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Galvanoplastie au nickel et au cobalt avec courant périodiquement
La présente invention concerne la galvanoplastie au nickel, au cobalt et à leurs alliages, au moyen de courant périodiquement inversé.
Dans la galvanoplastie au nickel, au cobalt et leurs allia- ges, il est très intéressant d'obtenir des recouvrements aussi unis que possible et du meilleur éclat. Il est utile de nickeler ou de cobalter avec des densités de courant élevées dans le but de réduire le temps de l'opération ou les dimensions des bains de galvanoplastie. Jusqu'ici le nickelage et le cobaltage se faisaient avec des densités de courant relativement faibles, d'habitude in- férieures à 50 ampères par pied carré (approximativement 5 amp/dm2= 5 ampères par décimètre carré) de surface, pare alité du
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dépôt de nickel ou de cobalt était inacceptable avec des densités de courant supérieures.
Il était de plùs nécessaire de buffler et de polir les dépôts de nickel à usage commercial, par exemple là où le nickelage était suivi d'un chromage ou pour d"autres applications où il fallait obtenir des recouvrements unis et brillants de bel aspect.Le nickelage demandait un entretien cons- tant des bains et une grande expérience pour donner du travail tout- à-fait acceptable.
Comme on sait, le nickelage présente de grandes diffécultés si on désire obtenir des dépôts importants de l'ordre de 0,005 pouce (0,125mm) ou plus. Le nickel a tendance à devenir rugueux et terne même quand on prend les plus grands spins, et il faut faire suivre l'opération de bufflages et polissages répétés si l'on veut obtenir un aspect commercialement acceptable. Les pièces à angles vifs, telles que des plaques carrées et semblables, demandent beaucoup d'attention au point de vue de leur disposition dans le bain de galvanoplastie par rapport aux anodes et il faut utiliser un courant de faible densité pour éviter des dépôts exagérés aux angles.
Si l'on utilise pour le nickelage, des électrolytes au nickel auxquels on a ajouté des produits pour augmenter le brillant, habituellement des agents organiques d'addition, et que les dépôts sont brillants, l'opération est très critique. Une densité de courant maxima admissible ne peut être dépassée pour aucune partie de surface, sans brûler . Un des défauts du nickel brillant obtenu dans de tels bains, est sa fragilité. La composition du bain doit être maintenue dans des limites serrées. Si un fil recouvert de plusieurs millièmes de pouce (0,001 pouce = 0,025mm) d'un tel type de nickel brillant, est plié, la couche de nickel se brise souvent.
Les mêmes difficultés qu'avec le nickel ont été rencontrées avec le cobalt.
Le but principal de l'invention est de perfectionner et de rendre plus rapide la galvanoplastie au nickel, au cobalt et à
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leurs alliages provenant d'un de leurs électrolytes.
A cet effet, l'invention consiste essentiellement en un pro- cédé de galvanoplastie au nickel, au cobalt ou à leurs alliages provenant d'un, de leurs électrolytes, comprenant l'application à la pièce traitée d'un courant périodiquement inversé dont le cycle est tel que la période cathodique du cycle dure deux secondes ou moins et la période de courant anodique du cycle dure entre la moitié et le vingt-cinquième de la période cathodique.
Différentes formes d'exécution préférées de l'invention seront décrites ci-après à titre d'exemple, avec référence au dessin annexé, dans lequel:
La figure 1 est une vue de face partiellement en coupe d'un bain de galvanoplastie fonctionnant conformément à l'invention; et la figure 2 est une représentation schématique du cycle du courant périodiquement inversé de la présente invention, donnant le sens et la densité du courant en fonction du temps d'électrolyse.
