La présente invention se rapporte à une cellule de revêtement électrolytique pour former un revêtement sous forme de piste longitudinale sur un substrat métallique en bande destiné à être connecté au pôle négatif d'une source de courant, comprenant une tête de placage présentant la forme d'un corps prismatique allongé, une portion longitudinale au moins de ce corps prismatique étant formée d'un profilé métallique destiné à être connecté au pôle positif de la source de courant, la surface externe de ce profilé métallique étant revêtue d'une couche en un matériau imprégnable, une série de conduits répartis le long du corps prismatique et débouchant à proximité de la couche en matériau mouillable, une source d'alimentation en électrolyte, un circuit d'alimentation en électrolyte, un circuit d'alimentation de ladite série de conduits, une pompe pour faire circuler sous pression l'électrolyte de la source dans le circuit d'alimentation, des moyens pour mettre en contact ledit substrat métallique avec une portion longitudinale de la couche en matériau mouillable recouvrant ledit profilé métallique et des moyens pour produire un déplacement longitudinal entre ladite tête et ledit substrat afin de former ladite piste longitudinale.
On connait de telles cellules 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 étampage et découpe d'un ruban métallique de manière à constituer une succession de pièces lamellaires distinctes transversales au ruban, notamment des connecteurs électriques, rattachées à une zone marginale du ruban destinée à être ensuite éliminée pour séparer les pièces distinctes.
Etant donné qu'une des raisons de revêtir d'un dépôt galvanique la zone de contact des connecteurs est de conférer à celle-ci une résistance accrue à la corrosion et au vieillissement, on utilise de préférence, des métaux précieux, notamment l'or, l'argent ou le palladium et leurs alliages avec des métaux communs. En raison du prix élevé de ces métaux, on cherche à limiter l'étendue de la zone plaquée à la portion active des connecteurs.
Il existe donc des cellules de placage dans lesquelles on fait circuler en continu un substrat métallique sous forme de bande, celle-ci étant reliée au potentiel négatif d'une source de courant pour former la cathode, en mettant une portion de la surface du substrat en contact avec la surface d'une matière poreuse souple imprégnée d'une solution électrolytique en contact avec une anode. Au cours de ce passage, la portion du substrat 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 une bande de connecteurs orientés verticalement circule horizontalement et vient frotter contre une courroie de matière poreuse souple, par exemple une mousse de résine synthétique, notamment de polyuréthane, 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 oeuvre d'une tête de placage constituée d'un bloc prismatique allongé glissé dans un manchon de matière poreuse imprégnée de solution galvanique. Les pièces à plaquer sont mises longitudinalement en contact avec une arête du bloc prismatique, l'angle de celui-ci, déterminant la largeur de la portion de feuille poreuse en contact avec les pièces et, ainsi, l'étendue de la zone plaquée de celles-ci. On trouve l'illustration d'une telle réalisation aux figures 9, 10 et 11 du document EP-A 222 232 cité à titre de référence.
Le dessin annexé illustre, schématiquement et à titre d'exemple, l'état de l'art ainsi qu'une forme d'exécution et des variantes de la cellule de placage objet de la présente invention.
La figure 1 est une vue en prespective avec coupe partielle d'un détail d'une cellule de placage suivant l'art antérieur.
La figure 2 est une vue en perspective d'une forme d'exécution d'une tête de placage équipant une cellule suivant l'invention.
La figure 3 est un schéma du circuit d'alimentation en électrolyte de la tête de placage illustrée à la figure 2.
Les figures 4 à 7 sont des vues en coupe partielles de diverses variantes de l'extrémité avant de la tête de placage de la figure 2.
A la figure 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 est guidée par un rail de contact cathodique 3 contre un épaulement 3a duquel la base 1a de la bande coulisse, maintenue et entraînée par une roulette 4, dans le sens de la flèche 2. Une glissière de rabat 5 fait en sorte de maintenir la zone 1b des contacts contre une portion allongée d'une tête de placage 6.
