Procédé et appareil pour la gravure électrolytique. La présente invention est relative à la gravure électrolytique de plaques de zinc et d'autres métaux pour la production de sur faces d'impression et pour d'autres buts. Dans la gravure électrolytique, la plaque ;i graver foi-me l'anode et le passage du cou rant à travers le bain emmène du métal de puis l'anode et le libère à la cathode. Une des conditions principales que l'on demande d'un appareil pour la gravure électrolytique est qu'il produise un effet de -ravage uni forme sur toutes les parties de la plaque. Ou a constaté que, dans des conditions simples, la plaque a une tendance à subir un -ravage plus rapide près de ses bords que près de son centre.
Il se présente en outre l'inconvénient que, dans de nombreux cas, la gravure s'étend au dos de la plaque près des bords de celle-ci. En général, ces plaques sont planes et rec tangulaires, mais. leurs dimensions peuvent varier de même que les proportions de celles- ci. La présente invention a pour but de créer un procédé et un appareil pour la gravure électrolytique, qui -satisfassent aux condi tions requises indiquées ci-dessus efficace ment et convenablement.
La présente invention se rapporte à un procédé pour la gravure électrolytique d'une surface de métal plane :qui constitue l'anode et est placée parallèlement à une cathode plane, caractérisé en ce que l'électrolyse est effectuée à l'aide d'une cathode ayant une aire efficace inférieure .à celle :de la plaque à graver, le tout étant disposé de façon que l'aire efficace de la cathode projetée ortho- gonalement sur la plaque se trouve à l'inté rieur des limites de celle-ci, la distance entre ces dernières et la limite :de la projection étant :
d'une grandeur sensiblement constante en tous points, cette distance étant comprise entre environ un tiers et environ la moitié de la distance comprise entre la plaque et la cathode. La gravure des dos des plaques est empêchée de préférence en empêchant le courant de passer jusqu'au dos .de la cathode, pratiquement toutes les lignes de courant pouvant éventuellement provenir du dos de l'une des plaques passant au dos de l'autre plaque.
Pour pourvoir aux nécessités pratiques d'une grande échelle de dimensions des pla ques d'anodes, on emploiera de préférence, pour la cathode, une grande plaque et l'on pourra obtenir alors le changement voulu de dimensions au moyen de masques ou barrières mobiles qui peuvent être avancés. à diffé rentes distances sur la plaque depuis les bords de celle-ci ou depuis certains d'entre eux, de façon à laisser une partie non recou verte ayant les dimensions voulues.
Sur le dessin annexé sont représentées, à titre d'exemple seulement, diverses formes d'exécution de l'appareil pour la mise en ceuvre du procédé selon l'invention.
La fig. 1 est une coupe longitudinale d'une première forme d'exécution, et la fig. 2 une coupe transversale par VII-VII en fig. 1; Les fig. 3 et 4 représentent, en plan, res- pectiv ement _ , en coupe longitudinale par IX IX de la fig. 3, un agencement de bar rières applicable à l'appareil selon les fig. 1 et 2 ;
La fig. 5 est une coupe longitudinale par X-X en fig. 6 d'une deuxième forme .d'exé cution de l'appareil, et la fig. 6 une coupe transversale par XI-XI en fig. 5.
Toutes les formes d'exécution représentées aux dessins comportent comme caractères communs un récipient 1 rempli à peu près aux deux tiers d'un électrolyte, savoir jus qu'à la ligne 2, et des supports pour la pla que 3 agencés pour maintenir celle-ci juste au-dessous de la surface de l'électrolyte.
Lorsque la plaque 3 subissant la gravure est en zinc, il est préférable de faire en zinc ou en matière isolante toutes les parties im mergées dans l'électrolyte. On peut aussi em ployer un autre métal mais, dans ce cas, il doit être revêtu d'une matière isolante. De façon analogue, pour la gravure d'autres métaux, il est :désirable de n'avoir en contact avec l'électrolyte aucun métal qui soit dif férent du métal de la plaque.