On a découvert que le nickel, le cobalt et leurs alliages peu- vent être déposés électrolytiquement sur des pièces, en partant d"un électrolyte contenant du nickel, du cobalt ou un mélange des deux, avec comme résultat une amélioration remarquable du brillant, de la rapidité et du poli des dépôts électrolytiques, quand on appli- que à la pièce traitée un courant périodiquement inversé consis- tant en une série de cycles successifs, à chaque cycle la pièce traitée devenant cathode pour une période ne dépassant pas deux secon des, pendant laquelle elle reçoit une couche microscopique de métal, et devenant ensuite anode pour un temps valant entre 1/2 et 1/25 de la période cathodique, pour enlever une partie du mé- tal déposé antérieurement ;
la durée de la période anodique et la densité du courant sont telles que Ilion applique à la pièce une quantité de coulombs de courant électrique anodique valant entre 4% et 60%.des coulombs du courant appliqué dans la période catho- dique précédente. L'emploi d'un cycle de courant périodiquement in- versé de telle nature, dans la galvanoplastie au nickel, a donné
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des résultats de qualité et d'amélioration inattendues.
Là où on considérait que 50 ampères par pied carré (5 amp/dm2) était une densité de courant maximum possible pour la galvanoplastie de presque tous les genres de pièces au nickel, au cobalt ou à leurs alliages au moyen de courant continu ininterrompu, l'em- ploi de courant périodiquement inversé a produit des dépôts ex- ceptionnellement lisses et brillants de tels métaux avec des densités de courant entre 100 et 500 ampères par pied carré (10- 50 amp/dm2) et plus, pendant la partie cathodique du cycle. Des dépôts de nickel polis comme un miroir ont été obtenus au moyen de courant périodiquement inversé et une gamme très étendue de densités de courant entre 500 ampères par pied carré (50 amp/dm2) et quelques ampères par pied carré (10 dm2) et même moins.
On a obtenu dans une cellule des panneaux brillants sur toute leur surface, le courant maximum employé dépassant, dans ce cas, les par pied carré (30 amp/dm). Lespièces nickelées produites 300 ampères/au moyen de courant d'électrolyse périodiquement in- versé sont exceptionnellement bien polies sans noeuds, aspérités, pores nuages, brûlures, piqûres et autres défauts de galvano- plastie. D'autres avantages du cycle de courant périodiquement inversé appliqué au nickelage seront exposés ci-après.
On peut utiliser, comme électrolytes au nickel conve- nant pour le nickelage, des solutions de sels-acides de nickel quelconques habituelles. Le mono-et bisulfate de nickel, les sels au chlorure de nickel peuvent être utilisés dans n'importe quelle combinaison pour la galvanoplastie avec courant périodi- quement inversé. D'autres sels de nickel de galvanoplastie peu- vent être utilisés. Les bains de nickelage sont acides, ayant un pH entre 0,5 et 6. Dans beaucoup de cas, on peut ajouter des tampons tels que l'acide borique, et d'autres agents d'addition; dans certains cas des résultats avantageux sont obtenus quand ils sont présents.
Comme agents d'addition appropriés, on peut
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citer les sulfonates organiques, tels que l'acide naphtalène 1,5-disulfonique, le sulfate d'ammonium, la formaldéhyde, le formiate de nickel, le sulfate de sodium, le lauryl sulfate de sodium, et le chlorure d'ammonium. Les gommes arabique, adragan- te et semblables peuvent être présentes. S'il le faut, on peut ajouter aux électrolytes de l'acide sulfurique ou chlorhydrique.
Pour le cobaltage, l'électrolyte peut contenir le sulfate de cobalt, le chlorure de cobalt ou un mélange des deux.
On peut ajouter avantageusement à ces solutions des agents d'ad- dition semblables à ceux utilisés dans les électrolytes au nickel.
Le pH des électrolytes aqueux peut aller de 0,5 à 6.
Pour la galvanoplastie avec des alliages nickel- cobalt, on dissout dans l'électrolyte aqueux des mélanges de sels de cobalt et de nickel. Les bains peuvent avoir un pH entre 0,5 et 6. Pour l'électrolyse à alliages, on utilise des anodes en nickel-cobalt. Des alliages particulièrement utiles sont ceux qui contiennent entre 80% et 97% de nickel, et de 20% à 3% de cobalt. Cependant l'électrolyse est possible facilement avec de plus grandes proportions de cobalt.
