Appareil pour la gravure électrolytique. La présente invention est relative à un appareil pour la gravure électrolytique, des tiné plus spécialement à. la gravure de pla ques de zinc, mais pouvant aussi être utilisé pour d'autres métaux. Il sera décrit princi palement dans ses applications pour des pla ques plates, mais on concevra qu'il peut aussi être utilisé pour la gravure d'objets approxi mativement plats ou de formes courbes ré gulières. Le terme. "plaque" employé dans cette description s'applique à de telles for mes de plaques à moins que le contexte n'in dique autre chose.
Dans une machine pour la gravure élec trolytique, la plaque à graver forme l'anode et le courant électrique transporte du métal de celle-ci dans et au travers de l'électrolyte vers la cathode. On a constaté que, dans beau coup de cas, l'on n'obtient pas une vitesse uniforme de gravure sur la face entière d'une plaque, l'enlèvement du métal étant plus rapide près des bords qu'au voisinage du centre. Dans certains cas, l'action de gravure s'étend autour des bords jusqu'au dos de la plaque.
Ces actions indésirables sont particu lièrement sujettes 'à se produire dans les cas où l'anode présente une étendue beaucoup plus faible que la *Cathode, ce qui fait que les parcours élémentaires du courant provenant des parties extérieures de la cathode se con centrent sur la partie de l'anode située près des bords de celle-ci. Dans une machine pré vue pour traiter une grande série de différen tes dimensions de plaques, il est nécessaire que la cathode soit suffisamment grande pour la plaque à traiter ayant les plus grandes dimensions. Il en résulte que la cathode pré sente une étendue considérablement plus grande que l'anode lors de la gravure de plaques de petites dimensions.
L'invention a pour but de réaliser un ap pareil pour la gravure électrolytique, dans lequel de telles irrégularités ne se produisent pas ou ne dépassent pas des limites admis sibles.
A cet effet, l'appareil comprend une ca thode ajourée et qui est incurvée de manière à être convexe du côté de l'anode, étant par cela plus rapprochée de la plaque au centre que dans les parties extérieures. En plus, il est prévu des moyens agissant directement sur l'électrolyte à l'intérieur de la cathode, afin de produire mécaniquement une circu lation de l'électrolyte à travers les jours de la cathode et à, travers l'espace existant en tre l'anode et la cathode.
De cette façon, on assure une circulation de l'électrolyte qui permet de réaliser l'ho mogénéité de la composition de ce dernier et l'absence de bulles stationnaires ou de par ticules solides sur la surface à graver, ainsi que l'uniformité de la distribution du cou rant sur cette surface.
Il y a avantage à employer des appareils dans lesquels l'anode est supportée en posi tion horizontale au-dessus de la cathode à l'aide de deux supports qui protègent en même temps les bords de l'anode contre une gravure excessive.
Quelques formes d'exécution pratiques de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemple, sur le dessin annexé.
Les appareils représentés sont prévus pour la gravure électrolytique de plaques plates. La fig. 1 est une coupe longitudinale d'une première forme d'exécution de l'appa reil; La fig. 2 est une coupe transversale de cet appareil par II-II en fig. 1; Les fig. 3 et 4 sont des coupes longitudi nales d'autres formes d'exécution, et La fig. 5 est une vue en bout de la ca thode selon la fig. 4.
Les trois formes d'exécution représentées comportent comme caractères communs un récipient 1 rempli à peu près aux deux tiers d'un électrolyte, savoir jusqu'à la ligne 2, et des supports pour la plaque 3 agencés pour maintenir celle-ci juste au-dessous de la sur face de l'électrolyte. Le réservoir est muni d'un arbre 4 rotatif s'étendant longitudinale ment à travers le réservoir et qui porte des organes pour produire une agitation ou une circulation de l'électrolyte. Dans les cas des fig. 1 et 3, la cathode constitue une partie intégrante des organes agitateurs.
Le réci pient est fait ou revêtu intérieurement d'un matériau isolant.
Lorsque la plaque 3 subissant la gravure est en zinc, il est préférable d'établir 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 est avantageusement 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 différent du métal de la plaque.
Le long de chacun des deux côtés longi- tudinaux du récipient, près de la surface su périeure 2 de l'électrolyte s'étend une barre porteuse 5 supportée à chaque extrémité par un support 6. Ces deux barres servent de supports et de guides à deux règles 7 au moyen desquelles la plaque 3 est maintenue en position pour la gravure. Ces règles s'é tendent pratiquement sur toute la largeur du récipient et peuvent être amenées à glisser le long des barres 5 de façon à obtenir l'écarte ment correct de ces règles suivant la gran deur de la plaque à graver.