La connexion électrique de la plaque 3 est obtenue au moyen d'un organe de contact 9 formé par un disque 10 du mc-me métal que la plaque 3 et par une enveloppe de ma tière isolante 11 .servant de support pour le disque 10 et pour l'extrémité -du câble élec trique flexible 12. Le disque 10 est évidé à la partie centrale de sa face inférieure. Un bon contact est assuré par le poids de l'or gane de contact. Il n'est pas formé de con nexions mécaniques entre l'organe de contact et la plaque, ce qui fait que l'organe 9 peut être enlevé rapidement de la plaque et remis en position suivant les nécessités qui se pré sentent dans la manipulation de la, plaque pendant le processus de la gravure.
Dans la. forme d'exécution représentée sur les fi-. 1 et 2, la cathode 38 est consti tuée par une plaque perforée s'étendant au travers du bain avec une légère inclinaison sur l'horizontale. L'anode 3 est placée avec la même inclinaison ià une distance conve nable au-dessus de la cathode. Au-dessous de la cathode est disposé un cylindre perforé 39 fait en matière isolante et comportant à chaque extrémité une roue de pompe centri fuge 23 communiquant avec l'intérieur du cylindre 39 par des ouvertures des. disques d'extrémité 22.
Les parties supérieures de ces roues 23 travaillent dans des. chambres séparées de la partie principale -du récipient par des, cloisons 24. Le cylindre 39 est monté sur un arbre 4 au moyen des disques d'extré mité 22. Les roues 23 sont aussi montées sur l'arbre 4 et l'arbre est porté par des.. paliers situés dans des enveloppes 16 et présente à l'extrémité de droite un prolongement par où se fait son entraînement au moyen d'une poulie 17 montée sur lui.
L'action obtenue par les roues 23, lors de la rotation de l'ar bre, est d'aspirer dans le cylindre 39 par les perforations de celui-ci un courant d'électro- lyte et de le faire passer par les ouvertures des disques d'extrémité 22 .dans les roues<B>-23</B> et de le décharger ensuite par les ouvertures prévues à la périphérie de ces roues. Le fait que les parties supérieures .des roues 23 sont enfermées par les cloisons 21 prévient une perturbation indésirable à la surface du bain et assure une circulation complète de l'électrolyte. Les cloisons 24 s'étendent vers le bas jusqu'au niveau de la cathode 38.
Au-dessous de l'agitateur, prés du fond du récipient, est placée une feuille perforée 40 de matière isolante. Cette feuille perforée sert d'écran au-dessous duquel se rassemble le métal finement divisé qui est enlevé de l'anode et précipité dans l'électrolyte. Cette matière tombe à travers les perforations de l'écran 40 et est ainsi protégée de l'influence perturbatrice de l'agitateur et, par consé quent, reste au-dessous de l'écran. Cette ma tière peut être enlevée de cet endroit de temps à autre lorsqu'une grande quantité s'est déposée.
Lorsque des barrières sont employées seules pour commander la distribution du courant, c'est à l'arrangement des barrières qu'incombe la fonction de rendre inefficace toute la surface de la cathode à l'exception de celle qui se trouve au-dessous de l'anode et qui doit avoir une aire moindre que l'anode, ce qui est obtenu en masquant une bande .de la cathode le long de chacun des quatre côtés .de celle-ci.
Dans la disposition montrée par les fig. 1 et 2, deux des barrières sont formées par des eupport,q 41 et 42 placés respectivement le long .d'un côté longitudinal et à une extré mité de la partie principale du récipient. Ces barrières servent aussi de supports pour l'anode, étant munies à cet effet de rebords 43 et 44. L'une des autres barrières est for mée par un organe transversal 45 pouvant être déplacé le long du bain; cet organe 45 est supporté à l'une de ses extrémités par une barre 4,6 et à l'autre extrémité, par le rebord 43 de la barrière 41. L'organe trans versal 45 comporte un rebord 47 qui consti tue un troisième support pour l'anode 3.
La quatrième barrière est constituée par un châssis longitudinal formé d'éléments hori zontaux 49 et 50 et d'éléments verticaux 51. L'élément 49 est constitué par une plaque reposant sur la cathode perforée 38 et s'éten dant sur une distance convenable intérieu rement au delà du bord correspondant de l'anode. L'élément 50 glisse par une de ses extrémités sur le rebord 44 de la barrière 42 et, vers son autre extrémité, il traverse par une fente 61 l'organe transversal 4-5.