La figure 1 du dessin montre un bain d'électrolyse au nickel, au cobalt ou alliage 10 consistant en un réservoir 12 qui peut être garni, si nécessaire, d'une paroi 14 contre la corrosion et isolante en caoutchouc synthétique, verre ou matière semblable. Le réservoir 12 est rempli d'un électrolyte aqueux 16. Une anode 18 en nickel, en cobalt ou en un alliage nickel-cobalt, peut être placée dans l'électrolyte 16. L'anode 18 peut contenir de petites quantités d'impuretés courantes, ou peut être préparée d'une manière classique ou désirée quelconque.
L'anode 18 est pendue à une barre conductrice 20. Une pièce 22 à métalliser est maintenue par un crochet 24 suspendu à une barre conductrice 26. La pièce 22 à nickeler peut être un corps @
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métallique ou peut être tirée d'une matière quelconque condui- sant l'électricité et pouvant être recouverte par électrolyse.
Cette pièce peut donc être du graphite ou un corps en cire ou en matière plastique avec une surface recouverte d'argent, une matière graphitique, métallique ou autre conduisant le courant électrique de manière à ce que sa surface puisse être recouver- te par électrolyse.
Le courant est fourni aux barres conductrices 20 et 26 au moyen de connexions 30 venant d'une source appropriée 28 de courant périodiquement inversé. Le mécanisme particulier de four- niture de courant périodiquement inversé ne fait pas partie de l'invention, mais de tels systèmes d'inversion périodique du cou- rant sont connus. Ainsi le courant continu provenant d'une sour- ce telle qu'un redresseur, une génératrice ou une batterie peut être périodiquement inversé par un inverseur double à main ou par un mécanisme approprié. Un tambour à contact entraîné par un moteur ou par un autre dispositif d'entraînement cadencé peut être construit et agencé de façon que le courant continu s'écoulant dans un sens soit appliqué aux barres conductrices 20 et 26 pour une période et ensuite inversé conformément à la présente invention.
Si on le désire, on peut construire une gé- nératrice dont l'excitation est inversée par intervalles, pro- duisant ainsi le courant périodiquement inversé, ou bien les enroulements d'une génératrice de courant alternatif peuvent être disposés de façon qu'elle produise un courant périodiquement in- versé du type décrit.
Le brevet belge n 474. 253 du 1 juillet 1947 décrit un cycle de courant périodiquement inversé ayant une période cathodique de 2 à 40 secondes, et une période anodique de 1/2 à 10 secondes, avantageux pour la galvanoplastie avec une grande
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variété de métaux dont le cuivre le laiton, l'or etc. Dans la galvanoplastie au nickel, au cobalt et à leurs alliages, cer- tains avantages ont été obtenus avec le cycle décrit dans ce brevet. Cependant, conformément à la présente invention, un courant périodiquement inversé dont la partie cathodique du cycle appliqué à la pièce à nickeler dure deux secondes au plus et de préférence moins d'une demi-seconde, donnera des dépôts électro- lytiques améliorés de manière inattendue de nickel, cobalt ou alliage nickel-cobalt, ayant une surface unie et fortement polie.
Dans la plupart des cas, les recouvrements ressembleront à des miroirs. La portion anodique vaudra 1/2 ou 1/25 de la partie cathodique du cycle et les densités de courant sont réglées de façon que la partie anodique du cycle donne de 4% à 60% des coulombs du courant appliqué pendant la période cathodique.
Le cycle de courant périodiquement inversé suivant la présente invention est représenté à la figure 2 du dessin. Le courant est d'abord appliqué à la pièce 22 partant de 0 et montant jusqu'à une valeur A, la pièce formant cathode pour un intervalle de temps X d'une seconde au moins jusqu'au point B où le courant est inversé et la pièce forme anode avec une den- sité de courant C. Pendant l'intervalle de temps X, une couche microscopique de nickel, par exemple, est déposée sur la pièce.
En C, la couche déposée est en partie enlevée afin de retirer du nickel inférieur de mauvaise qualité pendant l'intervalle de temps Y valant entre 1/2 et 1/25 de l'intervalle de temps X.
En D le courant est inversé et la densité de courant passée .par une valeur zéro en E, la pièce redevient ensuite cathode avec une densité de courant F. Le cycle est répété jusqu'à ce qu'on obtienne sur la pièce un dépôt d'épaisseur déterminée de nickel.
