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"Procédé et appareil de dépôts électrolytique continu*
La préoonte invention concerne des précédée et des appareils améliorant l'uniformité d'un dépôt électrolytique sur un métal support se déplaçant oonti- nuement.
. Dans les dépôts électrolytiques continu*$ on fait passer successivement la subetance devant être re- vêtue à travers toute une série de cellules d'électre- lyse et on accumule progressivement dans chaque cellule le poids de revôtement désiré. Les opérations de dépôt électrolytique continu ont, parmi leurs bute principaux, de réaliser un réglage précis du poids de revêtement et l'uniformité du revêtement.
Dans uno large Maure ces
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deux bute dépendent du maintien d'un eapaoeaeat uniforme dans chaque cellule entre l'anode (métal oonot1'u' le dépôt ou revêtement) et la cathode (Métal support),
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L'importance d'avoir un espacement uniforme entre 1< Mo- de et lu cathode prend plus d'1mvortAnoo lorsqu'on ef- fectue le dépôt électrolytique aur des bandes oontinueo étant donné qu'on désire avoir un poids de royalement et une apparence da rovèteaont uniformes sur toute la largeur do la bande. outre, la nature continue de cou oprat1 provoque dos difficultés nouvelles que l'on ne rencontre pua dana le traitement par fournées par exemple.
Le ±fonctionnement continu no peut pas être in-, terrompu pour mesurer ou régler la position de l'anode
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ou changer les anodes, En outre, les ottraoteristiques de dépôt électrolytique affectant 1 érosion de l'anode dif-
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forent de cellule il cellule et l'érosion de l'anode 4:U',. fera selon les poids de revêtements, les vitesses de
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bandes, etc. etc... On déjà ouoayé, avant la présente invention, de calculer la temps d'érosion d'usé anode 4. ' façon qu'on puise maintenir un especomont uaifM#o en- #'# tre l'anode et là cathode.
Du fait des C01'aot'1'1.tiu.. ,'. , différentes de chaque oollule et des effets des varia- - tions de poids de revêtements, des variations de vitesse de la ligne, des variations de la source de courante etc. etc..., il a été impossible de calculer avec un$ @ précision quelconque l'érosion de l'anode. L'opérateur peut avec quelques calculs, par des méthodes empiriques grâce à une grande expérience, essayer de deviner le @
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temps convenable pour le changement des barres d f an04. 1. 1 4" dans un fonctionnement continu.
Grâce aux enseignements do la présente invention ces problèmes sont élirain6s ;,'
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étant donné que les variables ci-dessus aentionnea alloo- tant l'érosion de l'anode é;.>Ct &Utc ttquO 4ut intégré
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et qu'on effectue une masure précise qui indiqua d'une manière bien nette le temps convenable auquel il faut changer les barres d'anodes dans chaque cellule d'une
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ligne continua de dépôt élactrolytîquo.
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On décrira maintenant l'invention en relation
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, avec une ligne de procède à 1'llaloe4ne pour un étamate
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électrolytique continu d'un feuillard d'acier.
bien quo
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les onsoianemonte de l'invention soient applioableo à
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d'autres fonctionnements continua ayant recoure à d'au- très métaux à déposer et à d'autres métaux supports* Sur les dessina, la figure 1 est un diagramme schématique d'une
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ligne continue d'ètamag électrolytique du typo , 11 W
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gène
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- la figure 2 cet un d1a8 8oh6aat1qui d'une
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cellule de revêtement électrolytique selon l'invention et,
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- la t1ur. 3 est une vue en uoupa d'une partit de la figure 2 prine avivant la ligne -5 Jn ce référant à la tiwiwo 1, on ton.
