FR2529915A1

FR2529915A1 - Improvement to the process for electrolytic deposition of hard metal in the bore of a metal component and device for its use

Info

Publication number: FR2529915A1
Application number: FR8212141A
Authority: FR
Inventors: Robert Lefevre
Original assignee: SOFRELMO
Current assignee: SOFRELMO
Priority date: 1982-07-09
Filing date: 1982-07-09
Publication date: 1984-01-13

Abstract

This improvement relates to a process for electrolytic deposition of a hard metal in the bore of a metal component, for example in a cylinder of a combustion engine. According to this process the component to be treated is arranged so that its bore surrounds an anode immersed in an electrolyte bath, with provision of an annular gap, and the said component is employed as cathode. According to the improvement, a tubular mask 9 made of electrically nonconductive material and whose wall has openings facing the regions of the bore 6a which it is desired to metallise is arranged in the annular gap 7 provided between the anode 5 and the bore 6a of the component 6 to be treated and with provision of a slight clearance in relation to this bore.

Description

La présente invention concerne un perfectionnement au procédé de dépôt en grande série et,par électrolyse, d'un métal dur dans l'alésage d'une pièce métallique tel qu'un cylindre de moteur à explosion
On connais un procédé électrolytique de chromage consistant à placer la pièce à traiter de façon que l'alésage entoure une anode plongée dans un bain électrolytique avec ménagement d'un intervalle annulaire et à utiliser cette pièce comme cathode.The present invention relates to an improvement in the process of mass deposition and, by electrolysis, of a hard metal in the bore of a metal part such as a combustion engine cylinder.
There is known an electrolytic plating process of placing the workpiece so that the bore surrounds an anode immersed in an electrolytic bath with care of an annular gap and use this part as a cathode.

Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend, essentiellement, une cuve contenant un bain électrolytique, une source de courant continu, une anode en plomb, immergée dans le bain précité et raccordée au pôle positif de la source, des moyens de centrage de l'alésage de la pièce à traiter par rapport å l'anode avec ménagement d'un intervalle annulaire et des doyens de raccordement de cette pièce au pôle négatif de la source de courant. The device for carrying out this process essentially comprises a vessel containing an electrolytic bath, a direct current source, a lead anode immersed in the abovementioned bath and connected to the positive pole of the source, centering means. the bore of the workpiece relative to the anode with care of an annular gap and deans of connection of the piece to the negative pole of the current source.

Ce procédé permet d'obtenir des chromages durs d'excellente qualité. This process makes it possible to obtain hard chrome plating of excellent quality.

Partant du fait que le dépôt de métal dur de toute la -surface de l'alasa$e n'est pas toujours indispensable, et qu'une réduction de cette surface à la valeur nécessaire permettrait une économie non négligeable du métal déposé et de temps de dépôt, la présente invention concerne un perfectionnement au procédé précité suivant lequel on dispose, dans l'intervalle annulaire ménagé entre l'anode et l'alésage de la pièce à traiter et en contact avec cet alésage, un cache tubulaire en matière non conductrice de l'électricité et dont la paroi présente des ouvertures en regard des zones de l'alésage que l'on désire métalliser. From the fact that the deposition of hard metal throughout the surface of the alasa $ e is not always essential, and that a reduction of this surface to the necessary value would allow a significant saving of the deposited metal and time deposition, the present invention relates to an improvement to the aforementioned method that is disposed in the annular gap formed between the anode and the bore of the workpiece and in contact with this bore, a tubular cover of non-conductive material electricity and whose wall has openings facing areas of the bore that is desired to metallize.

Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé qui est du type précité comprend, en outre, un cache tubulaire en matière non conductrice de l'électricité, dont le diamètre extérieur est sensiblement égal à celui de l'alésage de la pièce à traiter de manière à permettre leur engagement l'un dans l'autre, avec un léger jeu, dont le diamètre de lialésage est au moins à chacune de ses extrémités égal à celui de l'anode de manîère à assurer son centrage par rapport à l'alésage de la-pièce à métalliser sans gêner la circulation. The device for implementing this method which is of the above-mentioned type further comprises a tubular cover of non-electrically conductive material whose outer diameter is substantially equal to that of the bore of the piece to be treated. in such a way as to allow their engagement with each other, with a slight clearance, the diameter of which is at least at each of its ends equal to that of the anode so as to ensure its centering relative to the bore of the piece to be metallized without hindering the circulation.

de l'électrolyte et dont la paroi présente-des ouvertures en correspondance des zones que l'on désire métalliser de l'alésage de la pièce à traiter.electrolyte and whose wall has-openings corresponding to the areas that are to metallize the bore of the workpiece.

Les ouvertures peuvent adopter n'importe quelle forme et disposition désirées telles que circulaire, rectangulaire, suivant les génératrices du cache , en hélice, en chevrons, annulaires ou encore une combinaison de ces formes. The openings can adopt any desired shape and disposition such as circular, rectangular, depending on the generatrices of the cache, helical, herringbone, annular or a combination of these forms.

Suivant une forme d'exécution de l'invention particu lièrement intéressante dans le cas de son application au dépôt de métal dur dans les alésages de cylindres de moteurs à explosions, le cache est constitué par au moins une série d'éléments en spirale ou partiellement en spirale, en matière non conductrice de.l'électricité et fixés, par leur face interne à l'anode dont ils épousent la face cylindrique avec un intervalle régulier entre chacun d'eux de telle sorte que les ouvertures de ce cache sont formées d'au moins deux parties annulaires reliées l'une à l'autre par des parties hélicoedales ou partiellement hélicoïdales. According to one embodiment of the invention particularly interesting in the case of its application to hard metal deposition in the cylinder bores of explosion engines, the cache is constituted by at least one series of elements spiral or partially in spiral, non-conductive material of electricity and fixed by their internal face to the anode whose cylindrical face they marry with a regular interval between each of them so that the openings of this cache are formed of at least two annular parts connected to each other by helical or partially helical parts.

Grâce à cette disposition, il est possible de prévoir, dans l'alésage du cylindre, des surfaces chromées annulaires aux points morts haut et bas du cylindre reliées entre elles par des surfaces hélicoidales ou partiellement hélicoidales. Thanks to this arrangement, it is possible to provide, in the cylinder bore, annular chrome surfaces at the top and bottom dead points of the cylinder interconnected by helicoidal or partially helical surfaces.

Par exemple,.si le cylindre est du type présentant des lumières, les éléments du cache présentent des parties intermédiaires rectilignes, parallèles 9 l'axe du cylindre, de largeur supérieure à l'intervalle séparant les lumières et situées au niveau desdites lumières, des moyens d'un type connu étant prévus pour assurer le positionnement angulaire correct du cylindre et de l'anode et par conséquent du cache, pour que les parties rectilignes des intervalles entre éléments du cache traversent les lumières sans contact avec leurs petits cotés. For example, if the cylinder is of the type having lights, the elements of the cover have rectilinear intermediate parts, parallel to the axis of the cylinder, of width greater than the interval separating the lights and situated at the level of said lights, means of a known type being provided to ensure the correct angular positioning of the cylinder and the anode and therefore the cache, so that the rectilinear portions of the gaps between elements of the cache pass through the lights without contact with their small sides.

Dans tous les cas, le cache tubulaire peut être utilisé comme moyen de centrage de l'alliage de la pièce à traiter par rapport à l'anode. In all cases, the tubular cover can be used as a centering means of the alloy of the workpiece relative to the anode.