Les deux éléments 49 et 50 s'étendent sur toute la longueur de la cathode et sont réunis par les éléments .51. L'élément .50 est muni sur un bord d'une bande de caoutchouc 52 pré sentant un évidement pour recevoir le bord de la plaque 3 constituant l'anode. Lorsqu'on prépare l'appareil pour la gravure d'une pla que, l'organe 45 et l'élément 50 sont amenés à leur position correcte pour soutenir la pla que, laquelle reste alors sur les rebords 43, 44 et 47 et est en contact étroit avec la bande de caoutchouc 52.
Le but de cette bande 52 est d'assurer un contact effectif avec le bord de la plaque et d'éviter ainsi le passage de bulles de gaz autour @de ce bord, ce qui déterminerait une gravure irrégulière au bord ou près .du bord de la plaque.
Des fentes 61 et 62 sont prévues pour le passage -des éléments 50 et 49 à travers l'or gane transversal 45. Pour la fente 61, il est prévu un élément .de recouvrement 63. Cet élément @63 comporte une ouverture corres pondant à l'élément 50, lequel peut glisser librement dans. une mesure quelconque à tra vers l'élément 63 mais emporte ce, dernier élément lorsqu'il glisse le long de la fente 61.
L'élément -de recouvrement 63 est main tenu en contact avec la surface de l'organe transversal adjacente à la fente @61 par une languette 64 qui s'engage dans une rainure formée dans la partie extérieure d'un pro longement 65 de l'organe transversal. La fente 61 et l'élément .de recouvrement 63 sont de dimensions telles que, lorsque l'élé ment 50 a été déplacé vers l'extérieur pour s'adapter à la plus grande dimension des plaques, l'élément de recouvrement 63 ferme juste la partie de la fente 61 adjacente à la plaque. De cette façon, l'accès. du courant électrique à travers l'électrolyte jusqu'au dos de la plaque en passant par la fente 61 est empêché.
On voit que les barrières 41 et 42 et l'or gane transversal 45 encadrent l'espace com pris entre l'anode et la cathode sur trois côtés. Le quatrième côté est laissé ouvert entre les éléments horizontaux 49 et 50. Cet agencement permet un écoulement de l'élec trolyte à travers l'espace entre l'anode et la cathode. L'électrolyte entre les éléments 50 et 49 descend à travers les perforations de la cathode 38 et pénètre dans le cylindre perforé 39 d'où il est amené à travers les roues de pompe centrifuge 21 dans les parties terminales du récipient, d'où il retourne dans le circuit de circulation.
Il n'est pas nécessaire qu'il y ait un fort cou rant dans l'espace compris entre l'anode et la cathode. Il est simplement nécessaire que l'écoulement suffise pour empêcher la forma tion d'une différence importante de tempé rature ou de concentration de l'électrolyte dans cette partie en comparaison -des autres parties, et pour évacuer les bulles de gaz et les particules métalliques qui pourraient être libérées dans cet espace.
Les parties faisant saillie vers l'intérieur des barrières 41, 42 et de la partie inférieure de l'organe transversal 45 ainsi que le bord intérieur de l'élément 49 ont pour rôle de recouvrir la cathode de telle façon que la surface de celle-ci située directement au- dessous des bords extérieurs de la plaque ne soit pas efficace. Par suite da la nécessité de laisser un passage ouvert entre les élé ments -50 et 49, il serait possible que la partie extérieure de la cathode, située au delà de l'élément 49, puisse devenir efficace, dans certains cas, de façon à produire une gravure excessive sur le bord de la plaque constituant l'anode, près de la bande de caoutchouc 52.
Pour parer à cette -possibi lité, le bord extérieur de l'élément 49 peut comporter un prolongement flexible formé de matière isolante, tel qu'une feuille de caoutchouc, qui couvre la partie dea la ca thode située entre l'élément 49 et le bord le plus haut de la cathode. Un tel prolonge ment flexible est représenté sur les fig. 1 et"2 sous la forme d'une feuille 53 attache au bord postérieur de l'élément 49 et à une bande de fixation 54 et pendant vers le. bas en une nappe double entre le bord haut de la cathode 38 et cette bande de fixation.