A l'ai- de de dérouleurs des bandes continuen 1 partir de l'OU- loaux de fouillora d'acier et on alimente cès bandée continuel dans un puits de bouol8($o 12 et dans une ina- lallation de nettoyage et de décapage 14 avant 4'.ttoo- tuer le dépôt uleotrolytiquet Dans 10 proo4di à 1' Halogè- ne, on effectue le dépôt sur lu feuillant sur une taae à la tolet d'abord dans une série de cellules d'eleotrolyae associées d4nu une rangée de cellules 16.
puis après 1"- tournenent du feuillard au moyen de rouleaux 18 et 206
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sur la face opposée deno une 4euxièzo,r=434o de cellule$ d'électrolyse 2af On assure 14 récupération de la solu- tton et dos ceux de rinçage et d.'6outtDGI en 26 dans
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une troisième rangée située au-dessus des rangées de
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cellules d'électrolyse 16 et 2a, Jnauite on fait passer
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le feuillard dans une tour de fusion 28 où la oouohe -
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d'étain déposée est rendue brillante par fusion et trem4'
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pe ultérieure, Après passage dons un puits de bouclage
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30 le feuillard terminé-est mie nous forme de rouleaux
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ou peut être tronçonné aux longueurs désirées.
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Dans une ligne du type à l'Halogènb chaque ' rangée de cellules d'électrolyse peut contenir le ou 16
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cellules d'électrolyse ou davantage et le feuillard
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passe en euoooooiqn immédiate d'une cellule dans la suivante. Lç, vitosde de la ligne peut varier jusqu'à
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environ 640 métros par minute ou davantage, Dans ses
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conditions il est essentiel de régler avoo précision 10 dépôt 61octrolytique dano chaque cellule# Zn outre, pour obtenir un dépôt électrolytique uniformo sur toute la largeur du feuillard, il u4t nécessaire que la distance entre l'anode d'étain et la oathode ooutitu4o par lç feuillard d'acier Doit maintes un1tOr.#..ur toute la largeur du feuillard.
# Jetant donné que le fonctionnement oot continu, on ne peut pas arr4tur la ligne pour changée lo anodest oient pourquoi l'anode ce présente sous òr-
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me de barrée disposées cote à côte sur des guides, de sorte qu'on peut les déplacer progressivement en travers
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du le ligne de déplacement des feuillards, Zn ne pâlî- rant aux fi,;uron 2 et 3, Ion barrée d'anodo 4(J sont re- présentées comme étant supportées par don barrée de support d'anode 4e et des guides do cuve 43.
Les barres
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d'anode 40 ,'6tondont sur tout la largeur du feuillard 44 et la distance séparant les barre* d'anode 40 du feuillard 44 ust maintonue uniforme on déplantât les barras le long d'un plan incliné constitué par la barre
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support d'anode 42 et les guidée 43. à mesure que les barras c1'an04 o$6rolont, on les dplooe proirtanivenont on lour faisant monter le plan 1no11n6 du fait qu'on retire périodiquement la barre d'anode la plus haute et qu'on ajouta une barre à l'extrémité* opposée du plan incliné.
Ordinairement il n'est pas possible de voir les barrea d'anode du fait du feuillard 44 et de la
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quasi opacité do la solution de dépôt ôiootroly tique 46. Il n'est pan non plus possible pratiquement de mesurer physiquement la distance existant entre l' anode 40 et le fouillard 44, Connu on l'a indiqué précédemment le
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changement dos barres d'anodu est jusqu'à pr6nout large- ment basé sur uno affaire d'expérience.
Il y faut une habileté de premier ordre et on considérant la oomploxl- té des problèmes qui proviennent doo ohangomect. de poids do revêtement pendant les oampasnee de production, dots variations do vitesse de lu ligne, des différences de
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résistance existant dans les différentes cellules d'éloo- trolyso, etc..., on n'espère pas atteindre la précision et on l'obtient rarement.
