LU86119A1 - Dispositif de depot electrolytique et procede pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Description

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Dispositif de dépôt électrolvticwe et procédé pour sa mise en oeuvre.

La présente invention concerne le dépôt électrolytique d'un matériau métallique sur un substrat.

On utilise depuis longtemps la technique du dépôt électroly-- tique pour former aussi bien des revêtements adhérents que des revêtements non adhérents de faible épaisseur, ceux-ci pouvant ensuite être séparés de leur substrat sous forme de feuille extra mince.

Dans cette technique, on sait que la vitesse de dépôt du ma-tériau métallique dépend, entre autres paramètres, de la densité de courant mise en oeuvre, et que la réalisation pratique de cette densité de courant est elle-même liée à la vitesse de circulation de l'électrolyte par rapport aux électrodes.

. ni I D'autre part, on sait que le coût d'une opération d'électro- lyse dépend notamment de la différence de potentiel existant entre les électrodes, et que celle-ci peut être d'autant moins élevée que la distance entre les électrodes est plus faible.

La mise en oeuvre économique d'une telle opération d'électro-lyse implique donc que l'on fasse circuler l'électrolyte à grande vitesse entre deux électrodes aussi rapprochées que possible.

Ce problème a déjà reçu diverses solutions, qui consistent essentiellement à envoyer l'électrolyte soit tangentiellement, soit perpendiculairement aux surfaces des électrodes en présence. Ces solutions ne sont cependant applicables que pour des électrodes de faible étendue. En effet, lorsque les surfaces en présence sont importantes, comme c'est le cas par exemple lors du.revêtement d'une tôle ou d'une bande d'acier de largeur importante ou lors de la fabrication par électroformage de feuilles minces de grande largeur, les pertes de charge sont énormes en raison de la faible section d'écoulement et de la grande distance parcourue par l'électrolyte; il faut alors faire appel à des pompes très puissantes qui appliquent des pressions très élevées pour assurer la circulation de l'électrolyte. Ces pressions développent à leur tour des efforts importants sur les électrodes qui peuvent s'en trouver déformées, ce qui provoque une variation incontrôlable de leur écartement et contrarie la régularité de l'élec-trolyse.

La présente invention proposé un dispositif permettant d'assurer, de façon économique, la circulation rapide d’un électrolyte entre deux électrodes très rapprochées, sans faire appel à des pressions motrices excessives.

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Le dispositif de dépôt électrolytique sur un substrat, qui fait l'objet de la présente invention, destiné à assurer une circulation rapide de l'électrolyte entre une anode et une cathode très rapprochées, la cathode étant généralement constituée par le substrat, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte une plaque percée d'une première sérié d'orifices répartis sur la surface de la plaque, ainsi que d'une seconde série d'orifices, également répartis sur la surface de la plaque et voisins des orifices de la dite première série, et en ce que la dite plaque constitue l'anode du circuit d1électrolyse.

Selon une réalisation particulière de ce dispositif, la dite plaque forme, avec une pluralité d'autres parois, un caisson qui délimite un volume intérieur fermé et qui comporte : (a) au moins un orifice, dit orifice d'alimentation, traversant une paroi du caisson et donnant accès au dit volume intérieur; (b) des tubes raccordés aux orifices de la dite seconde série, traversant le dit volume intérieur sans communiquer avec lui et débouchant à l'extérieur du dit caisson.

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Selon un autre mode de réalisation du dispositif de l'invention, les dits tubes raccordés aux orifices de la seconde série sont, à leur autre extrémité, raccordés à des moyens d'aspiration,par exemple à une pompe par l'intermédiaire d'un collecteur.

Le principe de fonctionnement de ce dispositif est le suivant : le caisson, raccordé au pôle positif d'une source de courant continu, est disposé de telle façon que sa paroi pourvue des deux séries d'orifices soit située près de la surface du substrat, qui est raccordée au pôle négatif de la même source de courant continu.

L'électrolyte est introduit, sous une pression modérée, dans le volume intérieur du caisson par l'orifice d'alimentation.

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Sous l'effet de la pression d'alimentation, l'électrolyte quitte le caisson par les orifices de la première série, et il circule dans l'espace étroit existant entre la paroi du caisson et le substrat, donc entre l'anode et la cathode. Après un court trajet dans cet espace, l'électrolyte est repris par les orifices de la deuxième série, par exemple par aspiration, et conduit, par les tubes raccordés à ces orifices, à une distance suffisante du substrat.il peut alors être à nouveau introduit dans le caisson, éventuellement après régénération, et parcourir à nouveau le circuit qui vient d'être décrit.

Afin de faire bien comprendre le principe du dispositif de 1' invention ainsi que son fonctionnement, on va maintenant en donner une description détaillée en faisant référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente schématiquement un caisson destiné au revêtement d'une surface plane, telle qu'une face d'une bande; la figure 2 montre un caisson adapté à la formation d'une feuille extra mince par dépôt non adhérent sur un cylindre.

