FR2830538A1 - Production of a galvanic layer on a substrate by applying an electrolyte jet against the substrate surface and passing an electric current across the electrolyte jet - Google Patents
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Abstract
Description
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Etat de la technique
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une couche galvanique avec une extension spatiale définie sur une surface de substrat conductrice électrique, ayant un contour de forme quelconque. State of the art
The present invention relates to a method of manufacturing a galvanic layer with a spatial extension defined on an electrically conductive substrate surface, having an outline of any shape.
De manière générale, les couches galvaniques appliquées dans une zone délimitée d'une surface de substrat ou de support sont appelées couches à précision partielle. Ces couches galvaniques, dont l'extension spatiale est limitée, s'obtiennent en faisant passer un courant dans un électrolyte entre une anode et le substrat à revêtir, et en influen- çant ce courant de manière ciblée par des diaphragmes, comme cela est connu. Generally, the galvanic layers applied in a delimited area of a substrate or support surface are called partial precision layers. These galvanic layers, whose spatial extension is limited, are obtained by passing a current in an electrolyte between an anode and the substrate to be coated, and by influencing this current in a targeted manner by diaphragms, as is known. .
Il est également connu, selon la technique des masques, de munir une surface de substrat à revêtir par exemple d'un vernis photographique qui évite dans cette zone un passage de courant entre l'anode et le substrat et interdit ainsi le dépôt de matière de revêtement. It is also known, according to the mask technique, to provide a surface of substrate to be coated for example with a photographic varnish which prevents in this zone a current flow between the anode and the substrate and thus prohibits the deposition of material coating.
Les dispositifs connus dans lesquels s'effectuent les procédés de revêtement galvanique ont toutefois l'inconvénient de devoir être réalisés à la forme géométrique du substrat respectif à revêtir, et pour réaliser un revêtement sur un autre substrat ou type de pièce il faut modifier ou transformer le dispositif. La fixation des dispositifs pour la fabrication d'une couche galvanique sur des substrats avec une réalisation spatiale déterminée, ôte toute souplesse au procédé de revêtement et on ne peut influencer l'épaisseur de la couche des techniques de précision partielle qu'en modifiant les paramètres du procédé de revêtement, chaque fois seulement dans leur totalité. The known devices in which the galvanic coating processes are carried out, however, have the drawback of having to be produced in the geometric shape of the respective substrate to be coated, and in order to coat on another substrate or type of part, it is necessary to modify or transform the device. The fixing of the devices for the manufacture of a galvanic layer on substrates with a determined spatial realization, removes all flexibility from the coating process and the thickness of the layer of partial precision techniques can only be influenced by modifying the parameters. of the coating process, each time only in their entirety.
L'inconvénient est que les dispositifs et procédés connus selon la pratique pour la réalisation d'une couche galvanique sur une surface de substrat permettent d'appliquer essentiellement une couche de contour d'épaisseur de couche constante et le contour de la surface du substrat est copié à l'identique par la couche de contour galvanique ; on ne peut réaliser une couche de profil dont l'extension dans l'espace présente une épaisseur de couche variable qu'en mettant en oeuvre des appareillages considérables. The disadvantage is that the devices and methods known according to practice for producing a galvanic layer on a substrate surface make it possible to apply essentially a contour layer of constant layer thickness and the contour of the substrate surface is copied identically by the galvanic contour layer; a profile layer whose extension in space has a variable layer thickness can only be produced by using considerable equipment.
Selon le document DE 197 36 340 Al, on connaît un dispositif et un procédé pour fabriquer des couches galvaniques sur des substrats conducteurs électriques. Le dispositif est réalisé pour fabriquer des According to document DE 197 36 340 A1, a device and a method are known for manufacturing galvanic layers on electrically conductive substrates. The device is made to manufacture
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couches galvaniques uniformes non structurées ou structurées et les couches galvaniques structurées se réalisent avec le procédé présenté. Unstructured or structured uniform galvanic layers and structured galvanic layers are produced using the process presented.
Le dispositif DE 197 36 340 Al comprend une cuve à électrolyte dans laquelle pénètre le support du substrat et l'anode reliée à la source de tension. La fixation au support est composée d'un boîtier cylindrique à deux extrémités ouvertes et d'une fermeture qui se visse sur l'extrémité du boîtier pour le fermer. L'intérieur du boîtier est formé de trois segments cylindriques concentriques. Pour permettre un mouvement suffisant de l'électrolyte par rapport à la couche métallique ou au substrat, il est prévu un agitateur. En variante, on peut également prévoir d'aspirer l'électrolyte hors du boîtier, ce qui réalise l'agitation souhaitée de l'électrolyte seulement pour compenser les chutes de concentration dans l'électrolyte. The device DE 197 36 340 A1 comprises an electrolyte tank into which the substrate support and the anode connected to the voltage source penetrate. The attachment to the support consists of a cylindrical housing with two open ends and a closure which screws onto the end of the housing to close it. The interior of the housing is formed by three concentric cylindrical segments. To allow sufficient movement of the electrolyte relative to the metal layer or the substrate, an agitator is provided. Alternatively, provision can also be made to aspirate the electrolyte out of the housing, which achieves the desired agitation of the electrolyte only to compensate for drops in concentration in the electrolyte.