De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, quelques formes d'exécution du dispositif pour la mise en oeuvre de. ce procédé dans. le cas de son application au chromage dur de l'alésage d'un cylindre de moteur à explosion
Figure 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif de chromage dur équipé d'un cache selon l'invention
Figure 2 est une vue partielle, similaire à figure 1, illustrant une variante d'exécution de ce cache
Figure 3 est une vue développée à plat montrant une troisième forme d'exécution du cache selon l'invention.In any case, the invention will be better understood with the aid of the description which follows, with reference to the appended diagrammatic drawing, representing, by way of nonlimiting example, some embodiments of the device for the implementation of FIG. . this process in. the case of its application to the hard chromium plating of the bore of a combustion engine cylinder
Figure 1 is an axial sectional view of a hard chrome plating device equipped with a cover according to the invention
Figure 2 is a partial view, similar to Figure 1, illustrating an alternative embodiment of this cache
Figure 3 is a flat developed view showing a third embodiment of the cache according to the invention.

Habituellement, les alésages des cylindres des moteurs à explosion sont réalisés directement sur fonte ou sur alliage léger avec chemisage en fonte, soit encore sur alliage léger avec dépôt de chrome dur ou de Nickel chargé de silicium par procédé électrolytique. On conçoit aisément que plus la surface sur laquelle le chrome ou le Nickel est déposé est grande, plus le coût est élevé non seulement en raison du prix du métal déposé mais aussi en raison de la durée-de l'opération... Usually, the cylinder bores of the internal combustion engines are made directly on cast iron or on light alloy with cast iron lining, either on light alloy with hard chromium deposit or electrolytic silicon-laden nickel. It is easy to understand that the larger the surface on which the chromium or nickel is deposited, the higher the cost is not only because of the price of the deposited metal but also because of the duration of the operation ...

L'objectif de l'invention est de réduire le prix de revient de tels cylindres par économie de métal déposé et économie de temps en permettant la réalisation d'un dépôt partiel. The objective of the invention is to reduce the cost price of such cylinders by saving deposited metal and saving time by allowing the realization of a partial deposit.

La figure 1 montre un dispositif classique pour le chromage d'un cylindre équipé d'un cache selon l'invention. FIG. 1 shows a conventional device for chromium plating of a cylinder equipped with a cover according to the invention.

Ce dispositif comprend une cuve (2) contenant le bain électrolytique et fermée à sa partie supérieure par. un couvercle (3) sur lequel est fixé le support tubulaire (4) d'une anode (5) en plomb de section circulaire et qui'est relié au pôle positif d'une source de courant continu non représentée sur le dessin.This device comprises a tank (2) containing the electrolytic bath and closed at its upper part by. a cover (3) on which is fixed the tubular support (4) of a lead anode (5) of circular section and which is connected to the positive pole of a direct current source not shown in the drawing.

La liaison entre la paroi de la cuve (2), son couvercle (3), le support (4) de l'anode et l'anode elle-même est réalisée de manière étanche. The connection between the wall of the tank (2), its lid (3), the support (4) of the anode and the anode itself is made in a sealed manner.

Sur l'anode (5) est engagé le cylindre (6) d'un moteur à explosions en alliage léger dont l'alésage (6a) doit être chromé partiellement par mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Comme le montre le dessin, entre l'alésage (6a) du cylindre (6) et l'anode (5), est ménagé un intervalle annulaire (7). Comme dans le procédé actuellement connu, le cylindre (6) est relié au pôle négatif de la source de courant continu précitée de manière à constituer la cathode du dispositif. On the anode (5) is engaged the cylinder (6) of a light alloy motor explosion whose bore (6a) must be partially chromed by carrying out the method according to the invention. As shown in the drawing, between the bore (6a) of the cylinder (6) and the anode (5) is formed an annular gap (7). As in the currently known method, the cylinder (6) is connected to the negative pole of the aforementioned direct current source so as to constitute the cathode of the device.

A la cuve (2) est associée une pompe, non représentée sur le dessin, destinée à faire circuler le bain électrolytique, suivant un flux ascendant, par le support tubulaire (4) de- l'anode (5).jusque dans l'intervalle annulaire (7) séparant l'anode (5) et l'alésage (6a) du cylindre (6). Les flèches (8) illustrent le sens de cirçulation du bain électrolytique. To the tank (2) is associated a pump, not shown in the drawing, for circulating the electrolytic bath, in an upward flow, by the tubular support (4) of the anode (5) .jusque in the annular gap (7) separating the anode (5) and the bore (6a) of the cylinder (6). The arrows (8) illustrate the direction of circulating electrolytic bath.

