EP0580730B2 - Electrode for an electrolytic cell, use thereof and method using same - Google Patents
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Definitions
- the subject of the present invention is a electrode, preferably an insoluble electrode for an electrolytic cell, a coating process electrolytic, a process to remove a layer of metal and a electrolytic installation.
- Insoluble electrodes are used commonly used in coating processes by electrochemical means of metal strips, preferably galvanized steel strips or galvanized, using metals or alloys of metals, according to which a electrolyte charged with coating metal salts between the cathode metal strip to be coated and the insoluble anode.
- the implementation of this process generates gases at the anode, for example from oxygen or chlorine, which partially undergo unwanted bonds with the metals of coating, or which, due to their aggressiveness or their toxicity, have harmful consequences during the implementation of the coating process or for the environment.
- gases at the anode for example from oxygen or chlorine, which partially undergo unwanted bonds with the metals of coating, or which, due to their aggressiveness or their toxicity, have harmful consequences during the implementation of the coating process or for the environment.
- gases that take birth at the anode mix with the electrolyte and can therefore cause reactions that are not desired and reach the environment, being given that during the electrolytic coating of metal strips, the electrolyte circuit on the tape can not be separated from the atmosphere.
- a specific electrode which is particularly useful in electrochemical coating of metal strips, but which is also suitable in other processes, such as methods for removing electrochemically coating a strip such than a steel strip.
- the electrode is placed in an envelope defining a room and of which a wall is formed of a membrane allowing the passage of ions through it, said envelope having a first opening to supply the electrolyte chamber and a second opening to drain the electrolyte from the chamber.
- the envelope is provided with strips, fins or baffles intended to ensure electrolyte velocity in the vicinity electrode at least 0.01 m / s, and preferably greater than 0.1 m / s, in particular 0.5 m / s.
- Slats, baffles or fins direct the flow of electrolyte in the room or part of this one.
- the baffles or fins extend from the neighborhood from the first opening of the envelope to neighborhood of the second opening of the envelope, so as to advantageously divide the room in several separate compartments extending between the electrode and a wall of the chamber or envelope, in particular the membrane.
- said baffles or fins create in the vicinity from the electrode a current at least partially rising electrolyte.
- the baffles or fins extend in one direction substantially vertical from the vicinity of the lower part of the envelope to the vicinity from the top of the envelope so that define channels bringing the electrolyte into said upper part of the envelope, this part with an opening for vacuuming out of the gas chamber and an opening for draining the electrolyte.
- the baffles or fins extend at least from one edge of the electrode to the opposite edge thereof.
- the membrane is preferably a anionic or anion exchange membrane or a cationic or cation exchange membrane.
- She is advantageously provided on the outside with the envelope of a layer or a veil of protection, for example made of synthetic (polymer, polyester, ....) advantageously reinforced with fibers (glass).
- a porous support extends in the vicinity of the membrane and serves to support the minus part of it.
- Such support is for example, a perforated element, a porous veil, a trellis advantageously made of Zr, Ti or stainless steel.
- the support on the opposite side to that adjacent to the membrane a layer playing the role electrode, while in another form of realization the membrane is supported on a support playing the role of electrode, said support being provided with an insulating layer on its face adjacent to the membrane.
- the membrane of the electrode advantageously has a thickness comprised between 50 and 150 ⁇ .
- a membrane anionic it preferably has a structure multilayer, at least one layer being obtained by grafting of an amino monomer or of a precusor of a amino compound on a polymer support and by crosslinking.
- the present invention also has for object the use of such an electrode in an electrolytic cell.
- first primary electrolyte circuit in the bedroom and a second circuit secondary electrolyte in space cathodic the membrane preventing the transfer of gases generated at the anode in the second circuit of electrolyte and the transfer of metal salts from covering of the cathode space towards the first electrolyte circuit.
- the gases remain in the maintained electrolyte circuit separately in the anode space and can be evacuated regularly.
- the circuit electrolyte anodic is not loaded with coating metals.
- the gas that still forms can be evacuated from this circuit in a relatively simple way.
- the two circuits are clearly separate one of the other, so that mixtures cannot produce.
- anion exchange membrane of a suitable nature between the anode and the metal strip to be coated
- a sulfuric electrolyte enriched with iron and zinc sulfate
- the electrolyte devoid of metal and consisting of water and sulfuric acid in the anode chamber is enriched here with sulfuric acid.
- the oxygen which forms at the insoluble anode can be evacuated from the anode chamber. The transfer of oxygen into the cathode space is prevented by the corresponding anion exchange membrane.
- load transport is carried out by the transfer of hydrogen ions from the anode chamber in the cathode space.
- the oxygen that forms here also at the anode is removed from the sulfur-free electrolyte devoid of iron from the anode circuit. Oxygen transfer in the cathode space is also prevented by this cation exchange membrane.