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Quoique l'on ait représenté le courant entre A et B comme continu, il ne doit pas être aussi continu ou uniforme que représenté. Le courant peut donc avoir une composante alterna- tive ou être inégal entre A et B, et entre C et D, ou subir des fluctuations voulues ou inévitables. Le courant peut aussi prendre un temps appréciable pour passer de 0 à A; de même de B à C le courant peut prendre un temps assez long pour s'inverser de sorte que les lignes 0-A et B-C peuvent être obliques ou même s'incurver sur l'axe 0. Ainsi, dans un cas, avec un intervalle anodique de 1/500 seconde, des oscillogrammes ont montré que le courant traversait réellement la pièce pendant 0,001 seconde.
La question essentielle est qu'il y ait dépôt de nickel ou de cobalt pendant l'intervalle X et enlèvement de nickel ou de cobalt pendant l'intervalle Y.
Quoique pour des raisons pratiques les densités de courant en A et en C peuvent être pratiquement les mêmes, il n'est pas nécessaire que la valeur C soit égale à la valeur A.
Les densités de courant en A et en C sont limitées pratiquement par des considérations de brûlure du métal et d'autres dommages.
La condition critique est que les coulombs du courant appliqué pendant la partie cathodique du cycle soient suffisants pour déposer une couche élémentaire de métal et que ceux de la partie anodique du cycle valent de 4% à 60% des coulombs du cou- rant appliqué pendant la partie cathodique du cycle pour enle- ver une partie notable de la couche élémentaire déposée précédem- ment.
Quand un courant galvanoplastique constituant la partie cathodique du cycle est appliqué à la pièce traitée, il y a dépôt de nickel sur celle-ci
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A cause de différents facteurs intervenant dans l'élec- trolyse de nickel et de cobalt en solution, le métal se dépose d'ordinaire en quantités disproportionnées sur les diverses par- ties de la pièce. Des coins ou d'autres aspérités amassent, en général, le nickel ou le cobalt plus rapidement qu'une partie plane. De même ce sont les renfoncements qui prennent le moins de nickel ou de cobalt. A certains endroits le dépôt est plus brut qu'à d'autres. De plus au fur et à mesure du dépôt,, la ru- gosité s'accentue, et les noeuds et les aspérités apparaissent de façon accélérée.
Les facteurs qui encouragent un mauvais nicke- lage ou cobaltage sont de plus en plus prononcés quand les den- sités de courant augmentent.
Pendant l'enlèvement ou partie anodique du cycle, on pense que c'est de préférence le nickel de mauvaise qualité qui est enlevé de la couche élémentaire déposée; par exemple les noeuds, les pores et les aspérités semblent disparaître ou être enlevés en plus grande quantité que d'autres parties. On obtient donc un effet de polissage. Le résultat d'un cycle complet,est Que-. l'on produit une couche élémentaire de nickel, de cobalt, ou d'al- liage nickel-cobalt sain et brillant. En répétant le cycle, on obtient un dépôt électrolytique constitué d'une série de couches élémentaires de cobalt ou de nickel de haute qualité. Cependant, les différentes couches sont toutes unies en une plaque saine et homogène.
La plaque de cobalt ou de nickel ainsi produite a une épaisseur relativement uniforme et épouse fidèlement la forme de la pièce traitée. Un autre avantage de l'électrolyse à courant périodiquement inversé, comme exposé ici, est que l'on peut re- couvrir une pièce de base relativement rugueuse d'une couche galvanoplastique beaucoup plus lisse que la pièce elle-même.
Quoique le cycle de courant périodiquement inversé de la figure 2 semble avoir un mauvais rendement à cause du métal déposé et ensuite enlevé qui entraine un accroissement du wattage
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du courant et du temps total d'électrolyse par rapport, par exemple, à un courant continu ininterrompu, la pratique montre que la galvanoplastie par courant périodiquement inversé a un rendement réel bien supérieur à celui calculé. L'expérience a montré que le nickel enlevé pendant la partie anodique du cy- cle est facilement remplacé de sorte que le rendement du cycle cathodique est de 100% et dans certains cas le dépôt de métal parait être supérieur à 100% des coulombs nets du courant catho- dique appliqué. Ce résultat ne peut s'expliquer, mais constitue un des avantages du cycle galvanoplastique à courant inversé de l'invention.