Dans ces figures, les mêmes éléments sont chaque fois désignés par les mêmes repères numériques.

Faisant référence en premier lieu à la figure 1, le dispositif de l'invention comprend un caisson 1 dont une des parois est disposée parallèlement et à très faible distance de la surface d'une bande métallique 2 en défilement. Dans une paroi latérale, le caisson 1 est pourvu d'un orifice 3 auquel est raccordée, une conduite 4 d'alimentation en électrolyte à partir d'une source non représentée.

Dans la paroi du caisson 1 faisant face à la bande 2 est prévue une première série d'orifices 5 faisant communiquer le volume intérieur du caisson 1 avec l’espace étroit existant en-

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» » * - 5 - tre le caisson 1 et la bande 2. Dans cette même paroi est ménagée une deuxième série d'orifices 6 auxquels sont raccordés des tubes 7 qui traversent le volume intérieur du caisson 1 et qui en sortent en passant, de façon étanche, à travers une autre paroi du caisson 1. Dans la réalisation illustrée par la figure 1, ces tubes débouchent dans un collecteur 8 qui peut être raccordé à une pompe 9.

Pour former un dépôt électrolytique sur la bande 2, celle-ci est reliée au pôle négatif d'une source de courant continu, ou éventuellement à la terre, tandis que le caisson 1 est relié au pôle positif de cette même source de courant continu. Le caisson constitue donc l'anode et la bande constitue la cathode d' un circuit d'électrolyse.

Dans la figure 1, les liaisons électriques sont représentées de façon schématique, car la technologie de ces liaisons est bien connue et ne fait d'ailleurs pas partie de la présente invention.

* L'électrolyte pénètre dans le volume intérieur du caisson 1 par l'orifice d'alimentation 3 relié â*la conduite 4. Sous l'effet de la pression d'alimentation, l'électrolyte remplit le volume intérieur du caisson, puis il s'écoule par les orifices 5 pour occuper l'espace étroit existant entre le caisson 1 et la bande 2. Un courant électrique peut ainsi circuler entre l'anode et la cathode et assurer le dépôt électrolytique désiré sur la bande 2. Grâce à la faible distance séparant les orifices 5 des orifices 6, l'électrolyte est très rapidement repris, par aspiration, à travers les orifices 6 et les tubes 7, jusqu'au collecteur 8 et à la pompe.9. Après avoir éventuellement été régénéré et avoir reçu une quantité d'appoint par des moyens connus non représentés, l'électrolyte est alors renvoyé, par 1' action de la pompe 9, dans la conduite d'alimentation 4 et recommence le circuit.

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Dans une variante préférentielle de l’invention, les dispositifs d'aspiration# à savoir le collecteur 8 et la pompe 9# sont éliminés complètement. Le caisson 1 est complètement immergé dans la cuve contenant l'électrolyte et les tubes 7 débouchent directement dans cette cuve. L'électrolyte s'écoule alors à travers les tubes 7 sous l'effet de la pression établie entre 11 anode et la cathode.

En raison de la brièveté du trajet accompli par l'électrolyte dans l'espace étroit existant entre le caisson et le substrat, entre un orifice 5 et un orifice 6 voisin# la perte de charge opposée à la circulation de l'électrolyte est très réduite. La pression requise pour assurer cette circulation est dès lors plus faible que dans les solutions connues antérieurement. En outre, la reprise presqu'immédiate de l'électrolyte par les orifices 6 prévient# bu au moins limite fortement l'écoulement latéral de ce dernier.

L'exemple précité se réfère plus .spécialement au revêtement de produits plats, tels que des bandes. Il va cependant de soi que l'invention n'est pas limitée à ce type de produit, et que > » son utilisation s'étend également au revêtement de produits de section quelconque, par l'utilisation de plaques, notamment de parois de caisson épousant le contour du substrat.

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Le dispositif de l'invention permet également de déposer des revêtements non adhérents, que l'on peut détacher de leur substrat pour obtenir des feuilles de très faible épaisseur,

La figure 2 illustre cette application.

La figure 2 représente un caisson 1 dont une paroi comporte une cavité semi-cylindrique où sont ménagés les orifices 5 et 6 définis plus haut. Les orifices 6 sont reliés a un collecteur 8 iïû s · - 7 - par des tubes 7. Dans la cavité semi-cylindrique est disposé un cylindre 10, coaxial à la dite cavité dans laquelle il peut tourner. Le diamètre extérieur du cylindre est légèrement inférieur à celui de la cavité, de façon à laisser subsister entr'eux une fente annulaire étroite. Le caisson 1 et le cylindre 10 sont connectés respectivement au pôle positif et au pôle négatif d'une source de courant continu. L’électrolyte est introduit par la conduite d'alimentation 4, parvient par les orifices 5 dans la fente annulaire où il subit 1'électrolyse, puis est repris par les orifices 6 et les tubes 7 vers le collecteur 8. La feuille métallique 11 formée sur le cylindre est alors détachée d'une manière connue en soi.