Selon l'invention, il est prévu un cache tubulaire (9) destiné à être disposé dans l'intervalle annulaire (7) séparant l'anode (5) de l'alésage (6a), dont la face cylindrique extérieure présente un léger jeu, par exemple de l'ordre de 1,10mm avec l'alésage (6a} et dont la paroi cylindrique présente, en correspondance des zones que l'on souhaite chromer de l'alésage (6a), des ouvertures ayant la forme et la disposition désirées. According to the invention, there is provided a tubular cover (9) intended to be arranged in the annular gap (7) separating the anode (5) from the bore (6a), whose outer cylindrical face has a slight clearance , for example of the order of 1.10 mm with the bore (6a) and whose cylindrical wall has, in correspondence of the zones that it is desired to chrominate the bore (6a), openings having the shape and the desired disposition.

Le jeu précité ménagé volontairement entre l'alésage et le diamètre extérieur du cache a pour but d'obtenir que les bords de la surepaisseur de chrome, si faible soit-elle, se terminent en mourant par rapport à la surface de l'alésage. The aforesaid game formed voluntarily between the bore and the outside diameter of the cover is intended to obtain that the edges of the chromium super-thickness, however small it may be, end in dying with respect to the surface of the bore.

Dans l'exemple illustré sur la figure- 1, le cache (9) se présente sous la forme d'un manchon cylindrique dont le diamètre extérieur correspond à celui de l'alésage (6a)-du cylindre (6) dont la longuèur est supérieure à celle de l'alésage (6a)et-dont la paroi présente des ouvertures hélicoidales (li) disposées à intervalles réguliers et permettant de-disposer contre la paroi interne de l'alésage (6a) des bandes chrome en forme de spirale. In the example illustrated in FIG. 1, the cover (9) is in the form of a cylindrical sleeve whose outer diameter corresponds to that of the bore (6a) of the cylinder (6) whose length is greater than that of the bore (6a) and whose wall has helical openings (li) arranged at regular intervals and for arranging against the inner wall of the bore (6a) spiral-shaped chrome strips.

Le manchon (9) est équipé d'un prolongement (9a) d'un diamètre légèrement supérieur destiné à permettre sa préhension facile pour sa mise en place et son retrait. The sleeve (9) is equipped with an extension (9a) of slightly greater diameter to allow easy gripping for its introduction and removal.

On pourrait prévoir, tout aussi bien, aux lieux et places des lumières hélicotdales (11), des ouvertures circulaires par exemple, disposées en quinconce ou des ouvertures de tout autre profil, dans toute disposition appropriée. The locations and places of the helical lights (11), circular openings for example, arranged in staggered rows or openings of any other profile could be provided in any appropriate arrangement.

Dans l'exemple illustré sur la figure 2, le cache (9) se présente sous la forme d'éléments (9b) en forme de spirale, qui sont fixées par leur face cylindrique intérieure et par collage ou tout autre manière appropriéesconte la paroi interne de l'anode (5) et dont l'épaisseur correspond à celle de l'intervalle annulaire (7) séparant 1-' anode (5) et l'alésage (6a).Dans ce cas, le cache (9) n'est pas amovible mais dans cette forme d'exécution, il permet, par interruption des éléments (9h)en forme de spirale, de ménager non seulement des intervalles hélicoMdaux (lIa) permettant la réalisation de bandes de chromage disposées en hélice mais aussi des intervalles annulaires (lob) ménageant des dépôts de chrome annul aires en correspondance des points morts haut et bas du cylindre (6). In the example illustrated in FIG. 2, the cover (9) is in the form of spiral-shaped elements (9b), which are fixed by their internal cylindrical face and by gluing or any other suitable manner against the inner wall of the anode (5) and whose thickness corresponds to that of the annular gap (7) between the anode (5) and the bore (6a). In this case, the cover (9) is not removable but in this embodiment, it allows, by interrupting the elements (9h) in the form of a spiral, to not only spare helicoidal intervals (lIa) allowing the realization of chrome strips arranged helically but also intervals annular (lob) sparing annular chromium deposits corresponding to the top and bottom dead centers of the cylinder (6).

