CH684840A5 - Cellule pour plaquer par voie électrolytique sélectivement des zones choisies de pièces métalliques disposées en bande. - Google Patents
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Description
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CH 684 840 A5
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Description
La présente invention concerne une cellule de placage électrolytique pour revêtir d'un dépôt galvanique une zone prédéterminée d'une pluralité de pièces métalliques disposées côte à côte sous forme d'une bande électriquement continue. Une telle bande peut être réalisée par exemple par étampa-ge et découpe d'un ruban métallique de manière à constituer une succession de pièces laminaires distinctes, notamment des connecteurs pour l'industrie électronique, ces pièces étant reliées les unes aux autres, notamment à leur base, par une portion de la bande d'origine. Lors de la finition des pièces, notamment lorsque les connecteurs sont séparés les uns des autres, cette portion de liaison est éliminée.
Etant donné qu'une des raisons de revêtir d'un dépôt galvanique la zone de contact des connecteurs destinés à l'électronique est de conférer à cel-le-ci une résistance accrue à la corrosion et au vieillissement, on utilise à cette fin, de préférence, des métaux précieux, notamment l'or, l'argent ou le palladium et leurs alliages avec des métaux communs. Cependant, en raison du prix élevé de ces métaux, on cherche autant que possible à limiter l'étendue de la zone plaquée à la portion des connecteurs qui est soumise à frottement lors de leur utilisation pour établir des connexions électriques. Ainsi, pour de nombreuses utilisations, on ne désire plaquer qu'une zone restreinte (par exemple l'extrémité) d'une plaquette métallique allongée, et cela sur un de ses côtés seulement.
On a donc construit des cellules dans lesquelles on fait circuler en continu la bande des connecteurs, celle-ci fonctionnant comme cathode, de manière qu'une portion de la surface de ceux-ci soit pressée contre la surface d'une matière poreuse souple imprégnée d'une solution électrolytique en contact avec une anode. Au cours de ce passage, la portion des pièces en contact avec la solution électrolytique se recouvre d'un dépôt galvanique dont l'épaisseur dépend du temps de contact et des paramètres d'électrolyse, notamment la composition de la solution de revêtement et des conditions de placage (température, densité de courant, etc.).
Une telle cellule est décrite par exemple dans le document EP-A 195 781 (ROBBINS & CRAIG) dans lequel la bande des connecteurs (ceux-ci étant orientés verticalement) circule horizontalement et vient frotter contre une courroie de matière poreuse souple, par exemple une mousse de résine synthétique, notamment de polyuréthanne, cette courroie étant elle-même en circulation de manière que la solution galvanique active qui l'imprègne soit continuellement renouvelée.
Dans une réalisation telle que celle citée ci-dessus, il est difficile de limiter la zone de placage à une portion médiane des connecteurs. Aussi, on a proposé d'autres réalisations et notamment la mise en œuvre d'une tête de placage constituée d'un bloc prismatique biseauté allongé recouvert d'une feuille ou manchon de matière poreuse imprégnée de solution galvanique. Dans le cas d'une telle réalisation, les pièces à plaquer sont mises longitudi-
nalement en contact avec le bec du biseau, l'angle de celui-ci, c'est-à-dire l'aigu de son saillant, déterminant ia largeur de la portion de feuille poreuse en contact avec les pièces et, partant, l'étendue de la zone plaquée de celles-ci. On trouve l'illustration d'une telle réalisation aux fig. 9, 10 et 11 du document EP-A 222 232 cité à titre de référence.
Le dessin annexé permet de mieux comprendre ce qui suit et de bien distinguer les particularités de la présente invention par rapport à l'état de la technique.
La fig. 1 est une vue schématique en perspective avec coupe partielle d'un détail d'une cellule de placage suivant l'art antérieur, cette cellule comportant une tête de placage biseautée recouverte d'un manchon poreux dénommé «feutrine» en langage de métier.
La fig. 2 est une vue schématique en perspective partielle d'une forme d'exécution d'une tête de placage équipant une cellule suivant l'invention.
La fig. 3 est un diagramme illustrant un système d'alimentation en électrolyte utilisable conjointement avec la tête de placage illustrée à la fig. 2.
