LU85359A1 - Dispositif pour le traitement electrolytique de rubans metalliques - Google Patents

Description

DISPOSITIF POUR LE TRAITEMENT ELECTROLYTIQUE DE RUBANS

METALLIQUES.

La présente invention concerne un dispositif pour le traitement électrolytique de rubans métalliques et a 05 trait, plus précisément, à une cellule électrolytique pour le traitement électrolytique et pour le dépôt sur des rubans métalliques, par exemple des rubans d'acier, de revêtements métalliques et/ou non métalliques.

Il existe une tendance universellement reconnue, 10 due essentiellemnt à la nécessité d'augmenter la vie utile de produits obtenus a partir d'un ruban métallique, particulièrement en acier, de produire des rubans revêtus sur une surface ou sur les deux surfaces au moyen de métaux, d'alliages ou de composés de métaux 15 afin de protéger de la corrosion le ruban et par conséquent le produit à partir duquel il est fabriqué.

' Ces revêtements peuvent être obtenus essentielle ment de deux manières, à savoir par immersion du ruban dans un bain de métal ou d'alliage en fusion ou par voie 20 électrolytique.

Chacune de ces techniques présente des avantages et des inconvénients. Le placage électrolytique (la galvanoplastie), en particulier, permet de produire des revêtements qu'il n'est pas possible d'obtenir autre-25 ment, par exemple ceux consistant en alliages dont les composantes ont des points de fusion très écartés l'un de l'autre ou ceux consistant en oxydes ou en d'autres composés qui fondent difficilement ou qui se décomposent à chaud, mais par ailleurs il ne permet pas en général 30 d'obtenir des revêtements de forte épaisseur à des vitesses industriellement acceptables. Cela provient du fait qu'à proximité du ruban 1'électrolyte est appauvri en ions métalliques par l'effet de la réaction d'électroplacage par suite de quoi il se produit une baisse du 35 rendement et par conséquent une défectuosité dans la morphologie du revêtement et un accroissement du dégage-ment de gaz? en outre, les gaz qui se dégagent au cours 2 » * du procédé électrolytique, de l'oxygène aux anodes et de l'hydrogène aux cathodes, adhèrent aux électrodes en donnant lieu à des défauts physiques dans le revêtement et en provoquant une diminution du courant de traite-05 ment. Pour minimiser ces défauts, il est nécessaire de travailler avec des densités de courant relativement basses en obtenant un revêtement d'épaisseur limitée, à moins de travailler avec des temps de traitement très longs qui ne sont toutefois pas économiques à l'échelle 10 industrielle.

Neanmoins, le dépôt par voie électrolytique présente des avantages si nombreux que l'on a fait beaucoup d'efforts pour surmonter les inconvénients susmentionnés.

15 Récemment on a proposé et appliqué une méthode extrêmement simple qui consiste à amener constamment sur » le ruban une solution fraîche et à éliminer les gaz sus mentionnés en refoulant l'électrolyte à une vitesse donnée, en contre-courant par rapport au ruban à traiter. 20 Ceci est réalisé à l'aide d'une cellule à section rectangulaire portant intérieurement des anodes insolubles, cellule à travers laquelle passe le ruban, à équidistance des anodes, lequel fonctionne comme cathode. L'électrolyte est pompé dans la cellule par l'extrémité oppo-25 sêe à celle par laquelle le ruban entre, dans les espaces entre les anodes et le ruban, et circule à grande vitesse dans la cellule en contre-courant par rapport au ruban.

De cette manière, on obtient rapidement des 30 épaisseurs de revêtement très supérieures à celles que l'on peut obtenir par voie électrolytique suivant les techniques classiques et, dans certains cas, des épaisseurs comparables à celles réalisées par les procédés de trempage à chaud.

35 La présente invention se place dans la même ligne en proposant un dispositif pour l'électroplacage à den-fl sité de courant élevée, simple, compact et avantageux en r 3 comparaison de dispositifs similaires connus.

Suivant la présente invention, on place un dispositif éjecteur dans une cellule d1êlectroplacage en forme de chambre à section rectangulaire écrasée, contenant 05 des anodes insolubles qui forment les faces planes internes les plus grandes de la cellule, le ruban métallique à revêtir circulant au centre de cette chambre avec ses faces parallèles à la surface des anodes insolubles, ledit dispositif éjecteur étant placé à 11 extrémité de 10 la cellule par laquelle pénètre le ruban métallique.

Ce dispositif éjecteur distribue 10-40% de la quantité d'électrolyte nécessaire pour l'électroplacage, dans la direction opposée à celle de la circulation du ruban métallique.