- Sulfuric acid which enriches in excess when using a sulfuric electrolyte in the circuit cathodic and when using an anion exchange membrane in the anodic circuit, is used in the dissolution station and is thus returned to the cathode circuit, where the speed of dissolution of the iron and other coating metals, for example zinc, is greatly accelerated.
- Chlorine gas that forms at the anode when using a chlorinated electrolyte in the circuit cathode and an anion exchange membrane is removed by suction from the anode circuit and is burned hydrochloric acid by hydrogen gas formed in the dissolution station and used for acceleration of the dissolution of metals and is therefore returned to the cathode circuit via the dissolution station.
- the present invention also relates to a method for removing a layer of metals or of a metal present on a metal strip such as a steel strip.
- This layer of metals or of metal is for example an electrolytically deposited layer such as a protective layer of Zn or of a Zn alloy.
- the layer of Zn or Zn alloy deposited as a protective layer on a face or strip has a thickness of between 0.1 and 2 microns (preferably less than 1 micron).
- Such a layer is preferably obtained by subjecting the strip to an electrolytic treatment in a bath containing from 15 to 100 g / l, advantageously from 30 to 80 g / l of Zn.
- the current density in the cells is for example between 20 and 200 A / dm 2 but is preferably between 40 and 150 A / dm 2 .
- the strip and possibly the electrolyte of said cells are set in motion in cells.
- the relative speed of the strip relative to the electrolyte is advantageously understood between 1 and 8 m / s, preferably between 3 and 5 m / s.
- This membrane makes it possible to remedy that metals redissolved in the electrolyte such as by example of Zn and / or Ni does not form a deposit (black in the case of Zn and Ni) on the cathode, this deposit decreasing not only the efficiency of the cathode, but above all the life or use thereof.
- This membrane can be a porous veil (pores of a few microns, 1 to 50 ⁇ ), but is preferably an anionic membrane, that is to say a membrane which does not allow or limit the passage of cations (such as Zn + + , Ni ++ , Fe ++ ) through it.
- cations such as Zn + + , Ni ++ , Fe ++
- the speed of the electrolyte in the chamber is for example greater than 0.1 m / s, but is preferably less than 1.5 m / s to ensure that the hydrogen bubbles do not come together to form large bubbles.
- the electrolyte circulating in the chamber adjacent to the cathode preferably has a composition different from the primary electrolyte, that is to say the electrolyte in contact with the strip.
- the secondary electrolyte is advantageously an electrolyte not containing Zn and Ni but containing 50 to 100 g / l of Na 2 SO 4 and the pH of which is preferably adjusted to a value of 1.5 to 2.
- the upper part of the chamber is also preferably subjected to a gas suction.
- a vacuum is created in the upper part of the chamber such that the pressure in the chamber is less than 0.75 x atmospheric pressure.
- the pH of the electrolyte is advantageously 1.5 to 2.
- the current density used in the deplating cell (cell for removing a metallized layer) in which the cathode is placed in a chamber is advantageously less than 60 A / dm 2 , but is preferably between 15 and 30 A / dm 2 in the case of an acid electrolyte.
- the temperature of the primary and secondary electrolyte is advantageously between 20 and 60 ° C, preferably between 40 and 60 ° C.
- Figure 1 shows in perspective a electrode suitable for the following processes and installation the invention which is advantageously used in a "deplating” but which can also be used for depositing Zn, Zn-Ni, Zn-Fe, or another Zn alloy.
- This electrode includes a support 75 carrying a plate 76 intended to form the anode or the cathode.
- Support 75 forms an envelope presenting a window in which is placed a membrane 77.
- the membrane 77 forms a wall of the envelope which defines a chamber 78.79. This membrane allows the passage of ions such as anions or cations.
- the envelope presents a first opening 100 to supply the rooms 78.79 with electrolyte and a second opening 101 for evacuate chambers 78,79 of the electrolyte.
- the envelope is provided with a guide wall or fin 102 extending between said first and second openings, so as to divide the envelope into two compartments 78, 79 adjacent, but separate one of the other.
- the fin 102 extends between the electrode 76 and the wall of the envelope provided with the membrane.
- FIG. 2 shows in section another embodiment of an electrode suitable for the following processes and installation the invention.
- the electrode 80 made of titanium but provided with an active layer is integral with a support 81 by means of arms 82.
- the support 81 forms with a membrane 83 an envelope surrounding the electrode 80.
- This membrane 83 is fixed on a grid or trellis 84 made of titanium and has on its opposite side to that adjacent to the electrode of a porous film 85 protecting the membrane.
- This film is resistant with acids and is armed with fibers.
- This film is by example a polyester film.
- the membrane is anionic.
- a membrane is for example at multilayer structure, each of the layers being consisting of a membrane obtained by the process described in FR-8900115 (request nr.).