Dans la description qui précède, on a systématiquement fait référence à une alimentation en électrolyte assurée par les orifices de la première série, tandis que la reprise et le retour de 1'électrolyte étaient effectués par les orifices de la seconde série et par les tubes associés à ces orifices. En particulier, on a proposé d'utiliser un caisson pour assurer cette alimentation. Il ne sortirait cependant pas du cadre de la présente invention de réaliser l'alimentation des orifices de l'une quelconque des deux séries en raccordant directement ces orifices à des tuyaux d'alimentation individuels, en l'absence de tout caisson; ces tuyaux d'alimentation pourraient alors être eux-mêmes raccordés, individuellement ou en groupes quelconques, à une source d'électrolyte. Les orifices de l'autre série seraient alors avantageusement pourvus de tubes de retour de l'électrolyte.

Le dispositif de la présente invention permet également de faire varier la largeur de la plage revêtue du substrat ou la largeur du feuil, en adaptant la longueur - dans le sens transversal du produit - du caisson 1 ou du cylindre 10, respectivement. Cette adaptation peut être opérée par exemple en modifiant le nombre de caissons juxtaposés selon la largeur du ’ fu - 8 - produit, ou en cloisonnant un long caisson en plusieurs compartiments à alimentation et évacuation propres, soit encore en obturant une partie des orifices de passage de l’électrolyte.

Enfin, il est possible de combiner divers dispositifs conformes » à l'invention pour revêtir simultanément soit les deux faces d'un même produit plat, en particulier d'une bande, éventuellement de revêtements différents, soit une seule face de deux produits plats, ou encore pour produire simultanément plusieurs feuilles à partir d'une seule solution électrolytique.

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Claims (8)

1. Dispositif de dépôt électrolytique sur un substrat, destiné à assurer une circulation rapide de l'électrolyte entre une anode et une cathode très rapprochées, la cathode étant géné- ' J râlement constituée par le substrat, caractérisé en ce qu’il ί comporte une plaque percée d’une première série d'orifices ré partis sur la surface de la plaque, ainsi que d'une seconde série d'orifices, également répartis sur .la surface de la plaque et voisins des orifices de la dite première série, et en ce que la dite plaque constitue l'anode du circuit d'électro-lyse.

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la dite plaque forme, avec une pluralité d'autres parois, un caisson qui délimite un volume intérieur fermé et qui comporte : - (a) au moins un orifice, dit orifice d'alimentation, traversant une paroi du caisson et donnant accès au dit volume intérieur; (b) des tubes raccordés aux orifices de la dite secondé série, • » traversant le dit volume intérieur sans communiquer avec lui et débouchant à l'extérieur du dit caisson.

3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu' * au moins une partie des dits tubes raccordés aux orifices de la seconde série sont, à leur autre extrémité, raccordés à des moyens d'aspiration.

* 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les dits moyens d'aspiration comprennent un collecteur et une pompe. d * * - 10 - »

5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices de l'une quelconque des deux séries d'orifices sont raccordés à des tuyaux d'alimentation individuels, en ce que ces tuyaux d'.alimentation individuels sont raccordés, individuellement ou en groupes quelconques, à une source d'électrolyte, et en ce que les orifices de l'autre série sont raccordés à des tubes de retour de l'électrolyte.

6. Procédé de dépôt électrolytique sur un substrat à l'aide d'un dispositif conforme à l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on dispose la dite plaque, respectivement la paroi du dit caisson percée des deux séries d'orifices, parallèlement et à très faible distance de la surface du substrat, en ce que l'on relie d'une part la dite plaque, respectivement la dite paroi, au pôle positif d'une source de courant continu et d'autre part le dit substrat au pôle négatif de la dite source, en ce que l'on alimente en électrolyte les orifices d'une des dites séries d'orifices, afin d' introduire cet électrolyte dans l'espace étroit compris entre la plaque, respectivement la paroi, et le substrat, en ce que l'on fait circuler l'électrolyte dans le dit espace étroit et en ce qu'on le reprend, au moins partiellement, à travers au moins une partie des orifices de l'autre série d'orifices.

7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'on reprend au moins une partie du dit électrolyte en appliquant une dépression à au moins une partie des orifices de cette autre sér ie .d ' or ifices .

„ 8. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que l'on immerge au moins partiellement la dite plaque, respectivement la dite paroi, ainsi que le substrat, dans l'électrolyte. Dessins :..............planches .....pages dont.....s!!......page de garde ________.....pages de description ... 5/. paç:os de revendicatic . . SI. ïbïici descriptif Luxembcurr·,,;* 15. fiPT m*.