Cette disposition permet à l'élément 49 d'être déplacé sur la cathode dans la mesure requise suivant les différentes dimensions des pla ques à traiter, tout en assurant une protection effective de l'anode envers la partie de la cathode située au delà de l'élément 49 pour toutes les positions de ce dernier.
On conçoit qu'avec la disposition repré sentée sur les fig. 1 et 2, il est nécessaire que la plaque soit toujours placée dans un angle du récipient. Ceci peut constituer un inconvénient lorsqu'on traite de petites pla ques, avec lesquelles une position plus cen trale peut mieux convenir à l'opérateur. Pour éviter cette nécessité d'avoir à travailler dans un angle du récipient, on peut employer une disposition telle que celle qui est représentée sur les fig. 3 et 4. Dans ce cas, on utilise deux organes transversaux analogues à l'organe 45 représenté sur la fig. 1. Ces deux organes sont désignés par 55 et 56. Leurs parties inférieures font saillie vers l'intérieur et for ment des barrières 57 et 58.
Au-dessus de ces barrières sont formés des rebords 59 et 60 sur lesquels repose la plaque. Ces deux organes mobiles coopèrent avec la barrière fixe 41 présentant un rebord 43 pour supporter la plaque. Cette barrière 41 est assujettie au côté du récipient dans la position montrée sur la fig. 2. Les deux organes mobiles 55 et 56 sont supportés à une de leurs extrémités par ce rebord 43 et, à leur autre extrémité, par la barre 46. Ils peuvent par conséquent se déplacer dans n'importe quelle position le long du réservoir et peuvent être adaptés pour recevoir entre eux les plaques des diffé rentes dimensions requises. Une plaque 3 est montrée en position sur la fig. 4.
La qua- trième barrière est constituée par un châssis analogue à celui formé par les éléments 49, 50 et 51 des fig. 1 et 2 avec cette exception que les deux éléments verticaux 51 se trou vent tout à fait aux extrémités du châssis dans la disposition représentée sur les fig. 3 et 4. Une bande de caoutchouc 52 est placée le long de la face intérieure de l'élément 50 dans cette disposition comme dans celle des fig. 1 et 2.
Comme dans la disposition des fig. 1 et 2, des fentes 61 et 62 avec éléments de recou vrement 63 sont formées dans les organes transversaux 55 et 56 pour les éléments 50 et 49.
Une autre forme d'exécution de l'appareil à deux barrières mobiles est représentée sur les fi-. 5 et 6. Dans cet exemple, l'une de ces barrières est constituée par une feuille flexible ayant la forme d'une bande continue mobile sur une paire de rouleaux et l'autre barrière est formée par une règle verticale s'étendant sur toute la largeur de la cathode et mobile à angle droit par rapport au bord de la première barrière.
Dans cet exemple, le dispositif entier est monté sur un châssis fait en bois dur et qui est placé à l'intérieur mais sans être relié au récipient 1, ce qui fait que le contenu peut être sorti complètement du récipient en cas de nécessité. Cette disposition facilite la cons truction du récipient en matière isolante.' Il peut être fait par exemple en porcelaine. Les éléments principaux du châssis sont quatre montants verticaux 66 portant deux planches latérales 67 et reliés entre eux par des tra verses 68. La cathode est constituée par une plaque 69 non perforée montée entre les deux planches latérales 67. Sur la plaque 69 re pose une grille 70.
Celle-ci est constituée par une plaque perforée de matière isolante qui repose sur la face supérieure de la cathode et qui est susceptible de glisser vers l'arrière et vers l'avant sur cette surface, l'actionne- ment de la grille se faisant à l'aide d'un levier 71 monté à pivot en 72 sur l'une des planches 67. Grâce à ce mouvement relatif, la grille peut évacuer de la face supérieure de la cathode les dépôts de métal détaché ou d'autres substances. Il suffit de mouvoir la grille par intervalles de façon à empêcher le dépôt de devenir excessif.