Les problèmes sont semblables dans des lignes de cellules d'électrolyse continue orien- tées verticalement et l'invention offre do même des pro- cédés et dos appareils pour déterminer avec précision lu moment où il faut changer une barre d'anode dans de tol-
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les lignes, ce qui a de môme pour résultat une ..'1101'&- tion du réglage du ï'ev6toaent et do l'uniformité du
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x!lYii'rl1111z'l'li En te référant on particulier à la t1auro zut un trouillard 44 passe ontro un rouloau do contact 48 ot un rouleau d'appui 50 dans la cellule d'eleotrolyet 20 Une li&no de dépôt élootrolytique continu comprend un certain nombre do cellules d'vlotro1180 ounsiblemont identiques, tellea que celles qui sont .pr4n.nt...
,-- sohémet1qumon sur la figure 2, disposera 1#m6diat.ment l'une , la suite de l'autre. Dans chaque cellule le
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feuillard 44 constitue la cathode et le conta et 'lectr1 que est complété par un rouleau de contact métallique tel qu'un rouleau 48 de contact de cathode. Dans un but explicatif, on peut considérer que le circuit; de dépôt électrolytique de la cellule 52 comprend une source de courant d'électrolyse 60, un conducteur d'anode 55, un
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support d'anode 42, un dispositif d'anode 40, une lolu- tion d'électrolyse 46, un feuillard* (cathode) 44, et un rouleau 48 de contact de cathode.
On connecta la source
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de courait d'éloctrolyse 60 au rouleau z de contact de cathode au moyen d'un connecteur 62 et on la relie au conducteur d'anode 55 au moyen d'un connecteur 64,
Conformeront aux enseignements de la présente invention, on peut faire une mesure quantitative de l'électricité fournie à la solution d'électrolyse 46 par l'anode 40, et cette mesure donne une mesure quantitati- ve do la quantité de l'anode 40 qui est entrée dans la solution. Pour effectuer de telles mesurer quantitatives
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on connecte une impédance 66 dans le circuit 4161 ctro- lyse pour servir comme dispositif de dérivation de mong-4 roo, On branche un amp6re-heur".mèttt& in8 en parallèle aveo l'impédance 66.
L'ampôro-heure-màtrô z est un appareil
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intégrateur qui intègre le courant paoaaat dans le 1)1r- : cuit t61oQtro1188 par rapport au t<M!pe De cette man1.. re les effets sur Ildrobion de l'anode des v&t1ubl.8 qui wont à peu près mp08.11.. A ol1ÓY1er ou a ..t1m. , talles quo les variations de V1'.8' de ligue Ion va- r,a3ona d'épaisseur de revétenoutt loi 41tt'reno.. do
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rendement de dépôt électrolytique dans Ion diverge*
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cellules sont prison on compte par limpère-heure-mètr* , 66 et on obtient une indication unique de production dor chaque cellule lui totalise 064 effet .
Un Cadran 70 de l'ampère-heure-mètre 68 peut 6tre calibré ile façon à os qu'on lise directement en ampère-heure ou en étoulon
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d'anode de telle façon qu'on peut utiliser une lecture,
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de l'ampre-heure-mètre 68 pour indiquer le moment où
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il faut changer une barre d'anode. On peut également
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utiliser 1 ' ampère-heure-mètre 68 pour actionner un diapositif d'alarme visuel et/ou sonore 72 de façon à in-
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diquer le moment où il faut changer une barre d'anode,
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La fonctionnement d'un ajap6ro-'heure<-aetre est bien connu
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dans la technique et il n'est paa nécessaire de décrire davantage l'instrument pour comprendre l'invention.
Un ampère-heure-mètre approprie à une opération d'étamas- électrolytique continu et que lion peut trouver sur le
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marché est le modèle d ' a#pôre-heure-mètre M8anganoH Standard pour courant continu N" .5i8., qui a une
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capacité do 12.000 ampères et que l'on peut obtenir de
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la "Compagnie électrique Sangano" à Spr1nt1eld (Etat d'Illinois) aux Etats-Unis d'Amérique, Dans 1a réalisation apdoifique déorito, à
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savoir une ligne do cellules fonctionnant selon le pro-
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cédé à l'Halogène, on effectue un dépôt Ólootrolyt1Quo ',..
