour le dépôt électrolytique d'un alliage zinc-nickel, ration of the electrolyte, of which question above, as well as the preferential operating conditions and this for the electrolytic deposition of a zinc-nickel alloy,
zinc-fer et zinc-cobalt.zinc-iron and zinc-cobalt.
10 Zinc-nickel.10 Zinc-nickel.
a) composition du bain électrolytique dans le cellule 1 Zn SO 4: 0,5 à 2 moles/litre Ni SO 4: 0,2 à 2 moles/litre p H: O à 1,2 (par addition d'H 2504) b) paramètres opératoires de la cellule d'électrolyse: température: 40 à 70 C densité de courant: 20 à 300 A/dm vitesse de circulation relative de l'électrolvte: 1 à 8 m/sec c) produits de régénération introduits dans les réacteurs et 6: Zn et Ni CO 3 2 Ni(OH)2 d) composition de l'alliage obtenu: 2 à 14 % de Ni e) réactions électrochimigues: à la cathode: Zn++ + 2 e,Zn Ni++ +À 2 e Ni 2 H+ + 2 e H 2 à l'anode: 2 H 20 > 2 + 4 H+ + 4 e a) composition of the electrolytic bath in the cell 1 Zn SO 4: 0.5 to 2 moles / liter Ni SO 4: 0.2 to 2 moles / liter p H: O to 1.2 (by addition of H 2504) b) operating parameters of the electrolysis cell: temperature: 40 to 70 C current density: 20 to 300 A / dm relative circulation speed of the electrolyte: 1 to 8 m / sec c) regeneration products introduced into the reactors and 6: Zn and Ni CO 3 2 Ni (OH) 2 d) composition of the alloy obtained: 2 to 14% of Ni e) electrochemical reactions: at the cathode: Zn ++ + 2 e, Zn Ni ++ + À 2 e Ni 2 H + + 2 e H 2 at the anode: 2 H 20> 2 + 4 H + + 4 e
2 Zinc-fer.2 Zinc-iron.
a) composition du bain électrolytique dans la cellule 1: Zn 504: 0,3 à 2 moles/litre pe SO 4: 0,6 à 2 moles/litre p H: O à 1,2 (par addition d'H 2504) a) composition of the electrolytic bath in cell 1: Zn 504: 0.3 to 2 moles / liter eg SO 4: 0.6 to 2 moles / liter p H: O to 1.2 (by addition of H 2504)
Eventuellement (NH 4)2 So 4 0,5 à 1 mole/litre. Optionally (NH 4) 2 So 4 0.5 to 1 mole / liter.
b) paramètres opératoires de la cellule d'électrolyse: température: 40 à 70 C densité de courant: 20 à 300 A/dmi vitesse de circulation relative de l'électrolyte: 1 à 8 m/sec c) composition de l'alliage obtenu: 2 à 15 % de Fe; A En anode insoluble (Pb-Ag 0,6 % p e) 1) produits de régénération introduits dans les réacteurs et 6: Zn et Fe (éventuellement Fe + Fe(OH)3) 2) réactions électrochimiques: à la cathode Zn + 2 e Zn Fe++ + 2 e Fe Fe + e Fe 2 H+ + 2 e H 2 à l'anode:2 H 20 x O + 4 H+ + 4 e Fe Fe + e 3) réduction des ions Fe+++ en ions Fe+: Les ions Fe produits à l'anode sont réduits en ions Fe++, à la sortie de la cellule d'électrolyse 1, grâce à trois mécanismes: a Dans le réacteur à zinc 5: Zn + 2 Fe +++ Zn + 2 Fe++ ou -Zn + 2 a Zn + H 2 ) H 2 + 2 Fe+++__ 2 H+ + 2 Fe++ Zn + 2 Fe+++ Zn + 2 Fe++ b Dans le réacteur à fer 6: Fe + 2 H) Fe + + H 2 2 + 2 Fe + 2 + 2 Fe++ -, +H 2 Fe + 2 3 e C Dans le réacteur de réduction 17: 2 Fe+++ + SO + 2 H O -> 2 Fe++ + H SO + 2 H+ b) operating parameters of the electrolysis cell: temperature: 40 to 70 C current density: 20 to 300 A / dmi relative circulation speed of the electrolyte: 1 to 8 m / sec c) composition of the alloy obtained : 2 to 15% Fe; A In insoluble anode (Pb-Ag 0.6% pe) 1) regeneration products introduced into the reactors and 6: Zn and Fe (possibly Fe + Fe (OH) 3) 2) electrochemical reactions: at the cathode Zn + 2 e Zn Fe ++ + 2 e Fe Fe + e Fe 2 H + + 2 e H 2 at the anode: 2 H 20 x O + 4 H + + 4 e Fe Fe + e 3) reduction of Fe +++ ions to Fe + ions: The ions Fe produced at the anode is reduced to Fe ++ ions, at the exit of the electrolysis cell 1, thanks to three mechanisms: a In the zinc reactor 5: Zn + 2 Fe +++ Zn + 2 Fe ++ or -Zn + 2 a Zn + H 2) H 2 + 2 Fe +++ __ 2 H + + 2 Fe ++ Zn + 2 Fe +++ Zn + 2 Fe ++ b In the iron reactor 6: Fe + 2 H) Fe + + H 2 2 + 2 Fe + 2 + 2 Fe ++ -, + H 2 Fe + 2 3 e C In the reduction reactor 17: 2 Fe +++ + SO + 2 HO -> 2 Fe ++ + H SO + 2 H +
2 2 2 42 2 2 4
En fonction des conditions opératoires, le dimensionnement des trois réacteurs est déterminé pour maintenir une composition constante en Fe++, Zn+ et Depending on the operating conditions, the dimensioning of the three reactors is determined to maintain a constant composition in Fe ++, Zn + and
une teneur faible en ions Fe+++.a low content of Fe +++ ions.