Ce facteur ajouté aux densités de courant extraor- dinairement élevées permises avec du courant périodiquement in- versé permet donc de déposer une quantité donnée de métal en un temps total plus court qu'avec n'importe quel procédé à courant continu ininterrompu.
Maints résultats intéressants et inattendus ont été obtenus en nickelant une pièce de base au moyen du cycle de cou- rant périodiquement inversé de l'invention. Le temps nécessai- re à déposer une épaisseur donnée de nickel a été fortement ré- duit par comparaison à n'importe quel procédé utilisé pour le nickelage à courant continu ininterrompu. Les temps de dépôt d'une épaisseur de nickel donnée ont été réduits à 20% du meil- leur temps connu avec courant continu ininterrompu. Ce gain de temps, quoique important, est accompagné d'une grande améliora- tion de la qualité du nickel déposé par électrolyse. La surface des dépôts électrolytiques est beaucoup plus brillante et reseem- ble, dans maints cas, à un miroir.
La surface de nickel est extrêmement lisse et exempte de points, pores ou de dépôts de nickel indésirables sur les angles, bords et autres parties sem- blables. Le nickel déposé de cette manière semble être supérieur
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au point de vue pouvoir de protection et résistance à la corrosion, en comparaison du nickel déposé suivant n'importe quel procédé commercial connu à courant continu ininterrompu. Les dépôts de nickel obtenus par le courant périodiquement inversé permettent habituellement le dépôt direct d'une couche de chromage dans bufflage ou polissage intermédiaire. Il est cependant intéressant de remarquer que, dans de nombreux cas, on peut fortement aug- menter la vitesse du nickelage moyennant un sacrifice modéré du brillant du dépôt électrolytique de nickel.
Des gains semblables ont été constatés dans la galva- noplastie au cobalt et aux alliages nickel-cobalt.
On a constaté que le temps X pendant lequel la pièce recouverte de nickel, de cobalt ou d'alliage nickel-cobalt forme cathode, peut être réduit à une petite fraction de seconde avec des gains considérables. Quand le temps X est réduit de 1/5 à 1/100 de seconde, on obtient la meilleure galvanoplastie avec de nombreux électrolytes. Par exemple, certains électrolytes au nickel, qui ne donnent pas un nickelage satisfaisant avec du courant continu ininterrompu dans n'importe quelles conditions d'électrolyse, ont produit des dépôts électrolytiques de nickel particulièrement lisses et brillants, quand le cycle de courant périodiquement inversé est tel que la période cathodique de temps X vaut 1/25 seconde ou moins.
Il est évident que les densités de courant maximum don- nées pour le nickelage ou cobaltage à courant continu ininterrom- pu correspondent à un dépôt commercialement acceptable pouvant être obtenu sur la plupart des pièces courantes. Certaines pièces ont des formes telles qu'elles ne peuvent être nickelées avec succès à des densités de courant aussi élevées avec du courant continu ininterrompu, mais elles doivent l'être avec des densités de courant considérablement moindres. Comme le @
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courant périodiquement inversé convient beaucoup mieux et n'est pas aussi sensible aux changements de forme des pièces traitées, il peut être utilisé à des densités de courant élevées même pour des formes difficilement nickelables par courant continu.
Les exemples suivants illustrent l'utilisation de l'in- vention.
EXEMPLE 1.
Un électrolyte aqueux a été préparé avec les composants : Sulfate de nickel (NiS04.H20) - 200 grammes/litre Chlorure de nickel (NiC12.6H20) - 175 grammes/litre Acide borique 40 grammes/litre
La composition avait un pH de 1,5. La température de l'électrolyte atteignait environ 115 F (46 C). Des plaques rectan- gulaires en laiton d'une surface totale d'environ 1/10 pied carré (1 dm2) ont été nickelées dans cet électrolyte avec un courant périodiquement inversé ayant une période cathodique de 1/5 secon- de et une période anodique de 1/25 seconde. On a obtenu des dé- pôts lisses et brillants de nickel avec des densités de courant allant jusqu'à 150,ampères/pied carré (15 amp/dm2)., les densités des courants anodique et cathodique étant égales .