Dans les exem ples représentés, il s'agit de la gravure de relativement petites plaques, de telle sorte que la cathode est considérablement plus grande que l'anode. Ces règles 7 s'étendent vers le bas et ont leurs bords inférieurs hori zontaux situés à une faible distance de la partie supérieure de la cathode. Elles cons- tituent, par conséquent, des barrières effi caces pour empêcher une action excessive sur les bords de la plaque 3 qui est . maintenue sur les surfaces portantes 8 des règles.
La connexion électrique de la plaque 3 est obtenue au moyen d'un organe de contact 9 formé par un disque 10 du même métal que la plaque 3 et par une enveloppe de matière isolante 11 servant de support pour le dis que 10 et pour l'extrémité du câble électrique flexible 12. Le disque 10 est évidé à la par tie centrale de sa face inférieure. Un bon contact avec la. plaque 3 est assuré par le poids de l'organe de contact 9.
Il n'est pas formé de connexion mécanique entre l'organe de contact 9 et la plaque 3, ce qui fait que l'organe 9 peut être enlevé rapidement de la plaque 3 et remis en position suivant les né cessités qui se présentent dans la manipula tion de la plaque 3 pendant le processus de la gravure.
Dans l'exécution représentée sur les fig. 1 et 2, la cathode présente un cylindre per foré 13 porté par l'arbre 4 au moyen de dis ques d'extrémité 14 en matière isolante. Une connexion électrique est établie entre le cy lindre 13 et l'arbre 4 par un disque 15 pré sentant un rebord et qui est adjacent à l'un des disques 14. La partie restante de l'arbre, dans le récipient, est de préférence renfermée dans une enveloppe de matière iso lante.
L'arbre tourne dans des paliers situés dans des enveloppes 16 et présente à l'extré mité de droite un prolongement par où se fait son entraînement au moyen d'une poulie 17 montée sur lui, et il reçoit le courant par une bague de contact 18, montée également sur lui, et par un balai 19 relié au câble 20. Un examen de la fig. 2 montre que la cathode 1.3, en raison de sa forme cylindrique, est plus rapprochée de la plaque dans le plan de symétrie de cette figure que dans les par ties extérieures.
Cette disposition sert à ob tenir l'uniformité d'action dans la gravure de la plaque et empêche une action excessive de gravure près des bords de la plaque, situés à droite et à gauche du plan médian de la fig. 2. Ainsi en est-il pour les bords de la plaque qui ne sont pas recouverts par les bar rières formées par les règles porteuses 7.
A chaque extrémité du cylindre 13 est montée une roue de pompe centrifuge 21 qui communique avec l'intérieur du cylindre 13 par des ouvertures 22 formées dans le dis que d'extrémité 14 du cylindre 13. Chacune de ces roues 21 est constituée par une paire de disques montés sur l'arbre 4 et par un an neau cylindrique porté entre ces deux disques et comportant une série de perforations ra diales 23. Ces roues 21 sont faites en ma tière isolante.
Ces roues de pompe centrifuge ont pour but, par suite de la rotation de l'arbre, d'as pirer l'électrolyte au travers des perforations du cylindre 13 constituant la cathode, de l'a mener par les ouvertures 22 à l'intérieur des roues 21 et de le décharger ensuite à l'exté rieur par les ouvertures radiales 23.
Dans le but d'éviter des perturbations à la surface du bain. et pour obtenir une cir culation complète de l'électrolyte, la partie principale de la surface supérieure du bain est séparée des parties terminales par des cloisons 24 qui s'étendent vers le bas depuis le haut du récipient jusqu'à une faible dis tance au-dessous du niveau 2 de l'électrolyte.
L'espace compris entre chacune de ces cloi sons 24 et l'extrémité correspondante du bain reçoit la décharge dirigée vers le haut de la périphérie d'une roue 21. L'extrémité supérieure de chacune des chambres étroites formées par les cloisons 24 est de préférence fermée, mais la fermeture n'est pas nécessai rement complète, de manière à permettre ainsi l'échappement de gaz qui pourrait être libéré.
Grâce à la forme d'exécution de la cathode et des moyens de propulsion agissant directe ment sur l'électrolyte à l'intérieur de la ca thode, comme décrit, on obtient avec une grande approximation une uniformité de gra vure sur toute la surface de la plaque pour une grande échelle de dimensions de plaques.
Dans la forme d'exécution représentée sur la fig. 3, la cathode est également montée sur l'arbre 4 de manière à tourner avec lui et à former une partie des moyens prévus pour la production d'une agitation ou d'une circulation. Comme dans le cas de la fig. 1, le courant électrique est amené à la cathode par l'arbre 4 à l'aide de la bague de contact 18, du balai 19 et du câble 20.
