LU86299A1 - Perfectionnements aux installatione a cellules verticales pour l'electrodeposition continue de metaux a una densite de courant eleve - Google Patents

Description

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PERFECTIONNEMENT AUX INSTALLATIONS Â CELLULES VERTICALES POUR L'ÉLECTRODÉPOSITION CONTINUE DE MÉTAUX Â UNE DENSITÉ DE COURANT ÉLEVÉE

La présente invention concerne un perfectionne-05 ment apporté aux installations à cellules verticales servant à l’électrodéposition continue de métaux à une densité de courant élevée et a trait, plus· particulièrement, â la disposition des moyens de pompage de l'électrolyte et à la conformation de la partie inférieure de 10 l’installation, perfectionnement qui conduit à une simplification de l’installation et des opérations de manutention qui y sont relatives tout en améliorant l'uniformité des conditions hydrodynamiques du traitement.

Dans le domaine du revêtement continu de métaux, 15 en particulier de feuillards d’acier, au moyen d'autres métaux protecteurs (comme par exemple le zinc et ses alliages avec d'autres métaux tels que le fer, le nickel, etc.), les procédés de revêtement êlectrolytiques utilisant une grande vitesse de passage du feuillard (dépas-20 sant même 150 m/min) et une densité de courant élevée (dépassant même 180 A/dm2) deviennent de plus en plus habituels. Comme on le sait, ces procédés à densité de courant élevée exigent qu'il s'établisse une certaine vitesse relative entre l'électrolyte et le feuillard à 25 revêtir -qui fonctionne en tant que cathode- afin d'éliminer du voisinage du feuillard le gaz qui se dégage inévitablement et'afin qu'en outre l'électrolyte soit doté d'une.turbulence suffisante pour réduire l'épaisseur de la couche limite appauvrie en ions métalliques qui doi-30 vent être déposés, afin de permettre un déroulement normal de 1 'électrodéposition et d'assurer un rendement satisfaisant.

Au surplus, ces procédés exigent une constance excellente des conditions hydrodynamiques, essentielle 35 dans les êlectrodépositions, étant donné qu'elles influencent notablement la qualité et la composition du revêtement, ainsi que le rendement du procédé.

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Du point de vue théorique, les procédés d'élec-trodêposition élevée présentent des avantages importants dont quelques-uns sont au moins partiellement acquis dans les installations réalisées jusqu'à présent. Toute-* 05 fois, la situation ne semble pas encore bien stabilisée, en particulier en ce qui concerne les produits semi-finis destinés à des biens de grande et de très grande consommation pour lesquels on exige d'excellentes propriétés de résistance à la corrosion associées de gran-10 des qualités esthétiques, comme par exemple pour les feuillards d'acier destinés à la construction de carrosseries pour automobiles.

Pour ce type de produits, et en particulier pour les feuillards d'acier recouverts de zinc et d'alliages 15 de zinc et d'autres métaux (fer, nickel, etc.), on a cru tout d'abord que les installations à cellules horizontales étaient particulièrement intéressantes. Néanmoins, l'expérience pratique ne semble pas avoir donné pleinement satisfaction puisque les installations à cellules 20 horizontales semblent devoir être remplacées par des installations à cellules verticales.

Toutefois, la disposition verticale des cellules fait en sorte que le feuillard passe de haut en bas dans une série de cellules et dans le sens opposé dans une 25 autre série de cellules, de telle manière qu'il est impossible d'uniformiser dans toutes les cellules les conditions hydrodynamiques à l’interface entre le feuillard et l'électrolyte.

En vue de pallier cet inconvénient important, la 30 Demanderesse a déjà déposé une demande de brevet français ( 85 11 173 ) suivant laquelle on assurait à l'é lectrolyte voulue et nécessaire des conditions hydrodynamiques. En particulier, dans une paire de cellules dans laquelle le feuillard à revêtir parcourt une cellu-35 . le de haut en bas et l'autre dans le sens opposé, des moyens de pompage de l'électrolyte étaient placés dans chaque cellule à hauteur de l'extrémité de la cellule >1., Sil.

