FR2497835A1 - Procede, ensemble d'electrode et dispositif de depot electrolytique dans des cavites - Google Patents

Abstract

POUR FORMER PAR DEPOT ELECTROLYTIQUE UNE COUCHE METALLIQUE SUR UNE PAROI D'UNE CAVITE 2 DANS UNE PIECE 1, L'INVENTION FOURNIT UN ENSEMBLE D'ELECTRODE 8 QUI COMPREND UN ELEMENT ELECTRODE 11 ET UN ELEMENT SUPPORT 12 CONTENANT L'ELEMENT ELECTRODE ET AYANT UN CONTOUR SURFACIQUE COMPLEMENTAIRE DU CONTOUR SURFACIQUE DE LA CAVITE. LE SUPPORT COMPORTE UNE MASSE POREUSE COMPOSEE AU MOINS PARTIELLEMENT D'UNE MATIERE NON CONDUCTRICE ET DANS LAQUELLE SONT REPARTIES DES PARTICULES ABRASIVES AU MOINS LE LONG DE SA SURFACE PROFILEE. EN FONCTIONNEMENT, L'ENSEMBLE D'ELECTRODE ET LA PIECE SONT DISPOSES POUR FAIRE COOPERER ETROITEMENT L'ELEMENT SUPPORT AVEC LA CAVITE, ET UN ELECTROLYTE LIQUIDE EST AMENE SUR LA PAROI DE LA CAVITE. L'ENSEMBLE D'ELECTRODE EST ANIME D'UN MOUVEMENTDE VA-ET-VIENT POUR AMENER CYCLIQUEMENT L'ELEMENT SUPPORT EN CONTACT SOUS PRESSION AVEC LA SURFACE DE LA CAVITE ET POUR L'EN ELOIGNER, TANDIS QU'UN COURANT PASSE ENTRE L'ELEMENT ELECTRODE ET LA PIECE POUR EFFECTUER UN DEPOT ELECTROLYTIQUE UNIFORME DE METAL SUR LA PAROI DE LA CAVITE.

Description

i

Procédé, ensemble d'électrode et dispositif de dép8t électro-

lytiQue dans des cavités La présente invention concerne de façon générale la technique de dépôt électrolytique sur une pièce présentant une cavité, ou sur une surface de pièce ayant une cavité ou, de façon particulière mais non exclusive, sur une zone de cette pièce présentant une indentation; elle concerne de façon plus par-

ticulière un procédé pour former une couche métallique élec-

trodéposée sur une paroi d'une cavité dans la pièce et au moins sur une portion du fond de toute la surface de la

cavité et de toute la surface de la pièce. L'invention con-

cerne également un ensemble d'électrode et un dispositif pour

mettre en oeuvre le procédé décrit.

Tel qu'il est utilisé ici, le terme "pièce" désigne un objet sur lequel on dépose électrolytiquement une couche ou un film

métallique pour qu'il y subsiste de façon permanente (galva-

noplastie) et un gabarit ou un modèle sur lequel on dépose électrolytiquement une telle couche ou un tel film pour l'en retirer ultérieurement (formage électrolytique) dans 1l but

de préparer une électrode d'usinage par électroérosion (usi-

nage par décharges électriques, usinage électrochimique ou usinage combiné électrochimique et par décharges) ou pour toute autre application. Ainsi, dans le reste du texte, le terme "pièce" désigne de façon générale un support métallique ou métallisé destiné à recevoir une telle couche ou un tel

film, quelle qu'en soit l'utilisation finale recherchée.

Dans la technique de la galvanoplastie et i l'lectroformage pour former une couche ou un film déposé électrolytiquement sur un support ou pièce métallique ou métallisé, il est en pratique toujours souhaitable que la couche ou le film soit formé de façon uniforme sur une zone surfacique déterminée de la pièce. hn fonction de la configuration particulière de la

surface réceptrice choisie de la pièce, il est cependant géné-

ralement difficile d'assurer une répartition uniforme des gradients de potentiel sur toute cette surface. Il existe des zones surfaciques sur lesquelles le dépôt électrolytique formé est faible ou très faible, et d'autres sur lesquelles le dép8t

se forme sélectivement ou à une plus grande vitesse. La forma-

tion sélective ou préférentielle d'un dépôt électrolytique

sur une certaine zone au stade initial provoque ultérleure-

ment un déséquilibre dans la répartition des gradients de potentiel de sorte que, à un stade ultérieur, le dépôt se concentre sur cette zone et il ne se crée pratiquement aucun

autre dépôt sur les autres zones.

On a jusqu'ici proposé diverses solutions à ce problème, par-

mi lesquelles l'utilisation d'une multiplicité d'électrodes

anodiques conçues et disposées en fonetion de la configura-

tion surfacique particulière de la pièce, l'utilisation d'une ou de plusieurs électrodes auxiliaires, le débit contrôlé

d'un électrolyte liquide de dépôt électrolytique et l'utilisa-

tion d'un ou de plusieurs masques dans le but de mieux unifor-

miser la répartition des gradients de potentiel et de modifier

localement l'épaisseur de la couche de dépôt électrolytique.

Non seulement ces mesures sont compliquées et mal commodes, mais encore on a trouvé qu'elles ne donnaient pas satisfaction pour obtenir une couche électrodéposée d'épaisseur uniforme fonction de la configuration particulière de la surface

réceptrice de la pièce. Des difficultés s'élèvent particuliè-

rement dans le cas o il s'agit d'effectuer un dépôt électro-

lytique dans une cavité profonde ou sur une surface compor-

tant une zone profonde ou indentée, notamment un dépôt uni-

forme sur toute la paroi d'une cavité anguleuse et sur la portion du fond d'une cavité anguleuse ou d'une zone indentée

faisant en coupe transversale un angle aigu.