La fig. 4 illustre schématiquement une variante d'un détail de la tête de placage de la fig. 2.
A la fig. 1, on a représenté schématiquement quelques éléments essentiels d'une cellule de placage de bandes de connecteurs pour l'électronique; de telles cellules sont disponibles commercialement. Parmi ces éléments essentiels, on distingue une bande 1 de contacts de connecteurs réunis par leur base 1a et comportant une portion cintrée 1b dont la partie convexe est à plaquer d'une couche de métal précieux. Cette bande 1 défile en continu grâce à des moyens d'entraînement non représentés dans une direction figurée par la flèche 2 et sa position lors du défilement est contrôlée, d'une part, par un rail de contact cathodique et de guidage 3 contre un épaulement 3a duquel la base 1a de la bande coulisse, maintenue par une roulette 4 et, d'autre part, par une glissière de rabat 5 qui fait en sorte d'aligner la zone 1b des contacts dans le prolongement l'une de l'autre.
La cellule comporte encore une tête de placage 6 formée d'un biseau 7 en titane platiné recouvert d'une feutrine statique 8 en matière poreuse, par exemple un manchon de textile synthétique ou de polymère tissé ou expansé, notamment en polyuré-thane, PVC, polyamide, polyester, polyacrylique ou autre. Les connecteurs à plaquer sont pressés par la glissière 5 contre le bec 7a du biseau et au droit de celui-ci, de manière que la zone cintrée 1b à plaquer de ces connecteurs soit en contact direct avec la feutrine recouvrant ce bec 7a. Le biseau 7 comporte un canal principal 9 de l'électrolyte relié, de proche en proche, à des conduits latéraux 10 d'alimentation de la feutrine. L'électrolyte parvient à celle-ci par des ouvertures 11, à travers un tampon de matière poreuse 11a destiné à régulariser son débit. La masse du bloc métallique constituant le biseau 7 est reliée à une borne d'alimentation ano-dique, l'électrolyte traversant les conduits 9 et 10 étant ainsi activé et permettant au métal dissous
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dans celui-ci de se déposer galvaniquement sur les zones 1b.
Lors du fonctionnement de ladite cellule de placage, on fait défiler la bande 1 en la pressant contre le bec 7a du biseau 7 et on alimente sous pression la feutrine 8 en électrolyte, à travers les canaux 9 et 10, par l'intermédiaire d'éléments de pompage non représentés.
Une telle construction présente certaines limitations dues principalement au débit de l'électrolyte dans la feutrine. En effet, pour préserver la sélectivité du placage, le débit d'électrolyte doit rester faible afin de ne pas engorger la feutrine et ne pas provoquer un ruissellement de liquide sur les pièces à plaquer. A un débit d'électrolyte faible correspond un épuisement rapide de sa concentration en ions métalliques dans la zone de placage et à son refroidissement prématuré par défaut de renouvellement du liquide, d'où un placage lent et peu économique. On a bien cherché à remédier au problème du refroidissement au moyen d'un conduit additionnel 12, coaxial avec le canal 9, dans lequel de l'électrolyte chaud (40-60°C) circule en continu, mais cette amélioration est encore insuffisante et ne peut compenser l'épuisement rapide du métal dans la zone de placage en raison du faible débit de liquide dans celle-ci.
La cellule de la présente invention, définie à la revendication 1, et dont un détail est schématisé à la fig. 2, remédie parfaitement aux inconvénients susmentionnés.
Certains des éléments de cette cellule, notamment la bande des contacts 1, le rail de guidage 3 et la glissière 5 sont identiques aux formes de réalisation antérieures; ils ne sont donc pas représentés à la fig. 2. Le dessin illustre une forme d'exécution de la tête de placage faisant partie de la cellule de l'invention (fig. 2), ainsi qu'une variante (fig. 4); la fig. 3 illustre une forme d'exécution du circuit d'alimentation en liquide de cette tête de placage.
