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" Dispositif de passivation anodique"
La présente invention est relative à un disposi- tif perfectionné pour la passivation anodique d'un réci- pient contenant une solution corrosive.
On sait depuis plusieurs années que la corro- sion d'un récipient contenant une solution corrosive peut être réduite au minium si l'on fait passer un courant anodique à travers la solution corrosive, entre les parois du récipient et une électrode inerte immergée dans la solution, en appliquant une tension continue entre/les parois du récipient et l'électrode inerte. Le degré de passivation du récipient et, par conséquent, son taux de corrosion est déterminé par comparaison du potentiel des
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parois du récipient avec une électrode de référence, par exemple un élément au calomel, qui est reliée à la solu- tion corrosive.
Dans les dispositifs de passivation anodique antérieure, on s'est efforcé de vérifier de façon plus ou moins continue la différence de potentiel entre les parois du récipient et l'électrode de référence, et de régler directement la tension continue appliquée entre les parois du récipient et l'électrode inerte disposée dans la solu- tion corrosive. Ces dispositifs antérieurs peuvent être .utilisés efficacement lorsque la demande en courant ano- dique est faible comme dans les installations de labora- toires. Par contre, dans un grand nombre d'applications industrielles de ce genre de dispositif, les demandes de courant anodique sont souvent de l'ordre de plusieurs centaines d'ampères, et l'état de développement actuel des instruments nécessaires ne permet pas un contrôle efficace de courants aussi intenses.
Par exemple, certains dispositifs antérieurs utilisent soit un appareil connu sous le nom de " potentiostat ", qui comprend des tubes à vide pour faire varier de façon continue le courant anodique, soit un dispositif de commande utilisant un interrupteur interposé dans le circuit d'alimentation en courant continu pour assurer un réglage par "tout ou rien" du courant anodique.
Mais la nature même des tubes à vide impose une limite pratique à l'utilisation du potentiostat quant à la valeur maximum du courant anodique qu'il permet de régler. lorsqu'on utilise une commande par "tout ou rien" de la tension continue, l'interrupteur mécanique interposé dans le circuit d'alimentation en courant continu doit,
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dans beaucoup d'installations, fonctionner avec une fré- quence extrêmement grande pour assurer la commande désirée;
de plus, l'inertie inhérente aux interrupteurs mécaniques se traduit parfois par l'ouverture inopinée de l'interrup- teur alors qu'il.devrait être fermé, ce qui provoque une succession ininterrompue d'ouvertures et de fermetures de l'interrupteur sous l'effet de variations des demandes en courant anodique, d'où il résulte une usure très rapide de l'interrupteur.
En outre, le jaillissement d'étincelles entre les surfaces de contact d'un interrupteur mécanique, lorsqu'il s'agit de couper des courants intenses, donne lieu à de graves risques lorsqu'on travaille en atmosphère explosive. la présente invention vise un nouveau dispositif de passivation anodique, dans lequel le épurant anoiduqe est commandé indirectement, de sorte qu'il n'est pas néces- saire de faire varier des courants de grande intensité, même lorsque les demandes en courant anodique, dans l'ins- tallation où l'on utilise le dispositif, sont élevées.
Le dispositif suivant l'invention peut être ali- menté par une source de courant alternatif, soit permanente soit portative, mais on utilise de préférence une source permanente de courant alternatif, à haute tension et faible intensité, telle que celles dont on dispose habituellement dans la plupart des installations industrielles. De préfé- rence encore, on utilise le secteur industriel classique à 110 - 120 volts et 50 périodes.
Suivant l'invention, on interpose dans la ligne d'alimentation en courant alternatif, un dispositif régula- teur de courant du type "courant continu", et on règle ce dispositif régulateur en fonction de la tension entre une électrode de référence et les parois d'un récipient conte-
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nant une solution corrosive. Avec cette combinaison, on peut utiliser un appareillage classique pour simplifier l'agencement du dispositif de contrôle, et le courant ano- dique est continuellement soumis à la commande ce qui per- met de régler de façon précise le taux de corrosion du récipient. Par ailleurs, le dispositif suivant l'invention ne comporte que des appareils simples qu'on peut se procu- rer aisément et installer à peu de frais.