C'est en conséquence un but général de la présente invention de résoudre le problème précité rencontré dans la technique antérieure. De façon spécifique, l'invention vise à proposer un procédé nouveau et efficace pour former par dépôt électrolytique un film métallique uniforme sur une paroi d'une cavité dans une pièce, ce procédé permettant un dépôt électrolytique effectif au moine sur une portion du fond d'une telle cavité ou d'une

zone indentée de toute la surface de la cavité, la pièce pou-

vant comporter une ou plusieurs telles zones, le procédé per-

mettant en outre un dépôt uniforme sélectivement sur toute la paroi de la cavité ou sur une zone entourant la cavité dans

la pièce.

L'invention vise également à fournir un nouvel ensemble d'électrode de dépôt électrolytique et un dispositif pour

mettre en oeuvre le procédé décrit.

Selon un premier aspect, l'invention fournit un procédé pour former par dépôt électrolytique un film sur une paroi d'une cavité dans une pièce et au moins sur une portion du fond d'au moins une zone anguleuse ou indentée de toute autre façon de toute la zone surfacique de la cavité, ce procédé étant

caractérisé par le fait que: a) on prépare un ensemble d'élec-

trode de dépôt électrolytique comprenant au moins un élément électrode de dépôt électrolytique et un élément support formé pour contenir l'élément électrode et ayant un contour ou profil surfacique complémentaire du contour surfacique de la cavité ménagée dans la pièce, l'élément support comportant

une masse poreuse composée au moins partiellement d'une ma-

tière non conductrice de l'électricité et dans laquelle sont réparties des particules abrasives au moins le long de sa surface profilée; b on positionne l'ensemble d'électrode de dépôt électrolytique et la pièce de façon à établir une coopération étroite de l'élément support avec la cavité; c) on envoie un électrolyte liquide de dépôt électrolytique

sur la paroi de la cavité; d) on anime d'un mouvement alter-

natif au moins l'ensemble d'électrode ou la pièce de façon à amener de façon répétitive l'élément support en contact avec la surface de la cavité se trouvant en coopération étroite avec ledit élément support et à l'en éloigner; et e) on fait passer un courant électrique de dépôt électrolytique entre l'élément électrode et la pièce au moine pendant le temps pendant lequel l'élément support et la surface de la cavité

sont amenés en contact au stade d) pour déposer électrolyti-

quement un métal à partir de l'électrolyte liquide sur au

moins ladite portion du fond dans la cavité.

L'invention fournit également un ensemble d'électrode de dépôt électrolytique pour former un film màtalliq7tie sur une paroi d'une cavité ménagée dans une pièce et au moins sur une portion du fond de cette cavité ou d'une zone anguleuse ou autrement indentée de toute la zone surfacique de la cavité, lequel ensemble comporte au moins un élément électrode de dépôt électrolytique et un élément support formé pour contenir

l'élément électrode et ayant un contour surfacique complémen-

3o taire du contour surfacique de la cavité dans la pièce, l'élé-

ment support comportant une masse poreuse composée au moins partiellement d'une matière non conductrice de 1'eléctricité, et dans laquelle sont réparties des particules abrasives au

moins le long de sa surface profilée ainsi formée.

L'invention fournit également un dispositif pour former par dép8t électrolytique un film métallique sur une paroi d'une cavité dans une pièce et au moins sur une portion du fond d'au moins une zone anguleuse ou autrement indentée de toute la zone surfacique de la cavité, lequel dispositif comprend un ensemble d'électrode de dépôt électrolytique comportant au moins un élément électrode de dépôt électrolytique et un élément support formé pour contenir l'élément électrode et

ayant un contour surfacique complémentaire du contour surfa-

cique de la cavité dans la pièce, l'élément support compor-

tant une masse poreuse composée au moins partiellement d'une matière non conductrice de l'électricité et dans laquelle sont réparties des particules abrasives au moins le long de sa surface profilée ainsi formée, des moyens pour positionner l'ensemble d'électrode et la pièce de façon à établir une coopération étroite de l'élément support avec la cavité, des moyens d'amenée de liquide pour amener un électrolyte liquide de dépôt électrolytique sur la paroi de la cavité, des moyens d'entratnement pour animer d'un mouvement alternatif au moins l'ensemble d'électrode ou la pièce de façon à amener de façon répétitive l'élément support en contact avec la surface de

la cavité se trouvant en coopération étroite avec ledit élé-

ment support et pour l'en éloigner, et une source de courant

pour faire passer un courant électrique de dépôt électrolyti-

que entre l'élément électrode et la pièce au moins pendant le temps pendant lequel l'élément support et la surface de la cavité sont amenés en contact pour déposer électrolytiquement un métal de l'électrolyte liquide au moins sur la portion du

fond de la cavité.

De façon spécifique, l'élément électrode de dépôt électroly-

tique peut se présenter sous la forme d'un fil, d'une tige ou d'une plaque dont une extrémité est raccordée électriquement à une borne (essentiellement positive) de la source de courant

de dépôt électrolytique, et dont l'autre extrémité ou extré-

mité active se trouve, lorsque l'élément support coopère étroitement avec la cavité, à proximité de la portion de fond précitée ou d'une zone anguleuse de la zone surfacique de la cavité. L'autre borne de la source de courant est, bien entendu, électriquement raccordée à la pièce. Lorsqu'il y a dans la cavité de la pièce plus d'une telle zone indentée, on peut prévoir une multiplicité d'éléments électrodes disposes

de telle sorte que leurs extrémités actives se trouvent res-

pectivement au voisinage immédiat de ces zones.