15 Ladite cellule est placée dans une cuve et est immergée dans l'électrolyte.

' Par suite de l'injection d'électrolyte au moyen du dispositif éjecteur susdit, à l'intérieur de la partie terminale de la cellule d'électroplacage, une quan-20 tité supplémentaire d'électrolyte est aspirée dans la cellule depuis son extrémité opposée, ce qui réalise le flux en contre-courant désiré entre le ruban métallique et l'électrolyte.

On va à présent décrire la présente invention par 25 rapport à l'une de ses réalisations, illustrée à titre exemple non limitatif dans les planches de dessin annexées dans lesquelles ; - la figure 1 représente une vue schématique, en coupe, de la cellule d'électroplacage, 30 - la figure 2 représente une vue schématique en coupe du dispositif éjecteur et - la figure 3 représente une vue en perspective du dispositif tout entier.

Si on se réfère à la figure 1 on voit que la cel-35 Iule 1, en forme de chambre creuse rectangulaire oblon-gue horizontale, ouverte à ses petites extrémités verti- / cales, est composée d'une enveloppe 2 qui porte intê- 4 * rieurement les anodes 3 et 3' qui constituent les grandes faces internes de la chambre d'électroplacage.

Le ruban métallique 6 à revêtir, qui fonctionne comme cathode, traverse cette chambre d'êlectroplacage, ' 05 dans la figure de droite à gauche, et est tenu en posi tion et en tension par les paires de rouleaux 7 et 7' placées respectivement à 11 entrée et à la sortie de la chambre.

Le dispositif éjecteur est placé à l'extrémité 10 d'entrée de ladite chambre et l'électrolyte y est amené par les conduits 5 et 5' et est distribué via les chambres de distribution 4 et 4'.

L*éjecteur est représenté de manière plus détaillée à la figure 2.

15 L'électrolyte, pompé à travers les conduits 5 et 5' et distribué par les chambres 4 et 4' en sortant pas «. les fentes 8 et 8' dans la chambre 9, provoque une dé pression qui aspire l'électrolyte de la chambre 10.

» La figure 3 présente une vue d'ensemble du dispo- 20 sitif suivant l'invention. La cellule 1 est placée dans une cuve 13 et immergée dans l'électrolyte. Les conducteurs isolés 11 et 12 amènent le courant aux anodes inférieure et supérieure tandis que les conduits 5 et 5' amènent l'électrolyte sous pression à l'extrémité de la 25 cellule par laquelle pénètre le ruban.

Grâce à ce dispositif, l’électrolyte frais pompé à travers 1'éjecteur exerce la double fonction d'entraîner davantage d'électrolyte dans la chambre de traitement et de renouveler à l'intérieur de la cuve la solu-30 tion qui sort par les orifices de décharge 14 et 14'.

L'extrême simplicité du dispositif suivant l'invention est manifeste.

s Il est possible, grâce à lui, d'obtenir des vi tesses relatives entre le ruban et l'électrolyte - dans 35 la chambre d'êlectroplacage - comprises dans la gamme de 0,5 à 3,0 m/s, en parvenant ainsi à régler très simple-’ ) ment l'épaisseur du revêtement.

ft 5

Comme on l'a indiqué précédemment, la présente invention se prête à un grand nombre de possibilités de traitements électrolytiques et d'électroplacage de métaux, d'alliages et de composés.

v 05 En combinant convenablement un nombre déterminé de cellules, toutes identiques, il est possible d'effectuer des traitements de nettoyage et de décapage du ruban, ainsi que des revêtements à plusieurs couches en métaux et en composés divers.

10 On décrit, dans les exemples ci-après, quelques unes de ces possibilités.

Exemple 1

Le dispositif suivant l'invention est employé pour le décapage électrolytique neutre de rubans laminés 15 à chaud soumis à un traitement mécanique brise-écaille par des méthodes connues.

Pour cette application, les électrodes fixes sont en acier doux pour les cellules anodiques et en plomb ou . en acier plombé pour les cellules cathodiques. Le ruban 20 à traiter a été soumis à vingt cycles alternés de polarité anodique et cathodique.

On a donc employé dans le dispositif quarante cellules élémentaires conformes à l'invention dans les-25 quelles le ruban fonctionne alternativement comme cathode et comme anode.

L'électrolyte était constitué par une solution aqueuse de sulfate de sodium de concentration égale à 200 g/1, à une température de 85eC, avec un pH égal à 30 7,0.

On a essayé dans les conditions susdites des vitesses de passage du ruban comprises entre 120 et 160 m/min, avec des densités de courant comprises entre 75 et 100 A/dm^.

35 Dans tous les cas, on a obtenu un ruban parfaite ment décapé, ayant une surface propre et brillante, no-. tablement résistante aux phénomènes de corrosion pendant Il la période de stockage.