La vitesse de dépôt du nickel était plus de deux fois supérieure à celle obtenue avec un courant continu ininterrompu de 50 ampères/ (pied carré (5 amp/dm2), qui était le courant maximum permis avec ce bain.
EXEMPLE II.
Le bain suivant a été préparé : Sulfate de nickel (hexahydrate) 25 à 55 onces par gallon (190-415 gr/litre) Chlorure de nickel (hexahydrate) 6 à 25 onces par gallon (45-190 gr/litre) Acide borique 5 à 51/2 onces par gallon (37-41 gr/litre).
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Le pH des bains était situé entre 3 et 4,3. La tem- pérature variait entre 115 F et 140 F (46-60 C). Des plaques rectangulaires en laiton d'une surface totale de il/10 pied carré (1 dm2) ont été nickelées dans des bains ayant la composition ci- dessus avec un cycle de courant périodiquement inversé ayant une période cathodique de 1/5 seconde et une période anodique de 1/25 seconde. On a obtenu des dépôts lisses et brillants avec des courants allant jusqu'à 150 ampères par pied carré (15 amp/ dm2) pendant les périodes anodique et cathodique du cycle.
EXEMPLE III.
Un bain a été préparé avec : Sulfate de nickel (hexahydrate) 32 onces par gallon (240 gr/litre) Sulfate de cobalt 1 once par gallon (7,5 gr/litre) Acide borique 4 onces par gallon ( 30 gr/litre) Sulfate d'ammonium 0,1 once par gallon (0,75 gramme/litre).
Formaldéhyde 0,33 once par gallon (2,5 gr/litre) Formate de nickel 6 onces par gallon (45 gr/litre).
Le pH du bain pouvait varier dans la gamme de 2,3 à 3,7 et la température entre 140 F et 160 F (60-71 C). Les anodes étaient composées approximativement de 95% nickel et 5% cobalt.
Ce bain utilisant du courant continu ininterrompu ne convient pas pour des densités dépassant 60 ampères par pied carré (6 amp/dm2).
Avec un cycle de courant périodiquement inversé ayant une période cathodique de 1 seconde et une période anodique de 1/5 seconde, on peut ;déposer l'alliage de nickel-cobalt sur les plaques à traiter avec des densités de courant cathodique allant jusqu'à 150 ampères/pied carré (15 amp/dm2). La plaque d'alliage nickel cobalt était beaucoup plus lisse et plus brillante que celle obtenue avec du courant continu ininterrompu à n'importe quelle densité.
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L'alliage utilisant le bain de l'exemple III, a été dé- posé au moyen d'un cycle de courant périodiquement inversé à période cathodique de 1/5 seconde et période anodique de 1/25 seconde. Le dépôt était un peu plus brillant qu'avec le cycle de courant périodiquement inversé à périodes cathodique et anodi- que respectivement de 1 seconde et 1/5 seconde. Les densités de courant pendant les périodes cathodique et anodique ont don- né d'excellents résultats, allant jusqu'à 180 ampères par pied carré (18 amp/dm2) pour les deux parties du cycle.
EXEMPLE IV.
Un bain a été préparé en dissolvant dans de l'eau du chlorure de nickel (hexahydrate) - 40 onces par gallon (300 grammes/litre) - et de l'acide borique - 4 onces par gallon (30 grammes/litre). Le pH du bain valait 2. La température du bain était de 140 F (60 C), le nickelage se faisant avec un cycle de courant périodiquement inversé ayant une période catho- dique de 1/5 seconde et une période anodique de 1/25 seconde.
Ce bain, utilisé avec du courant continu ininterrompu, donne un dépôt de nickel demi-dur rugueux. Les densités de courant uti- lisées commercialement dans le bain vont de 20 à 100 ampères. par pied carré (2 à 10 amp/dm2), avec du courant continu ininter- rompu. En employant du courant périodiquement inversé on a ob- tenu des dépôts lisses et brillants sur des plaques rectangulai- res en laiton de 31/2 pouces sur 2 pouces (63 x 51 mm), à des den- sités de courant allant jusqu'à 300 ampères par pied carré (30 amp/dm2) pour les parties cathodique et anodique du cycle. Le nickel était lisse et relativement brillant avec cette gamme de densités de courant. Un nickelage de ce genre n'a pas pu être obtenu dans n'importe quelles conditions connues avec ce bain et du courant @ontinu ininterrompu.