La masse poreuse de matière non conductrice de l'électricité constitutive de l'élément support est, de façon spoécifique, constituée d'une résine synthétique, par exemple de la famille

des phénols ou de la famille des époxy, et contient des par-

ticules abrasives qui peuvent être d'une substance choisie dans le groupe constitué par le carbure de silicium (SiC), le carbure de bore (B40), l'oxyde de zirconium (Zr203 ou ZrO2), l'oxyde d'aluminium (A1203), l'oxyde de silicium (Si02), le diamant et le carbone. On peut ajouter dans la mus3e poreuse des particules pulvérulentes conductrices de l'électricité (métal, alliage ou graphite) pour impartir à la masse une conductibilité électrique limitée ou une semi-cor.ductibilité

lorsque c'est souhaitable.

L'invention fournit également un procédé pour préparer un ensemble d'électrode de dépôt électrolytique tel que décrit, caractérisé par le fait qu'on forme un mélange d'une résine synthétique et de particules abrasives et, éventuellement, de particules pulvérulentes conductrices de l'électricité, on applique ce mélange sur un modèle de pièce ou on le charge dans un modèle de pièce pour former une masse souple du J0 mélange avec un contour surfacique complémentaire du contour

surfacique de la pièce, on introduit une ou plusieurs élec-

trodes de dép8t électrolytique dans la masse souple jusqu'à une ou plusieurs profondeurs déterminées, et on solidifie ensuite la masse à la température ambiante ou en la chauffant à une température élevée et en la refroidissant ensuite, faisant ainsi tenir solidement l'élément électrode, ou les

éléments électrodes, dans la masse solidifiée.

Xn variante, et éventuellement additionnellement, l'élément électrode de dépÈt électrolytique peut se présenter sous la forme d'un film conducteur de l'électricité, par exemple en

cuivre ou en nickel chimiquement déposé, ou en platine, vana-

dium ou cuivre déposé par vaporisation, sur les portions de paroi des pores internes de la masse poreuse de la matière essentiellement non conductrice de l'électricité, par exemple

une résine synthétique dans laquelle sont réparties des par-

ticules abrasives. Dans ce cas, les particules abrasives sont

liées par la résine synthétique de nature adhésive pour for-

mer une masse abrasive poreuse qui peut être formée en utîli-

sant une pièce ou un modèle de celle-ci comme gabarit de for-

mage, et ensuite cuite dans un four.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description

détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, de plusieurs réalisations préférées, en liaison avec le dessin joint sur lequel: La figure 1 est une vue en coupe transversale d'une pièce ayant une cavité dont la section transversale a la forme d'un

V et montrant un dép8t irrégulier et indésirable formé élec-

trolytiquement sur la pièce par une technique classique de dépôt électrolytique, en dépit du désir de former une couche uniforme de dép8t électrolytique sur toute la zone surfacique

de la cavité.

La figure 2 est une vue en coupe transversale illustrant

schématiquement une pièce similaire et un ensemble d'électro-

de de dép8t électrolytique selon l'invention form.é en utili-

sant le contour surfacique de la pièce comme gabarit, ou

l'ensemble d'électrode de dép8t électrolytique formé consti-

tuant une partie du dispositif utilisé pour mettre en oeuvre

le procédé de dép8t électrolytique selon la présente invention.

Ia figure 3 est une vue en élévation et en coupe illustrant

schématiquement un dispositif selon l'invention.

La figure 4 est une vue similaire illustrant schématiquement une variante de l'ensemble d'électrode de dépôt électrolyti-

que et d'une portion d'un dispositif selon l'invention.

La figure 5 est une vue en coupe transversale illustrant sché-

matiquement une variante d'un ensemble d'électrode de dépôt électrolytique dans une position de travail pour former une couche uniforme d'un dépôt électrolytique sur toute la zone surfacique d'une cavité à section transversale en forme de V dans une pièce et sur une zone entourant la cavité, la figure A étant une vue schématique de détail, en coupe et à grande échelle, à l'intérieur du matériau constitutif de l'ensemble d'électrode,et les figures 6 et 7 sont respectivement des vues en élévation et en plan de dessus d'une pièce ayant une cavité et d'un ensemble d'électrode de dépôt électrolytique travaillant sur

la pièce dans une variante du procédé selon l'invention.

La figure 1 montre une pièce 1 prézentant une cavité 2 ayant en coupe transversale une forme de V. Ou bien la cavité 2 est de forme conique, ou bien c'est une gorge en forme de V s'étendant de l'avant à l'arrière de la feuille de dessin et de largeur constante. hn supposant par exemple que la cavité 2 soit de forme conique, il apparalt que, avec la technique de dépôt électrolytique classique, utilisant une électrode plane 3 disposée au-dessus de l'ouverture 4 de la cavité 2, le dépôt électrolytique 5 tend à s'établir sélectivement le

long et autour de la portion du bord circulaire 6 de l'ouver-

ture 4 de la cavité, et que son épaisseur décroit progressi-

vement au fur et à mesure qu'on s'éloigne de l'ouverture 4.

Il apparaît que la portion marginale 6 de la cavité est la zone de plus petit gradient de potentiel et de densité de courant la plus élevée, tandis que la portion du fond, étroite et anguleuse, 7 de la cavité 2, a le gradient de potentiel le plus élevé et la densité de courant la plus basse, de sorte que le dépôt dans cette portion de fond est très faible, voire pratiquement nul. La présente invention

permet de résoudre ce problème.