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d'étain à partir de,son ion bivalent 0kaqw rangée vzw' . d'électrolyse comprend seize cellules d'électrolyse.
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L'anode dans chaque cellule comprond deux rangée* de barrot d'anode comportmt *#Ibo baryét 4 4i rangé , / Ks barres d'anode posent approxiaauivjatat 40 y4fà p,t , lorsqu'on lot ajoute & une cellule apvêo que la ligne cet en tonationnomente Au démarrée d'uns nouvelle ligne,. les barres d'anode sont coulées daas doo'lïngotibrea spéciales, le poiqp de abaque barra d'anode variant selon sa position dans la rangée. De cette manière on obtient initialement la disposition relative parallèle entre la bande et les surfaces supérieures des barrée d'anode.
,
Après que la ligne est en fonctionnement stabilise, on ' - maintient cette disposition parallèle en enlevant pério-
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diquement sur chaque rangée la barre aitueo le plus haut;', et en ajoutant sur chaque rangée une barre à l'extrémité inférieure du plan incliné formé par le support d'anode;' et les guides.Les barres d'anode, quand on les enlève, @ pèsent approximativement 13 Kgs, On branche un ampère-*
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heure-mètre sur chaque cellule 41leotrolyae et il faut un total de 25.000 ampère-heures entre les changements de ' barres d'anode.
La rendement d'anode de ces cellules d'électrolysa est maintenu constant à environ 100 % de
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façon qu'on dépose dioctrolytiquement un total d'approxi. mativement 55,340 Kgs d'étain avec les 25*000 ampère- heures. Les techniciens expérimentés pourront à partir de ces chiffres calculer le nombre d'ampère-heures nécessaire entre changement de barres d'anode pour d'autres types de lignes de dépôt éleotrolytiquo d'étain ou de lignes de dépôt électrolytique d'autres types de métaux.
Dans cette description on a désigné le disposi-
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tif d'anode comme étant électriquement positif et le dispositif de cathode comme étant électriquement négatif.
Cotte nomenclature est conforme à la théorie électrique qui considère le passage du courant comme allant du pOlo positif au pôle négatif dana l'analyse duo circuits,
Dane la théorie électrique qui considère l'écoulement d'électrons se produisant depuis le pôle négatif jus- qu'au pôle positif, la désignation de polarité ou les noms d'@lectrodec pourraient être inversés.
Pour cette raison, ot afin de définir clairement l'invention, dans le présent texte le terme "anode" se réfère à l'élémont qui fournit le métal à déposer, et le terme "czthode" désigne l'élément sur lequel on effectue le dépôt, sans qu'il y ait une limitation à la polarité ou à une outra désignation employée on pratique.On a décrit l'inven- tion en so référant particulièrement A une liane de dé- pôt électrolytique continu du type de procède à l'Halo- gène.
On peut trouvor d'autres détails sur oe type de ligne dans le brevet dea Mata-Unis d'Amérique N
23.456 du 22 Janvier 1952 dénommé -Appareil destiné à revêtir d'un dépôt électrolytique une matière en forme de bande" ou bien dans le Numéro do la revue "Métal
Finiching" de Février 1944 sous le titre 3Etamage élec- trolytique d'un fouillard d'acier" p, 77-79.
Bien que l'invention ait été décrite en se référant particulièrement à une ligne de dépôt électroly- tique continue de feuillard d'acier, les enseignements . de l'invention sont applicables à la réalisation d'un dépôt élootrolytique sur d'autres substances métalliques allongées se déplaçant continuellement; bien entendu
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l'invention ale4t pas limitée au mode op'r.to1rt et aux exemples décrite; et reprsont68 et peut recevoir divor- ses variantes rentrant dans l'esprit et la portât de Ilinvuntion.