Cette tête de placage 6 est formée d'un corps prismatique 7 en titane platiné recouvert d'une feutrine statique 8 en matière mouillable, par exemple un manchon de textile synthétique ou de polymère tissé ou expansé, notamment en polypropylene, polyuréthane, PVC, polyamide, polyester, polyacrylique ou autre. L'avant du corps prismatique 7 est en forme de prisme triangulaire 7b. Les connecteurs à plaquer sont pressés par la glissière 5 contre une arête 7a de ce prisme triangulaire 7b, de manière que la zone des contacts 1b à plaquer de ces connecteurs soit appliquée contre la feutrine 8 recouvrant l'arête 7a. Le corps prismatique 7 comporte un canal d'alimentation en électrolyte 9 relié, de proche en proche, à des conduits latéraux 10 d'irrigation de la feutrine 8. L'électrolyte parvient à celle-ci par des ouvertures 11, à travers un tampon de matière poreuse 11a destiné à régulariser son débit. Le corps prismatique 7 est relié à une borne d'alimentation anodique, l'électrolyte traversant les conduits 9 et 10 étant ainsi activé et permettant au métal dissous dans celui-ci de se déposer galvaniquement sur la zone des contacts 1b.
Lors du fonctionnement de cette cellule de placage, on fait défiler la bande 1 en la pressant contre l'arête 7a du prisme triangulaire 7b 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 de 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, illustrée par la figure 2, permet de remédier 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; de ce fait seule la tête de placage est représentée à la figure 2.
Cette tête de placage comporte un corps prismatique 20 formé de deux parties 20a,20b en acrylique assemblées par des vis 28. L'avant de ce corps 20 est formé d'un prisme triangulaire 21, tandis que l'arrière, de section rectangulaire, est emboîté dans un profilé 23 en forme de U. Un manchon de feutrine 25 entoure le corps prismatique 20 et le profilé 23. Un ressort 24 interposé entre la face arrière du corps prismatique 20 et le fond du profilé 23 tend à écarter ces deux pièces l'une de l'autre et sert ainsi à maintenir le manchon de feutrine 25 sous tension.
Les deux parties 20a,20b formant le corps prismatique 20 sont conformées pour ménager entre elles deux canaux longitudinaux, l'un de forme semi-cylindrique pour recevoir un tube perforé en titane 31 et destiné à être relié à une source d'alimentation en électrolyte comme on le verra par la suite, l'autre canal 37 servant à ramener l'électrolyte excédentaire à la source d'alimentation. Un joint d'étanchéité 27 sert à séparer ces deux canaux.
Ces deux parties 20a,20b sont également conformées pour fixer un profilé longitudinal rapporté 22 formant le dièdre de l'extrémité avant du prisme triangulaire 21. Ce profilé longitudinal, comporte une pluralité de rainures 34a,34b s'étendant par paires transversalement sur les deux faces du dièdre, les paires étant espacées longitudinalement les unes des autres. Chaque rainure 34a communique avec une extrémité d'un conduit 30 dont l'autre extrémité communique avec le tube perforé 31 par l'intermédiaire d'une grille de diffusion 32. Chaque rainure 34b communique avec une extrémité d'un conduit 36 dont l'autre extrémité débouche dans le canal 37. Ce profilé 22 est destiné à être relié au pôle + de la source de courant et sert ainsi d'anode dans le processus de revêtement électrolytique.
Outre les deux faces externes formant le dièdre du prisme triangulaire 21, le profilé longitudinal rapporté 22 comporte deux faces adjacentes aux conduits 30 respectivement 36, une partie rétrécie 22a se terminant par un élément de fixation 22b de section plus large que la partie rétrécie 22a. Les parties 20a et 20b étant conformées dans cette zone de façon complémentaire aux parties 22a et 22b du profilé longitudinal rapporté 22, celui-ci est donc solidaire du corps prismatique 20 suite à l'assemblage et à la fixation des deux parties 20a,20b par les vis 28.
Sur le circuit de circulation de l'électrolyte illustré par la figure 3, on a représenté le corps prismatique 20 vu depuis un plan contenant la bissectrice de l'angle dièdre du prisme triangulaire 21. On reconnaît les rainures 34a,34b et les conduits 30 et 36 aboutissant respectivement dans ces rainures. On reconnaît aussi le conduit d'alimentation 31 et le canal d'évacuation 37, entrant, respectivement sortant du corps prismatique 20.