B En anode soluble 1) anode: alliage Zn-Fe de la composition de recouvrement souhaitée; ou zinc pur B In soluble anode 1) anode: Zn-Fe alloy of the desired covering composition; or pure zinc
ration en fer dans un réacteur annexe. iron ration in an annex reactor.
2) réactions électrochimiques: à la cathode: Fe++ + 2 e Zn++ + 2 e 2 H+ + 2 e à l'anode: Fe -_ Fe++ Zn Zn++ de la couche 2) electrochemical reactions: at the cathode: Fe ++ + 2 e Zn ++ + 2 e 2 H + + 2 e at the anode: Fe -_ Fe ++ Zn Zn ++ of the layer
avec régéné-with regenerated-
Fe Zn 1 H 2 + 2 e + 2 e 3) réductions des ions Fe+ en Fe++: Grâce à l'utilisation d'une anode soluble la formation de Fe+++ à celle-ci ne se produit pas et provient donc en principe uniquement d'une oxydation Fe Zn 1 H 2 + 2 e + 2 e 3) reduction of Fe + ions to Fe ++: Thanks to the use of a soluble anode the formation of Fe +++ in this one does not occur and therefore in principle comes only from an oxidation
par l'air des ions Fe++.by air Fe ++ ions.
* Ceci a comme conséquence que la quantité de Fe formé dans l'électrolyte est relativement réduite et n'exige en général pas l'addition d'un agent réducteur du type* This has the consequence that the amount of Fe formed in the electrolyte is relatively small and does not generally require the addition of a reducing agent of the type
SO 2 par exemple.SO 2 for example.
3 Zinc-cobalt.3 Zinc-cobalt.
a) composition du bain électrolytique dans la cellule 1: Zn 504: 0,3 à 2 moles/litre Co 504: 0,6 à 2 moles/litre p H: O à 2 (par addition d'H 2504) b) paramètres opératoires de la cellule d'électrolyse: température: 40 à 70 C densité de courant: 20 à 300 A/dm 2 vitesse de circulation relative de l'électrolyte: 1 à 8 m/sec c) produits de régénération introduits dans les réacteurs et 6: Zn et Co CO 3 2 Co(OH)2 d) composition de l'alliage obtenu 2 à 12 % de Co e) réaction électrochimique: à la cathode: Zn++ + 2 e -Zn Co++ + 2 e -Co 2 H+ + 2 e H 2 à l'anode 2 H 2 O + 4 H + 4 e En conclusion,on constate donc que,pour ces trois types d'alliages,il y a, au niveau de l'électrolyse, a) composition of the electrolytic bath in cell 1: Zn 504: 0.3 to 2 moles / liter Co 504: 0.6 to 2 moles / liter p H: O to 2 (by addition of H 2504) b) parameters operating procedures of the electrolysis cell: temperature: 40 to 70 C current density: 20 to 300 A / dm 2 relative circulation speed of the electrolyte: 1 to 8 m / sec c) regeneration products introduced into the reactors and 6: Zn and Co CO 3 2 Co (OH) 2 d) composition of the alloy obtained 2 to 12% of Co e) electrochemical reaction: at the cathode: Zn ++ + 2 e -Zn Co ++ + 2 e -Co 2 H + + 2 e H 2 at the anode 2 H 2 O + 4 H + 4 e In conclusion, we therefore note that, for these three types of alloys, there is, at the level of electrolysis,
en plus d'une consommation d'ions métalliques pour l'alli- in addition to a consumption of metal ions for the
age à produire, une consommation en H 20, une production d'ions H+ et un dégagement d'oxygène. De plus, notamment dans le cas d'un alliage age to produce, consumption of H 20, production of H + ions and release of oxygen. In addition, especially in the case of an alloy
zinc-nickel, le rapport molaire Ni /Zn+ = a est infé- zinc-nickel, the Ni / Zn + = a molar ratio is lower
rieur à 1,5 et généralement compris entre 0,5 et 1,2 less than 1.5 and generally between 0.5 and 1.2
dans le bain électrolytique.in the electrolytic bath.