- a membrane of this type is prepared by grafting a amino compound on a polymer support (film ethylene-co-polytetrafluoroethylene) and by crosslinking of it.
- this opening 103 allows communication between chamber 78 and a conduit 104 on which a system is mounted suction (vacuum pump, fan, etc.) not shown.
- the envelope is connected to an electrolyte circulation device in the envelope and to a gas removal system, especially a system creating a vacuum at the top of the chamber, this vacuum being advantageously such that the pressure in the upper part of the chamber is less than 0.75 x atmospheric pressure.
- the speed of the electrolyte in the chamber was greater than 0.1 m / s, but is however preferably less than 1.5 m / s. Such a speed ensures that the gas bubbles (hydrogen in the case present) do not come together to form large bubbles disrupting the proper functioning of the electrode.
- Figures 6 and 7 show an electrode similar to that shown in Figure 2. It is used as a cathode for electrolytically depositing Zn and Fe on the steel strip.
- oxygen is released (oxygen from the decomposition of water) and is evacuated through line 104.
- the oxygen released at the cathode is evacuated through the conduit 104.
- the surrounding envelope the electrode 80 is always formed by a support 81 and a membrane 83.
- the electrode consists a titanium mesh or perforated plate or zirconium on the side facing the chamber 78 defined by the envelope of an active layer 87.
- the membrane 83 is carried by the mesh and is coated with a porous layer of protection 85.
- the electrode shown in Figure 4 is similar to that shown in Figure 5 if it is only a porous insulating veil 88 is placed between the trellis and the membrane.
- FIG. 5 shows in section a another embodiment of an electrode suitable for the following processes and installation the invention.
- This electrode 80 is adjacent to the membrane 83 which closes the window of the envelope.
- This envelope defines an interior chamber 78 and has an opening or passage 100 for bring into the chamber 78 of the electrolyte, a opening or passage 101 to evacuate from the electrolyte out of the chamber 78 and an opening 103 for discharging gases formed in the chamber, in particular at vicinity of electrode 80. These openings are located at a level higher than electrode 80 and at the membrane 83.
- a fin 105 extends between two opposite walls of the envelope (front wall 106 provided with the membrane 80 and rear wall 107) so as to define a corridor 108 for supplying the incoming electrolyte in room 78 through passage 100 near the bottom 781 of the room.
- This corridor 108 is extends by a distribution chamber 109 adjacent to the bottom 781.
- This distribution chamber 109 has a wall 110 having a series of orifices 111 for distributing the electrolyte in a series of channels 112 defined between vertical fins 113.
- These fins 113 extend from the vicinity of the bottom 781 of the chamber or more exactly from the wall 110 to the vicinity of the upper part or more precisely up to a higher level B but adjacent to the upper level A of the membrane 83 and of the electrode 80.
- the fins 113 which therefore extend between at least two opposite edges 120-121 of the electrode ensure an upward movement of the electrolyte along the electrode 80, such a movement (from the lower edge 120 to the upper edge 121) promoting the evacuation of gas particles from the electrolyte towards the upper part of the chamber, advantageously subjected to a vacuum (suction gas through the passage or opening 103).
- the fins in the width direction extend from the electrode 80 to the rear wall 107 of the envelope so as to define separate channels 112 extending from the distribution chamber or distribution of the electrolyte 109 to the upper part of the envelope.
- Figure 6 is a partially broken away front view of an embodiment of a next electrode the invention.
- This electrode comprises a support 81 having an electrolyte channel 130 towards the lower part 131 of the electrode (arrow E) and an electrolyte discharge channel 132 (arrow S) in the upper part 133 of the electrode.
- the ends 135 of these channels 130, 132 form ears serving as means of fixation and placement of the electrode in an electrolytic cell.
- the support 81 is made in one material insoluble in the electrolyte or is covered with a protective layer insoluble in the electrolyte.
- This support 81 is for example made of titanium.
- a first frame having two windows 137, 138 is applied against the support 81.
- This frame 136 has grooves in which are housed plastic seals.
- This frame 136 is produced for example in an insulating and electrolyte resistant synthetic material.
- the frame has along its lower 139 and upper 140 edges a series of channels 141, 142 extending between the face of the frame applied against the support 81 and the face opposite to said applied face against the support 81, so that said channels 141, 142 communicate respectively with the supply conduit 130 and with the evacuation conduit 132 via orifices 153 which these said have conduits 130, 132.
- the windows 137, 138 are separated from each other by a cross member 144 having on the face opposite to that facing the support 81 a bowl 145.
- Channels or passages 146 are dug in said cross member 144 so as to extend between an opening 147 adjacent to an edge of the cross member 144 and an opening 148 adjacent to the opposite edge of said cross member 144, said openings 147, 148 being located on the face of the cross member opposite to that facing the support 81.
- Each plate 149 also has two holes 155 intended to allow passage to an element cylindrical 156 made of titanium or some other electrically conductive material but resistant to the electrolyte.