Pour réaliser une couche galvanique structurée sur une surface de substrat conducteur d'électricité, on applique d'abord sur la surface de substrat diélectrique métallisé sur une seule face, un modèle de masque par photolithogravure ou par ablation par un laser Excimer à partir d'un vernis de polymère ; ce masque est identique au négatif de la couche galvanique à réaliser. Entre l'agitateur et la surface du substrat on a un filet prévu pour générer une couche galvanique structurée ayant une épaisseur régulière. To produce a structured galvanic layer on an electrically conductive substrate surface, a mask model is first applied by photolithography or by excimer laser ablation to the surface of the metallized dielectric substrate on one side. a polymer varnish; this mask is identical to the negative of the galvanic layer to be produced. Between the agitator and the surface of the substrate there is a net intended to generate a structured galvanic layer having a regular thickness.
Ce dispositif connu selon l'état de la technique présente toutefois l'inconvénient qu'avant de générer une couche galvanique structurée, il faut préparer le substrat à revêtir ou sa surface supérieure ou l'environnement du substrat, c'est-à-dire le dispositif lui-même selon la couche à obtenir. Cette préparation correspond à l'application d'un vernis photographique ou à l'extension des diaphragmes correspondants pour guider le champ de courant dans l'électrolyte. De telles étapes de fabrication préparant le procédé sont toutefois très compliquées et augmentent le coût de fabrication des substrats ou pièces à revêtir. This known device according to the state of the art however has the disadvantage that before generating a structured galvanic layer, it is necessary to prepare the substrate to be coated or its upper surface or the environment of the substrate, that is to say the device itself according to the layer to be obtained. This preparation corresponds to the application of a photographic varnish or to the extension of the corresponding diaphragms to guide the current field in the electrolyte. However, such manufacturing steps preparing the process are very complicated and increase the cost of manufacturing the substrates or parts to be coated.
Avantages de l'invention
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on applique un jet d'électrolyte contre la surface de substrat par une buse, et on fait passer un courant entre la buse et la surface du substrat principalement à travers le jet d'électrolyte, et le montage de la buse et de la surface de substrat est variable pendant l'opération de revêtement. Advantages of the invention
The object of the present invention is to remedy these drawbacks and to this end relates to a method of the type defined above, characterized in that an electrolyte jet is applied against the substrate surface by a nozzle, and the a current between the nozzle and the substrate surface mainly through the electrolyte jet, and the mounting of the nozzle and the substrate surface is variable during the coating operation.
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Le procédé selon l'invention avec les caractéristiques définies ci-dessus offre l'avantage de ne nécessiter qu'une surface de substrat conductrice électrique ayant un contour quelconque, réalisée en technique galvanique et prévue comme couche de contour ou comme couche de profil, sans avoir à prévoir les étapes de fabrication correspondant à des procédés de traitement compliqués. The method according to the invention with the characteristics defined above offers the advantage of requiring only an electrically conductive substrate surface having any contour, produced in galvanic technique and provided as a contour layer or as a profile layer, without having to plan the manufacturing steps corresponding to complicated processing methods.
Etant donné que l'on peut modifier la disposition de la base et de la surface du substrat pendant l'opération de revêtement, pour fabriquer des couches de contour ou de profil galvanique, structuré, il est inutile de prévoir des moyens pour masquer les pièces ou les surfaces de substrat ou une installation d'écran ou de filet qui deviennent inutiles car le revêtement se fait pour l'essentiel seulement au niveau du revêtement de substrat rencontré par l'acier électrolytique. Since the arrangement of the base and the surface of the substrate can be modified during the coating operation, in order to fabricate layers of contour or of galvanized, structured profile, it is unnecessary to provide means for masking the parts or the substrate surfaces or a screen or net installation which become useless because the coating is done essentially only at the level of the substrate coating encountered by the electrolytic steel.
Le jet d'électrolyte est un jet libre ou un jet immergé. The electrolyte jet is a free jet or a submerged jet.
Dans la mesure où on établit des paramètres du procédé de revêtement, de façon telle que le revêtement de la surface de substrat se produit essentiellement au niveau du point d'impact du jet d'électrolyte contre la surface de substrat, on peut par exemple avoir un diamètre de la zone revêtue est réglé en fonction du diamètre de la buse et/ou en fonction de la vitesse d'écoulement de l'électrolyte et/ou en fonction d'une distance perpendiculaire entre la buse et la surface de substrat de préférence, la hauteur du revêtement se règle en fonction du temps pendant lequel le courant passe entre la buse et la surface du substrat et/ou en fonction de l'intensité du courant. Since parameters of the coating process are established so that the coating of the substrate surface occurs essentially at the point of impact of the electrolyte jet against the substrate surface, for example, a diameter of the coated area is adjusted as a function of the diameter of the nozzle and / or as a function of the flow rate of the electrolyte and / or as a function of a perpendicular distance between the nozzle and the surface of the substrate preferably , the height of the coating is adjusted as a function of the time during which the current passes between the nozzle and the surface of the substrate and / or as a function of the intensity of the current.