EXEMPLE V.
Un électrolyte au sulfate de nickel seul a été pré-
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paré en dissolvant dans de l'eau du sulfate de nickel (hexahydra- te) - 40 onces par gallon (300 grammes/litre) - et de l'acide borique - 4 onces par gallon (30 grammes/litre). Avec du courant continu ininterrompu et dans n'importe quelles conditions con- nues, la couche de nickel était rugueuse et commercialement inacceptable. Le courant périodiquement inversé utilisé avec cette composition a donné des dépôts électrolytiques très brillant avec des densités de courant de 150 amperes par pied carré (15 amp/dm ) et plus.
Un cycle de courant périodiquement inversé ayant une période cathodique de 1/5 seconde et une pério- de anodique de 1/25 seconde a donné un dépôt électrolytique ex- trêmement brillant avec des densités de courant de 150 ampères par pied carré pour les deux parties du cycle. Avec des périodes cathodique et anodique raccourcies, des densités de courant plus élevées allant jusqu'à 250 ampères par pied carré (25 amp/dm2) donnèrent un dépôt de nickel brillant de bonne qualité.
EXEMPLE VI
Un électrolyte a été produit en dissolvant dans de l'eau : Chlorure de nickel (hexahydrate) 40 onces/gallon (300 gr/litre) Sulfate de nickel (hexahydrate) 8 onces/gallon ( 60 gr/litre) Acide borique 4 onces/gallon ( 30 gr/litre)
L'électrolyte de cette composition a produit des dépôts electrolytiques de nickel lisses et brillants avec des densités de courant jusqu'à 250 ampères/pied carré (25 amp/dm2) utilisant les cycles suivants de courant périodiquement inversé
Période cathodique Période anodique-
1/5 seconde 1/25 seconde
1/25 " 1/125 "
1/10 " 1/50 "
3/50 " 3/250 "
1/20 " 1/100 "
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Plusieurs pièces ont été nickelées avec les cycles de courant périodiquement inversé pour une 1/2 heure.
Dans tous les cas, les plaques étaient extrêmement brillantes et lisses sans points, aspérités, pores, crevasses et dendrites. Avec une période cathodique de 1/10 seconde en moins, le rendement sem- blait dépasser nettement les 100%, calculé en se basant sur le poids du métal déposé en termes du courant cathodique net em- ployé. Aucune raison n'est connue justifiant ce rendement anor- mal. Il est possible que le nickel enlevé pendant la partie anodique du cycle reste tellement près de la pièce traitée qu'il se redépose à l'établissement du courant cathodique à cause du voisinage immédiat de la pièce, sans nécessiter réellement un courant électrique pour établir ce dépôt électrolytique.
EXEMPLE VII.
Un électrolyte au nickel a été préparé en dissolvant dans de l'eau,les éléments suivants : Sulfate de nickel (hexahydrate) 32 onces par gallon (240 gr/litre) Chlorure de nickel (hexahydrate) 6 onces par gallon (45 gr/litre) Acide borique 4 onces par gallon (30 gr/litre)
Le pH du bain variait dans une gamme de 1,5 à 5,6 en y ajoutant de l'acide. La température variait entre 100 E et 130 F (38-55 C).
Les cycles suivants de courant périodiquement inversé ont été employés :
Période cathodique Période anodique
1 seconde 1/5 seconde
22/25 " 4/25 "
6/50 " 3/50 "
18/25 " 1/25 "
12/25 " 1/25
23/25 " 1/25 "
7/25 " 1/25 "
6/25 " 1/25 "
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Les cycles de courant périodiquement inversé ci-dessus ont produit un dépôt électrolytique de nickel brillant sur des pièces, avec des densités de courant maxima entre 130 et 200 ampères par pied carré (13 à 20 amp/dm2) pour les deux parties du cycle.