Cette tête de placage comporte tout d'abord trois éléments de base, à savoir un corps principal allongé 20 en titane, un corps ou bloc biseauté 21 en résine synthétique, par exemple en polyacrylique et un profilé 23. L'écartement des jambes latérales du profilé 23 est suffisant pour que soit ménagé, entre celles-ci et les faces correspondantes du corps 20 qu'elles chevauchent, un jeu permettant au profilé d'agir, sous l'impulsion d'un ressort 24, comme organe tendeur d'un manchon de feutrine 25 qui recouvre l'ensemble de la tête de placage 26.
Il est à remarquer que si le corps 20 en titane anodiquement conducteur est avantageusement monolithique pour des raisons de rigidité à conférer à l'ensemble, le corps biseauté 21, comportant des perçages, est de préférence formé d'une succession d'éléments jointoyés (cette succession n'est pas illustrée au dessin), ceci afin de faciliter l'usinage du corps 21. De manière générale, l'épaisseur de ces éléments varie, suivant les besoins, entre quelques mm et quelques cm, par exemple entre 10 mm et 10 cm. Ces éléments sont assemblés les uns aux autres par des tirants 27 et les blocs 20 et 21 sont fixés l'un à l'autre, de proche en proche, par des vis 28. Entre ces éléments, on intercale des joints en élastomère silicone afin d'assurer leur étanchéité et de compenser les variations de longueur dues à la dilatation.
Le corps biseauté 21 comporte deux pans 21a et 21b dont l'angle dièdre 21c, plus ou moins aigu, détermine l'aire de la portion du manchon de feutrine 25 qui vient en contact avec les pièces à plaquer lorsque ces pièces défilent le long de l'arête 21c du biseau et qu'elles sont pressées contre celui-ci. Le pan 21a est défini en tant que pan d'alimentation de la feutrine en électrolyte; il comporte des pores ou ouvertures 29 par où débouchent des conduits 30 d'amenée d'électrolyte frais creusés transversalement dans la masse du biseau et communiquant avec un canal principal d'alimentation 31 foré, lui, longitudinalement dans le biseau 21. Le débit de l'électrolyte circulant dans les conduits 30 est homogénéisé par passage à travers une masse poreuse 32 de diffusion, par exemple un feutre de textile synthétique ou une mousse de résine expansée.
Avant de parvenir à la feutrine 25, le liquide débouchant des ouvertures 29 traverse une anode perforée en métal inerte, par exemple une grille 33 de titane ou de niobium platiné.
Correspondant avec les ouvertures 29 du pan 21a, celui-ci comporte encore des rainures ou caniveaux 34a creusées perpendiculairement à l'arête 21c et rencontrant, au sommet de celle-ci, des caniveaux 34b que comporte le pan 21b, ces caniveaux 34b étant orientés pratiquement symétriquement par rapport aux caniveaux 34a du pan opposé. Ces canivaux 34b communiquent avec des ouvertures 35 reliées par des conduits tranversaux 36 à un canal 37, longitudinal, d'évacuation de l'électrolyte usé ou en excès.
Un système de circulation de l'électrolyte utilisable conjointement avec la présente cellule de placage est schématisé à la fig. 3.
Suivant ce système, la masse de l'électrolyte est emmagasinée dans une cuve 50 chauffée qui en contient, suivant les cellules, de plusieurs dizaines de litres à plusieurs centaines de litres, par exemple 50 à 1000 litres. L'électrolyte est mis en circulation générale (pour maintenir homogènes sa température et sa composition) par une pompe 51 et, après avoir traversé celle-ci, il retourne à la cuve 50 par l'intermédiaire d'un dispositif de Venturi 52 dans lequel le passage du liquide produit une dépression. Sur le circuit principal, on a branché une dérivation conduisant à une vanne 53 de réglage du débit dans la tête de placage 26, ce débit étant lu sur un débitmètre d'entrée 54. L'électrolyte traverse la tête 26 par le canal 31 et ressort de celle-ci pour revenir à la cuve 50 par l'intermédiaire d'un débitmètre 55 et d'une vanne 56 de réglage de la contre-pression.