3 par laquelle le feuillard entre ou sort, de manière telle que l'écoulement de l'électrolyte dans une cellule de la paire se fasse dans le sens opposé de celui qui est réalisé dans l'autre cellule.

05 Cette disposition d'installation a été essayée en usine et a donné d'excellents résultats, mais elle présente néanmoins pour la pratique quelques inconvénients secondaires bien que préjudiciables au point de vue industriel. Par exemple, il est difficile de régler les 10 moyens de pompage de chaque paire de cellules de manière parfaitement égaley il en résulte un manque d'uniformité des conditions d'écoulement de l'électrolyte, ce qui exerce des influences négatives sur l'uniformité de la qualité du revêtement. De plus, la disposition même des 15 moyens de pompage impose l'emploi de moyens anti-êcla-boussement qui constituent cependant une source éventuelle de dégradation de la qualité superficielle du feuillard et du revêtement, ainsi qu'un encombrement gênant la manutention des cellules.

20 La présente invention se propose d'obvier à ces inconvénients et à d'autres encore, en procurant en même temps une installation plus simple et moins coûteuse que les précédentes, tout en étant capable d'assurer des vitesses de circulation élevées de l'électrolyte dans les 25 cellules de traitement, avec une turbulence importante.

Un autre objet de cette invention est de permettre d'obtenir dans chaque cellule d'une paire dé cellules des conditions hydrodynamiques identiques, afin d'assurer le meilleur rendement possible de l'électrodé-30 position ainsi qu'une excellente qualité du dépôt.

Dans une installation pour l'électrodéposition continue et à densité de courant élevée de métaux sur d'autres corps métalliques en mouvement, en particulier des feuillards d'acier, constituée par au moins une uni-35 té de traitement pourvue d'une chambre supérieure et d'une chambre inférieure contenant toutes deux de l'électrolyte et raccordées l'une & l'autre par deux cellu- 4 les verticales d'électrodéposition,installation dans laquelle le feuillard à revêtir passe en parcours descendant de ladite chambre supérieure, à travers la première desdites cellules, à la chambre inférieure dans laquelle 05 il est dévié et retourne en parcours ascendant, à travers la deuxième desdites cellules, dans la chambre supérieure, tandis que l'électrolyte est forcé de passer dans une cellule avec un sens de mouvement opposé à celui selon lequel il passe dans l'autre cellule, on in-10 troduit un perfectionnement capable de simplifier l'installation et d'uniformiser les conditions hydrodynamiques dans les cellules.

Suivant la présente invention, ce perfectionnement est caractérisé par le fait que l'on utilise pour 15 chacune des unités de traitement un seul dispositif de pompage placé à une extrémité d’une seule des deux cellules verticales, la chambre vers laquelle le refoulement dudit dispositif de pompage est dirigé étant complètement remplie d'électrolyte et en communication di-20 recte et continue avec l'extérieur uniquement à travers l'autre chambre, par l'intermédiaire desdites cellules verticales d'êlectrodéposition.

Ce dispositif de pompage est installé de préférence à l'extrémité inférieure de la cellule qui est 25 traversée de bas en haut par le corps métallique à revêtir, avec le refoulement dirigé dans la chambre inférieure; le dispositif de pompage est avantageusement constitué par un éjecteur, c'est-à-dire un dispositif dans lequel la grande énergie cinétique d'une quantité 30 de fluide primaire est utilisée pour entraîner une plus grande quantité de fluide secondaire, et dont le fluide primaire entraîneur est constitué par de l'électrolyte prélévé de ladite chambre inférieure, tandis que le fluide secondaire entraîné est constitué par de l'élec-35 trolyte repris de la chambre supérieure à travers la cellule verticale sur laquelle est monté l'éjecteur«

Comme la. chambre inférieure est remplie d'élec- '· i. t '· » 5 trolyte et fermée, à l'exception de la communication avec la chambre supérieure à travers les cellules verticales, l'électrolyte pompé par l’éjecteur de la chambre supérieure dans la chambre inférieure à travers une cel-05 Iule ne peut que remonter dans la chambre supérieure à travers l'autre cellule.