- This cylindrical element is provided with a head 157, a wall of which is intended to bear against the plate 136 with interposition of circular seals 158 housed in grooves of element 156 or more exactly of the head 157 and of the plate 149 and of a seal 159 forming a covering sleeve partially the cylindrical element 156 and the face of the head 157 facing the plate 149.
- the cylindrical element 156 has in the vicinity of its end opposite to that carrying the head 157 a threaded hole 160 intended to work with the threaded rod 161 of a bolt 162.
- the support 81 has an orifice 163 intended to allow passage to the rod 161.
- One end of the orifice 163 opens into a recess 164 intended to receive the head 165 of the bolt 162, while the other end of the orifice opens into a recess 166 which the support 81 presents, said recess being used for placement correct of the cylindrical element with respect to the support 81.
- the cylindrical element 156 When tightening the bolt 162, the cylindrical element 156 is pressed against the support 81 so as to sealing between the support 81, the frame 136, the plate 149 and the head 157 of the element 156.
- the plate 149 carries a layer 167 of synthetic material insulating from electricity and whose thickness is such that the face 168 of the free end of the head 157 and the face 169 of the layer 167 opposite to that bearing on the plate 149 extend substantially in the same plane.
- the latter corresponds to plane along which the titanium electrode 170 extends. Thanks to the insulating layer 167 and the insulating sleeve 159, it is possible to insulate the plate 149 from the current supplied by the bolt 162 and the cylindrical element 156 at the electrode 170.
- This electrode 170 consists of a series of vertical titanium blades 171 connected to each other by rods or other load-bearing elements (plate) 173 conductors of electricity. These slats are advantageously parallel to each other. However, these slats could have been slightly inclined to each other. In this case, the longitudinal edges (172) of the slats do not should advantageously not touch each other.
- These strips 171 and carrier elements 173 are advantageously provided with a conductive layer of electricity.
- the slats advantageously have a height h of 5 to 10 mm and are advantageously separated each other from a distance of between 5 and 10 mm.
- the lamellae therefore form between them a series of vertical channels 11 intended to direct the electrolyte in the vicinity of the electrode and in particular to ensure a minimum ascending speed of the electrolyte by relative to the electrode (see Figure 11).
- the slats 171 or preferably the carrying elements 173 are welded to the head 157 to ensure an electrical contact between the electrode and the conductive bolt 162. It goes without saying that other modes of fixing the lamellae relative to the head 157 allowing electrical contact are possible.
- the lamellae or fins 171 of an electrode extend in the vertical direction from level N channels 154 adjacent to the lower edge 152 of the plate 149 to the level M of the channels 154 adjacent to the upper edge 153 of the plate 149.
- the length I of the lamellae corresponds substantially to the width L of the insulating layer 167.
- a porous insulating protective veil 88 which is covered with a membrane 83.
- This membrane 83 is, for example, an anionic or cationic membrane when the electrode is used to deposit a metal or a metal alloy on a strip, but is preferably a anionic membrane when the electrode is used to remove a deposit of a metal from a strip or metal alloy.
- This veil 88 and this membrane 83 are stretched between the protrusions 151 so as to form a chamber 78 in which the electrode extends.
- a secondary electrolyte e2 can pass through said chamber 78, this electrolyte e2 advantageously being different from the primary electrolyte e1 adjacent to the strip 3 to coating or treating to remove a layer of metal or metal alloy.
- the free edges of the web 88 and of the membrane 83 are applied against a face 174 of the protuberance 151, face advantageously forming the outer lateral face of protuberance 151 of the plate 149.
- the membrane 83 and the veil are pressed between, on the one hand, a frame 175 of cross section in L and, on the other hand, the protuberance 151 and a seal 176 mounted in a groove that has the protrusion 151.
- profiles of tightening in U 177 are used.
- a wing 178 of the profile bears on the face of the protuberance 151 facing the support 81, while the other wing 179 of the profile bears against the frame 175, so that the latter 175, the veil 88 and the membrane 83 are sandwiched between the protuberance 151 and the wing 179.
- the profiles 177 are advantageously used per plate 149, so as to grip and fix the veil 88 and the membrane 83 substantially all along the protuberance 151 of the plate 149.
- the profiles 177 have mitered ends so that the four profiles of a plate substantially form a continuous frame extending along the protuberance 151 of the plate 149.
- the bowl 145 of the cross member 144 of the frame 136 allows, for the protuberances 151 adjacent to said cross member, the fitting of the clamping profiles 177.
- the wing 178 extends between the face of the protuberance facing the support 81 and the bottom of the bowl.
- a 180 joint in synthetic material is inserted between the clamping profiles 177, so as to prevent electrolyte primary e1 to enter the bowl 145, but above all so as to form a bead 181 extending beyond the vertical plane in which the membranes 83 extend and the vertical plane in which extend the wings 179 of the profiles 177.