La production d'ions H +, dont question ci- The production of H + ions, of which question below
dessus, mène donc à une acidification du bain électro- above, therefore leads to an acidification of the electro- bath
lytique dans la cellule.lytic in the cell.
Comme déjà signalé ci-dessus, une caractéris- As already mentioned above, a characteristic
tique essentielle de l'invention consiste à utiliser essential tick of the invention is to use
ces ions H produits pour régénérer l'électrolyte. these H ions produced to regenerate the electrolyte.
Ainsi, on peut maintenir le p H dans le bain électrolytique de la cellule au dessus d'une valeur minimum et, en même temps, remplacer dans celui-ci, les ions métalliques, qui ont été extraits de ce bain par Thus, one can maintain the p H in the electrolytic bath of the cell above a minimum value and, at the same time, replace in this one, the metal ions, which have been extracted from this bath by
suite du dép Ot électrolytique, sans qu'il soit néces- following electrolytic dep Ot, without it being necessary
saire de faire appel à des moyens particuliers pour be able to use special means to
former ces ions.form these ions.
Les métaux ou composés de métaux utilisés pour la régénération dans les réacteurs 5 et 6 doivent, de préférence, être facilement solubles dans des bains acides sans laisser de traces insolubles,qui risquent de polluer le bain électrolytique Ainsi, des métaux à l'état métallique, comme du zinc et du fer,et des carbonates ou hydroxydes de nickel, de cobalt et de fer conviennent particulièrement bien Une préférence 2 O est par exemple donnée aux carbonates basiques de nickel The metals or metal compounds used for regeneration in reactors 5 and 6 should preferably be easily soluble in acid baths without leaving insoluble traces, which risk polluting the electrolytic bath. Thus, metals in the metallic state , such as zinc and iron, and carbonates or hydroxides of nickel, cobalt and iron are particularly suitable A preference 2 O is for example given to basic carbonates of nickel
et de cobalt et à l'hydroxyde ferrique mélangé éventu- and cobalt and possibly mixed ferric hydroxide
ellement avec des particules de fer métallique. actually with metallic iron particles.
Dans le cas de l'utilisation de carbonates, le dégagement de C 02, brasse la solution et permet d'augmenter ainsi l'homogénéité de l'électrolyte dans In the case of the use of carbonates, the release of C 02, stirs the solution and thus makes it possible to increase the homogeneity of the electrolyte in
les réacteurs 5 et 6.reactors 5 and 6.
Le procédé de l'invention est illustré ci- The process of the invention is illustrated below.
après par quelques exemples pratiques de réalisation. after by some practical examples of implementation.
Exemple 1.Example 1.
Dans le but de produire un dép Ot électroly- In order to produce an electrolytic depot
tique d'un alliage zinc-nickel sur une tôle d'acier, on a réalisé une électrolyse d'un bain électrolytique contenant 1,2 moles/litre de Ni SO 4 et 1 mole/litre tick of a zinc-nickel alloy on a steel sheet, an electrolysis of an electrolytic bath containing 1.2 moles / liter of Ni SO 4 and 1 mole / liter was carried out
de Zn 504, maintenu à un p H de l'ordre de 1 et à une tem- of Zn 504, maintained at a p H of the order of 1 and at a time
pérature de l'ordre de 50 C La densité de courant d'extraction était de 100 A/dm 2, tandis que la vitesse de circulation relative de l'électrolyte, par rapport temperature of the order of 50 C. The extraction current density was 100 A / dm 2, while the relative circulation speed of the electrolyte, relative
à la tôle, était de 1 m/sec.at sheet metal, was 1 m / sec.
Les anodes utilisées étaient en plomb-argent, avec une The anodes used were made of lead-silver, with a
teneur en argent de 1,2 %.1.2% silver content.
L'épaisseur du dép Ot obtenu était de 5 Le p H de l'électrolyte à la sortie de la cellule et passant par le conduit 3 vers le réservoir tampon 2 The thickness of the dep Ot obtained was 5 Le p H of the electrolyte at the outlet of the cell and passing through the conduit 3 towards the buffer tank 2
était de l'ordre de 0,8, tandis que le p H de l'élec- was around 0.8, while the p H of the elect
trolytejayant servi à la dissolution:passant par la trolyte having served for dissolution: passing through the
conduite de retour 10 présentait un p H de l'ordre de 1,5. return line 10 had a p H of the order of 1.5.