Du fait de l’incompressibilité des liquides, il suffit de construire les deux cellules en prévoyant des surfaces transversales internes égales pour faire en 10 sorte que les débits et les vitesses d’écoulement de l’électrolyte dans les deux cellules soient toujours parfaitement équivalents.

On va à présent décrire 1’invention de manière plus détaillée en se référant à une de ses réalisations 15 représentée à simple titre d’exemple nullement limitatif à la planche de dessin annexée où on montre la coupe en élévation d’une unité de traitement à cellules verticales conforme à l'invention.

Suivant cette forme d’exécution, l’unité de trai-20 tement est constituée par un récipient subdivisé en une chambre supérieure 1 et une chambre inférieure 2 séparées l’une de l’autre par une paroi 3. La chambre 1 est ouverte vers le haut et comporte les rouleaux 4 et 5 destinés à guider le feuillard 6, respectivement à l’en-25 trêe et à la sortie de l’unité de traitement. Elle comporte en outre les orifices 7 et 8, munis de soupapes, nécessaires pouf la vidange de la chambre 1 et pour permettre, au moyen de dispositifs non représentés, de rétablir le pH et la concentration des divers ions pour 30 l'électrodéposition; les moyens permettant de réaliser ces opérations susdites sont connus et ne sont donc pas décrits. La chambre inférieure 2 est hermétiquement étanche par rapport au milieu extérieur et ne communique avec la chambre 1 qu'à travers les cellules êlectrolyti-35 ques 9 et 10; elle est munie aussi d’un conduit inférieur 11 pourvu de la soupape 14 pour l’évacuation du fluide qui y est contenu et de moyens, indiquée globale- **', ’* Λ.

6 ment par 12 et 13, placés à la partie supérieure de la chambre 2, permettant de réaliser l'évacuation continue de gaz qui pourraient s'accumuler dans ladite chambre.

La paroi 3 qui sépare la chambre 1 de la chambre 05 2 est conformée de manière à constituer du côté de la chambre 2 une zone plus élevée où peut migrer la gaz pouvant éventuellement s'accumuler dans la chambre 2. Cette paroi 3 porte les cellules êlectrolytiques 9 et 10 dont celle traversée de bas en haut par le feuillard est 10 munie à son extrémité inférieure de moyens capables de soutirer de l'électrolyte de la chambre supérieure 1 à destination de la chambre inférieure 2 en le faisant passer par la cellule 10. Ces moyens consistent de préférence en un groupe êjecteur 15 dont le fluide primaire 15 entraîneur est constitué par de 1'électrolyte pompé à l'aide de la pompe 16 du conduit 11 qui communique avec la chambre inférieure 2, tandis que le fluide secondaire entraîné est constitué par l'électrolyte contenu à l'intérieur de la cellule 10 et qui y est continûment ren-20 voyé en provenance de la chambre supérieure 1.

Lors du fonctionnement, la pompe 16 prélève de la chambre 2 un certain débit d'électrolyte et l'y renvoie à travers 1'êjecteur 15 de telle manière que dans la chambre 2 le bilan de la circulation de ce fluide est 25 nul. Toutefois, l'électrolyte pompé dans 1'êjecteur en tant que fluide primaire en rappelle nécessairement de l'autre en provenance de la chambre supérieure i à travers la cellule 10. De cette manière on obtient dans la chambre inférieure 2 un bilan positif d'entrée d'élec-30 trolyte.

Toutefois, en raison de la structure de la chambre inférieure, l'électrolyte soutiré de la chambre supérieure ne peut pas s'y accumuler mais ne peut que remonter de la chambre inférieure dans la chambre supé-35 rieure à travers la cellule électrolytique 9, à un débit qui est certainement identique à celui existant dans la cellule 10, à condition que ces deux cellules aient des 7 'A. 1.

dimensions internes identiques, ce qui est aisé à obtenir.