Ce circuit comporte de plus une cuve chauffée 50 pour contenir l'électrolyte, une pompe 51 destinée à mettre constamment l'électrolyte en circulation pour maintenir sa température homogène, et un venturi 52 relié d'une part à la sortie de la pompe 51 par une dérivation 31a et, d'autre part au canal d'évacuation 37. Le conduit d'alimentation 31 est également relié à la sortie de la pompe 51 par l'intermédiaire d'une vanne de réglage 53. Un débit-mètre 54 placé en aval de la vanne de réglage 53 permet de lire le débit d'électrolyte envoyé à travers le corps prismatique 20. Enfin, un bac de récupération 38 sert à récupérer d'éventuelles pertes d'électrolyte, notamment, au moment du réglage de la cellule de placage.
Compte tenu du venturi 52, une dépression est créée dans le canal d'évacuation 37, par l'électrolyte mis en circulation par la pompe 51. Cette dépression agit à la sortie des conduits 36 dans le fond des rainures 34b, de sorte que l'électrolyte excédentaire se trouve aspiré dans les conduits 36 et ramené à la cuve 50 par le canal d'évacuation 37. Grâce à cette aspiration de l'électrolyte excédentaire, il est donc possible de fixer un débit d'alimentation des rainures 34a par les conduits 30 communiquant avec le tube perforé 31, suffisant pour maintenir de l'électrolyte dans la feutrine 25 à une température appropriée et pour apporter constamment des ions métalliques dans la zone de placage afin d'accroître la rapidité du dépôt, d'améliorer sa qualité et de contrôler l'épaisseur du revêtement.
Dans la forme d'exécution illustrée par la figure 2, l'extrémité avant du profilé longitudinal 22 est formée par l'arête du dièdre du prisme triangulaire 21. Suivant la forme de la pièce à revêtir ainsi que la surface de la pièce à plaquer, cette arête peut être tronquée comme illustré par les figures 4 à 7. Le profilé 60 des figures 4 et 5 est coupée par un plan 61 incliné par rapport à la bissectrice de l'angle formé par le prolongement des faces du prisme triangulaire 21. Ce profilé 60 peut être utilisé comme illustré par la figure 4 c'est-à-dire sur une arête ce qui revient à obtenir le même effet qu'avec la tête de la figure 2 ou comme illustré par la figure 5 où c'est le plan 61 qui est en contact avec la surface à plaquer 62.
Dans la variante de la figure 6, l'extrémité avant du profilé 63 est coupée par une surface concave 64 permettant de plaquer une pièce 65 à surface convexe complémentaire. Enfin la figure 7 illustre un profilé 66 dont l'avant est tronqué par une surface 67 perpendiculaire à la bissectrice de l'angle formé par le prolongement des surfaces du prisme 21.
De manière générale, les dimensions des organes principaux de la tête de placage selon l'invention sont les suivantes :
Diamètre du tube perforé 31, 10-30 mm; section du canal 37, 50-100 mm; diamètre des conduits 30 et 36, 1-2 mm; longueur de la tête de placage 0,5 à 1 mètre; débit global d'électrolyte, 1'000-10'000 l/h; débit dans le conduit d'alimentation 31, 100-800 l/h; densité du courant 10-30 A/dm; température 45-65°C; vitesse de défilement de la bande métallique, 1-50 m/min.
L'exemple suivant a été réalisé à l'aide d'une cellule conforme à la présente invention :
La quantité totale d'électrolyte, un bain d'or-nickel à 12-15 g/l d'or, pH 4,4-4,6, était de 150 l et son débit global assuré par la pompe 52 de 5'000 l/h.
On a travaillé avec une tête de placage de 50 cm de long, une feutrine de 2,5 mm d'épaisseur et un débit d'électrolyte dans la tête de 300 l/h; température 55°C; densité de courant 18 A/dm; vitesse de défilement des pièces 3 à 8 m/min.
Dans ces conditions, on a obtenu un dépôt d'Au-Ni à la vitesse d'environ 5 µm/min. L'épaisseur utile du revêtement d'or était d'environ 0,5-1 µm.
La qualité du dépôt (résistance à l'usure) et la précision du contrôle de la surface recouverte ont été jugées excellentes.