L'alliage obtenu contenait environ 8 % de nickel. The alloy obtained contained about 8% nickel.
Exemple 2.Example 2.
on a utilisé, dans la cellule d'électrolyse, un bain de 0,5 moles/litre deZn SO 4 et de 0,6 moles/litre de Ni So 4, maintenu à une température de 500 C et à un p H de 1,2 par l'addition de H 2504, pour recouvrir une tôle d'acier a bath of 0.5 moles / liter of Zn SO 4 and 0.6 moles / liter of Ni So 4 was used in the electrolysis cell, maintained at a temperature of 500 C and a p H of 1 , 2 by the addition of H 2504, to cover a steel sheet
par un dépôt électrolytique d'un alliage Ni-Zn. by electrolytic deposition of a Ni-Zn alloy.
La densité du courant cathodique d'extraction était de l'ordre de 30 A/dm, tandis que la vitesse de circulation The density of the cathodic extraction current was around 30 A / dm, while the circulation speed
de l'électrolyte était de l'ordre de 1 m/sec. of the electrolyte was of the order of 1 m / sec.
Pour la régénération dans les réacteurs 5 et 6, on a utilisé For regeneration in reactors 5 and 6, we used
du zinc métallique et du carbonate basique de nickel. metallic zinc and basic nickel carbonate.
Le dépôt électrolytique obtenu était formé par un alliage nickel-zinc contenant 11 % de nickel et présentant une épaisseur de l'ordre de 5 The electrolytic deposit obtained was formed by a nickel-zinc alloy containing 11% nickel and having a thickness of the order of 5
L'aspect du dépôt était d'un gris clair uniforme. The appearance of the deposit was a uniform light gray.
Exemple 3.Example 3.
Le bain électrolytique utilisé contenait 2 moles/litre de Zn 504 et 2 moles/litre de Ni SO 4 et était maintenu à une température de l'ordre de 500 C et à un p H de 0, par l'addition de H 2504, pour recouvrir une tôle The electrolytic bath used contained 2 moles / liter of Zn 504 and 2 moles / liter of Ni SO 4 and was maintained at a temperature of the order of 500 C and a p H of 0, by the addition of H 2504, to cover a sheet
d'acier par un dépôt électrolytique d'un alliage Ni-Zn. of steel by electrolytic deposition of a Ni-Zn alloy.
La densité du courant cathodique était de 300 A/dm tandis que la vitesse relative de l'électrolyte par rapport à la tôle à protéger par l'alliage était de 4 m/sec ' La régénération a eu lieu par l'addition à l'électrolyte, The density of the cathode current was 300 A / dm while the relative speed of the electrolyte relative to the sheet to be protected by the alloy was 4 m / sec 'The regeneration took place by the addition to the electrolyte,
de zinc métallique et de carbonate basique de nickel. of metallic zinc and basic nickel carbonate.
L'alliage contenait 8 % de nickel et présentait un The alloy contained 8% nickel and exhibited a
aspect gris brillant, uniforme.uniform shiny gray appearance.
Exemple 4.Example 4.
Le bain électrolytique utilisé contenait 0,5 moles/litre de Ni SO 4, 0,5 moles/litre de Zn SO 4 et 1,5 moles/litre de H 2 SO 4 et a été maintenu à une température de 50 C pour recouvrir une tôle d'acier par un dépôt élec- The electrolytic bath used contained 0.5 moles / liter of Ni SO 4, 0.5 moles / liter of Zn SO 4 and 1.5 moles / liter of H 2 SO 4 and was kept at a temperature of 50 C to cover a steel sheet by an electrical deposit
trolytique d'un alliage Zn-Ni.trolytic of a Zn-Ni alloy.
La densité du courant cath Ddique était de 200 A/dm 2, tandis que la vitesse relative de l'électrolyte par rapport à la t Ole à couvrir par l'alliage était de The density of the cathodic current was 200 A / dm 2, while the relative speed of the electrolyte relative to the t Ole to be covered by the alloy was
4 m/sec.4 m / sec.
La régénération a eu lieu par l'addition à l'électro- The regeneration took place by the addition to the electro-
lyte de zinc métallique et de carbonate basique de nickel. lyte of metallic zinc and basic nickel carbonate.
L'alliage contenait 8 % de nickel et présentait un as- The alloy contained 8% nickel and exhibited as-
pect gris métallique.metallic gray pect.
Exemple 5.Example 5.