Ainsi, de par le réglage conjoint des vannes 53 et 56, on peut régler la pression dans le canal 31 et, partant, le débit d'alimentation de la tête 26, par les ouvertures 29 du pan 21a. Par ailleurs, en raison de l'effet de dépression du Venturi 52, le liquide débouchant des pores 29 et pénétrant dans les caniveaux 34a est aspiré par les ouvertures 35, par l'intermédiaire des caniveaux 34b et, de là, il retour5
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ne à la cuve par le canal 37. Une telle disposition permet de régler à volonté le débit d'électrolyte dans la feutrine de placage tout en maintenant sa température à une valeur optimale et en évitant son ruissellement sur les pièces à plaquer, la portion de liquide servant principalement à contrôler la température du bec circulant essentiellement par les caniveaux 34a et 34b. Le placage de zones préférentielles des connecteurs peut donc être réalisé de manière très avantageuse et économique (rapidité, propreté, qualité du dépôt, contrôle de l'épaisseur de revêtement) comparé aux réalisations correspondantes de l'état de la technique.
A la fig. 4 on a schématisé une variante de construction du biseau de la tête de placage 26 de la fig. 2.
Ce biseau comporte un bec amovible 60 qui peut, à volonté, être remplacé par un bec de forme différente, par exemple le bec 61 dont l'extrémité est tronquée afin de modifier l'aire du manchon 25 le recouvrant qui vient en contact avec les pièces à plaquer. On peut donc, par ce moyen, régler facilement l'étendue de la zone prédéterminée à plaquer de ces pièces. L'étanchéité de ce bec amovible est assurée par un joint «O-ring» 62, le pressage de la base du bec amovible 60, 61 contre ce joint étant assuré par la tension de la feutrine 25 sous l'effet du ressort 24. Il est à remarquer que le bec amovible 60, 61 peut être constitué d'un métal inerte à l'électrolyte, par exemple du titane platiné, ce qui lui permet de jouer le rôle d'anode; dans ce cas, la grille de contact anodique 33 est superflue.
Dans la présente description, on a mentionné qu'il est avantageux de réaliser le corps 21 (en plastique) sous forme d'une succession d'éléments qu'on assemble ensuite en intercalant un joint élastique entre eux. En effet, il est plus difficile d'usiner un bloc monolithique (forage des canaux 31, 37 et des conduits 30 et 36) que de réaliser une pluralité d'éléments, chacun comportant une section des canaux 31 et 37 et une paire de conduits transversaux 30 et 36.
De manière générale, les dimensions qu'on préfère donner aux différents organes clé de cette invention ainsi que ses facteurs opérationnels sont les suivants:
Canal 31, section 10-30 mm; canal 37, 5-10 mm; conduits 30 et 36, 1-2 mm; longueur de la tête de placage 0,5 à 1 mètre; débit global d'électrolyte, 1000-10 000 l/h; débit dans le canal 31, 100-800 l/h; débit dans la feutrine, 50-350 l/h; densité du courant 20-30 A/dm2; température 45-65°C; vitesse de défilement de la bande métallique, 1-50 m/min.
L'exemple suivant illustre l'invention:
Exemple
On a utilisé une cellule munie d'une tête de placage conforme au modèle représenté à la fig. 2.
La quantité totale d'électrolyte, un bain d'or-nickel cyanuré à 12-15 g/l d'or, pH 4,4-4,6, était de 150 I et son débit global assuré par la pompe 52 de 5000 l/h.
On a travaillé avec une tête de placage 26 de 50
cm de long, une feutrine de 2,5 mm d'épaisseur et un débit d'électrolyte dans la tête de 250 l/h; température 55°C; densité de courant 25 A/dm2; vitesse de défilement des pièces 3 à 6 m/min.
Dans ces conditions, on a obtenu un dépôt d'Au-Ni à environ 99,8% d'Au à la vitesse d'environ 6 fim/min. L'épaisseur utile du revêtement d'or était d'environ 0,5-1 um.
La qualité du dépôt (résistance à l'usure) et la précision du contrôle de la surface recouverte ont été jugées excellentes.