Le procédé selon l'invention, qui constitue une technique de revêtement par jet, permet, d'une manière très importante, d'effectuer des revêtements indépendants de la pièce pour des substrats et une adaptation rapide à de nouvelles conditions, si bien que par comparaison aux techniques de revêtement connues, comme par exemple la technique des masques et/ou la technique des écrans, on obtient pour la technique de revêtement par jet une souplesse beaucoup plus élevée. The method according to the invention, which constitutes a spray coating technique, makes it possible, very importantly, to perform coatings independent of the part for substrates and rapid adaptation to new conditions, so that by Compared to known coating techniques, such as for example the mask technique and / or the screen technique, a much higher flexibility is obtained for the jet coating technique.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses : - la buse et/ou le substrat sont déplacés pendant l'opération de revête- ment, - le mouvement de la buse et/ou du substrat se fait en modifiant la dis- tance perpendiculaire entre ces éléments, de façon à former une cou- che profilée sur la surface du substrat, According to other advantageous characteristics: - the nozzle and / or the substrate are moved during the coating operation, - the movement of the nozzle and / or of the substrate is done by modifying the perpendicular distance between these elements, so as to form a profiled layer on the surface of the substrate,
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- le mouvement de la buse et/ou du substrat produit une modification de la zone d'impact du jet d'électrolyte sur la surface du substrat, et la zone d'impact est notamment modifiée de façon à former une couche de contour sur la surface du substrat, - le mouvement de la buse et/ou du substrat se fait pour modifier la distance perpendiculaire entre ceux-ci et modifier la zone d'impact du jet d'électrolyte sur la surface du substrat. the movement of the nozzle and / or of the substrate produces a modification of the impact zone of the electrolyte jet on the surface of the substrate, and the impact zone is notably modified so as to form a contour layer on the surface of the substrate, - the movement of the nozzle and / or of the substrate is done to modify the perpendicular distance between them and modify the zone of impact of the jet of electrolyte on the surface of the substrate.
Enfin on peut appliquer simultanément plusieurs jets d'électrolyte sur la surface du substrat. Finally, several jets of electrolyte can be applied simultaneously to the surface of the substrate.
L'invention concerne également un dispositif pour la fabrication d'une couche galvanique ayant une extension spatiale définie sur une surface de substrat, conductrice électrique, ayant un contour de forme quelconque, comprenant une pompe pour débiter un électrolyte à partir d'un réservoir d'électrolyte pour alimenter une buse et générer un jet d'électrolyte dirigé contre la surface du substrat, un réacteur dans lequel se place le substrat à revêtir ainsi que la buse et une source de courant continu reliée au substrat et à la buse, la disposition de la buse et/ou du substrat dans le réacteur étant variable. The invention also relates to a device for manufacturing a galvanic layer having a spatial extension defined on a substrate surface, electrically conductive, having a contour of any shape, comprising a pump for delivering an electrolyte from a reservoir of electrolyte to supply a nozzle and generate a jet of electrolyte directed against the surface of the substrate, a reactor in which is placed the substrate to be coated as well as the nozzle and a direct current source connected to the substrate and to the nozzle, the arrangement the nozzle and / or the substrate in the reactor being variable.
Ainsi, le dispositif selon l'invention, avec les caractéristiques précisées ci-dessus, permet d'appliquer sur n'importe quel contour de couche galvanique un substrat à revêtir ou sa surface supérieure, sans transformation du dispositif, et pratiquement sous n'importe quelle forme souhaitée. Thus, the device according to the invention, with the characteristics specified above, makes it possible to apply to any contour of the galvanic layer a substrate to be coated or its upper surface, without transformation of the device, and practically under any what shape you want.
Comme la buse et/ou le substrat ont une disposition modifiable pendant le procédé de revêtement dans le réacteur, le jet d'électrolyte ou la buse sont conduits comme une pointe à la surface du substrat. La couche galvanique dans ces zones souhaitées de la surface du substrat est ainsi munie d'un contour galvanique ou d'un profil déterminé. Since the nozzle and / or the substrate have a modifiable arrangement during the coating process in the reactor, the electrolyte jet or the nozzle are conducted as a tip to the surface of the substrate. The galvanic layer in these desired areas of the substrate surface is thus provided with a galvanic contour or a determined profile.
