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"Procdédé pour l'obtention facile et rapide de produits de grande valeur par voie électrolytique"
L'invention a pour objet un nouveau procédé permettant d'obtenir avec une grande facilité et dans des conditions particulièrement avantageuses, des produits de qualité irréprochable.
Elle s'applique notamment, mais non exclusivement à l'obtention de métaux, d'alliages et de dépôts métalliques entiè rement polis, dont les caractéristiques sont à tous points de vue bien supérieures à celles des produits obtenus par les procédés actuellement connus.
Le nouveau procédé est basé sur la constatation faite par les demandeurs que la tension appliquée aux électrolytes a non seulement une influence considérable sur la façon dont l'électrolyte se comportera, mais apporte une modification profonde dans la nature même de l'électrolyte.
Dans la pratique usuelle, on n'applique généralement aux électrolytes qu'une tension légèrement supérieure à la tension de décomposition et qui est déterminée d'une part par la résis- @
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tivité de l'électrolyte considère, d'autre part, par la force contre électromotrice de polarisation.
La valeur de la tension à employer, diaprés les principes connus, est particulièrement bien déterminée dans l'ouvrage publié en France en 1930, sous le titre "L'électro déposition des métaux" par Dr.W.PFANHAUSER, traduit par A.
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AIEMAN, N.GOITBOT et J.FREGIER.
Dans cet ouvrage qui est l'un des mieux étudiés et des plus complets, l'auteur indique en ce qui concerne le rapport entre la densité et la tension (page 94 et suivantes), comment on peut pratiquement déterminer cette tension et il ajoute (page 117) qu'élever cette tension sera nuisible puisque la densité croissant en même temps, le maximum de densité sera dépassé.
Ce n'est donc pas seulement par raison d'économie, mais également pour cause d'impossibilité matérielle que l'on n'a employé jusqu'à ce jour que des tensions réduites au minimum.
L'augmentation de la tension et par suite l'augmentation de la densité de courant produit en effet des inconvénients considérables qui pour les gens de l'art ont paru jusqu'ici constituer une barrière infranchissable.
Or, les demandeurs ont fait la constatation surprenante et inattendue que si l'on persiste à augmenter la tension, il arrive un moment ou non seulement les inconvénients connus diminuent, mais ils disparaissent complètement pendant une certaine période au cours de laquelle les résultats obtenus sont supérieurs.
Ensuite, les inconvénients réapparaissent, puis disparaissent de nouveau, si on augmente encore la tension et ainsi de suite.
Les demandeurs, après de nombreux essais ont remarqué que cette périodicité du retour des inconvénients provenait de ce que la température augmentant
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@ considérablement, elle ne devait plus se trouver en rapport normal avec la tension et la densité de courant eu égard à la composition de l'électrolyte,,
Il fallait donc.pour profiter des avantages réalisables, chercher à se maintenir dans une période de bonne marche.
0' est alors que les demandeurs ont fait cette seconde constatation : après avoir augmenté la tension jusqu'au point désirable, si on la diminue jusqu'à un point où la température reste stable, il se produit automatiquement et sans aucune intervention, que la densité de courant tend vers un maximm et la tension vers un minimum. Ces deux nouvelles valeurs ne paraissent dépendre que de la composition de l'électrolyte.
La densité de courant est alors bien supérieure à la normale et la tension sera supérieure de quelques volts à la tension normal*.
Ceci indique que la nature de l'électrolyte a été complètement modifiée au cours de l'augmentation de tension subie temporairement;
Le fait peut d'ailleurs être constaté très fa. cilement dans certains cas. Si, par exemple, on observe une solution de sulfate de cuivre à laquelle on fait subir le traitement précité, on verra apparaître un phénomène particulier à partir d'une certaine tension.
'Il se produira une circulation d'apparence sirupeuse comnençant d'abord à couler le long de l'anode ou des anodes, puis venant former au fond de la cuve des nappes animées d'un mouvement alternatif de bas en haut et vice versa, puis tendra à remonter le long de la ca- thode ou à tourner avec elle, C'est à partir de ce moment que la densité de courant augmente et que la tension tend à descendrai
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Il faut donc supposer que cette circulation constitue un chemin particulièrement conducteur dans lequel se déplacent des particules métalliques extrê- mement fines.
On constate d'ailleurs que, malgré la densité de courant élevée, les variations d'écartement des électrodes n'ont pas d'influence sensible sur la tension
Il est remarquable de constater que la partie du liquide qui se met ainsi en circulation possède des propriétés intéressantes. Elle parait s'opposer d'une façon parfaite au dégagement gazeux qui, si souvent, entraîne la formation de points et d'irrégularités sur la cathode. En outre, les nappes oscillantes se tiennent à un niveau constant si les conditions de marche de l'électrolyse restent stables.
Si on remplace une cathode tournant horizontalement par une cathode de diamètre inférieur à celui de la première, on remarquera entre la nouvelle cathode et les nappes oscillantes une couche plus claire qui ne s'oppose pas au dégagement gazeux.
;En opérant comme au début, le niveau des nappes oscillantes va remonter, la couche claire va disparattre et le processus normal reprendra dès que le niveau des nappes atteindra la nouvelle cathode.
Un phénomène analogue se produit après un arrêt prolongé du travail, le niveau, des nappes s'abaisse, elles peuvent morne disparaître complètement.