Dans ses grandes lignes, l'invention peut être considérée comme un dispositif de passivation anodique d'un récipient contenant une solution corrosive, comprenant en combinaison, une source de courant alternatif, un redresseur connecté à ladite source pour fournir, à ses bornes de sortie, une tension continue, une électrode fixée dans le récipient et en liaison avec la solution corrosive, des moyens connectant les bornes de sortie du redresseur à ladite électrode et audit récipient pour faire passer un courant anodique à travers la solution, une électrode de référence reliée électrochimiquement à la solution contenue dans le récipient, un dispositif régu- lateur d'intensité du type à courant continu interposé dans la connexion entre la source de courant alternatif et le redresseur,
et un dispositif de réglage ou de com- mande monté entre l'électrode de référence et le récipient.
L'invention a pour but : - de réaliser un dispositif de passivation efficace et économique,de récipients contenant des solutions corrosi- ves; - de permettre l'utilisation d'une source de courant alter- natif pour l'alimertation de ce dispositif et d'assurer la commande du courant anodique par une commande dudit cou- rant alternatif ;
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- de permettre une commande continue du courant anodique tout en n'utilisant qu'un minimum d'énergie ; - de permettre l'utilisation d'une source de courant alter- natif, soit permanente, soit portative ; - de réaliser un dispositif du genre en question qui ne comporte que des appareils simples et économiques, d'une installation facile et à'une grande longévité.
D'autres buts , caractéristiques et avantages @ de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit, en se reportant aux dessins annexés qui en représente, à titre d'exemple non limitatif, deux modes de réalisation.
Sur ces dessins : la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de passivation anodique suivant un mode de réalisation préféré de l'invention. la figure 2 est une autre représentation schéma- tique analogue à la figure 1, mais pour une variante de réalisation du dispositif.
On considérera tout d'abord la figure 1. Dans cette figure, la référence 10 désigne un récipient qui contient une solution corrosive 12 et qui doit être protégé contre l'action corrosive de ladite solution. La solution 12 est électrolytique; elle peut être soit acide, soit alcaline. Le récipient 10 doit être métallique ; il est en général en acier inoxydable étant donné qu'il est destiné à être utilisé dans un milieu corrosif. On fait passer un courant anodique à. travers la solution 12, entre les parois du récipient 10 et une électrode inerte 14, montée et sup- portée dans la solution 12, de toute manière appropriée.
L'électrode 14 peut être en une matière quelconque à condi-
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tion que cette matière soit inerte par rapport au milieu corrosif; elle est normalement en platine ou en carbone.
On compare le potentiel du récipient 10 avec celui d'une électrode de référence 16 en liaison électrochimique avec la solution 12 par l'intermédiaire d'un pont électrolyti- que approprié 18. L'électrode de référence 16 peut se pré- senter sous toute forme désirée, telle qu'un élément au calomel, un élément à l'argent -chlorure d'argent, un élé- ment au cuivre - sulfate de cuivre, ou un élément à l'hy- drogène. Le pont 18 doit être un conducteur ionique ; il est constitué soit par un liquide tel que le KCI ou par un solide tel que le chlorure d'argent.
Comme il est bien connu dans la technique envi- sagée, le taux de corrosion du type considéré varie avec le potentiel du récipient 10, et la corrosion peut être empêchée, ou tout au moins réduite au minimum, par polari- sation anodique. Le potentiel du récipient 10 est déterminé par comparaison avec l'électrode de référence 16 qui est située dans le tableau classique des forces électro- motrices à une position inférieure à, ou plus noble que, celle du récipient 10. Si l'on utilise le récipient 10 comme anode d'une cellule électro-chimique, le potentiel de ce récipient est déplacé dans le sens correspondant à un ennoblissement de la matière. Si ce déplacement est contenu dans une gamme connue, la corrosion cesse et l'on dit que le récipient est devenu passif.