La figure 2 montre la pièce 1 ou un modèle 1' préparé pour

reproduire la cavité 2 de la pièce 1 ayant en coupe transver-

sale la forme d'un V, comme le représente la figure 1, et un nouvel ensemble d'électrode de dép8t électrolytique 8 selon l'invention formé en utilisant le contour surfacique de la pièce 1 ou du modèle 1' comme moule de formage. L'ensemble 8 est préparé en moulant dans la cavité 2, 2' un mélange d'une résine synthétique 9 et de particules abrasives 10 et en introduisant un élément électrode 11, qui peut avoir la forme d'une tige, d'une plaque ou d'un fil, de telle sorte que son axe longitudinal coïncide de préférence avec l'axe de la cavité conique 2, 2' et que son extrémité inférieure lia soit disposée au voisinage immédiat de la zone du fond 7, 7' de la cavité 2, 2' o, comme il a été décrit, la formation d'un dép8t électrolytique avec la technique conventionnelle est la plus difficile. Le mélange 9, 10, à l'intérieur duquel est ainsi positionné l'élément électrode 11, est solidifié à la température ambiante lorsque la résine synthétique 9 est de nature adhésive (par exemple résine époxy) ou en chauffant à une température élevée et en refroidissant ensuite le tout, pour former une masse poreuse 12. Cette masse poreuse 12,

supportant l'élément électrode et formée avec le contour sur-

facique de la cavité 2 de la pièce, est alors enlevée de la

pièce 1 ou du modèle 1'. Dans le moulage décrit, il est essen-

tiel que la portion terminale 11a de l'élément électrode 11 soit disposée à proximité de la zone du fond (7, 7'), mais à une petite distance de cette zone, de façon qu'il n'y ait pas

contact direct de l'élément 11 avec la pièce 1 dans une opéra-

tion de dép8t électrolytique telle qu'elle va être décrite.

Il en résulte qu'il est possible que la portion terminale de l'élément électrode 11 dans la masse solidifiée 12 retirée de la pièce 1 ou du modèle 1' soit recouverte de la résine synthétique, ou de particules abrasives, ou des deux. Il est en conséquence essentiel que la masse 12 soit suffisamment poreuse pour que l'élément électrode 11 communique avec l'extérieur de la masse par les pores communiquant entre eux, et notamment avec l'extérieur de la portion terminale de l'ensemble 8. S'il existe de la résine synthétique et des particules abrasives dans cette portion terminale au point de masquer complètement l'extrémité de l'élément électrode 11, cette résine et ces particules doivent être enlevées pour permettre la communication électrique, par l'intermédiaire d'un électrolyte liquide, avec la pièce, dans l'opération de

dépit électrolytique.

L'élément électrode 11, qui peut avoir la forme d'une tige,

d'une plaque ou d'un fil, peut avoir une largeur ou une épais-

seur de 0,1 à 1 mm et peut être en cuivre ou en titane recou-

vert de platine insoluble, ou en un métal insoluble de la

famille des ferrites, ou en graphite. On peut également uti-

liser un métal qui se dissocie dans l'électrolyte pour le

dépôt électrolytique.

Les particules abrasives 10 peuvent être du carbure de sili-

cium, du carbure de bore, du nitrure de bore, de l'oxyde d'aluminium, de l'oxyde de zireooin, de l'oxyde de silicium, du diamant ou toute autre matière classiquement utilisée comme abrasif. On peut également utiliser des grains de carbone

abrasif. Les particules abrasives 10 peuvent avoir une dimen-

sion comprise entre 0,01 et 0,5 nmm et, de préférence, de

l'ordre de 0,1 mm.

La résine synthétique 9 constituant le support 12 de '1lment électrode 11 et des particules abresives, peut être de la famille des époxy ou de la famille des phénols, et doit 1 1

résister à l'électrolyte liquide et être chimiquement stable.

Les particules abrasives 10 dans la masse 12 doivent repré-

senter 5 à 40 % en poids de la résine synthétique 9. Avec une proportion inférieure à 5 %, la résistance mécanique devient insuffisante et si elle dépasse 40 % la densité des abrasifs

devient insatisfaisante. Un exemple préféré consiste à mélan-

ger du carbure de silicium ayant une dimension de particules de 0,1 mm avec une résine phénolique de telle sorte que l'abrasif représente 20 % en poids de la résine. En chauffant

le mélange à une température de 1200C, puis en le refroidis-

sant, on obtient un support poreux 12 très satisfaisant qui permet à un courant de dép8t électrolytique de passer de l'élément électrode il supporté par ce support à la pièce 1 avec une densité de courant moyenne de 0,1 A/cm2 dans une opération de dép8t électrolytique. La résine phénolique est thermiquement décomposée à une température de 5000C et cette décomposition thermique permet de récupérer les particules abrasives de carbure de silicium, ou autres, et l'élément

électrode à des fins de réutilisation.