On les fera parattre de nouveau en opérant de la même manière que précédemment.
On a remarqué, aussi, que des métaux différents peuvent être déposés en même temps sans avoir à modifier la composition du bain primitif. Dans le cas du
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cuivre par exemple, ai, après le traitement de l'électrolyte par le procédé de l'invention, on place des anodes de chrome à côté des anodes de cuivre, on s'aperçoit immédiatement que l'électrolyte change de couleur, passant du bleu au vert,et l'on obtient un alliage de cuivre et chrome à la cathode sans aucune difficulté et sans avoir à changer la marche de l'élec- trolyse.
Pour utiliser le procédé objet de l'invention on doit considérer toutefois qu'il est nécessaire d'obtenir un automatisme absolu et que, dans ces conditions, il y a lieu d'utiliser des génératrices, à excitation séparée, le réglage de latension s'effectuant en agissant sur l'excitation et non au moyen d'un rhéostat de bain considéré jusqu'ici comme indispensable.
Des appareils de contrôle devront être pla cés sur le circuit d'excitation, car, dans la pratique, les indications fournies par ces appareils permettront de régler la marche à coup sur.
Il est entendu que, dans les conditions de l'opération, il y aura lieu de prévoir la grandeur des cuves en tenant compte de la densité du courant que l'on peut atteindre et en tenant compte des écarts de température dus aux influences extérieures (température ambiante, température des locaux chauffés: l'hiver, etc...).
La réalisation du procédé exposé ci-dessus a lieu de la façon suivante : quelle que soit la compo- sition de l'électrolyte, on augmente progressivement la tension à 2, 3, 4,5, 6, 8, 10.... etcio... volts et cela jusqu'au moment où l'on constate que l'intensité résultant, du circuit des éleetrodea continue à augmenter alors que la tension elle-même tend à redescendre.
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Ceci coïncidant avec une élévation marquée de la température de l'électrolyte, on diminue alors progressivement la tension jusqu'à ce que la température de l'électrolyte reste stable.
Au bout de peu de temps, la tension aura atteint son minimum et la densité de courant aura atteint son maximum. Le processus d'électrolyse sera alors parfaitement établi et les produits obtenus seront d'une qualité remarquable comme aspect extérieur, structure, pureté et caractéristiques mécaniques.
Ce procédé est particulièrement efficace lorsqu'il est utilisé avec le concours de dispositifs lissaurs et notamment avec des cathodes tournantes et des dispositifs lisseurs agissant de la manière décrite dans le brevet allemand n 480.420 du 18 mai 1926 et le brevet français correspondant n 628.300 du 4 novembre 1926.
Voici, à titre d'exemple, l'application du procédé à l'obtention d'un tube de cuivre électrolytique d'environ 125 décimètres carrés de surface latérale dans un bain ne comportant aucune matière que de l'eau avec 24 % de sulfate de cuivre et préférablement très peu d'acide, à la température À initiale de 15 . En agissant sur l'excitation, on porte la tension de la génératrice, successivement à 2, 4, 6, 8, 10, 12,14 volts.
On obtient les intensités totales correspondantes : 100- 200-500-400-500-800 ampères.
A partir de 14 volts, la tension marquera une tendance à redescendre et l'intensité va monter, la tem- pérature s'accroîtra rapidement.
On agira alors en sens inverse sur l'excitation pour redescendre progressivement la tension et maintenir la température jusqu'au moment où cette température
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ne croîtra plus, ce qui aura lieu aux environs de 45 à 50 .
On aura ainsi stabilisé la tension à 6 ou 8 volts et l'intensité à 1100 ou 1200 ampères qui res- teront une marche stable au cours de laquelle on pour- ra obtenir sans inconvénient un dépôt inpeccable, poli, à grain très fin et l'on pourra,si on le désire, compo- ser un alliage en ajoutant des anodes du métal choisie
La dépense d'énergie qui est faite en sup- plément en raison de la\tension utilisée est largement compensée par la qualité et la valeur du produit obtenu., ainsi que par l'économie réalisée d'autre part grâce à l'absence de produits spéciaux, l'absence de chauffa- ge auxiliaire et l'absence de dispositifs d'agitation de l'électrolyte'. ;
L'examen miocrographique tube épais obtenu par le procédé de l'invention, révèle une finesse extra- ordinaire du graiù.
En outre, les caractéristiques mécaniques du métal constituant un tel tube montrent la coexistence d'une grande dureté avec une résistance à la rupture et des allongements élevés, ainsi qu'une très grande malléabilité L'analyse chimique en constate la pure- té.
Ceci indique nettement la grande valeur du produit obtenue Il y a lieu, en outre, de remarquer que le tube est sorti du bain électrolytique entièrement fini et poli sans avoir à subir aucun traitement et aucun polissage mécanique ultérieur. Dans le cas de plaques ou cylindres destinés à l'héliogravure ou travaux analogues. un léger charbonnage pourra être effectué si nécessaire.
On a pu obtenir de la même façon et aussi facilement des dépôts de fer, de zinc, et d'aluminium
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ainsi que des alliages de bel aspect extérieur et dont les propriétés physiques et mécaniques sont nettement supérieures à celles des produits connus jusqu'à ce jour.