Il est en outre avantageux que le substrat puisse être muni d'un contour de surface périphérique quelconque comme par exemple un organe symétrique en rotation, des substrats avec des nervures ou des rainures mais également des plaques planes, réalisables en technique galvanique et cela de manière simple. Il est particulièrement avantageux qu'en changeant le type de substrat, il ne soit plus nécessaire d'effectuer une transformation de l'ensemble du dispositif car chaque contour quelconque de surface peut être traité avec la buse. L'expression type de It is also advantageous that the substrate can be provided with any peripheral surface contour such as for example a rotationally symmetrical member, substrates with ribs or grooves but also flat plates, achievable in galvanic technique and this so simple. It is particularly advantageous that by changing the type of substrate, it is no longer necessary to carry out a transformation of the entire device because any surface contour can be treated with the nozzle. The standard expression of
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substrat signifie dans le présent contexte, une réalisation géométrique différente du substrat à revêtir.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses du dispositif : - le réacteur est un récipient de protection et comporte un support de substrat placé dans le récipient de protection, - une vanne pour commander le débit de l'électrolyte est prévue entre la buse et la pompe, - le récipient de protection est relié au réservoir d'électrolyte et cette liai- son peut être fermée par une vanne d'arrêt, - la vanne d'arrêt est ouverte pour le mode de fonctionnement avec jet libre et cette vanne d'arrêt est fermée en mode de fonctionnement par immersion, l'électrolyte du mode à jet immergé étant accumulé dans le récipient de protection pour revenir au réservoir d'électrolyte en pas- sant par un trop-plein, - le réservoir d'électrolyte est équipé d'une installation pour mettre l'électrolyte en température, - la buse et/ou le support de substrat sont munis d'une installation de déplacement commandée pour guider la buse et/ou le support de substrat pendant l'opération de revêtement. According to other advantageous characteristics of the device: - the reactor is a protective container and comprises a substrate support placed in the protective container, - a valve for controlling the flow of the electrolyte is provided between the nozzle and the pump, - the protective container is connected to the electrolyte reservoir and this connection can be closed by a stop valve, - the stop valve is open for the operating mode with free jet and this stop valve is closed in operating mode by immersion, the electrolyte of the submerged jet mode being accumulated in the protective container to return to the electrolyte reservoir via an overflow, - the electrolyte reservoir is equipped with an installation for bringing the electrolyte to temperature, - the nozzle and / or the substrate support are provided with a displacement installation controlled to guide the nozzle and / or the substrate support during the operation coating n.
La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention pour réaliser une couche galvanique sur la surface d'un substrat, représenté de manière schématique, simplifiée dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre une image courante du procédé mis en oeuvre par un dispositif ou une installation pour la réalisation d'une couche gal- vanique sur la surface d'un substrat ou support, - la figure 2 montre une buse et un substrat, le substrat étant exposé à un jet d'électrolyte, correspondant à un jet libre,
- la figure 3 montre la buse et le substrat de la figure 2, le jet d'électrolyte étant un jet immergé, - la figure 4 est une vue schématique d'un substrat sur lequel on a ap- pliqué une couche galvanique, localement limitée, la partie droite re- présentant la superposition de points isolés, obtenus de manière galvanique, - la figure 5 est une vue comparée d'une couche de profil appliquée sur un substrat et d'une couche de contour appliquée sur un substrat. The present invention will be described below in more detail using an embodiment of the device according to the invention for producing a galvanic layer on the surface of a substrate, shown schematically, simplified in the drawings annexed in which: - Figure 1 shows a current image of the process implemented by a device or an installation for the production of a galvanic layer on the surface of a substrate or support, - Figure 2 shows a nozzle and a substrate, the substrate being exposed to an electrolyte jet, corresponding to a free jet,
- Figure 3 shows the nozzle and the substrate of Figure 2, the electrolyte jet being a submerged jet, - Figure 4 is a schematic view of a substrate on which a locally limited galvanic layer has been applied , the right part representing the superposition of isolated points, obtained in a galvanic manner, - Figure 5 is a comparative view of a profile layer applied to a substrate and a contour layer applied to a substrate.
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Description de l'exemple de réalisation
La figure 1 montre un dispositif pour la fabrication d'une couche galvanique ayant une extension spatiale définie sur une surface de substrat (ou surface de support) 2, conductrice, électrique ; ce dispositif comprend une pompe 3 pour prélever un électrolyte 4 d'un réservoir d'électrolyte 5 alimentant une buse 6 et pour générer un jet d'électrolyte 7 dirigé contre la surface 2 du substrat. Le dispositif 1 comporte également un réacteur 8 dans lequel se trouve le substrat 9 à revêtir ainsi qu'une buse 6 ; le substrat 9 et la buse 6 sont reliés respectivement à une source de courant continu 10. Description of the exemplary embodiment
Figure 1 shows a device for manufacturing a galvanic layer having a spatial extension defined on a substrate surface (or support surface) 2, conductive, electric; this device comprises a pump 3 for withdrawing an electrolyte 4 from an electrolyte reservoir 5 supplying a nozzle 6 and for generating a jet of electrolyte 7 directed against the surface 2 of the substrate. The device 1 also includes a reactor 8 in which the substrate 9 to be coated is located, as well as a nozzle 6; the substrate 9 and the nozzle 6 are respectively connected to a direct current source 10.
Le réacteur 8 comprend un récipient de protection 11 et un support à substrat 12 ou support de pièce installé dans le réservoir. De plus, entre la buse 6 et la pompe 3 on a une vanne 13 pour commander le débit d'électrolyte 4. En parallèle à la conduite de liaison 14, entre la pompe 3 et la vanne 13, il est prévu une conduite 15 partant du réservoir d'électrolyte 5 et débouchant dans la conduite de liaison 14 en amont de la vanne 13 ; cette conduite 15 comporte une autre vanne 16. Cela permet de régler le débit d'électrolyte 4 alimentant la buse 6 par la vanne 13 ainsi que l'autre vanne 16 et par le débit de la pompe 3. The reactor 8 comprises a protective container 11 and a substrate support 12 or workpiece support installed in the tank. In addition, between the nozzle 6 and the pump 3 there is a valve 13 for controlling the flow of electrolyte 4. In parallel to the connection line 14, between the pump 3 and the valve 13, there is provided a line 15 leaving of the electrolyte reservoir 5 and opening into the connecting line 14 upstream of the valve 13; this pipe 15 includes another valve 16. This makes it possible to adjust the flow of electrolyte 4 supplying the nozzle 6 by the valve 13 as well as the other valve 16 and by the flow of the pump 3.