De cette manière, les objectifs de la présente invention sont atteints complètement et de façon satis-05 faisante. De fait, l'installation est plus économique et plus fiable parce qu'elle n'utilise qu'un seul élément de pompage pour chaque paire de cellules. L'emploi d'é-jecteurs assure obligatoirement une vitesse de passage de l'électrolyte élevée et un débit à turbulence relati-10 vement grande. L'artifice de la pressurisation de la chambre inférieure 2, indéformable et constamment remplie de liquide, au moyen d'électrolyte rappelé à travers une des deux cellules assure que le même débit identique de l'électrolyte remonte vers la chambre supé-15 rieure à travers l'autre des deux cellules, ce qui assure l'équivalence des conditions hydrodynamiques dans les deux cellules.

Par souci de simplicité et de concision, la présente description a omis des aspects particuliers et des 20 détails tels que, par exemple, la structure des cellules électrolytiques et des électrodes, les circuits de courant et les circuits externes pour le réglage du pH et des concentrations de l'électrolyte, qui ne concernent pas immédiatement la présente invention et qui sont suf-25 fisaroment connus pour ne pas imposer une discussion particulière .

En tout 'état de cause, il est important de noter que les cellules verticales suivant la présente invention procurent encore d'autres avantages que ceux qui 30 ont déjà été mentionnés, en particulier en ce qui concerne la grande versatilité que présentent les cellules verticales de ce type. De fait, comme la partie supérieure des cellules est complètement libre, il est possible d'introduire par le haut des anodes insolubles ou 35 solubles, de modifier facilement leur largeur, d'insérer et manoeuvrer des masques pour protéger les bords des feuillards et, par conséquent, de travailler suivant une 8 large gamme de procédés d'électrodéposition sur les deux faces du feuillard ou sur une seule face, sans que la structure des cellules ne doive être modifiée et au prix d'une faible perte de temps. 1

Claims (3)

1. Installation pour l'électrodéposition continue et à densité de courant élevée de métaux sur d'autres corps métalliques en mouvement, en particulier des 05 £euillards d'acier, constituée par au moins une unité de traitement pourvue d'une chambre supérieure et d'une chambre inférieure contenant toutes deux de l'électrolyte et raccordées l'une à l'autre par deux cellules verticales d'électrodéposition, installation dans laquelle 10 le feuillard à revêtir passe en parcours descendant de ladite chambre supérieure, à travers la première desdites cellules, dans la chambre inférieure dans laquelle il est dévié et retourne en parcours ascendant, à travers la deuxième desdites cellules, dans la chambre su-15 pêrieure, tandis que l'électrolyte est forcé de passer dans une cellule avec un sens de mouvement opposé à celui selon lequel il passe dans l'autre cellule, caractérisée par le fait que l'on utilise pour chacune des unités de traitement un seul dispositif de pompage placé à 20 une extrémité d'une seule des deux cellules, la chambre vers laquelle le refoulement dudit dispositif de pompage est dirigé étant complètement remplie d'électrolyte qui n'est en communication continue avec l'extérieur de ladite chambre qu'à travers l'autre chambre, par l'inter-25 médiaire desdites cellules verticales d'électrodêposi-tion«

2. Installation pour 1'êlectrodêposition de métaux suivant la revendication 1 caractérisée par le fait que ledit dispositif de pompage est installé à l'extrê- 30 mité inférieure de la cellule qui est traverséede bas en haut par le corps métallique à revêtir, avec le refoulement dirigé dans la chambre inférieure.

3. Installation pour 1'êlectrodêposition de métaux suivant la revendication 2 caractérisée par la fait 35 que ledit dispositif de pompage est constitué par un éjecteur dont le fluide primaire entraîneur est constitué par de l'électrolyte prélevé de ladite chambre infé- » 10 * - fr« £· U. * rieure, tandis que le fluide secondaire entraîné est constitué par de l'électrolyte repris de la chambre supérieure à travers ladite cellule. % ' »