- Such a bead makes it possible to reduce, or even completely avoid any risk of contact of the strip to be treated with a membrane. This increases the lifespan of a membrane.
- the membrane fastening system shown (profiles 177) allows installation or replacement membrane and also allows, if necessary, easy maintenance of the electrode.
- the electrolyte e2 enters through the opening 100 and is brought through the conduit 130 in the vicinity of the bottom of the electrode (arrow E).
- the electrolyte e2 then passes via channels 141 and 154 into the chamber 78 in which it flows vertically, from bottom to top, between the lamellae 171 of the electrode.
- the electrolyte leaves this chamber 78 via the channels 154 and 141 adjacent to the upper edge 153 of the plate 149 to be brought in, via channel 146 drilled in cross member 144 and channels 154 and 141 adjacent to the lower edge of the plate 149 closing the window 137, in the chamber 79.
- the electrolyte then passes through the passages formed between the lamellae 171 of the electrode to finally emerge from the chamber 79 via the adjacent channels 154 and 142 of the upper edge 153 of the plate 149. This electrolyte is finally discharged from the electrode through the conduit 132.
- FIG. 12 schematically shows an installation using electrodes according to the invention.
- the electrolysis cells 1 for depositing a layer of Zn-Ni are for example of the type described in DE-A-3510592, but comprising anodes according to the invention.
- These cells 1 are connected to a reservoir 54 by means of pumps, a supply pipe 58 and a discharge pipe 59 so as to ensure a substantially constant concentration of Ni and Zn in the electrolyte.
- concentration of Ni and Zn in the electrolyte is for example that given in BE-A-881635 and BE-A-882525.
- the electrolyte can also contain additives such as polymers, ZrSO 4 , ...
- the reservoir 54 is connected to a device for enriching the electrolyte with Zn and / or Ni, so to maintain the Zn and Ni concentration of the electrolyte at a substantially constant value.
- the means 5 for providing a first layer of Zn the faces 2, 4 of the steel strip 3 preferably comprise electrolytic cells 11 in which the steel strip 3 is introduced. These cells are also advantageously of the type described in DE-A-3510592, but comprising anodes according to the invention.
- the steel strip moves in the installation by resting on rollers 13, 14 and on deflection rollers 15.
- the cells 11 contain an electrolyte (a solution of ZnSO 4 ) and are connected to a reservoir 16 by means of pumps 17, 18, a supply line 19 and a discharge line 20 to ensure a concentration of Zn more or less constant of the electrolyte.
- This reservoir is connected to a Zn enrichment reactor (not shown) of the electrolyte.
- the installation 21 for removing the Ni possibly deposited on the layer of Zn and for eliminating at least partially said layer of Zn consists, in the embodiment shown, of a displacing 50 advantageously comprising a cathode according to the invention.
- the strip 3 is subjected to a rinsing thanks to the rinsing device 51, to a brushing in a brushing installation 52 to ensure that all the Ni deposited on the first layer of Zn on face 4 has been eliminated and advantageously at a polishing in unit 91.
- the installation also advantageously comprises a series of reservoirs 54, 55, 56, 57.
- the first reservoir 54 contains the electrolyte intended to be brought to cells 1 by conduits 58 provided with pumps, while the second reservoir 55 is intended to collect the electrolyte leaving the cells electrolytic 1 by conduits 59.
- the third reservoir 56 contains the electrolyte intended to be brought to the "deplating" cell 50 through the conduit 60, while the fourth reservoir 57 is intended to collect the electrolyte leaving the deplating cell 50 through the conduit 61.
- a filter 72 On the conduit 63 is mounted a filter 72 to recover Ni in powder form which has been removed from the steel strip. This Ni powder must be removed from the electrolyte since it is in a sparingly soluble form.
- Part of the electrolyte in the second tank 55 and the electrolyte in the fourth tank 57 are sent via conduits 62, 63 to an installation 64 for regeneration or enrichment of the electrolyte, the enriched electrolyte then being sent via a conduit 65 to the reservoir 54 intended for cell feeding 1.
- Another part of the electrolyte from the second reservoir 55 is sent via a conduit 66 to the tank 56 intended to supply the deplating cell 50.
- the installation further comprises a storage unit and / or preparation 67 of secondary electrolyte; this electrolyte poor in Zn and Ni being sent into the envelope in which the cathode 53 is placed.
- Electrolyte poor in Zn and Ni could possibly be sent to the reservoir 56 by a drove.
- the steel strip was provided with a first layer of Zn with a thickness of 1 micron.
- the strip was immersed in an electrolytic cell 11, the electrolyte of which contained 60 g / l of Zn.
- the current density between the cathode (the steel strip) and the anode 26 was 100 A / dm 2 .
- the relative speed of the strip with respect to the electrolyte was 1.5 m / s.