Le récipient de protection 11 est relié par une autre conduite de liaison 17 au réservoir d'électrolyte 5 ; cette autre conduite de liaison 17 peut être couplée par une vanne d'arrêt 18 ; elle est prévue pour reconduire l'électrolyte 4 dans le réservoir d'électrolyte 5. The protective container 11 is connected by another connecting line 17 to the electrolyte reservoir 5; this other connecting line 17 can be coupled by a stop valve 18; it is intended to conduct the electrolyte 4 back into the electrolyte tank 5.
Pour garantir le bon fonctionnement du dispositif 1, le réservoir d'électrolyte 5 est équipé d'une installation 19 pour mettre l'électrolyte 4 à la température, pour que le procédé de revêtement soit essentiellement indépendant des températures ambiantes. En dessous du réacteur 1 et du réservoir d'électrolyte 5 se trouve une bâche de réception 20 pour recueillir les éventuelles fuites du réacteur 8, du réservoir d'électrolyte 5 et du système de conduite du dispositif 1, pour éviter que les fuites d'électrolyte ne sortent du système fermé et aussi pour éviter la contamination de l'environnement avec de l'électrolyte qui peut contenir le cas échéant des substances dangereuses pour la santé et l'environnement. To guarantee the proper functioning of the device 1, the electrolyte reservoir 5 is equipped with an installation 19 for bringing the electrolyte 4 to temperature, so that the coating process is essentially independent of ambient temperatures. Below the reactor 1 and the electrolyte tank 5 is a receiving tank 20 for collecting any leaks from the reactor 8, from the electrolyte tank 5 and from the pipe system of the device 1, to prevent leaks from electrolyte do not leave the closed system and also to avoid contamination of the environment with electrolyte which may contain, where appropriate, substances dangerous to health and the environment.
Le dispositif 1 est conçu de façon à pouvoir fonctionner soit avec un jet libre soit avec un jet immergé. The device 1 is designed so that it can operate either with a free jet or with a submerged jet.
Le fonctionnement avec jet libre du dispositif 1 selon la vue de la figure 2 prévoit que la buse 6 et le substrat 9 placés dans le récipient de protection 11 ne soient pas immergés dans l'électrolyte 4. Le jet Operation with a free jet of the device 1 according to the view in FIG. 2 provides that the nozzle 6 and the substrate 9 placed in the protective container 11 are not immersed in the electrolyte 4. The jet
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d'électrolyte 7, émis par la buse 6, est appliqué comme jet libre contre le substrat 9 dans le récipient de protection 11, vide. Le jet d'électrolyte 7 présente un diamètre correspondant au diamètre de la buse ; ce diamètre du jet n'augmente que légèrement en fonction de l'augmentation de la distance par rapport à la buse 6. Dans la zone du point d'impact 21 sur la surface 2 du substrat, l'électrolyte 4 coule vers l'extérieur N sur la surface 2 du substrat, c'est-à-dire s'échappe radialement vers l'extérieur du jet d'électrolyte 7 et s'accumule dans la zone du fond du réservoir de protection 11. A partir de là l'électrolyte 4 passe par l'autre conduite de liaison 17 pour revenir au réservoir d'électrolyte 5, la vanne d'arrêt 18 étant ouverte. electrolyte 7, emitted by the nozzle 6, is applied as a free jet against the substrate 9 in the protective container 11, empty. The electrolyte jet 7 has a diameter corresponding to the diameter of the nozzle; this diameter of the jet increases only slightly as a function of the increase in distance from the nozzle 6. In the region of the point of impact 21 on the surface 2 of the substrate, the electrolyte 4 flows outward N on the surface 2 of the substrate, that is to say escapes radially outwards from the jet of electrolyte 7 and accumulates in the region of the bottom of the protective reservoir 11. From there the electrolyte 4 passes through the other connecting line 17 to return to the electrolyte reservoir 5, the stop valve 18 being open.