Sur la figure 3, une pièce 1, ayant une cavité anguleuse 2 sur toute la paroi de laquelle on doit former uniformément un

dépôt électrolytique, est supportée dans une cuve 13 et immer-

gée dans un bain d'électrolyte liquide 14. Un ensemble d'élec-

trode 8 selon l'invention, comprenant un élément électrode il et un élément support 12 réalisé et formé comme il a été décrit, est disposé de façon à faire coopérer étroitement

l'élément support 12 avec la cavité 2 de la pièce 1. L'ensem-

ble 8 est supporté par une tige 15 ayant la forme d'un piston sortant d'un cylindre 16 fixe. Le piston 15 peut coulisser dans le cylindre 16, dans lequel se trouvent un ressort 17 tendant à repousser le piston 15 et, de ce fait, l'ensemble d'électrode 8, vers le haut, et un ressort 18 tendant à repousser le piston 15 et, de ce fait, l'ensemble d'électrode

8, vers le bas, en coopération avec un plongeur d'entralne-

ment 19. Une came rotative 20 est en contact avec le plongeur 19 et est entra!née en rotation autour de son arbre par un moteur 21 de façon à anirer le plongeur 19 d'un mouvement alternatif axial dans le cylindre 16. Il en résulte que le piston 15 et, de ce fait, l'ensemble d'électrode 8, sont animés d'un mouvement alternatif axial, amenant ainsi cycli- quement l'ensemble 8 et l'élément support 12 directement en coopération avec la cavité 2 et en contact de pression avec

la surface de la cavité.

Une source de courant de dépôt électrolytique 22 est électri-

quement raccordée, d'une part, à la pièce 1 dans le sens qui la rend anodique et, d'autre part, par un interrupteur 23, à l'extrémité supérieure de l'élément électrode 11 dans le sene qui la rend cathodique. La source de courent 22 fournit un

courant de dépôt électrolytique sous forme d'un courant con-

tinu, d'une succession d'impulsions ou de toute autre forme connue,entre l'élément électrode 11 et la pièce 1 à travers

l'électrolyte liquide 14. L'interrupteur 23 est périodique-

ment fermé par une plaque conductrice 24 supportée par la

tige 15 et un bras 25. La plaque conductrice 24 est ici dispo-

sée pour fermer l'interrupteur 23 cmaque fois que l'ensemble d'électrode 8 et la pièce 1 sont rapprochés et que l'élément support 12 est amené en contact avec la surface de ia cavité

2 dans la pièce 1 lors des cycles de va-et-vient de l'ensem-

ble 8. Chaque fois que l'ensemble d'électrode 8 est éloigné de la surface de la cavité 2, l'interrupteur 23 est ouvert et

déconnecte la source de courant 22 de l'élément électrode 11.

La pression de contact de l'élément support 12 contre la sur-

face de la cavité 2 peut être réglée en choisissant les cons-

tantes 6lastiques des ressorts 17 et 18. Il est également souhaitable de rendre élastique l'élément support 12 en y incorporant une matière élastique, par exemple un caoutchouc synthétique, pour former un élément support poreux élastique 12. La force et les conditions du contact sous pression sont, dans ce cas, modifiées par les constantes élastiques de l'élément support 12 lui-même. On doit noter qu'une pression excessive est nuisible car la couche déposée sur la surface de la cavité risque, dans ce cas, d'être excessivement usée

par meulage.

Avec le nouvel ensemble d'électrode de dépôt électrolytique 8 de l'invention, il est essentiel que les particules abrasives contenues dans l'élément support 12 soient réparties dans

cet élément et au moins le long de ses zones surfaciques.

Cette caractéristique jointe au fait que l'élément support 12 a un contour surfacique complémentaire du contour surfacique de la cavité 2, permet avantageusement d'enlever par abrasion l'excès de dépôt sur des zones surfaciques particulières comme

il a été décrit en liaison avec la figure 1, du fait du va-

et-vient de l'ensemble et de son contact sous pression contre la surface de la cavité. Ainsi, dans l'opération de dépôt électrolytique, le dépôt électrolytique ne peut, ni devenir

excessif, ni dépasser une épaisseur donnée dans une zone quel-

conque sur toute la surface de la cavité 2. in outre, du fait que l'élément électrode il est noyé dans l'élément support abrasif 12 et est disposé comme il a été décrit et est déplacé d'un mouvement de va-etvient avec le support, l'extrémité active lia de l'électrode vient périodiquement à proximité directe du fond 7 de la cavité 2 pour que s'y effectue un

dépôt électrolytique sans défaut, le courant de dépôt électro-

lytique étant appliqué sélectivement à travers l'intervalle

pendant chaque période de proximité dans les cycles de va-et-

vient successifs. ufn outre, le va-et-vient de l'ensemble d'électrode 8 agit sur l'électrolyte liquide à la façon d'une

pompe très efficace, ce qui renouvelle en permanence cet élec-

trolyte dans le fond 7 de la cavité 2. Bien que l'on puisse disposer un ou plusieurs ajutages extérieurs pour diriger un ou plusieurs jets d'électrolyte liquide renouvelé dans la cavité ou que l'élément électrode puisse être tubulaire pour diriger un tel jet dans le fond 7 et ailleurs dans la cavité 2, ces mesures sont en général inutiles. Lorsqu'elles sont employées, il est souhaitable de synchroniser la fourniture sous pression de l'électrolyte liquide avec la rétraction de

l'ensemble 8 dans chaque cycle de va-et-vient.

Lorsqu'un dépôt uniforme s'est formé sur toute la surface de la cavité 2 et a atteint initialement une petite épaisseur

donnée, la couche peut alors continuer à s'épaissir uniformé-

ment sur toute la surface. Ainsi, à la fin de ce stade ini-

tial, on peut arrêter l'opération de dépôt éleetrolytique

avec l'ensemble d'électrode 8 et le dispositif de l'inven-

tion, et continuer cette opération avec une plaque électrode, comme on le voit en 3 sur la figure 1, ou avec une simple tige ou plaque électrode introduite dans la cavité 2 à la

manière classique. Lorsqu'on souhaite former avec le disposi-

tif de l'invention une couche de dépôt électrolytique d'une épaisseur substantielle, le cylindre 16 doit être déplacé vers le haut, ou rétracté, à la vitesse de forlmation du dépôt, tout en permettant au piston 15 et à l'ensemble 8 de continuer

leur va-et-vient, ou sans va-et-vient de l'ensemble 8.