- the strip was brought into cells electrolytic 1 to deposit on the face 2 of the strip a layer of Zn-Ni.
- a thin layer of Zn-Ni has been deposited in the cells 11 on both sides of the steel strip 3.
- the thickness of said layer was 0.5 ⁇ (grammage: ⁇ 3.5 g / m 2 ), while the Ni content of said layer was of the order of 10%.
- the electrolyte used was the electrolyte used in cells 1.
- the electrolyte which was used in cells 1 contained 25 g / l Zn ++ , 50 g / l Ni ++ and 75 g / l Na 2 SO 4 .
- the pH of this electrolyte was 1.65 to 57.5 ° C.
- the anode-steel strip distance was about 15 mm.
- the primary electrolyte used in the deplating cell had in the tests which were carried out the same composition as the electrolyte of cells 1. However, one could have used an electrolyte containing less Zn ++ and Ni + .
- the secondary electrolyte sent into the envelope contained 75 g / l Na 2 SO 4 (pH about 1.7).
- the cathode-strip distance in the deplating cell was 16 mm.
- the speed of the electrolyte secondary in the envelope was 0.04 m / s, while the speed of the primary electrolyte was 1.5 m / s.
- Tests were carried out with the deplating cell to remove a layer of Zn or Zn-Ni electrolytically deposited.
- the envelope of the cathode had an anionic membrane 150 ⁇ m thick sold by MORGANE (FRANCE), while the current density in the "deplating" cell varied between 0 and 50 A / dm 2 .
- the passage time of the strip opposite the cathodes was 4 seconds. It goes without saying that by using a longer passage time, it is possible using a density of 20-25 A / dm 2 to obtain a Ni + Zn / Fe ratio close to 0 or equal to zero.
- the installation shown which allows partial or total elimination of Ni deposited on a layer of Zn is an installation which makes it possible to minimize electrolyte losses thanks to a recirculation system. This also makes it possible to reduce the total consumption of Zn and Ni by installation and reduce the operating and investment costs of water purification plants rejections.
- the rinsing device can be provided with a recovery unit (not shown) electrolyte, Zn and Ni.
- a thin layer (0.5 ⁇ ) of Zn-Ni is advantageously deposited in cells 11.
- the same electrolyte as that used in cells 1 is advantageously used.
- a same electrolyte can be used in cells 1, 11 and "deplating" cells (cells for remove Ni and / or Zn and / or a Zn alloy).
- the current density is advantageously less than 60 A / dm 2 .
- this density can be greater than 60 A / dm 2 , for example 100 A / dm 2 .
- Figures 13 and 14 show in section and on a larger scale respectively a strip steel which was obtained in an installation of the type shown in Figure 12 and a steel strip which one side was subjected to over-stripping or polishing.
- the steel strip 200 according to the invention is provided with a layer of Ni-Zn on one side.
- the concentration of remaining Zn is less than 50 ⁇ g / m 2 (in particular 10 ⁇ g / m 2 ). This Zn remaining on this face is distributed in a regular and homogeneous manner.
- Such a distribution combined with the presence of a very small amount of Zn and Ni makes it possible to obtain good phosphating.
- a strip according to the invention is therefore a strip having a face covered with a layer of Zn-Ni and the other side of which is provided with Zn and / or Ni distributed in a regular and / or homogeneous manner, the grammage in Zn and / or Ni of said other face being greater than 0.1 ⁇ g / m 2 but less than 25, preferably 10 ⁇ g / m 2 .
- a grammage of 0.1 ⁇ g / m 2 is a grammage demonstrating the absence of over-stripping and therefore of the attack on one face of the steel strip.
- a strip which it is possible to obtain by a process according to the invention has a face not covered with Zn and Ni, the roughness of which is substantially equal to that of the steel strip before its treatment (deposition of a Zn-Ni layer).
- the face 205 not covered with the Zn-Ni layer has undergone an attack modifying the roughness of the steel strip.
- an over-stripping will cause a decrease in the thickness of the Zn-Ni 204 layer, while when polishing the claws will be formed in the steel strip.
- the steel strip according to the invention can then be subjected to a phosphating and be covered one or more layers of paint on the side 105 not covered with the Zn-Ni layer.
- a phosphating and be covered one or more layers of paint on the side 105 not covered with the Zn-Ni layer.
- an electrode can be used with both an anionic membrane and a cationic membrane.
- an electrode with a membrane anionic it may be advantageous to use the same electrodes with anionic membrane for both electrolytic deposition only for the electrolytic removal of a metal layer, so that use an electrode once for electroplating and once for electroplating a layer.
- FIG. 15 schematically shows an installation comprising, on the one hand, a cell 1 for deposit on the face 2 of a galvanized strip 3 a Zn-Ni layer, and on the other hand, a cell 50 for remove from face 4 the galvanized layer of strip 3.