Pendant le mode de fonctionnement avec jet immergé du dispositif 1, la vanne d'arrêt 18 est fermée de sorte que l'électrolyte 4 est retenue dans le récipient de protection 11 et revient au réservoir d'électrolyte 5 en passant par un trop-plein 22. Cela signifie qu'en mode de fonctionnement avec jet immergé du dispositif 1, le substrat 9 et la buse 6 sont immergés dans l'électrolyte 4 ; le récipient de protection 11 est complètement rempli d'électrolyte 4 et le jet d'électrolyte 7 est réalisé sous la forme d'un filet d'écoulement dans l'électrolyte 4. Le jet d'électrolyte 9 s'élargit ainsi en s'éloignant de la buse 6, c'est-à-dire que son diamètre augmente. A partir de la zone d'impact 21 sur la surface 2 du substrat, le jet d'électrolyte 7 s'échappe radialement vers l'extérieur de la surface de substrat 2. During the mode of operation with submerged jet of the device 1, the stop valve 18 is closed so that the electrolyte 4 is retained in the protective container 11 and returns to the electrolyte reservoir 5 via an overflow 22. This means that in operating mode with submerged jet of the device 1, the substrate 9 and the nozzle 6 are immersed in the electrolyte 4; the protective container 11 is completely filled with electrolyte 4 and the electrolyte jet 7 is produced in the form of a flow stream in the electrolyte 4. The electrolyte jet 9 thus widens in s' away from the nozzle 6, that is to say that its diameter increases. From the impact zone 21 on the surface 2 of the substrate, the jet of electrolyte 7 escapes radially towards the outside of the surface of substrate 2.
Le tracé du jet d'électrolyte 7, pendant le mode de fonctionnement à jet libre et pendant le mode de fonctionnement avec jet immergé du dispositif 1, est représenté d'une manière fortement schématique aux figures 2 et 3. Ces représentations de principe montrent que la zone d'impact du jet d'électrolyte 7 en mode de fonctionnement avec jet libre pour le dispositif 1, a un diamètre plus faible qu'en mode à jet immergé. The plot of the electrolyte jet 7, during the free jet operating mode and during the submerged jet operating mode of the device 1, is shown in a highly schematic manner in FIGS. 2 and 3. These representations of principle show that the impact zone of the electrolyte jet 7 in operating mode with free jet for the device 1, has a smaller diameter than in immersed jet mode.
Dans le procédé selon l'invention pour la fabrication d'une couche galvanique ayant une extension spatiale définie sur une surface de substrat de contour de forme quelconque, on dirige essentiellement la buse 6 sur une surface superficielle métallique ou conductrice électrique du substrat 9. L'électrolyte 4 sort de la buse 6 sous la forme d'un jet de liquide et rencontre la surface de substrat 2 à revêtir ou la surface d'une pièce. La buse est dans ces conditions constituée par une électrode de sorte que le courant électrique peut passer par l'électrolyte 4 ou le jet d'électrolyte 7, arriver sur le substrat 9 et faire un dépôt de métal dans In the method according to the invention for the manufacture of a galvanic layer having a defined spatial extension on a surface of substrate of contour of any shape, the nozzle 6 is essentially directed on a metallic or electrically conductive surface surface of the substrate 9. L electrolyte 4 leaves the nozzle 6 in the form of a jet of liquid and meets the surface of the substrate 2 to be coated or the surface of a part. The nozzle is in these conditions constituted by an electrode so that the electric current can pass through the electrolyte 4 or the electrolyte jet 7, arrive on the substrate 9 and deposit a metal in
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une zone étroitement limitée autour de la zone d'impact 21 ou du point statique du jet d'électrolyte 7. a tightly limited area around the impact area 21 or the static point of the electrolyte jet 7.
Le point de revêtement est appelé de préférence ici point 25 ; le diamètre de ce point 25 est déterminé par la forme de l'écoulement, le diamètre de la buse du jet d'électrolyte, la vitesse d'écoulement du jet d'électrolyte 7 ainsi que la distance entre la buse 6 et le substrat 9. L'expression forme de l'écoulement de l'électrolyte 4 indique ici si l'électrolyte 4 est appliquée sur la surface 2 du substrat sous la forme d'un jet immergé ou d'un jet libre. The coating point is preferably called point 25 here; the diameter of this point 25 is determined by the shape of the flow, the diameter of the nozzle of the electrolyte jet, the speed of flow of the electrolyte jet 7 as well as the distance between the nozzle 6 and the substrate 9 The expression form of the flow of the electrolyte 4 indicates here whether the electrolyte 4 is applied to the surface 2 of the substrate in the form of a submerged jet or a free jet.
Une modification ou un agrandissement de la distance entre la buse 6 et la surface 2 du substrat aplatit progressivement le profil du revêtement et augmente le diamètre du point 25 ; cette tendance est plus marquée dans le cas du fonctionnement avec jet libre que du fonctionnement avec jet immergé. A modification or enlargement of the distance between the nozzle 6 and the surface 2 of the substrate progressively flattens the profile of the coating and increases the diameter of the point 25; this tendency is more marked in the case of operation with a free jet than with operation with a submerged jet.
La hauteur du point 25 ou du revêtement se règle en fonction du temps pendant lequel le courant passe entre la buse 6 et la surface de substrat 2. Un autre paramètre du procédé de revêtement qui influence la hauteur (épaisseur) du point 25 est l'amplitude du courant appliqué ; plus l'intensité du courant est importante et plus fort sera le dépôt si bien que la hauteur du point 25 augmente et le diamètre du point 25 reste essentiellement constant. The height of point 25 or of the coating is adjusted as a function of the time during which the current passes between the nozzle 6 and the surface of substrate 2. Another parameter of the coating process which influences the height (thickness) of point 25 is the amplitude of the applied current; the greater the intensity of the current, the stronger the deposit, so that the height of point 25 increases and the diameter of point 25 remains essentially constant.