Suivant l'invention, le courant anodique entre le récipient 10 et l'électrode inerte 14, est fourni par une source 20 de courant alternatif. Dans le mode de réali- sation préféré de l'invention, la source 20 fournit un courant alternatif de 110-120 volts à 50 périodes, norma-
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lement considéré comme une énergie à tension élevée et à faible intensité. Ce courant alternatif à tension élevée et à faible intensité, est appliqué à l'enroulement pri- maire d'un transformateur abaisseur de tension 22, par l'intermédiaire de conducteurs 24 et 26, de manière à trans. former ledit courant en courant alternatif à basse tension et à intensité élevée.
L'enroulement secondaire du trans- formateur 22 est connecté à un redresseur approprié 28 pour transformer le courant alternatif à basse tension et intensité élevée, en courant continu à basse tension et intensité élevée.
Un conducteur 30 connecte la borne de sortie négative 32 du redresseur 28 à l'électrode inerte 14, et un autre conducteur 34 connecte la borne de sortie positive 36 du redresseur 28 au récipient 10. On voit donc que le courant alternatif à tension élevée et faible intensité, fourni par la source 20, après avoir été transformé en courant continu à basse tension et intensité élevée, est appliqué entre l'électrode 14 et le récipient 10, de manière à faire passer un courant anodique à travers la solution 12. Il est à noter que l'électrode 14 est reliée au redresseur 28 de telle manière qu'elle forme la cathode d'une pile électrochimique assurant le passage d'un courant à travers la solution 12 dans le sens voulu.
Un dispositif de contrôle approprié 38 est monté entre le récipient 10 et l'électrode de référence 16 ; il mesure la différence de potentiel entre ledit récipient et ladite électrode et produit un signal de sortie propor- tionnel à cette différence de potentiel. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif 38 comprend un amplifi- cateur différentiel ou de comparaison du type décrit dans le manuel américain bien connu : "Electronic Designers
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Handbook" par R.W. Landee, D. C. Davis, et A. P. Albrect (Ne Gray-Bill 1957) pages 3 - 61.
Une tension de référence est sussi appliqués à l'amplificateur différentiel 38 à partir d'une source appropriée 40, pour contrôler la valeur de la différence de potentiel entre le récipient 10 et l'électrode de référence 16, nécessaire pour qu'un signal de sortie soit produit par l'amplificateur diffé- rentiel 38, comme il est bien connu des spécialistes.
Le signal produit par l'amplificateur différen- tiel 38 est appliqué à un amplificateur de puissance 42, et le signal ainsi amplifié est ensuite transmis à l'en- roulement de commande en courant continu 44 d'une bobine de réactance 46 à noyau saturable interposée sur le ccnduc- teur 26, entre la source de courant alternatif 20 et le transformateur 22. La bobine de réactance 46 à noyau satu- rable peut être de tout type approprié, tel que celle décrit dans " Magnetic amplifiers Theory and Application, par Platt (Prentisa) ou Electronic Designers Handbook, par R.W. Landee, D.C., Davis et A.P. Albrect (Mc Graw-Rill 1957). Comme il est bien connu dans cette technique, la quantité de courant continu qui passe à travers l'enroule- ment de commande 44, détermine la quanti té de courant alternatif qui traverse le conducteur 26.
Lorsqu'aucun courant n'est appliqué à l'enroulement de commande 44, seul un courant d'intensité minimum peut traverser le conducteur 26 ; par contre, lorsqu'on applique à l'enroulement de com- mande 44 un courant d'intensité suffisante pour saturer le noyau de la bobine de réactance 46, un courant maximum peut traverser le conducteur 26.
Le fonctionnement du dispositif de la figure I est le suivant : on branche la source de courant alternatif
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20 et l'on applique la tension de référence .à l'amplifica- teur différentiel 38, à partir de la source 40. Au cours de la passivation initiale du résipient 10, la différence de potentiel entre le récipient 10 et l'électrode de réfé- rence 16 est généralement assez grande pour que l'amplifi- cateur différentiel 38 fournisse un signal de sortie appré- ciable. Ce signal, comme décrit précédemment, est appliqué à l'enroulement de commande 44 de la bobine de réactance 46 pour saturer son noyau et fournir le maximum de courant alternatif au transformateur 22.