Le va-et-vient de l'ensemble - électrode 8 selon l'invention doit se faireà une fréquence de 0,01 à 100 Hz (ou cycles par

seconde). et avec une amplitude comprise entre 0,1 et 100 mm.

Dans la réalisation représentée, la fréquence du va-et-vient est déterminée par la vitesse de rotation du moteur 21 et l'amplitude est déterminée par la forme et les dimensions de la came 20. Par exemple, l'ensemble d'électrode 8 peut, dane

une opération de dépôt électrolytique, être animé d'un mouve-

ment alternatif à deux cycles par seconde avec une amplitude de 10 mm. On a trouvé que ceci permettait de faire passer un courant de dépôt électrolytique avec une densité de courant de 0,1 A/cm2 pour obtenir un taux de dépôt électrolytique de

0,16 mm/heure.

Comme il a été décrit antérieuremunt, pour former un dépôt électrolytique uniforme sur toute la surface de la cavité dans le procédé de l'invention, il est essentiel que l'élément support 12 soit suffisamment poreux pour que tous ses pores communiquent entre eux et soient perméables à l'électrolyte liquide, et que l'élément électrode il communique en fait sur toute sa longueur ou son aire avec la surface extérieure de l'élément support 12. Lorsqu'on désire effectuer le dépôt

électrolytique seulement sur une zone sélectionnée de la sur-

face de la cavité 2, on peut appliquer un film masquant en matière isolante de l'électricité sur la surface de la cavité sauf cette zone. Toutefois, on peut se passer d'un tel masque lorsqu'on désire effectuer le dépit sur la zone du fond 7 de la cavité o il est difficile de réaliser un tel dépôt avec la technique classique, en rendant l'élément support non poreux ou imperméable aux fluides ou pratiquement sans pores communiquant entre eux, et en n'ayant que la pointe lia de l'élément électrode il exposée à l'extérieur de la surface du

support 12.

Il est bien entendu que des variantes des conditions de va-

et-vient de l'ensemble d'électrode 8 sont possibles. Par

exemple, on peut superposer un va-et-vient de petite amplitu-

de et de fréquence élevée sur un va-et-vient de grande ampli-

tude et de fréquence basse..n outre, on peut faire tourner autour de l'axe de l'ensemble, soit l'ensemble d'électrode 8, soit la pièce 1, tandis que l'autre est animé d'un mouvement

alternatif de la manière décrite, ceci s'appliquant particu-

lièrement lorsque la cavité 2 et l'élément support 12 sont coniques. On doit également noter que le va-et-vient peut

n'être pas limité à un va-et-vient vertical ou axial.

La figure 4 montre une autre forme de l'ensemble d'électrode de dépôt électrolytique 108 selon l'invention conçu pour être

utilisé avec une pièce 101 ayant une cavité 102 de forme com-

pliquée ou présentant une multiplicité de cavités secondaires

107-1, 107-2, 107-3 et 107-4. L'ensemble d'électrode 108 com-

porte un élément support 112 formé ici par une couche de résine synthétique 9 et de particules abrasives 10 réparties dans la résine. L'élément support 112 est supporté par un contre-élément 30 en matière isolante de l'électricité,

lequel est à son tour fixé sur un chariot 31. Lorsqu'on pré-

pare l'ensemble 108, l' élément support 112 est d'abord moulé de la manière générale décrite ci-dessus, en se servant de la pièce 101 ou d'un modèle de celleeci comme moule de formage,

et il est ainsi formé avec un contour surfacique complémen-

taire du contour surfacique de la pièce 101. Au stade du mou-

lage, on introduit une multiplicité d'éléments électrodes 111-1, 111-2, 111-3 et 111-4 dans la masse 112 et on les y fixe de la manière déjà décrite. On effectue alors un autre moulage pour mouler le contre-élément 30 sur l'élément support 112 pour former 'ensemble 108 repr4sente. Les électrodes sont

représentées raccordées électriquement à une borne (générale-

ment positive) de la source de courant 22, et la pièce 101 à l'autre borne (généralement négative) de la source de courant 22 pour effectuer un dép8t électrolytique uniforme sur toute la surface de la cavité 102, y compris les cavités secondaires 107-1, 107-2, 107-3 et 107-4, et sur une zone entourant la cavité 102. L'ensemble d'électrode 108 est animé pendant cette

opération d'un mouvement alternatif grace à une unité d'en-

trainement 52 qui peut ttre du type précédemment décrit.

La figure 5 montre une variante de l'ensemble d'électrode de

dép8t électrolytique 208 selon l'invention, formé et posi-

tionné en coopération étroite avec la cavité 2 de la pièce 1 de façon à effectuer un dépôt électrolytique uniforme sur toute la surface de la cavité 2 et sur une zone entourant cette cavité. Le support 212 est ici constitué par une masse

poreuse de particules abrasives 10 et d'un liant non conduc-

teur 209 qui peut être une résine synthétique adhésive. le suppozt 212 contient un élément electrode, se présentant ici sous la forme d'un film métallique continu 211 formé par dép8t chimique ou par vaporisation sur les portions de paroi des pores communicants 41 dans la masse 209, 10, comme le montre la figure 5A. L'ensemble d'électrode 209 est supporté

par une tige 215, comme dans la réalisation de la figure 2.