Claims (11)
1. Cellule pour plaquer par voie électrolytique une zone prédéterminée de pièces métalliques laminaires disposées côte à côte et constituant une bande métallique (1 ) électriquement continue qu'on met en contact avec une cathode et qu'on déplace longitu-dinalement le long d'une arête (21c) d'une tête de placage (26) en la pressant contre celle-ci, cette tête (26) comprenant un bloc ou corps prismatique allongé (21 ) revêtu d'un manchon souple de matière poreuse (25) imprégnée d'une solution d'électrolyte activée par une anode (33, 61), ladite arête (21c) de la tête de placage étant formée en partie par l'intersection, en biseau, d'un premier et d'un second pan (21a, 21b) du bloc (21) dont l'angle dièdre, plus ou moins accentué, détermine une portion utile du manchon poreux le recouvrant contre laquelle s'appuie ladite bande métallique (1), et, partant, la grandeur de la zone (1b) à plaquer des pièces qui la constituent, le premier pan (21a) du bloc biseauté comportant, disposés de proche en proche, des pores ou ouvertures (29) d'amenée de l'électrolyte d'où celui-ci s'écoule et vient imprégner ladite portion de manchon poreux en contact avec la zone à plaquer, caractérisée en ce que la tête de placage comporte encore, sur le deuxième pan (21b) du bloc biseauté (21), des ouvertures (35) de sortie correspondantes par lesquelles l'électrolyte imprégnant le manchon s'évacue par aspiration.
2. Cellule suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les ouvertures correspondantes d'amenée (29) et de sortie (35) communiquent entre elles par des rainures (34a, 34b) formant caniveau ménagées dans la matière du bloc (21) et se rencontrant à l'arête (21 c) du bloc biseauté.
3. Cellule suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'anode (33) est constituée d'une grille en métal inerte intercalée entre la portion utile du manchon poreux (25) et la partie du premier pan (21a) d'où débouchent les ouvertures (29) d'amenée d'électrolyte.
4. Cellule suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le bloc (21) comporte un canal principal longitudinal d'alimentation (31) dans lequel circule l'électrolyte sous pression et communiquant, de proche en proche, par des canaux secondaires (30), avec les ouvertures (29) d'amenée d'électrolyte.
5. Cellule suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le bloc comporte un canal d'évacuation (37) relié, de proche en proche, par des canaux secondaires (36), aux ouvertures de sortie (35).
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CH 684 840 A5
6. Cellule suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la tête de placage (26) est constituée de trois éléments principaux, à savoir un corps allongé (20) rigide en métal inerte à l'électrolyte sur lequel est fixé le bloc biseauté (21) en résine synthétique et un profilé (23) en U dont les jambes latérales encadrent la base du corps (20) et qui, sous l'action de ressorts compressifs (24) intercalés entre sa face intérieure et ladite base, assure la tension du manchon (25) entourant les trois éléments principaux.
7. Cellule suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le bloc (21) est réalisé à partir d'éléments usinés indépendamment et assemblés par des tirants (27), des joints élastiques étant interposés entre ces éléments.
8. Cellule suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'anode (33) est constituée d'une grille de métal inerte interposée entre les pans (21a, 21b) du bloc biseauté et le manchon (25).
9. Cellule suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le bec (21c) du bloc biseauté (21) est amovible et interchangeable avec un bec d'angle quelconque (60) ou tronqué (61) de manière à modifier à volonté la zone de contact entre le manchon (25) et les pièces (1b) à plaquer.
10. Cellule suivant la revendication 9, caractérisée en ce que le bec interchangeable (60, 61) est en métal et constitue l'anode d'activation de l'électrolyte.
11. Cellule suivant la revendication 1, caractérisée en ce que pour alimenter la tête de placage (26) en électrolyte, elle comporte une cuve (50) de stockage et de chauffe de l'électrolyte, un circuit hydraulique principal de circulation de cet électrolyte qui, avant de retourner à la cuve, traverse un Venturi (52) de manière à créer une dépression, un circuit hydraulique secondaire par lequel l'électrolyte parvient à la tête de placage (26) par les ouvertures d'amenée (29) et les caniveaux correspondants (34a), et une aspiration provoquée par ladite dépression pour évacuer l'électrolyte en excès par les autres caniveaux (34b) et les ouvertures de sortie (35).
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