Ce courant alternatif de tension élevée et de faible intensité est converti par le transformateur 22 en courant alternatif de faible tension et d'intensité élevée. Le redresseur 28 transforme à son tour ce courant en: courant continu, également de faible tension et d'intensité élevée, qui est appliqué entre le récipient 10 et l'électrode inerte 14, ce qui détermine le passage d'un courant anodique maximum à travers la solu- tion 12.
A mesure que s'effectue la passivation du réci- pient 10, le potentiel de celui-ci se rapproche du poten- tiel plus noble de l'électrode de référence 16, et la dif- férence entre les tensions appliquées à l'amplificateur différentiel 38 est suffisante pour ne produire qu'un signal d'intensité minimum à la sortie dudit amplificateur différentiel. Par suite, un signal minimum est appliqué à l'enroulement de commande 44 de la bobine de réactance 46 à noyau saturable, et le courant alternatif appliqué par la source 20 au transformateur 22 est ramené à un niveau juste suffisant pour maintenir la passivité désirée.
Dans le cas où le taux de corrosion du récipient 10 vient à augmenter à nouveau, ce qui se produit invariablement, la
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différence de potentiel entre le récipient 10 et l'éléc- trode de référence 16, augmente et rend plus actif l'am- plificateur différentiel 38. Comme précédemment indiqué, le signal de sortie de cet amplificateur est proportionnel à la différence de potentiel entre le récipient 10 et l'électrode de référence 16, de sorte que le signal appli- que à l'enroulement de commande 44 de la bobine de réac- tance 46 à noyau saturable, est proportionnel à l'intensité du courant anodique nécessaire pour rétablir la passivité désirée, du récipient 10.
Il en résulte que la corrosion du récipient 10 est maintenue à un taux minimum, de qui augmente la longévité du récipient tout en réduisant au minimum la quantité de fer introduite dans la solution 12 par les parois du récipient. la variante du dispositif de passivation anodi- que, suivant l'invention, représentée sur la figure 2, est identique au mode de réalisation de la figure 1, à celà près qu'on n'utilise pas les mêmes moyens pour régler l'énergie appliquée par la source 20 au transformateur abaisseur de tension 22 en fonction du signal de sortie de l'amplificateur différentiel 38. Dans la variante de la figure 2, on interpose un auto-transformateur 50 dans la connexion reliant la source 20 au transformateur 22.
Le contact mobile 52 de l'auto-transformateur 50 est relié mécaniquement à un moteur 54 dont l'alimentation est assu- rée par l'amplificateur différentiel 38 et l'amplificateur de puissance 42. Dans ces conditions, le moteur 54 est actionné en fonction du signal de sortie de l'interrupteur différentiel 38 et commande à son tour la position du contact mobile 52 de l'auto-transformateur 50, pour assu- rer une régulation de.la quantité d'énergie appliquée à
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l'enroulement primaire du transformateur 22.
Il en résulte que le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 38 commande la quantité d'énergie appliquée au transformatèur 22 et que l'énergie de sortie de l'amplificateur différen- tiel 38 est elle-même commandée par la différence de poten- tiel entre le récipient 10 et l'électrode de référence 16, et ceci, de la manière décrite précédemment à propos de la figure 1.
D'après la description ci-dessus on voit que l'invention fournit un dispositif économique et efficace pour la passivation anodique d'un récipient contenant une solution corrosive. Le dispositif suivant l'invention four- nit un signal proportionnel à la différence de potentiel entre le récipient et une électrode de référence, et ce signal est à son tour utilisé pour effectuer un réglage de la quantité de courant anodique passant à travers la solu- tion corrosive, pour assurer la passivation du récipient.
On peut utiliser une source de courant alternatif soit permanente, soit portative. et le courant anodique est commandé indirectement par régulation de l'énergie fournie par ladite source. Dans le mode de réalisation préféré, le réglage porte sur un courant électrique à tension élevée et à faible intensité, pour réduire au minimum la consom- mation d'énergie du dispositif de contrôle. Il ressort également de la description ci-dessus que le dispositif suivant l'invention ne comporte que des appareils simples et classiques, d'utilisation facile et de grande longévité.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation représentés et décrits. Elle est susceptible de nombreuses variantes évidentes pour le spécialiste, suivant les applications envisagées, et sans
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sortir pour celà du cadre de l'invention.