Dans le but de produire un dép Ot électroly- In order to produce an electrolytic depot
tique d'un alliage zinc-nickel sur un fil d'acier d'un diamètre de 1 mm, on a réalisé une électrolyse d'un bain électrolytique contenant 0,5 moles/litre de Ni SO 4 et 0,7 mole/litre de Zn SO 4, maintenu à un p H de l'ordre tick of a zinc-nickel alloy on a steel wire with a diameter of 1 mm, an electrolysis of an electrolytic bath containing 0.5 moles / liter of Ni SO 4 and 0.7 mole / liter was carried out of Zn SO 4, maintained at a p H of the order
de 0,3 par addition d'acide sulfurique, et à une tempéra- 0.3 by addition of sulfuric acid, and at a temperature
ture de l'ordre de 50 C La densité du courant d'extrac- ture of the order of 50 C The density of the extraction current
tion était de 30 A/dm La tension aux bornes de la cel- tion was 30 A / dm The voltage across the cell
lule était de 4 Volts et le rendement cathodique était de 74 % La vitesse de circulation de l'électrolyte était de 3 m/sec, tandis que la vitesse du fil, en sens opposé the lule was 4 Volts and the cathodic yield was 74% The speed of circulation of the electrolyte was 3 m / sec, while the speed of the wire, in opposite direction
à celui de cette circulation, était de lm/sec. at that of this circulation, was lm / sec.
Les anodes utilisées étaient en plomb-argent, avec une teneur en argent de 0,6 % Pour la régénération dans les réacteurs 5 et 6, on a utilisé du zinc métallique et du The anodes used were lead-silver, with a silver content of 0.6%. For the regeneration in reactors 5 and 6, metallic zinc and
carbonate basique de nickel.basic nickel carbonate.
L'épaisseur du dépôt obtenu était de 4 d The thickness of the deposit obtained was 4 d
L'alliage obtenu contenait environ 13 % de nickel. The alloy obtained contained about 13% nickel.
L'aspect du dépôt étant d'un gris clair, uniforme et brillant. The appearance of the deposit is a light gray, uniform and shiny.
Exemple 6.Example 6.
Un fil d'acier d'un diamètre de 3 mm a été A steel wire with a diameter of 3 mm was
revêtu d'un alliage zinc-nickel.coated with a zinc-nickel alloy.
A cet effet,on a utilisé, dans la cellule d'électrolyse, un bain de 1 mole/litre de Zn 504 et de 0,8 mole/litre de Ni SO 4, maintenu à un p H de 0,5, par l'addition de H 2 SO 4 et à une température de 500 C. Le densité de courant cathodique d'extraction était de l'ordre de 50 A/dm 2 La tension aux bornes de la cellule était de 5,3 Volts et le rendement de courant cathodique était de 74 % La vitesse de circulation de l'électrolyte était de l'ordre de 3 m/sec, tandis que la vitesse de For this purpose, a bath of 1 mole / liter of Zn 504 and 0.8 mole / liter of Ni SO 4 was used in the electrolysis cell, maintained at a p H of 0.5, per l addition of H 2 SO 4 and at a temperature of 500 C. The cathode current density of extraction was of the order of 50 A / dm 2 The voltage across the terminals of the cell was 5.3 Volts and the efficiency cathode current was 74% The electrolyte circulation speed was around 3 m / sec, while the speed of
déplacement du fil en sens contraire à celui de l'élec- displacement of the wire in opposite direction to that of the elect
trolyte était de l'ordre de 6 m/sec. trolyte was around 6 m / sec.
Pour la régénération dans les réacteurs 5 et 6, on a utilisé du zinc métallique et du carbonate basique de nickel. For the regeneration in reactors 5 and 6, metallic zinc and basic nickel carbonate were used.
Le dépôt électrolytique obtenu était formé par un al- The electrolytic deposit obtained was formed by an al-
liage nickel-zinc contenant 11 % de nickel et présentant une épaisseur de l'ordre de 1)J% nickel-zinc bonding containing 11% nickel and having a thickness of the order of 1) J%
L'aspect du dépôt était d'un gris clair uniforme. The appearance of the deposit was a uniform light gray.
Exemple 7.Example 7.
Un fil d'acier d'un diamètre de 3,5 mm a A steel wire with a diameter of 3.5 mm has
été revêtu d'un alliage zinc-nickel. was coated with a zinc-nickel alloy.
Le bain électrolytique utilisé contenait 2 moles/litre de Zn SO 4 et 2 moles/litre de Ni SO et The electrolytic bath used contained 2 moles / liter of Zn SO 4 and 2 moles / liter of Ni SO and
4 44 4
était maintenu à un p H de 0,2 par l'addition de H 2504 r et à une température de l'ordre de 500 C. La densité du courant cathodique était de 150 A/dm 2 La tension aux bornes de la cellule était de 12 Volts was maintained at a p H of 0.2 by the addition of H 2504 r and at a temperature of the order of 500 C. The density of the cathode current was 150 A / dm 2 The voltage across the terminals of the cell was of 12 Volts
et le rendement du courant cathodique était de 74 %. and the efficiency of the cathode current was 74%.