En plus, dans différents cas la densité du courant de la période anodique a été doublée et triplée par rapport à la densité du courant de la période cathodique. L'augmentation du courant de la période anodique a amélioré notablement la qualité du dépôt. Cependant, pour toutes les applications prati- ques l'emploi de densités de courants cathodique et anodique de même valeur a donné toute satisfaction.
EXEMPLE VIII.
Un électrolyte aqueux a été préparé, contenant : Chlorure de cobalt (hexahydrate) 58 onces par gallon (435 gr/litre) Acide borique 6 onces par gallon (45 gr/litre)
Le cobaltage s'est effectué avec les cycles de courant périodiquement inversé suivants :
Période cathodique Période anodique
1/5 seconde 1/25 seconde
1/20 " 1/100 "
1/25 " 1/125 "
1/50 " 1/250 "
Des dépôts brillants comme un miroir ont été obtenus avec des densités de courant allant jusque 60 ampères par pied carré (6 amp/dm2) utilisant les cycles ci-dessus.
Dans tous les exemples précités, la tension varie entre 11/2 et 3 volts. La tension peut évidemment être réglée de façon à obtenir la densité de courant particulière désirée.
Les exemples ci-dessus ne sont pas les seuls électro- lytes au nickel, au cobalt et à leurs alliages pouvant être
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employés, mais montrent simplement que la.galvanoplastie à cou- rant périodiquement inversé, telle que décrite ici, peut être appliquée à une grande variété d'électrolytes au nickel et au cobalt, avec de bons résultats. De plus, les cycles de courant périodiquement inversé qui ont été donnés, l'ont été à titre exemplatif seulement du procédé de l'invention. Le temps des cycles peut être réduit à des valeurs aussi faibles que 1/100 seconde pour la période cathodique et 1/500 seconde pour la période anodique, avec succès.
En-dessous de 1/500 seconde pour la période anodique, il n'y a pratiquement.plus de métal enlevé et des cycles de courant inversé aussi courts ne procurent pas les avantages de l'invention
Les électrolytes peuvent être agités ou remués avan- tageusement pendant l'électrolyse avec courant périodiquement inversé. Un filtrage, de préférence continu, est recommandé pour obtenir les dépôts les plus lisses.
Comme préparation des pièces à recouvrir au moyen de courant périodiquement inversé on peut prévoir le brossage, dé- graissage, polissage, sablage, nettoyage électrolytique et opé- rations semblables. Elles servent comme d'habitude à produire des surfaces chimiquement pures.
Peesque tous les métaux peuvent être facilement nicke- lés ou cobaltés au moyen du courant périodiquement inversé de l'invention. Laiton, cuivre, fer, acier, zinc, étain, cadmium, or, argent, nickel et semblables, sous forme massive ou plaquée ou déposée d'une autre manière sur une base, peuvent être nicke- lés au moyen de courant périodiquement inversé. C'est ainsi qu"un premier dépôt électrolytique de nickel ou d'un autre métal par courant continu ininterrompu, peut être recouvert électro- lytiquement de nickel ou de cobalt appliqué au moyen de courant périodiquement inversé.
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Le nickel, le cobalt et les alliages nickel-cobalt dé- posés par électrolyse de la façon décrite ici peuvent être re- couverts par après d'autres métaux. Les dépôts électrolytiques de haute qualité produits par la présente invention ont une ré- sistance à la corrosion améliorée, forment une meilleure base pour le métal appliqué par la suite, et d'autres avantages.
REVENDICATIONS.
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1.- Procédé de galvanoplastie au nickel, au cobalt ou aux alliages nickel-cobalt à déposer sur une pièce à partir d'un électrolyte de galvanoplastie, comprenant l'application à la pièce, quand elle est en contact avec l'électrolyte, un courant électrique périodiquement inversé consistant en une suite de cycles, dont chacun rend la pièce cathodique pour une période de temps de moins de 2 secondes, de façon à déposer électrolyti- quement une couche élémentaire de métal sur la pièce, et dontchacun rend ensuite la pièce anodique pour une période de temps entre 1/2 et 1/25 de la période cathodique, dans le but d'enlever une partie importante de la couche élémentaire du métal, la période anodique ayant au moins 0,002 seconde,.