La source de courant de dépôt électrolytique 22 a une borne 22A (généralement positive) électriquement raccordée à la

tige conductrice 215, et l'autre borne 22B (généralement néga-

tive) électriquement raccordée à la pièce 1. Le courant de sortie de la source de courant 22 passe ainsi de la borne 22A

par le conducteur 215 et l'élément électrode 211 dans l'élé-

ment support 212 et à travers le liquide électrolytique reliant l'élément 211 et la pièce 1 jusqu'à la borne 22B pour déposer électrolytiquement du métal sur toute la surface de la cavité 2 et sur la zone entourant cette cavité. Lors de l'opération de dépôt, l'ensemble d'électrode 208 est animé d'un mouvement de va-et-vient par une unité d'entraînement du type représenté sur la figure 2, pour amener périodiquement sa surface en coopération d'usinage direct et en contact sous pression avec la surface de la cavité, de la manière déjà décrite ci-dessus, pour assurer une épaisseur uniforme de la

couche de métal déposée sur toute la surface de la cavité 2.

Lorsqu'on augmente l'épaisseur du dépôt, la position moyenne de l'ensemble d'électrode 208 est déplacée vers le haut à la vitesse de croissance de cette épaisseur. En variante ou en outre, on peut arrêter l'opération avec l'ensemble 208 lorsque l'épaisseur atteint une certaine valeur. On remplace alors l'ensemble 208 par une plaque ou une tige électrode classique

pour continuer le dépôt jusqu'à ce qu'on ait obtenu l'épais-

seur recherchée. Il apparalt que, dans l'ensemble 208 repré-

senté sur la figure 5, l'élément support 212 peut, en outre, comporter une autre électrode sous la forme d'un fil, d'une tige ou d'une plaque, comme on le voit en Il sur les figures

2 et 3, celle-ci étant disposée de la manière décrite.

L'ensemble d'électrode 308, représenté sur la figure 6, com-

* porte un élément support 312 constitué généralement de la même manière qu'il a été décrit précédemment, mais légèrement sous-dimensionné par rapport au contour d'une grande cavité

302 dans la pièce 301.

la figure 7 montre la vue en plan de dessus de la cavité 302 de la pièce 301. Dans cette réalisation, le va-et-vient de l'ensemble d'électrode 308 s'effectue, non seulement dans le sens de l'axe vertical ou de l'axe des Z, mais dans le sens de l'axe X, ou de l'axe Y, ou des deux, dans le plan horizon-

tal. On peut remplacer le va-et-vient horizontal par un mouve-

ment orbital, grAce auquel chaque point de l'ensemble 308 se déplace sur un trajet circulaire de même petit rayon. Une multiplicité d'éléments électrodes 311-1, 311-2, 311-3, 311-4 et 311-5 sont noyés dans l'élément support 312 et ils sont

disposés de la manière déjà décrite.

Claims (16)

Revendications.

1. Procédé pour former par dép8t électrolytique une couche métallique sur une paroi d'une cavité que présente une pièce, et au moins sur une zone de fond de la cavité, caractérisé en ce que:

a) on prépare un ensemble d'électrode de dép8t élec-

trolytique (8) comprenant un élément électrode de dépôt élec-

trolytique (11) et un élément support (12) formé pour conte-

nir l'élément électrode et ayant un contour surfacique com-

plémentaire du contour surfacique de la cavité (2) dans la pièce (1), l'élément support (12) comportant une masse poreuse composée au moins partiellement d'une matière non conductrice

de l'électricité ( ) et dans laquelle sont réparties des par-

j5 ticules abrasives (10) au moins le long de sa surface profilée;

b) on positionne l'ensemble d'électrode de dépôt élec-

trolytique et la pièce de façon à établir une coopération étroite de l'élément support avec la cavité;

c) on envoie un électrolyte liquide de dép8t électro-

lytique sur la paroi de la cavité;

d) on anime d'un mouvement alternatif au moins l'ensem-

ble d'électrode ou la pièce de façon à amener de façon répéti-

tive l'élément support en contact avec la surface de la cavité en coopération étroite avec ledit élément support et à lien éloigner; et

e) on fait passer un courant électrique de dépôt élec-

trolytique entre l'élément électrode et la pièce au moins pen-

dant le temps pendant lequel l'élément support et la surface de la cavité sont amenés en contact au stade d) pour déposer électrolytiquement un métal de l'électrolyte liquide sur au

moins ladite portion de fond dans la cavité.

2. Procédé selon la revondication 1, caractérisé en ce que l'ensemble d'électrode préparé au stade a) comporte une masse poreuse constituée d'une résine synthétique, choisie parmi les résines de la famille des phénols et les résines de la famille des époxy, contenant des particules abrasives en une substance choisie dans le groupe constitué par le carbure de silicium, le carbure de bore, l'oxyde de zirconium, l'oxyde d'aluminium,

l'oxyde de silicium, le diamant et le carbone.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que

la masse poreuse de l'élément support de l'ensemble d'élec-

trode comporte en outre des particules de matière conductrice de l'électricité pour impartir à la masse une conductibilité

électrique limitée ou une semi-conductibilité.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,

caractérisé en ce que l'ensemble d'électrode est préparé en formant un mélange d'une résine synthétique et de particules abrasives, en appliquant ce mélange sur un modèle de pièce ou en le chargeant dans un modèle de pièce pour former une masse souple du mélange avee un contour surfacique complémentaire du contour surfacique de la pièce, en introduisant une ou plusieurs électrodes de dép8t électrolytique dans la masse souple jusqu'à une ou plusieurs profondeurs déterminées et en

solidifiant ensuite la masse.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément électrode est préparé sous la forme d'un film en matibre conductrice de l'électricité déposée sur les portions de paroi des pores internes de la masse poreuse dans laquelle

sont réparties des particules abrasives.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,

caractérisé en ce que, pour n'effectuer le dép8t électrolyti-

que que sur une zone déterminée de la surface de la cavité,

on applique un film masquant en matière isolante de l'électri-

cité sur toute la surface de la cavité à l'exception de ladite zone.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,

caractérisé en ce que le mouvement de va-et-vient de l'ensem-

ble d'électrode est réalisé à une fréquence de 0,01 à 100 cy-

cles par seconde et avec une amplitude comprise entre 0,1 et

millimètres.