La figure 4 montre schématiquement le substrat 9 muni d'un revêtement en forme de point 25. Pour avoir une extension en surface de la couche galvanique sur la surface 2 du substrat, on place plusieurs tels points 25 séparés, les uns à côté des autres. Pour générer une couche de profil, on superpose de manière juxtaposée plusieurs points 25 ; le chevauchement est considéré comme superposition. FIG. 4 schematically shows the substrate 9 provided with a coating in the form of a point 25. To have a surface extension of the galvanic layer on the surface 2 of the substrate, several such separate points 25 are placed, one next to the other . To generate a profile layer, several points 25 are superimposed juxtaposed; the overlap is considered overlap.
Pour effectuer une superposition, il est prévu de déplacer la pièce à revêtir ou le substrat 9 et/ou la buse 6 pendant l'opération de revêtement pour générer ainsi de manière simple une couche de contour ou une couche de profil sur le substrat 9. On peut pour cela éviter la technique des masques ou des écrans, habituelle, pour obtenir un revêtement précis d'une surface de substrat. De plus, on supprime les étapes préparatoires de fabrication comme par exemple l'application d'une couche de vernis à la surface de substrat 12 ou une transformation de la construction d'un dispositif de revêtement. To carry out a superposition, it is planned to move the part to be coated or the substrate 9 and / or the nozzle 6 during the coating operation so as to generate in a simple manner a contour layer or a profile layer on the substrate 9. This can be avoided by the usual mask or screen technique for obtaining a precise coating of a substrate surface. In addition, the preparatory manufacturing steps are omitted, for example the application of a layer of varnish to the surface of substrate 12 or a transformation of the construction of a coating device.
Pour déplacer le substrat 9 ou la buse 6 on peut modifier la distance verticale entre ces deux éléments pour développer par exemple To move the substrate 9 or the nozzle 6 we can modify the vertical distance between these two elements to develop for example
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une couche de profil 23, représentée à la figure 5, sur la surface de substrat 2. De plus, on peut déplacer la buse et/ou le substrat 9 pour modifier la zone d'impact 21 du jet d'électrolyte contre la surface 2 du substrat pour générer une couche de contour d'épaisseur de couche constante sur la surface de substrat. a profile layer 23, represented in FIG. 5, on the surface of substrate 2. In addition, the nozzle and / or the substrate 9 can be moved to modify the impact zone 21 of the electrolyte jet against the surface 2 of the substrate to generate a contour layer of constant layer thickness on the substrate surface.
Le spécialiste saura combiner les différents mouvements de la buse 6 et du substrat 9. Cela signifie que la distance perpendiculaire entre la buse 6 et la surface de substrat 2 et le jet d'électrolyte 7 sur la surface du substrat 2 dans la zone d'impact 21 sont à modifier de manière appropriée. Sur la surface 2 du substrat on peut ainsi appliquer une couche galvanique plus précise et avec une extension spatiale définie, réalisée avec un contour de forme quelconque. Une telle couche de contour 24 représentée dans la partie droite de la figure 5, présente une couche d'épaisseur constante et le contour de la surface supérieure du substrat 9 est réalisé identique à la couche de contour 24. The specialist will be able to combine the different movements of the nozzle 6 and the substrate 9. This means that the perpendicular distance between the nozzle 6 and the surface of the substrate 2 and the jet of electrolyte 7 on the surface of the substrate 2 in the area of impact 21 are to be modified as appropriate. On the surface 2 of the substrate it is thus possible to apply a more precise galvanic layer and with a defined spatial extension, produced with an outline of any shape. Such a contour layer 24 shown in the right part of FIG. 5 has a layer of constant thickness and the contour of the upper surface of the substrate 9 is made identical to the contour layer 24.
Pour déplacer la buse 6 et le substrat 9 on a prévu chaque fois une unité de procédé pour la buse 6 et le substrat 9 ou le support de substrat 12. L'unité de procédé n'est pas représentée ici de manière détaillée dans le dessin. Il peut s'agir d'un robot comme ceux utilisés dans la technique de peinture. Cette réalisation du dispositif 1 permet de pénétrer avec la buse dans des rainures ou autres cavités de la surface 2 du substrat et y générer une couche galvanique de contour approprié ou de profil approprié. Un cas d'application possible est celui du revêtement de pièces d'un ventilateur. Pour cela, on peut envisager d'installer sur une surface d'appui d'un poussoir de soupape, une bague au bord d'un plateau pour que celle-ci ne soit appliquée que contre le bord et non sur toute la zone du plateau contre le siège de soupape. To move the nozzle 6 and the substrate 9, a process unit is provided for the nozzle 6 and the substrate 9 or the substrate support 12 each time. The process unit is not shown here in detail in the drawing. . It can be a robot like those used in the painting technique. This embodiment of the device 1 makes it possible to penetrate with the nozzle into grooves or other cavities on the surface 2 of the substrate and generate therein a galvanic layer of suitable contour or of suitable profile. A possible application case is that of coating parts of a fan. For this, we can consider installing on a bearing surface of a valve lifter, a ring at the edge of a plate so that it is applied only against the edge and not over the entire area of the plate against the valve seat.