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ft 6 »

Dans les mêmes conditions, mais avec un plus petit nombre de cellules (quatre paires de cellules élémentaires anodiques-cathodiques), on a réalisé la préparation superficielle avant le revêtement - léger décapa-v 05 ge et activation de la surface - de rubans laminés à froid en acier doux, en aciers micro-alliés et en alliages faibles.

Le traitement a eu une durée comprise entre 0,25 et 4 s.

10 Pour cette application également, les résultats obtenus ont été excellents en ce qui concerne la propreté et la qualité superficielle du ruban.

Exemple 2

Des rubans laminés à froid, de préférence pré-15 traités comme à l'exemple précédent, et à l'état récuit et écroui superficiellement, ont été soumis à l'électroplacage de zinc (galvanisation). La solution de traitement contenait de 60 à 80 g/l d'ions zinc en solution acide aqueuse à un pH compris entre 0 et 2, à une tempé-20 rature de 40 à 60°C.

On a effectué de nombreux essais dans la gamme de conditions susmentionnée. Dans ce cas, le ruban fonctionnait toujours comme cathode, tandis que les anodes, insolubles, étaient en alliage de plomb.

25 L'installation était constituée par vingt-quatre cellules élémentaires en série.

Avec toutes les conditions d'essai, en utilisant une vitesse de circulation du ruban fixée à 90 m/min et des densités de courant de 100, 120, 135 A/dm2, on a ob-30 tenu des revêtements de zinc uniformes et compacts, épais respectivement de 7, 8,5 et 9,5 JJ.m, correspondant à environ 50, 60 et 70 g/m^.

On voit, d'après les résultats obtenus, que grâce au renouvellement rapide de la solution dans les cellu-35 les de galvanoplastie, l'influence des variations de concentration et de température de l'électrolyte est J maintenue dans des limites réduites.

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Exemple 3

Un ruban d'acier galvanisé, de préférence traité comme à l'exemple précédent, a été soumis - conformément à 1'invention - à un traitement ultérieur de revêtement 05 au moyen de couches successives de chrome métallique et d'oxydes de chrome.

Le procédé de revêtement est effectué en deux étapes successives qui ont lieu respectivement dans deux et quatre cellules élémentaires en série. Les anodes de 10 ces cellules sont toutes du type insoluble, en alliage de plomb.

Les conditions opératoires des deux cellules du premier groupe étaient les suivantes s la composition de l'électrolyte était Cr03 115 g/l, NaP 1,73 g/l, H2SO4 15 0,5 ml/1; HBF4 0,5 ml/l; le pH était inférieur à 0,8; la température était de 45eC; la densité de courant était de 85 A/dm20

Dans ces conditions, avec une vitesse de circula-„ tion du ruban égale à 50 m/min, on a déposé 0,45 g/m2 de 20 chrome.

Les conditions opératoires des quatre cellules du deuxième groupe étaient les suivantes : la composition de 11 éléctrolyte était Cr03 40 g/l, NaF 1,73 g/l; HBF4 0,5 ml/l; le pH était égal à 3; la température était de 25 30eC; la densité de courant était de 40 A/dm^.

Avec une vitesse de circulation du ruban de 50 m/min, on a déposé 0,05 g/m2 de chrome à l'état d'oxyde.

Si on désire effectuer la placage sur une seule 30 face du ruban, il suffit de remplacer une des anodes, par exemple l'anode inférieure 3', par une plaque isolante qui s'étend à l'intérieur de la chambre 10 jusqu'à ce qu'elle vienne toucher la face inférieure du ruban 6, de manière à la protéger, spécialement aux bords laté-J 35 raux, contre la dispersion du courant autour de ces fi bords.

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Claims (3)

1. Dispositif pour le traitement électrolytique continu de rubans métalliques, dans lequel la cellule . élémentaire de traitement électrolytique est constituée . 05 par une chambre creuse à section rectangulaire, dans la quelle passe le ruban à traiter, portant sur ses grandes faces des électrodes insolubles, le circuit électrique étant fermé à travers le ruban métallique à traiter, caractérisé en ce que ladite cellule élémentaire est im- 10 mergêe dans l'électrolyte dont l'écoulement forcé à l'intérieur de la chambre de traitement de la cellule est assuré par un éjecteur.

2. Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'éjecteur est placé à l'extrémité de la 15 cellule par laquelle le ruban à traiter pénètre dans la cellule.

3. Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé en ce que l'éjecteur distribue de l'électrolyte frais vers l'extrémité de la cellule par laquelle le ru- 20 ban y pénètre et provoque une aspiration à grande vitesse de l'électrolyte à partir de l’autre extrémité de la cellule à travers la chambre de traitement. * . ‘ 7^ 30 35