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(11) | EP 0 538 081 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Procédé perfectionné de galvanoplastie d'une bande métallique |
| (57) Selon ce procédé, la bande défile dans un bain d'au moins une cellule électrolytique
et on dépose successivement deux couches de métal à sa surface en réglant le courant
d'alimentation de la cellule électrolytique de façon que la valeur moyenne de la densité
de courant à la surface de la bande soit inférieure à une valeur appelée courant limite
de diffusion des ions du métal à déposer. De plus, au cours de la formation de la
première couche de métal, le courant est réglé de façon à éviter l'apparition de surintensités
locales à la surface de la bande, ces surintensités pouvant dépasser le courant limite
de diffusion. Application à un procédé d'électrozingage. |
[0001] La présente invention concerne un procédé perfectionné de galvanoplastie d'une bande métallique. Elle s'applique en particulier à la formation d'un revêtement ou dépôt de zinc sur une bande.
[0002] Il est connu de former un revêtement de zinc sur une bande en faisant défiler celle-ci dans un bain d'au moins une cellule électrolytique, dont la bande constitue la cathode. Cette cellule est alimentée par un courant réglable. Les conditions de formation du dépôt de zinc dépendent en particulier de la densité de courant à la surface de la bande. Il existe une valeur limite de la densité de courant, appelée "courant limite de diffusion des ions du zinc", pour laquelle le dépôt cristallise sous une forme dendritique dont l'aspect macroscopique est appelé, par l'homme de métier, "dépôt brûlé". A de telles valeurs de densité de courant il se produit, en outre, un dégagement d'hydrogène, dont une partie peut être adsorbée par la bande. Ce dégagement d'hydrogène peut entraîner une formation d'hydroxyde de zinc, Zn (OH)₂, par modification locale du pH, qui se fixe entre la bande et le dépôt de zinc. Les opérations réalisées ultérieurement sur la bande telles que la peinture peuvent alors conduire à une dégradation de la bande.
[0003] Habituellement, on règle le courant d'alimentation de la cellule électrolytique de façon à obtenir, à la surface de la bande, une densité de courant inférieure à la valeur limite précitée. Préalablement à l'opération de galvanoplastie, on réalise des opérations de préparation de la bande, comportant notamment une opération de dégraissage. Cependant, malgré ces opérations de préparation, il subsiste parfois à la surface de la bande des impuretés provoquant la déviation des lignes de courant et l'apparition de zones de surintensité, autour de ces impuretés. Dans ces zones, la densité de courant peut atteindre, voire dépasser, le courant limite de diffusion en provoquant le phénomène évoqué ci-dessus d'adsorption d'hydrogène et de fixation d'hydroxyde de zinc à la surface de la bande.
[0004] Dans ce cas, outre la baisse de qualité de l'adhérence du revêtement de zinc, on observe une décohésion microscopique du revêtement lorsque la bande subit ultérieurement un traitement d'étuvage destiné, par exemple, à polymériser une couche de peinture recouvrant la bande revêtue. L'hydrogène, qui a été adsorbé à la surface de la bande pendant l'opération de galvanoplastie, se dégage pendant l'étuvage en formant des cratères et des pustules à la surface du revêtement de la bande.
[0005] L'invention a notamment pour but de former un dépôt électrolytique de métal à la surface d'un produit plat ou bande dont l'adhérence et la cohésion soient de bonne qualité et ne se dégradent pas, par exemple, au cours d'un traitement d'étuvage.
[0006] A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de galvanoplastie d'une bande métallique, du type dans lequel on fait défiler la bande dans un bain d'au moins une cellule électrolytique contenant une solution d'ions d'un métal à déposer sur la bande et comprenant des rouleaux conducteurs électriques, formant cathode, en contact avec ladite bande et au moins une anode placée à proximité de chaque rouleau, chaque couple rouleau conducteur-anode étant alimenté par un courant électrique I réglable dont la densité J à la surface de la tôle peut atteindre ou dépasser une valeur appelée courant limite de diffusion Jl des ions, caractérisé en ce qu'on effectue le dépôt en deux phases, en réglant le courant I d'une première et d'une seconde séries de couples rouleau conducteur-anode de façon que, d'une part, au cours des deux phases, la valeur moyenne Jm de la densité de courant à la surface de la bande soit inférieure au courant limite de diffusion Jl et, que d'autre part, au cours de la première phase, la valeur locale de la densité de courant J, en tout point de la surface de la bande, soit inférieure au courant limite de diffusion Jl.