La technique de revêtement par jet, ci-dessus, permet, dans le cas d'une couche métallique sous la forme d'un point 25, par l'impact du jet d'électronique 7, contre la surface 2 du substrat, de générer des couches galvaniques de structure quelconque, sous la forme de couches de contour ou couches profilées sur une surface de substrat car dans la zone d'impact 21 le revêtement présente la forme du point 25 lui-même dans le mode en jet libre du dispositif 1, qui n'arrive pas en contact avec de l'air ou de l'oxygène. On évite ainsi la formation d'une couche d'oxyde gênante sur la couche métallique déjà appliquée, si le point 25 reçoit de manière permanente un film de liquide ou d'électrolyte. Pour cette raison il est possible de réaliser au niveau d'un point déposé 25, d'autres points The jet coating technique, above, allows, in the case of a metallic layer in the form of a point 25, by the impact of the electronic jet 7, against the surface 2 of the substrate, to generate galvanic layers of any structure, in the form of contour layers or profiled layers on a substrate surface because in the impact zone 21 the coating has the shape of the point 25 itself in the free jet mode of the device 1 , which does not come into contact with air or oxygen. This prevents the formation of an annoying oxide layer on the already applied metal layer, if the point 25 permanently receives a film of liquid or electrolyte. For this reason it is possible to carry out at a deposited point 25, other points
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ou même de les juxtaposer pour donner aux différents points appliqués entre eux, une liaison construite. or even to juxtapose them to give the different points applied between them, a constructed connection.
Différentes séries de mesures ont montré que lorsque le dispositif 1 fonctionne avec un jet libre, on pouvait générer des points 25 de forte hauteur et de faible diamètre sur la surface 2 du substrat. Lorsque le dispositif 1 fonctionne avec un jet immergé, on génère des points 21 de plus grande surface avec un plus grand diamètre à la surface 2 du substrat car le jet d'électrolyte 7 se déploie du fait de la plus forte résistance hydraulique à travers l'électrolyte 4 entourant le jet d'électrolyte 7, à mesure que l'on s'éloigne de la buse 6. Different series of measurements have shown that when the device 1 operates with a free jet, it is possible to generate points 25 of high height and of small diameter on the surface 2 of the substrate. When the device 1 operates with a submerged jet, points 21 of larger surface with a larger diameter are generated on the surface 2 of the substrate because the electrolyte jet 7 is deployed because of the greater hydraulic resistance through the electrolyte 4 surrounding the electrolyte jet 7, as one moves away from the nozzle 6.
Lorsque le dispositif 1 fonctionne avec un jet immergé, le courant passe de la buse 6 constituée par l'anode à travers le jet d'électrolyte 7 pour atteindre le substrat 9, car dans l'électrolyte 4 qui entoure le jet d'électrolyte 7, on a une résistance hydraulique trop forte. When the device 1 operates with a submerged jet, the current flows from the nozzle 6 formed by the anode through the electrolyte jet 7 to reach the substrate 9, because in the electrolyte 4 which surrounds the electrolyte jet 7 , the hydraulic resistance is too high.
L'intensité du courant est réglée avantageusement lorsque le dispositif 1 fonctionne avec un procédé de revêtement ou un procédé à jet immergé, pour que le dépôt du métal à la surface 2 du substrat se fasse uniquement au point d'impact du jet d'électrolyte 7. Cela signifie que seulement dans la zone proche de la buse 6, l'électrolyte 4 ou le jet d'électrolyte 7 a une résistance suffisamment faible pour dépasser le seuil de dépôt et les autres points éloignés de la surface de substrat 2 se situent en dessous du seuil de dépôt. The intensity of the current is advantageously adjusted when the device 1 operates with a coating method or a submerged jet method, so that the metal is deposited on the surface 2 of the substrate only at the point of impact of the electrolyte jet. 7. This means that only in the area close to the nozzle 6, the electrolyte 4 or the electrolyte jet 7 has a resistance low enough to exceed the deposit threshold and the other points distant from the surface of substrate 2 are located below the deposit threshold.
La couche galvanique appliquée est de préférence par exemple une couche de chrome ou une couche de cuivre. Mais il est évidemment possible le cas échéant d'appliquer avec le procédé de l'invention et un dispositif correspondant, d'autres couches métalliques sur un substrat. The applied galvanic layer is preferably for example a chromium layer or a copper layer. However, it is obviously possible, if necessary, to apply with the method of the invention and a corresponding device, other metallic layers on a substrate.
Pour fabriquer plusieurs points au cours d'une même opération, on peut réaliser le dispositif 1 avec plusieurs buses pour générer plusieurs jets d'électrolyte qui sont prévus d'une manière quelconque dans le réservoir protecteur du réacteur et peuvent être réalisés par l'unité de procédé, en étant conduits indépendamment les uns des autres par rapport au substrat. To manufacture several points during the same operation, the device 1 can be produced with several nozzles to generate several jets of electrolyte which are provided in any manner in the protective tank of the reactor and can be produced by the unit process, being conducted independently of each other with respect to the substrate.
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