La figure 3 montre une variante de réalisation du cache (9), variante destinée au chromage des cylindres présentant des lumières de transfert (12), d'échappement (13) et d'admission (14). Dans ce cas, les éléments (9b) en forme de spirale présentent, dans leur partie correspondant au niveau des lumières (12) et (13 > (la lumière (14) étant en-dessous du point mort bas) des parties rectilignes (9c), parallèles à l'axe longitudinal (15) du cache (9) dont la largeur est supérieure à l'intervalle séparant deux lumières (12) et (13) voisines et disposées de manière à recouvrir totalement cet intervalle.Il en résulte qu'après chromage, l'alésage (6a) du cylindre (6) possède des bandes chromées dont chacune présente deux parties hélicordales (vile) reliées l'une à l'autre-par une partie rectiligne (lad) coupée transversalement par une lumière (12) ou (13). FIG. 3 shows an alternative embodiment of the cover (9), an alternative for chromium plating of the cylinders having transfer (12), exhaust (13) and intake (14) ports. In this case, the elements (9b) spiral-shaped have, in their portion corresponding to the level of the lights (12) and (13> (the light (14) being below the bottom dead point) rectilinear portions (9c ), parallel to the longitudinal axis (15) of the cover (9) whose width is greater than the interval separating two adjacent slots (12) and (13) and arranged so as to completely cover this gap. after chromium plating, the bore (6a) of the cylinder (6) has chromed strips, each of which has two helicordal parts (vile) connected to each other-by a rectilinear part (lad) cut transversely by a light ( 12) or (13).

Dans cet exemple, il n'a été prévu qu'une seule bande annulaire chromée (11b) correspondant au point mort haut du piston dans le cylindre -(6). In this example, only one chrome annular band (11b) corresponding to the top dead center of the piston in the cylinder (6) has been provided.

Dans tous les exemples qui viennent d'être décrits, le cache (9) peut constituer l'organe de centrage de l'alésage (6a) du cylindre (6) par-rapport à l'anode (5). In all the examples that have just been described, the cover (9) can constitute the centering member of the bore (6a) of the cylinder (6) with respect to the anode (5).

Comme indiqué précédemment, le procédé de l'invention permet de réaliser une économie très importante puisque non seulement le chrome consommé est réduit dans la proportion de la réduction de surface chromée et qu'en outre, le temps de l'électrolyse est réduit dans des proportions importantes. I1 en résulte donc non seulement une économie de main d'oeuvre mais, aussi de consommation du courant nécessaire à l'électrolyse. As indicated above, the process of the invention makes it possible to achieve a very important saving since not only the chromium consumed is reduced in the proportion of the chromium surface reduction and, moreover, the electrolysis time is reduced in important proportions. This results not only in labor saving but also in consumption of the current required for electrolysis.

Pour éviter que le dépôt de chrome sur des surfaces partielles de l'alésage (6a) du cylindre (6) ne crée, en correspondance des bords de sa surface, des surépaisseurs nuisant au fonctionnement du moteur auquel ce cylindre est destiné, de préférence le cache (9) est aussi utilisé pour l'opération de préparation de l'aluminium qui précède le chromage et qui consiste en un décapage de la surface à chromer pour en retirer 1'alumine et assurer un bon accrochage du dépôt de chrome. Ka effet, cette opération de décapage, en attaquant la couche d'alumine, a pour effet de creuser légèrement la surface concernée et, par conséquent, de permettre l'application d'un dépôt de chrome sur son emplacement sans création dé surépaisseurs. Le dépôt & chrome réalisé ultérieurement se présente alors comme une incrustation entre les surfaces masquées par le cache. To prevent chromium deposition on partial surfaces of the bore (6a) of the cylinder (6) creates, in correspondence of the edges of its surface, overthicknesses affecting the operation of the engine for which the cylinder is intended, preferably the Cache (9) is also used for the pre-chromium aluminum preparation operation, which consists of etching the surface to be chromed in order to remove the alumina and ensure a good adhesion of the chromium deposit. Indeed, this stripping operation, by attacking the alumina layer, has the effect of slightly digging the surface concerned and, therefore, to allow the application of a chromium deposit on its location without creation of overthickness. The deposition & chrome made later is then an incrustation between the surfaces masked by the cache.