Près des extrémités des planches 67 sont montés dans des paliers supportés par les planches deux rouleaux 73 autour desquels passe une bande sans fin de caoutchouc 74 dont la partie supérieure se trouve sur la grille 70. Le mouvement de cette bande est obtenu au moyen d'une vis sans fin et d'une roue hélicoïdale représentée actionnant le rouleau de droite sur la fig. 5, l'actionnement de ce dispositif s'effectuant au moyen d'une manivelle 7 5 et d'une tige verticale. La bande 74 est constituée par deux parties de lon gueurs sensiblement égales.
L'une d'entre elles, représentée sur la partie de gauche de la fig. 5 s'étend sur toute la largeur de la cathode, en formant un recouvrement continu pour la partie de la cathode sur laquelle elle se trouve. L'autre partie de la bande est for mée de deux étroits rubans, un de chaque côté. Ces rubans ne recouvrent que les bords extrêmes de la cathode. A l'extrémité supé rieure de la partie pleine de la bande 74 se trouve une bande de renforcement 76 qui peut être faite de caoutchouc durci et, immédiate ment en arrière de cette bande 76 et près d'un bord de la bande 74, est monté sur cette der nière un piton vertical 77.
Entre les planches 67 s'étend une traverse 78 qui se trouve près de l'extrémité de droite de la cathode en fig. 5 et qui comporte une saillie inclinée 79 présentant un rebord à son extrémité supérieure. Sur ce rebord repose un bord de la plaque 3 qui subit la gravure. La saillie 79 sert de barrière et recouvre une bande de la cathode, de la largeur requise. La partie supérieure de la traverse 78, qui s'étend jusqu'au-dessus du niveau 2. de l'élec trolyte, protège du courant électrique le bord adjacent et la partie postérieure de la plaque. Sur le bord opposé, la barrière est formée par la bande 74 et son renfort 76. Cette bande est mue au moyèn de la manivelle 75 jusqu'à ce que le piton 7 7 arrive en contact avec un bord de la plaque 3.
Les deux autres bords de la plaque sont supportés et protégés comme on le voit sur la fig. 6. D'un côté, il y a une barrière 80 montée sur l'une des planches 67 et faisant saillie vers l'intérieur de la distance requise à son bord inférieur et présentant à sa partie supérieure un rebord pour supporter la pla que. De l'autre côté, il est prévu une bar rière mobile 81 comportant également un bord inférieur saillant et un rebord pour rece voir la plaque. Cette barrière peut glisser en travers de la cathode, étant supportée à l'une de ses extrémités par la barre 82 et à l'autre extrémité par le rebord de la barrière 79.
Sur les fig. 5 et 6, on n'a pas représenté de moyens pour l'agitation de l'électrolyte. Toutefois, si c'est nécessaire, un dispositif agitateur peut être prévu soit dans la partie inférieure, soit aux extrémités du récipient. L'emploi de la grille racleuse 70 prend la place d'un agitateur séparé dans une certaine mesure.
L'anode et la cathode des fig. 5 et 6 peu vent avec avantage être inclinées légèrement sur l'horizontale (pente d'environ 1 cm sur 15 cm de longueur). Comme dans le cas de l'appareil représenté sur les fig. 1 et 2, cette inclinaison a pour effet de favoriser le mou vement des bulles de gaz et des particules de matière solide sur la surface de l'anode. L'in clinaison désirée peut être obtenue aisément en soulevant l'un des côtés ou l'une des extré mités du châssis par allongement de la paire correspondante de montants.
Il sera généralement avantageux de faire en caoutchouc chacune des surfaces sur un bord desquelles repose la plaque constituant l'anode, de façon à obtenir un support souple assurant un bon contact entre la plaque et les surfaces de support et empêchant la présence de bulles de gaz ou de particules de matière solide à ces endroits-là.
Au lieu de la combinaison d'une bande mobile et d'une barrière verticale mobile, comme représenté sur les fig. 5 et 6, on peut prévoir pour masquer la cathode de la ma nière requise, en tant qu'il s'agit des deux bords mobiles du masque, deux bandes flexi- bles disposées à angle droit l'une par rapport à l'autre, chacune d'elles étant semblable à celle montrée sur les fi-.<B>5</B> et<B>6.</B>