[0007] Suivant d'autres caractéristiques de l'invention:
- on effectue la deuxième phase de dépôt de métal en réglant le courant I de la seconde série de couples rouleau conducteur-anode de façon à obtenir une valeur moyenne Jm de la densité de courant supérieure à la valeur moyenne de la densité de courant utilisée pour former le premier dépôt ;
- lors de la première phase de dépôt de métal, on règle le courant I de la première
série de couples rouleau conducteur-anode de façon que la valeur moyenne Jm de la
densité de courant à la surface de la bande vérifie la relation suivante :
- la couche de métal déposée lors de la première phase de dépôt a une épaisseur comprise entre 4 et 6 µm, de préférence 5 µm ;
- lors de la seconde phase de dépôt de métal, on règle le courant I de la seconde série
de couples rouleau conducteur-anode de façon que la valeur moyenne Jm de la densité
de courant à la surface de la bande vérifie la relation suivante :
- la vitesse de défilement V de la bande est sensiblement la même au cours des deux phases de dépôt de métal ;
- le métal déposé sur la bande est du zinc.
[0008] Suivant un premier mode de réalisation du procédé la première phase de dépôt de métal correspond au passage de la bande dans un premier couple rouleau conducteur-anode d'une première cellule electrolytique.
[0009] Suivant un second mode de réalisation du procédé la première phase de dépôt de métal correspond au passage de la bande dans les deux premiers couples rouleau conducteur-anode d'une première cellule électrolytique.
[0010] Un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention est décrit plus en détail ci-dessous.
[0011] Dans cet exemple, le procédé de galvanoplastie selon l'invention est appliqué à la formation d'un revêtement de zinc, d'une épaisseur de 20 µm environ, sur une bande métallique. Cette application particulière du procédé est appelée, de façon courante, électrozingage. Le révêtement de zinc est formé en deux étapes. Au cours de la première étape on dépose une couche de zinc de 5 µm d'épaisseur et au cours de la seconde étape on dépose une couche de zinc de 15 µm d'épaisseur.
[0012] La bande défile à une vitesse V comprise entre 40 et 180 m/mn dans un bain d'au moins une cellule électrolytique, contenant des ions de zinc à déposer sur la bande.
[0013] De manière classique, la cellule électrolytique comprend des rouleaux conducteurs électriques, formant cathode, en contact avec la bande métallique, et au moins une anode placée à proximité de chaque rouleau. Chaque couple rouleau conducteur-anode est alimenté par un courant électrique d'intensité I appropriée.
[0014] Le métal de revêtement contenu dans le bain est transporté dans l'électrolyte par le courant d'électrolyse entre les anodes et la bande portée à un potentiel cathodique par les rouleaux conducteurs électriques.
[0015] Le courant d'électrolyse a une densité J, à la surface de la bande, qui peut atteindre, voire dépasser, le courant limite Jl de diffusion des ions du zinc à déposer. Cette valeur limite Jl dépend des caractéristiques du bain et de la vitesse de défilement V de la bande, ou plus précisément du renouvellement d'électrolyte dans l'espace compris entre la cathode et l'anode, ainsi que de la température du bain. Dans les conditions de l'exemple, Jl = 150 A/dm².
[0016] Pour toutes les étapes du procédé, on règle le courant d'alimentation de la cellule électrolytique de façon que la valeur moyenne Jm de la densité de courant à la surface de la bande soit inférieure au courant limite Jl.