I4SGCNDE D28 112M
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ffittupjji ifcpère
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<tb> Vonant <SEP> des <SEP> dérouleur*,
<tb>
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Il B Nottoyauu ot d'eapase. 0 Réalisation du dépôt 61eot ol7tlque.
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<tb> D <SEP> Finissage,
<tb>
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" Vera les enrouleurs.
2t Alimentation en solution d'élaotrofyse.
" Rouleau de contact en mtal, Il H Rouleau d'appui rqvdtu do caoutchouc.
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iLÈJULë-i A,- Appareil destina à effectuer un dépôt 41oetï'olyti-. que continu sur un article allongé toi qu'une bande Md. talliquot oawdtctdrio6 par Ion point. aulv*nto 1M isolé ment ou en combinaisons t 1.) Il comprend un dispositif de cellule$ 4.'1.otro- lyse, un dispositif de circuit d'61eotro11" pour le dis- positif de cellules d,6100trolysa comprenant un 41ap081- tif d'anode solublo dos Noyons d t alimonter centicaellc"
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ment du métal en bande dans le dispositif de cellules
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d,
6100trolyaet un dispositif de mesure d'aatppo-'hcuï'ee branché dans le dispositif de circuit 4.f61.ctro17ao et un dispositif indioatour répondant au ai positif de moeu- re des ampore-boures afin d'indiquer l'érosion du dispo-
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sitit d'anodo aoluble. ' ,' ',,', .8.) Les cellules dl61oqtrol1so Individuelles oon- tiennent une solution ou bain d'61ectrol:'6t les may8a d'alimenter oontinuellccvut du ta 4 1 al en bandes existent pour opaque cellule d'éleotrolyse en contact avec la so- lution ou bain d'électrolyse dans 14 cellule, lois diepo-' aitite de mesure d'ampère-heurea sont branches pour cha- quo cellule d'éloctrolyse dans le circuit d'électrolyse.
.) L'appareil d'applique au dépôt é7.ootroiytiquo à effectuer sur une pièce métallique allongée se dépla- çant longitudinalement, et comprend un dispositif de
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circuit d'ôlectrolyse comprenant un dispositif d'anode soluble afin de fournir au dispositif à bain d' 3.ctro- lyse le mutai destiné à être déposé.
4. ) L'article métallique allongé se déplaçant lon- gitudinalement passe à travers un certain nombre de cel- Iules d'éloctrolyse contenant un dispositif d'anode formé d'un certain nombre de barras d'anode destinées à être
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déplacées à l'intérieur des colluloa 4'Jleotroly.o afin do maintenir un espacement déturmlnû A l'avance entre les barres d'anode et l'article co déplaçant on ajoutant pé- riodiquement une nouvelle barra d'anodo et en déplaçant les barrée d'anodo erodeoe dans une direotion tranaYa3 lo par rapport à la ligne de déplacement de l'article sc déplaçant,
un appareil permettant do déterminer la moment où il faut ajouter une nouvelle barre d'anode à une cel-
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lule d'éloctrolyao pour maintenir 1#00pacordant d6torm1n6 à l'avance outre l'article en d6plaOtnt et l'anode ut l'appareil comprend un dispositif du mesure permettant de Mesurer quantitativem&nt la, quantité d'électricité utilisée pour le dépôt électrique et fournie à une cellule
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d'4lootrolyse. ".'' - # , J c';
5.) Les anodes des cellules' sont formées d'un, . certain nombre d'éléments individuels d'anode disposas .
