L'invention concerne, dans le bain d'une installation d'électrodéposition, l'appui des électrodes immergées et l'amenée de courant à ces électrodes, notamment dans le cas d'électrodes qui sont des anodes solubles et consommables et doivent pouvoir être interchangées en cours d'électrodéposition.
Une installation de ce type est par exemple une installation d'électrozingage de bandes d'acier dans un bain électrolytique à base de chlorures.
Comme installation d'électrozingage de bande, on utilise couramment des cellules dites radiales qui comportent (en se référant aux figures 1 à 6):
Pour l'électrozingage en milieu chlorure, on utilise généralement des anodes solubles en zinc ou alliage de zinc.
Les électrodes 3 (ou anodes solubles) sont formées de barres courbes orientées face au rouleau 1 le long de la direction de défilement de la bande et sont groupées en jeux d'électrodes disposées côte à côte de manière à former une portion de génératrice cylindrique enveloppant partiellement le rouleau 1 dans le bain d'électrodéposition, comme illustré aux figures 1 et 2.
Les flèches représentées à la figure 4 indiquent un exemple de circulation du courant électrique d'électrodéposition.
Comme illustré aux figures 1 à 3, chaque organe d'appui 2, 4 est commun à toutes les électrodes 3 d'un même jeu ; plus précisément dans l'exemple donné ici, chaque organe d'appui 2, 4 est formé d'une poutre orientée transversalement au chemin de défilement de bande sur laquelle viennent s'appuyer toutes les électrodes 3 d'un jeu et chaque électrode 3 est retenue contre cette poutre par l'intermédiaire d'un crochet 31 d'électrode.
Le contact mécanique et électrique entre une électrode 3 et son organe d'appui 2, 4 définit une interface 6 entre une surface d'appui 6A de l'électrode et une surface portante 6B correspondante de l'organe d'appui (voir figures 5 et 6).
Comme les électrodes 3 sont consommables (cas des anodes solubles), leur épaisseur varie (voir figure 3) en fonction du niveau d'usure et il convient de pouvoir les changer en cours d'électrodéposition au fur et à mesure de leur dissolution.
A cet effet, en cours d'électrodéposition, on fait coulisser les électrodes 3 d'un même jeu sur les organes d'appui 2, 4 respectivement dans les directions A, B (voir figure 3), de manière à enlever une électrode usée à une extrémité de la poutre toute en ménageant un emplacement pour une nouvelle électrode à l'autre extrémité.
Ainsi, pour permettre ce coulissement, chaque électrode 3 ne repose que par simple appui par son poids propre sur son organe d'appui 2, 4 au niveau de l'interface 6 ; les électrodes reposent donc librement sur leur organe d'appui.
L'organe d'appui sert également à alimenter toutes les électrodes d'un jeu en courant électrique d'électrodéposition.
Or, on a constaté que la résistance électrique de contact au niveau de l'interface 6 provoquait des pertes énergétiques importantes.
Compte tenu du poids de chaque électrode 3, la pression exercée au niveau de l'interface 6 sur l'organe d'appui ne dépasse généralement pas 104 Pa, soit 1 Newton par cm2 de surface portante.
En cours d'électrodéposition, du fait notamment de la circulation du bain dans l'installation, cette force d'appui peut même être inférieure à 0,1 Newton par cm2 de surface portante (103 Pa).
On entend par surface portante la surface totale au niveau de l'interface 6 entre l'électrode et l'organe d'appui.
Les pertes énergétiques dues à la résistance de contact au niveau l'interface 6 deviennent particulièrement importantes quand la densité de courant dépasse 0,025 A/mm2 au niveau de cet interface, notamment lorsque cette pression d'appui est inférieure 104 Pa, a fortiori lorsqu'elle est inférieure à 103 Pa ; il semble que cette augmentation des pertes provienne d'un léger soulèvement des anodes sous l'effet du courant électrique (comme schématisé à la figure 6), obligeant le courant électrique d'alimentation des électrodes à transiter par le bain inséré au niveau de l'interface et provoquant à cet endroit des dégagements gazeux (voir les bulles représentées à la figure 6), par exemple des dégagements de chlore.
Les poutres qui servent d'organe d'appui 2, 4 sont généralement en graphite imprégné de résine ; ce matériau s'use et se dégrade alors sous l'effet de deux phénomènes :
Or un matériau à base de graphite qui résiste bien à l'usure résiste en général d'autant moins bien à la fissuration et vice-versa ; il est donc difficile de trouver un bon compromis dans le choix du matériau graphité et il reste nécessaire, quel que soit ce choix, de remplacer régulièrement ces poutres, ce qui représente un handicap économique important.