- electrodes electrodes according to the invention provided with anionic membranes.
- This electrolyte is sent through line 502 into the tank 503.
- From the electrolyte leaving this tank 503 is sent through line 504 and the pump 505 into the anode chamber 401 of cell 1.
- the electrolyte is enriched in H 2 SO 4 .
- This enriched electrolyte is brought via line 506 into a tank 507.
- a unit comprises a tank 531 for mixing electrolyte coming through the pipe 532 from the tank 507 and water and / or H 2 SO 4 coming from a pipe 510.
- the reservoir 514 receives via the conduits 515 and 516 of the electrolyte from the reservoirs 511 and 512 and optionally via the conduit 517 of the electrolyte coming from the tank 507. This conduit 517 optionally makes it possible to purge the secondary circuit.
- the electrolyte is enriched in the reservoir 514 by adding Zn-Ni metal powders and optionally H 2 SO 4 acid.
- the enriched electrolyte is sent to cell 1 through line 518 and pump 519.
- the reservoir 513 which supplies the cell 50 with a poor Zn-Ni electrolyte is supplied by the electrolyte from reservoir 512 and advantageously from reservoir 507 (conduit 520, pump 522 and conduit 521, pump 523).
- Figures 16 to 18 show, schematically, installation embodiments similar to that shown in Figure 12.
- electrodes with an anionic membrane are used as an anode in cells 1 for the electrolytic deposition of Zn or Zn-Ni on side 2 of the strip 3 and as a cathode in cells 50 to remove a layer of Fe-Zn, Zn or Zn-Ni optionally coated with Ni or Ni-Zn, layer present on the face 4 of the strip 3.
- the secondary electrolyte sent into the electrodes comes from the tank 68 of a preparation unit electrolyte, which is supplied with water to obtain a correct dosage of the secondary electrolyte.
- Secondary electrolyte can be sent through line 71 to reservoirs 55 and 56 intended for collect primary electrolyte from cells 1 and 50 respectively.
- the installations represented in FIGS. 17 and 18 relate to installations for depositing a first layer of Zn, ZnNi or other Fe alloys and a second layer of Fe, Zn-Fe or alloy of iron.
- FIG. 17 The installation of FIG. 17 comprises cells 600 and 601 with anodes having a anionic membrane according to the invention. These anodes are intended for deposition on the face 2 of the strip 3 of a layer of metal. It goes without saying that the cells could have included anodes arranged two sides of the strip so as to provide the two sides of the strip with a layer of metal.
- This unit 67 comprises a tank 68 connected by conduits 69 and 70 to the anodes to bring the secondary electrolyte and to bring the secondary electrolyte back to the tank 68 after passing through the anodes.
- This unit 67 includes a water supply 615 to compensate for the water losses from the electrolyte or the increase in its H 2 SO 4 content .
- the surplus of H 2 SO 4 in the electrolyte due to the passage of the latter through the anodes is advantageously sent via line 616 into reservoirs 604 and 610 to receive the depleted primary electrolytes leaving cells 600 and 601.
- conduits 630 and 631 make it possible to send directly from the electrolyte in the tanks 604, 610 to the tanks 602 and 618.
- Figure 18 shows an installation similar to that shown in Figure 16 except that the cells 600, 601 included anodes provided with a cationic membrane and that, therefore, the electrolyte secondary after passage through the anode chambers is not sent to the tanks 604 and 610.
- the reservoirs to supply the cells with electrolyte rich for example in Zn, Ni, the reservoirs for receive the depleted electrolyte leaving the cells and the electrolyte enrichment units are advantageously of the type described in application EP-A-0388386.
- the chamber of an electrode of a first cell (1,600) and the chamber of an electrode of a second cell (50, 601) are mounted in the same circuit.
- the electrolyte circuit is such that electrolyte leaving the chamber of an electrode of a first cell (1) is sent, possibly after treatment ( addition of water, H 2 SO 4 , etc.) into the chamber of an electrode of a second cell (50) and that electrolyte leaving the chamber of an electrode of a second cell is sent in the chamber of an electrode of the first cell, possibly after treatment (addition of water, ).
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet une électrode, de préférence une électrode insoluble pour cellule électrolytique, un procédé de revêtement électrolytique, un procédé pour éliminer une couche de métal et une instalation électrolytique.The subject of the present invention is a electrode, preferably an insoluble electrode for an electrolytic cell, a coating process electrolytic, a process to remove a layer of metal and a electrolytic installation.
Des électrodes insolubles sont utilisées de façon courante dans des procédés de revêtement par voies électrochimiques de bandes de métaux, de préférence de bandes d'acier zinguées ou galvanisées, à l'aide de métaux ou d'alliages de métaux, conformément auxquels on recycle un électrolyte chargé de sels des métaux de revêtement entre la bande de métal cathodique à revêtir et l'anode insoluble.Insoluble electrodes are used commonly used in coating processes by electrochemical means of metal strips, preferably galvanized steel strips or galvanized, using metals or alloys of metals, according to which a electrolyte charged with coating metal salts between the cathode metal strip to be coated and the insoluble anode.