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dans une disposition 4'ospa6 ot aututi déterminée 4' l'avance par r4tppozt 4 l'article JnÓta11tqu allongé ne déplaçant longitudinalement en ne déplaçant dans un oollule d'éleotrolyse, &t OU ntetI1 relation àè* ' terminée à l'avance d'espacement mutuel dans un iater- -"'*' valle désiré en ajoutant périodiquement un nouvel élé-
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ment d'anode à la cellule al6lpçtrolyse et en déplaçant, les éléments d'anode partie110ment 6rod@s pro6ro8s1vo- .
ment à travers la cellule t Ut\ appareillage spécial per" mettant de déterminer quand.il faut ajouter un élément , d'anode à une collule cet appareillago spécial comprenant un dispositif de mesure permettant de mesurer quantitativement l'électricité fournie à une cellule d'électrolyse et un dispositif indicateur répon- dant au dispositif de mesure permettant d'indiquer le moment où il faut ajouter un nouvel élément d'anode à la cellule d'électrolyse,
6. ) Le procédé s'applique à une ligne continue
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dldtumago Ólootrolyt1quQ do feuillard d'acier;
et liap- pareillage spécial permet de 4Ót.vmin.r le moment où il faut ajouter un élément d4gnode à une cellule dodlectro- lyse pour maintenir la disposition mutuelle dienpaosmont déterminée à l'avance dans un intervalle proscrit.
7.) L'appareil est destiné au dépôt électrolytique continu sur une bande et comprend un certain nombre de
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cellulon d'élootrolyset des moyens d'alimenter continuellement la bande dans les cellules 4"leotrolyoo, un
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dispositif d'anode dans chaque cellule d'61eotrolyee #*#<*" - formée d'un certain nombre d'éléments individuels d'ano-
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de# un dispositif guide destiné a recevoir et supporter les élément,% d'anode à l'intérieur dos cellules d'<Mee- trolyae,
les dispositifs guides définissant un plan qui est incliné par rapport au plan de la bande continue '
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alimentée donc une cellule df4loçtrolyst de telle façon qu'on peut déplacer l'élément d'anode le long du plan, incliné à mesure qu'il a'4?ode pour lIa1nto1r entre le diapouitit d'anode et la bande continua une 41Ipo.1'1on ' mutuelle d'espacement déterminée à l'avance.
8,) Le dispositif de mesure des tp&M-hûutB Ott branché sur le dispositif d'alimentation en courant électrique d'électrolysai un dispositif d'alarme répon-
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dant au dispositif do mesure d'p6ro.heure., permet de signaler l'érosion d'anode affectant la disposition mu- tuelle d'espacement déterminéo à l'avance et qui doit , être maintenue entre le dispositif d'anode et la bande continue.
9.) L'appareil comprend un dispositif de circuit comportant un dispositif de cathode, un bain d'électro-
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lyse reliant électrolytiquement le dispositif d'anode et la dispositif de cathode, la source de courant d'électro- lyse étant connectée électriquement au dispositif d'anodo et au dispositif de cathode.
10.) L'alimentation en métal destiné à être déposé est maintenue continuellement dans une cellule d'électre-
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lyse par le fait qu'on ajoute pèriodiquerent à la cellule un nouvel élément d'anode, et qu'on déplace progressive* ment l'élément d'anode partiellement érodé à travers la cellule.
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1.,., Procédé de réalisation d'un dépôt 61eotrolytique sur un article allongé se déplaçant ,oituà,i.e" ' .. d8 loouel on maintient continuellement =0 alimentem ;'ï tien en métal à déposer dand une aau,a dléleatrollet en ajoutant périodiquement à la cellule d éio8i5 lys9 }' un nouvel 416mont d'anode et en déplaçant rxarelslvl , . ment les élément d'anode partiellement ércklègj à travore'l' la collulet la prooddé fitant caractéried par les ete4si consistant à faire pacoer l'article métallique allongé continu longitudinalement à triera une cellule d'élan trolyset à fournir à la cellule d'électrolyse du eoutant; d'électrolyse% à mesurer quantitativement le courant d'blectrolyse fourni à la cellule, et à indiquer, selon ± la mesure quantitative de l'électricité fournie à la cellule, le moment ou il faut coûter à la cellule un '.'<;
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nouvel élément d'anode.