La vitesse de l'électrolyte était de 4 m/sec, tandis The electrolyte speed was 4 m / sec, while
que celle du fil, en sens contraire à celui de l'élec- than that of the wire, in the opposite direction to that of the elect
trolyte, était de 3,3 m/sec.trolyte, was 3.3 m / sec.
Les anodes utilisées étaient en plomb-argent, avec une The anodes used were made of lead-silver, with a
teneur en argent de 0,6 %.silver content of 0.6%.
La régénération a eu lieu par l'addition,à l'électro- The regeneration took place by the addition, to the electro-
lyte, de zinc métallique et de carbonate basique de nickel. L'alliage contenait 13 % de nickel et présentait un lyte, metallic zinc and basic nickel carbonate. The alloy contained 13% nickel and exhibited a
aspect gris brillant.shiny gray appearance.
Exemple 8.Example 8.
Un tube d'acier d'un diamètre extérieur de A steel tube with an outside diameter of
5/8 pouces et d'un diamètre intérieur de 14,5 mm a été - 5/8 inch and an internal diameter of 14.5 mm was -
revêtu intérieurement et extérieurement d'un alliage zinc-nickel. Le bain électrolytique utilisé contenait lmcie/litre de Ni SO 4, 1 mole/litre de Zn SO 4 et a été maintenu à un p H de 0,8 et à une température de l'ordre de 500 C. La densité du courant cathodique était de 50 A/dm 2 La tension aux bornes de la cellule était de 5,3 Volts coated internally and externally with a zinc-nickel alloy. The electrolytic bath used contained lmcie / liter of Ni SO 4, 1 mole / liter of Zn SO 4 and was maintained at a p H of 0.8 and at a temperature of the order of 500 C. The density of the cathode current was 50 A / dm 2 The voltage across the cell was 5.3 Volts
et le rendement du courant cathode était de 76 %. and the efficiency of the cathode current was 76%.
La vitesse de circulation de l'électrolyte était de 2 m/sec, tandis que celui du tube, en sens opposé à The circulation speed of the electrolyte was 2 m / sec, while that of the tube, in the opposite direction to
celui de l'électrolyte, était de 1,2 m. that of the electrolyte, was 1.2 m.
Les anodes utilisées étaient en plomb-argent, avec une The anodes used were made of lead-silver, with a
teneur en argent de 0,6 %.silver content of 0.6%.
La régénération a eu lieu par l'addition à l'électrolyte Regeneration took place by addition to the electrolyte
de zinc métallique et de carbonate basique de nickel. of metallic zinc and basic nickel carbonate.
L'alliage contenait 10 % de nickel et présentait un aspect gris clair uniforme L'épaisseur du dépôt était de l'ordre de 55 L, The alloy contained 10% nickel and had a uniform light gray appearance. The thickness of the deposit was around 55 L,
Exemple 9.Example 9.
Une tôle d'acier a été recouverte d'un dépôt d'un alliage Zn-Fe dans un bain électrolytique dont la composition était la suivante Zn: 25 g/l Fe++ 65,3 g/l Fe 3 g/l H 2 SO 4: 46 g/l (NH 4)2504 80 g/l L'anode utilisée était en plomb-argent, avec une teneur A steel sheet was covered with a deposit of a Zn-Fe alloy in an electrolytic bath whose composition was as follows Zn: 25 g / l Fe ++ 65.3 g / l Fe 3 g / l H 2 SO 4: 46 g / l (NH 4) 2504 80 g / l The anode used was lead-silver, with a content
en argent de 0,6 %.in silver of 0.6%.
La densité de courant était de 60 A/dm La vitesse relative de l'électrolyte dans la cellule d'électrolyse était de 1 m/sec, tandis que la vitesse de The current density was 60 A / dm The relative speed of the electrolyte in the electrolysis cell was 1 m / sec, while the speed of
défilement de la tôle d'acier était de 8 m/min. sheet steel scrolling was 8 m / min.
Le rendement de courant était de 88 % et la tension anode- The current efficiency was 88% and the anode voltage
cathode était de 9,7 Volts.cathode was 9.7 Volts.
Le dépôt électrolytique obtenu était formé d'un alliage The electrolytic deposit obtained was formed from an alloy
zinc-fer, contenant 92 % de zinc et 8 % de fer. zinc-iron, containing 92% zinc and 8% iron.
Ce dépôt était clair, ductile, uniforme et très couvrant This deposit was clear, ductile, uniform and very covering
et présentant une fine cristallisation. and having a fine crystallization.
Exemple 10.Example 10.