L'invention a pour but de diminuer les pertes électriques de contact au niveau des interfaces 6 et d'augmenter la durée de vie des organes d'appui 2, 4 des électrodes 3.
A cet effet, l'invention a pour objet une installation d'électrodéposition d'un revêtement sur la surface conductrice d'une pièce comprenant :
L'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
L'invention a donc également pour objet un organe d'appui et d'amenée de courant pour électrodes d'électrodéposition, dotée d'une surface d'appui, de coulissement et de contact électrique avec lesdites électrodes, caractérisée en ce que ladite surface présente des rainures.
De préférence, cet organe d'appui est principalement constitué de graphite au niveau de ladite surface.
L'invention a donc également pour objet l'utilisation d'une électrode d'électrodéposition destinée à reposer sur un organe d'appui, dotée d'une surface d'appui, de coulissement et de contact électrique avec ledit organe, caractérisée en ce que ladite surface présente des rainures débouchant dans ledit bain.
De préférence, cette électrode est essentiellement constituée de zinc ou d'alliage de zinc.
L'invention a aussi pour objet un procédé d'électrodéposition dans l'installation selon l'invention, caractérisée en ce que, pendant l'opération d'électrodéposition et au niveau dudit interface, la force d'appui desdites électrodes immergées sur lesdits organes d'appui est inférieure à 1 Newton par cm2 de surface d'appui et de surface portante, voire inférieure à 0,1 Newton par cm2.
Selon un mode particulier de mise en ouvre de ce procédé :
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, et en référence aux figures annexées sur lesquelles :
L'exemple non limitatif décrit ci-après concerne une installation d'électrodéposition du type de celle déjà décrite ci-dessus en référence aux figures 1 à 5.
Un organe d'appui 2 d'électrode 3 est représenté à la figure 7.
Selon l'invention, la surface de contact 6B de l'organe d'appui présente des rainures 7 ; un détail de rainure 7 est représenté à la figure 7A ; ces rainures 7 ne sont jamais fermées, même lorsque des électrodes 3 sont en appui sur la surface 6B ; elles débouchent donc dans le bain d'électrodéposition quand l'installation est en fonctionnement.
De préférence, la largeur et la densité des rainures 7 est adaptée pour que la surface totale des rainures ne représente pas plus de 30% de la surface portante 6B.
Typiquement, pour une surface 6B rectangulaire de dimensions 200 cm x 50 cm, on pratique des rainures 7 de largeur l=0,5 mm équidistantes de d=3 cm, dont la direction fait de préférence un angle aigu α avec le petit côté du rectangle de la surface 6B.
D'autres types possibles de surfaces 6B dotées de rainures 7 selon l'invention sont représentées aux figures 9 à 13, par opposition à une surface d'appui plane et lisse de l'art antérieur représentée à la figure 8.
La présente invention concerne également le cas où les rainures sont pratiquées sur la surface d'appui 6A de l'électrode.
La présente invention concerne également le cas plus général où l'interface 6 est adapté, au niveau de la surface d'appui 6A dès électrodes et/ou de la surface portante 6B de l'organe d'appui 2, 4, pour ménager, dans l'interface 6, des rainures 7 débouchant dans ledit bain.
Ainsi l'installation d'électrodéposition comporte une interface (6) d'appui comportant des rainures (7) débouchant dans le bain.
On a alors constaté que, grâce à ces rainures 7 pratiquées dans l'interface 6 de contact et d'appui entre les électrodes 3 et les organes d'appui 2, 4, la résistance électrique de contact était fortement diminuée ainsi que les pertes électriques en découlant, notamment lorsque la densité de courant à cet interface dépasse 0,025 A/mm2.
Puisqu'on limite alors considérablement, même aux fortes densités de courant, l'échauffement et le dégagement gazeux à cette interface, le matériau de support et de contact d'électrode ne se fissure plus comme auparavant dans le cas de matériau à base de graphite ; on peut donc sans inconvénient utiliser des matériaux à base de graphite résistant beaucoup mieux à l'usure et améliorer d'autant la durée de vie des organes d'appui d'électrodes.
L'invention permet donc d'augmenter la durée de vie des organes d'appui 2, 4 d'électrodes, voire même, si besoin était, des électrodes 3 elles-mêmes.
L'invention s'applique à tous les types d'installation d'électrodéposition où le contact électrique entre les électrodes et leurs organes d'appui est immergé dans le bain, le moyen essentiel de l'invention résidant dans la présence de rainures débouchant dans le bain à l'interface 6 de contact électrique.
De manière tout à fait surprenante, alors que la présence de rainures à cette interface diminue la surface réelle de contact électrique et augmente en conséquence la densité réelle de courant à cette interface, la résistance de contact diminue sensiblement (à force d'appui constante des électrodes contre l'organe d'appui).