La ca thode présente un certain nombre d'anneaux métalliques 25 entre lesquels sont intercalés des anneaux 26 de matière isolante. Ces deux séries d'anneaux sont maintenues entre des disques d'extrémité 27 de la cathode au moyen de vis 28 qui servent également à conduire le courant de l'arbre 4 aux anneaux formant la cathode. Dans ce cas, comme dans le cas de la fig. 1, la forme circulaire de la section de la cathode, à angle droit sur son axe longitudinal, a pour effet de régler la distribution de courant entre l'anode et la cathode dans des plans perpendiculaires à l'axe de l'arbre 4.
Dans le cas de la fig. 3, il est prévu, en -outre, un réglage analogue dans des plans verticaux parallèles à l'axe de l'arbre 4. Ceci résulte du fait que les dis ques 25 diminuent de diamètre à partir du centre de la cathode vers chacune de ses ex trémités, formant ainsi un corps de révolution allongé, dont le diamètre diminue vers les ex trémités.
Les parties des anneaux 26 s'élevant entre les anneaux 25 de la cathode servent de bar rières qui règlent ainsi dans une certaine me sure la distribution du courant.
Les anneaux 26 comportent des perfora tions radiales 29 qui, dans l'agencement de la fig. 3, permettent l'écoulement radial de l'électrolyte au travers de la cathode lorsque l'arbre 4 tourne. L'électrolyte peut parvenir à l'intérieur des anneaux 25 et 26 par des passages 30 formés dans les disques d'extré mité de la cathode 27. On peut ainsi obtenir une circulation de l'électrolyte. On peut adopter à titre de variante une disposition analogue à celle de la fig. 1 en adaptant des roues de pompe centrifuge telles que 21 sut les faces extérieures des plaques 27.
Dans ce cas, l'électrolyte s'écoulerait vers l'inté rieur au travers des perforations 29, puis vers l'extérieur au travers des roues 21, puis que ces dernières ont un diamètre plus grand que les anneaux 26.
Dans l'exemple représenté sur la fig. 4, la cathode est stationnaire et elle est formée par un grillage constitué par des barres 31. jomme on le voit sur la fig. 5, ces barres sont de forme semi-circulaire avec leurs extrémi tés se prolongeant vers l'extérieur, ces pro longements étant fixés dans des barres por teuses 32 recouvertes de matière isolante. Ces barres 32 établissent la connexion électrique avec des conducteurs isolés 33 à chaque extré mité du bain. La grille est supportée par des supports 34 prévus sur les parois d'extrémité du récipient.
A l'intérieur de la cathode stationnaire se trouve un cylindre 35, monté sur l'arbre 4 et comportant des perforations radiales et des ouvertures 37 dans ses disques d'extrémité.
Dans ce cas, l'électrolyte entrant dans le cy lindre tournant 35 s'écoule à travers celui-ci vers l'extérieur et. la commande de la distri bution du courant est obtenue non seulement par la forme semi-circulaire, mais aussi par la subdivision de la cathode en barres et la variation de l'écartement de ces barres, les quelles sont plus serrées dans la partie cen trale du récipient qu'aux extrémités de celui- ci. Ceci est montré clairement sur la fig. 4.
En combinant ledit cylindre avec -deux roues de pompe centrifuge 21 agencées comme sur la fig. 1, le courant d'électrolyte s'éta blirait vers l'intérieur à la surface du cylin dre 35 et vers l'extérieur aux extrémités du bain à travers ces roues.
Il sera généralement avantageux de faire en caoutchouc chacune des surfaces sur un rebord desquelles repose la plaque consti tuant l'anode, de façon à obtenir un support souple assurant un bon contact entre la pla que et les surfaces de support et empêchant la présence de bulles de gaz ou de particules de matière solide à. ces endroits-là.
Les formes d'exécution données sur le dessin et dans la description précédente mon trent comment la densité locale du courant sur l'anode est commandée en adoptant pour la cathode une surface courbe. Sur les fig. 1, 2 et 4, cette courbure est représentée réa lisée dans un simple plan. Sur la fig. 3, la courbure est- réalisée dans deux plans à angle droit, l'une des composantes de la courbure étant due à la forme circulaire des anneaux de la cathode et l'autre composante à la va- riation du diamètre de ces anneaux. Les ca thodes représentées affectent une simple forme circulaire.
Si cette simple forme ne suffisait pas complètement pour obtenir la commande désirée de la distribution du courant, elle pourrait être complétée par des éléments mé talliques stationnaires placés de chaque côté du corps circulaire. Par exemple, les barres 31 de la fig. 5 peuvent s'étendre latéralement avec une courbure appropriée.