Une tôle d'acier a été recouverte d'un dépôt d'un alliage Zn-Fe dans un bain électrolytique dont la composition a été maintenue comme suit Zn 23 g/l Fe 68 g/l Fe 0,2 g/l H 2 SO 4 50 g/i (NH 4)2504 120 g/i A steel sheet was covered with a deposit of a Zn-Fe alloy in an electrolytic bath, the composition of which was maintained as follows Zn 23 g / l Fe 68 g / l Fe 0.2 g / l H 2 SO 4 50 g / i (NH 4) 2504 120 g / i
L'anode utilisée était une anode soluble en zinc pur. The anode used was a pure zinc soluble anode.
La densité de courant était de 70 A/dm La vitesse relative de l'électrolyte dans la cellule était de 1 m/sec, tandis que la vitesse de déplacement The current density was 70 A / dm The relative speed of the electrolyte in the cell was 1 m / sec, while the speed of movement
de la tôle était de 8 m/min.sheet metal was 8 m / min.
Le rendement de courant cathodique était de 90 % et la The cathodic current efficiency was 90% and the
tension anode-cathode était de 8,2 Volts. anode-cathode voltage was 8.2 Volts.
Le dépôt électrolytique était formé d'un alliage zinc- The electrolytic deposit was formed from a zinc-
fer contenant 91 % de zinc et 9 % de fer. iron containing 91% zinc and 9% iron.
Ce dépôt était clair, ductile, très couvrant et de This deposit was clear, ductile, very covering and of
cristallisation fine.fine crystallization.
Les exemples 1 à 8 ont été reproduits en rem- Examples 1 to 8 were reproduced in replacement
plaçant simplement le Ni SO 4 respectivement par du Fe SO 4 simply placing Ni SO 4 respectively with Fe SO 4
et du Co 004 pour produire des alliages zinc-fer et zinc- and Co 004 to produce zinc-iron and zinc- alloys
cobalt L'exemple 10 a été reproduit en replaçant les ions cobalt Example 10 was reproduced by replacing the ions
Fe++ respectivement pas des ions Ni++ et Co++ et en suppri- Fe ++ respectively not Ni ++ and Co ++ ions and suppressing
mant le (NH 4)2504 et les ions Fe+, pour produire des mant the (NH 4) 2504 and the Fe + ions, to produce
alliages Zn-Ni et Zn-Co.Zn-Ni and Zn-Co alloys.
Pour la régénération, dans le cas de la pro- For regeneration, in the case of pro-
duction d'un alliage zinc-fer, on faisait usage de zinc duction of a zinc-iron alloy, we used zinc
métallique et d'un mélange de fer et de goethite et égale- metallic and a mixture of iron and goethite and also
ment de fer uniquement.iron only.
Dans le cas de la production d'un alliage zinc-cobalt, la régénération avait lieu au moyen de In the case of the production of a zinc-cobalt alloy, the regeneration took place by means of
zinc métallique et de carbonate basique de cobalt. metallic zinc and basic cobalt carbonate.
Les autres paramètres et conditions opéra- The other operating parameters and conditions
toires ont été maintenus semblables à ceux de ces huit roofs were kept similar to those of these eight
exemples pour la préparation d'un alliage zinc-nickel. examples for the preparation of a zinc-nickel alloy.
La figure 2 montre un schéma bloc d'une deuxième forme de réalisation d'une installation pour le dépôt électrolytique, en continu et à haute densité du courant, d'une couche d'un alliage à base de zinc sur un élément en forme de bande, de fil, de barre, FIG. 2 shows a block diagram of a second embodiment of an installation for the continuous high density electrolytic deposition of a layer of a zinc-based alloy on an element in the form of strip, wire, bar,
de tube ou analogue.of tube or the like.
Dans cette forme de réalisation, on fait circuler en continu la totalité de l'électrolyte à travers un circuit fermé 15, dans lequel est prévue une pompe de circulation 16, pour réaliser la vitesse In this embodiment, all of the electrolyte is continuously circulated through a closed circuit 15, in which a circulation pump 16 is provided, to achieve the speed
de circulation nécessaire dans la cellule d'électro- necessary circulation in the electro- cell
lyse 1 et ainsi permettre d'obtenir une densité de lysis 1 and thus make it possible to obtain a density of
courant cathodique suffisamment élevée. cathode current sufficiently high.