Comme il va de soi et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas aux seules fOrS J d'exécution du dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. As is obvious and as is apparent from the foregoing, the invention is not limited to the only embodiment of the device for implementing this method; it embraces, on the contrary, all variants.

Claims

1.- Method of depositing, by electrolysis, a hard metal

in the bore of a metal piece of the type consisting of placing the workpiece so that the bore surrounds a

anode dipped in an electrolytic bath with care of a

annular gap and use that piece as a cathode,

characterized in that in the annular gap between the anode and the bore of the workpiece there is provided a

tubular cover made of electrically non-conductive material

and whose wall has openings facing the zones

the bore that is desired to metallize.

2. A process according to claim 1, of the type in which the deposition of metal, by electrolysis, is preceded by stripping of the part, characterized in that for this stripping, the same cover is used to strip only the parts of surfaces on which the metal must be deposited.

3. A process according to claim 1 or claim

2, characterized in that a slight clearance is provided between the outer cylindrical surface of the cover (9) and the bore (6a) of the workpiece (6) so that the edges of the possible overthickness of the metal deposit is end by dying on the surface of the bore (6a).

4. Apparatus for carrying out the method according to any one of claims 1 to 3, of the type essentially comprising a vessel (2) containing an electrolytic bath, a direct current source, an anode (5), submerged in the aforementioned bath and connected to the positive pole of the source, centering means. the bore (6a) of the workpiece

(6) relative to the anode (5) with care of an annular gap (7) and means for connecting this part to the negative pole of the current source, characterized in that it further comprises a tubular cover (9) made of non-electrically conductive material, whose outside diameter is slightly smaller than that of the bore (6a) of the workpiece (6) so as to allow their engagement with each other; other, with a slight clearance whose bore diameter is equal to that of the anode (5) so as to ensure its centering relative to the bore (6a) of the workpiece (6) without impeding the circulation electrolyte and whose wall has openings (11, 11a, 11b) corresponding to the areas that :: it is desired to metallize the bore (6a) of the workpiece (6).

5.- Device according to claim 4, characterized in that the openings (11, 11a, llb) provided in the wall of the cover (9) have ntimporte what shape and desired layout such as circular, rectangular, following generatrices cache. - (9) Helix, herringbone, annular or a combination of these forms.

6.- Device according to claim 4 or claim 5, characterized in that, in the case of its application to the deposition of a hard metal in the bores (6a) of cylinders (6) of explosion engines, the cache (9) is constituted by at least one series of elements (9b) spiral or partially spiral, non-electrically conductive material and fixed, by their inner face, to the anode (5) which they marry the a cylindrical face with a regular gap (11a) between each of them, so that the openings (11, 11a, 11b) of this cover (9) are formed of at least two annular portions (lob) connected thereto; to one another by helicoidal (11a) or partially helical cold parts.

7.- Device according to claim 6, characterized in that in the case where the cylinder (6) is of the type having lights (12, 13, 14), the elements (9b) of the cover (9) have intermediate parts (9c) -recti- lines, parallel to the axis (15) of the cylinder (6) of width greater than the interval between the lights (12,13) and located at said lights, means of a known type being provided to ensure the correct angular positioning of the cylinder (6) and the anode (5), and therefore of the cover (9), so that the straight portions (11d) of the gaps between the elements of the cover (9) pass through the lights (12, 13) without contact with small sides.

8.- Device according to any one of claims 4 to 7, characterized in that the tubular cover (9) is used as a centering means of the bore (6a) of the workpiece (6) to be treated with respect to the anode (5).