[0017] Au cours de la première étape du procédé, on règle le courant d'une première série de couples rouleau conducteur-anode de manière que la densité de courant J à la surface de la bande soit en tout point de celle-ci, inférieure au courant limite Jl, afin d'éviter l'apparition, à la surface de la bande, de surintensités d'une valeur supérieure au courant limite Jl. Cette condition, ainsi que la précédente, sont notamment remplies lorsque la valeur moyenne Jm de la densité de courant vérifie la relation:
[0018] Dans l'exemple décrit, on règle le courant de façon que Jm = 15A/dm² = 10% Jl et on effectue un premier dépôt de zinc d'une épaisseur de 5 µm. Dans ces conditions, même s'il subsiste des impuretés à la surface de la bande, la densité de courant J ne dépasse pas la valeur limite de diffusion Jl. Par conséquent, il n'y a pas d'adsorption d'hydrogène ni de fixation d'hydroxyde de zinc Zn (OH)₂ à la surface de la bande.
[0019] On peut effectuer la première étape de dépôt de zinc, en faisant passer par exemple la bande dans un premier couple rouleau conducteur-anode alimenté par un courant réglé suivant les conditions que l'on vient de décrire ou bien en faisant passer la bande dans les deux premiers couples rouleau conducteur-anode alimentés par un courant réglé suivant ces mêmes conditions.
[0020] Au cours de la seconde étape du procédé, on effectue un second dépôt de zinc sur le premier pour compléter le revêtement de zinc jusqu'à l'épaisseur souhaitée de 20 µm. Ce second dépôt est formé en réglant le courant d'une seconde série de couples rouleau conducteur-anode, de façon que sa densité moyenne Jm à la surface de la bande soit plus élevée qu'à la première étape et inférieure au courant limite Jl. Ces conditions sont notamment remplies lorsque la valeur moyenne Jm de la densité de courant vérifie la relation:
[0022] L'absence de formation d'hydrogène et d'hydroxyde de zinc Zn (OH)₂ au cours du procédé de galvanoplastie selon l'invention permet d'éviter, par la suite, la décohésion du revêtement de zinc pendant une opération d'étuvage destinée, par exemple, à polymériser une couche de peinture sur la bande.
1. Procédé de galvanoplastie d'une bande métallique, du type dans lequel on fait défiler
la bande dans un bain d'au moins une cellule électrolytique contenant une solution
d'ions d'un métal à déposer sur la bande et comprenant des rouleaux conducteurs électriques,
formant cathode, en contact avec ladite bande et au moins une anode placée à proximité
de chaque rouleau, chaque couple rouleau conducteur-anode étant alimenté par un courant
électrique I réglable dont la densité J à la surface de la tôle peut atteindre ou
dépasser une valeur appelée courant limite de diffusion Jl des ions, caractérisé en
ce qu'on effectue le dépôt en deux phases, en réglant le courant I d'une première
et d'une seconde séries de couples rouleau conducteur-anode de façon que, d'une part,
au cours des deux phases, la valeur moyenne Jm de la densité de courant à la surface
de la bande soit inférieure au courant limite de diffusion Jl et, que d'autre part,
au cours de la première phase, la valeur locale de la densité de courant J, en tout
point de la surface de la bande, soit inférieure au courant limite de diffusion Jl.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue la deuxième phase
de dépôt de métal en réglant le courant I de la seconde série de couples rouleau conducteur-anode
de façon à obtenir une valeur moyenne Jm de la densité de courant supérieure à la
valeur moyenne de la densité de courant utilisée pour former le premier dépôt.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, lors de la première
phase de dépôt de métal, on règle le courant I de la première série de couples rouleau
conducteur-anode de façon que la valeur moyenne Jm de la densité de courant à la surface
de la bande vérifie la relation suivante :
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la
couche de métal déposée lors de la première phase de dépôt a une épaisseur comprise
entre 4 et 6 µm, de préférence 5 µm.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lors
de la seconde phase de dépôt de métal, on règle le courant I de la seconde série de
couples rouleau conducteur-anode de façon que la valeur moyenne Jm de la densité de
courant à la surface de la bande vérifie la relation suivante :
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la
première phase de dépôt de métal correspond au passage de la bande dans un premier
couple rouleau conducteur-anode d'une première cellule electrolytique.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la
première phase de dépôt de métal correspond au passage de la bande dans les deux premiers
couples rouleau conducteur-anode d'une première cellule électrolytique.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que
la vitesse de défilement V de la bande est sensiblement la même au cours des deux
phases de dépôt de métal.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que
le métal déposé sur la bande est du zinc.