Une fraction seulement de l'électrolyte est soumise à la régénération précitée dans un dispositif qui comprend un réservoir tampon 2, ce dernier faisant également office de réacteur de dissolution, au même dégré que les réacteurs 5 et 6 de la première forme de réalisation Only a fraction of the electrolyte is subjected to the abovementioned regeneration in a device which comprises a buffer tank 2, the latter also acting as dissolution reactor, to the same degree as reactors 5 and 6 of the first embodiment
montrée à la figure 1 Ce réservoir 2 est connecté direc- shown in figure 1 This tank 2 is connected directly
tement sur la cellule 1 par un tuyau d'arrivée 3 et un tuyau de sortie 4, une pompe de circulation 12 et une vanne 17 pour le réglage du débit étant prévues sur ce Tement on the cell 1 by an inlet pipe 3 and an outlet pipe 4, a circulation pump 12 and a valve 17 for adjusting the flow being provided on this
tuyau 4.hose 4.
Ceci permet de rendre la circulation dans ce circuit séparé indépendante de la circulation à travers la cellule d'électrolyse même, ce qui aurait comme avantage de pouvoir créer, par exemple, dans le réservoir 2, faisant donc fonction de réacteur de dissolution, les conditions nécessaires de dissolution This makes it possible to make the circulation in this separate circuit independent of the circulation through the electrolysis cell itself, which would have the advantage of being able to create, for example, in the tank 2, therefore acting as a dissolution reactor, the conditions dissolution kits
des métaux destinés à la régénération du bain électro- metals intended for the regeneration of the electro- bath
lytique.lytic.
De la description, et notamment des exemples Description, including examples
pratiques donnés ci-dessus, il résulte que leiprocédé suivant l'invention présente l'avantage qu'on obtient un revêtement d'un élément en forme de bande, de fil, de barre, de tube ou analogue par un alliage en une seule opération, contrairement à ce qui est par exemple le cas dans les procédés connus suivant lesquels il faut par exemple passer dans une série de bains successifs de métaux de recouvrement, qui sont séparés par des bains practices given above, it follows that the process according to the invention has the advantage that a coating of an element in the form of a strip, wire, bar, tube or the like is obtained by an alloy in a single operation. , contrary to what is for example the case in the known processes according to which it is necessary for example to pass through a series of successive baths of covering metals, which are separated by baths
de lavage, et suivi par un traitement thermique final. washing, and followed by a final heat treatment.
Suivant cette technique connue, on obtient un revêtement formé d'au moins deux couches successives According to this known technique, a coating formed from at least two successive layers is obtained.
entre lesquelles peut se former une différence de po- between which a difference in po may form
tentiel.essential.
Ceci peut donc donner naissance à une migration de ma- This can therefore give rise to a migration of ma-
tière et ainsi à la formation, dans le revêtement, de and thus to the formation, in the coating, of
centres de corrosion.corrosion centers.
Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisations décrites ci-dessus It is understood that the invention is not limited to the embodiments described above
du procédé et installation suivant l'invention. of the method and installation according to the invention.
C'est ainsi, par exemple, que, dans certains cas, on pourrait se limiter, pour la régénération de l'électrolyte, à l'addition dans le réservoir tampon 2 des métaux nécessaires pour compenser l'épuisement du bain dans la cellule d'électrolyse sans faire usage du circuit fermé 15 de la figure 2, de manière à ce que tout l'électrolyte de la cellule passe à travers ce réservoir. Toutefois, la possibilité existe que, dans une telle forme de réalisation, des précautions particulières devront être prises pour empêcher l'entraînement des -particules solides, provenant de la régénération, dans Thus, for example, in certain cases, for the regeneration of the electrolyte, it could be limited to the addition to the buffer tank 2 of the metals necessary to compensate for the exhaustion of the bath in the cell d electrolysis without making use of the closed circuit 15 of FIG. 2, so that all the electrolyte of the cell passes through this reservoir. However, the possibility exists that, in such an embodiment, special precautions will have to be taken to prevent entrainment of solid particles, originating from regeneration, in
la cellule d'électrolyse par le conduit 4. the electrolysis cell through line 4.
Par ailleurs, suivant la nature de l'alliage Furthermore, depending on the nature of the alloy
désiré ou les conditions opératoires, on pourrait pré- desired or the operating conditions, we could pre-
voir soit un seul réacteur soit deux ou plus de deux réacteurs en parallèles avec le réservoir tampon 2, combiné ou non avec un circuit fermé du même type que see either a single reactor or two or more of two reactors in parallel with the buffer tank 2, whether or not combined with a closed circuit of the same type as
le circuit 15 de la figure 2 pour assurer la circula- the circuit 15 of FIG. 2 to ensure the circulation
tion dans la cellule et, le cas échéant, un réacteur de tion in the cell and, if necessary, a
réduction 18.reduction 18.
Enfin, le procédé et l'installation suivant > l'invention s'applique au revêtement de tout type de bande, de fil, de tube, de barre ou analogue réalisé en un matériau conducteur d'électricité, notamment en acier. Finally, the following method and installation> the invention applies to the coating of any type of strip, wire, tube, bar or the like made of an electrically conductive material, in particular steel.
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