8. Ensemble d'électrode de dépôt électrolytique pour former par dép8t électrolytique une couche métallique sur une paroi d'une cavité que présente une pièce et au moins sur une zone du fond de cette cavité, caractérisé en ce qu'il comporte:

un élément électrode de dépôt électrolytique (11) et un élé-

ment support (12) formé pour contenir l'élément électrode et

ayant un contour surfacique complémentaire du contour surfa-

cique de la cavité dans la pièce, l'élément support (12) com-

portant une masse poreuse composée au moins partiellement d'une matière non conductrice de l'électricité (9) et dans laquelle sont réparties des particules abrasives (10) au moins

le long de sa surface ainsi profilée.

9. Ensemble d'électrode selon la revendication 8, caractérisé

en ce que la masse poreuse de l'élément support (12) est cons-

tituée d'une résine synthétique (9) choisie parmi les résines de la famille des phénols et les résines de la famille des époxy, et en ce que les particules abrasives (10) que contient

la résine sont choisies dans le groupe constitué par le car-

bure de silicium, le carbure de bore, l'oxyde de zirconium, l'oxyde d'alulminium, l'oxyde de silicium, le diamant et le carbone.

10. Ensemble d'électrode selon la revendication 9, caracté-

risé en ce que la masse poreuse (12) contient en outre des

particules en matière pulvérulente conductrice de l'électri-

cité pour impartir à la masse une conductibilité électrique

limitée ou une semi-conductibilité.

11. Ensemble d'électrode selon la revendication 9, caracté-

risé en ce que les particules abrasives (10), dans la masse poreuse (12), constituent de 5 à 40 % en poids de la résine

synthétique (9).

12. Ensemble d'électrode selon l'une quelconque des revendi-

cations 9 à 11, caractérisé en ce que l'élément électrode (11)

se présente sous la forme d'un fil, d'une tige ou d'une plaque.

13. Ensemble d'électrode selon la revendication 8, caracté-

risé en ce que l'élément électrode se présente sous la forme

d'un film (211) en matière conductrice de l'électricité dépo-

sée sur les portions de paroi (40) des pores internes (41) de

la masse poreuse constitutive de l'élément support.

14. Ensemble d'électrode selon la revendication 9, caracté-

rJsé en ce que la masse poreuse de l'élément support (12) est

constituée d'une résine phénolique dans laquelle sont répar-

ties des particules de carbure de silicium d'une dimension de

0,1 mm à raison de 20 % en poids de la résine.

15. Dispositif pour former par dépôt électrolytique une cou-

che métallique sur une paroi d'une cavlté que présente une pièce, et au moins sur une zone du fond dans eettie cavité, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble d'électrode de

dép8t électrolytique (8) comportant au moins un élément élec-

trode de dépôt électrolytique (11) et un élément support (12) formé pour contenir l'élément électrode et ayant un contour surfacique complémentaire du contour surfacique de la cavité dans la pièce, 1' élément support comportant une masse poreuse composée au moins partiellement d'une matière non conductrice

de l'électricité (9) et dans laquelle sont réparties des parti-

cules abrasives (10) au moins le long de sa surface ainsi profilée, des moyens pour positioner l'ensemble d'électrode et la pièce de façon à établir une coopération étroite de l'élément support avec la cavité, des moyens d'amende de

liquide pour amener un électrolyte liquide de dép8t électro-

lytique sur la paroi de la cavité, des moyens d'entralnement (15,16,17,18, 19,20,21) pour animer d'un mouvement alternatif au moins l'ensemble d'électrode ou la pièce de façon à amener

de façon répétitive l'élément support en contact avec la sur-

face de la cavité se trouvant en coopération étroite avec ledit élément support et pour l'en éloigner, et une source de courant (22) pour faire passer un courant électrique de dép8t électrolytique entre l'élément électrode et la pièce au moins

pendant le temps pendant lequel l'élément support et la sur-

face de la cavité sont amenés en contact pour déposer électro-

lytiquement un métal de l'électrolyte liquide au moins sur la

portion de fond de la cavité.

16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend une cuve (13) propre à contenir un liquide électrolyte et à supporter la pièce (1) sur 'La cavité (2) de laquelle on désire former un dépôt électrolytique et des moyens pour supporter l'ensemble d'électrode (8) au-dessus de

la cavité de la pièce, l'ensemble d'électrode (8) étant sup-

porté par une tige (15) constituant le piston d'un cylindre fixe (16), la tige (15) et ainsi l'ensemble d'électrode (8) étant sollicités vers le haut ou vers le bas sous l'action de

deux ressorts (17,18) et eous l'action d'un plongeur d'entral-

nement (19) sur lequel agit une eame (20) entrainée en rota-

tion par un moteur (21) es animant lte plongeur (19) d'un mou-

vement alternatif, amenant ainsi cycliquement l'ensemble

d'électrode (8) en coopération avec la cavité (2) et en con-

tact de pression avec la surface de la cavité.