En fonction de l'électrolyte mis en oeuvre, par exemple des électrolytes à base de sulfate ou de chlorure, la mise en oeuvre de ce procédé engendre des gaz à l'anode, par exemple de l'oxygène ou du chlore, qui subissent partiellement des liaisons indésirables avec les métaux de revêtement, ou qui, en raison de leur agressivité ou de leur toxicité, ont des conséquences nuisibles lors de la mise en oeuvre du procédé de revêtement ou pour l'environnement. Ces gaz qui prennent naissance à l'anode se mélangent à l'électrolyte et peuvent par conséquent provoquer des réactions non souhaitées et parvenir dans l'environnement, étant donné que lors du revêtement électrolytique de bandes de métaux, le circuit d'électrolyte sur la bande ne peut être séparé de l'atmosphère. Depending on the electrolyte put in work, for example electrolytes based on sulfate or chloride, the implementation of this process generates gases at the anode, for example from oxygen or chlorine, which partially undergo unwanted bonds with the metals of coating, or which, due to their aggressiveness or their toxicity, have harmful consequences during the implementation of the coating process or for the environment. These gases that take birth at the anode mix with the electrolyte and can therefore cause reactions that are not desired and reach the environment, being given that during the electrolytic coating of metal strips, the electrolyte circuit on the tape can not be separated from the atmosphere.
On connaít un procédé de revêtement de bandes d'acier galvanisées à l'aide de composés du fer ou d'alliages de celui-ci. Pour ce faire, on conduit en circuit fermé un électrolyte à base de sulfate chargé de sels de métal de revêtement entre la bande d'acier à revêtir circulant sans fin et les anodes insolubles. En raison des processus électrochimiques connus, du fer précipite sous la forme de composés de fer à la bande de métal cathodique. De l'oxygène bivalent est libéré à l'anode, oxygène qui entre en contact avec les sels de métaux, plus particulièrement en raison du recyclage de l'électrolyte. Cet oxygène oxyde une partie du fer bivalent en fer trivalent, en sorte que d'importantes quantités d'oxyde de fer prennent naissance, qui souillent les électrolytes et qui doivent être séparées du circuit par mise en oeuvre de procédés de filtration coûteux.We know a method of coating steel strips galvanized using compounds of iron or alloys thereof. To do this, we conducts an electrolyte based on sulfate loaded with coating metal salts between the endless circulating steel strip to be coated and insoluble anodes. Due to the processes known electrochemicals, iron precipitates under the form of iron compounds to the metal strip cathodic. Bivalent oxygen is released to the anode, oxygen which comes into contact with metal salts, more particularly due to the recycling of the electrolyte. This oxygen oxidizes part of the bivalent iron into trivalent iron, so that large amounts of iron oxide take birth, which soil electrolytes and which must be separated from the circuit by implementation expensive filtration processes.
D'autre part, la formation de Fe3+ réduit l'efficacité cathodique du courant et déteriore l'adhésion de la couche déposée.On the other hand, the formation of Fe 3+ reduces the cathodic efficiency of the current and deteriorates the adhesion of the deposited layer.
Enfin, l'utilisation de sels du métal de revêtement, ou l'emploi de fer dans des installations de dissolution correspondantes et le remplacement d'autres substances utilisées conjointement entraínées, élèvent très sensiblement le coût d'un tel procédé de revêtement.Finally, the use of metal salts of coating, or the use of iron in corresponding dissolution facilities and the replacement of other substances used jointly trained, raise very substantially the cost of such a method of coating.
Pour résoudre ces problèmes, les demandeurs font appel à une électrode particulière qui est particulièrement utile dans des procédés de revêtement électrochimique de bandes de métaux, mais qui convient également dans d'autres procédés, tels que des procédés pour éliminer électrochimiquement un revêtement d'une bande telle qu'une bande d'acier.To resolve these issues, applicants use a specific electrode which is particularly useful in electrochemical coating of metal strips, but which is also suitable in other processes, such as methods for removing electrochemically coating a strip such than a steel strip.
Selon l'invention, l'électrode est placée dans une enveloppe définissant une chambre et dont une paroi est formée d'une membrane permettant le passage d'ions à travers celle-ci, ladite enveloppe présentant une première ouverture pour alimenter la chambre d'un électrolyte et une deuxième ouverture pour évacuer de la chambre de l'électrolyte.According to the invention, the electrode is placed in an envelope defining a room and of which a wall is formed of a membrane allowing the passage of ions through it, said envelope having a first opening to supply the electrolyte chamber and a second opening to drain the electrolyte from the chamber.
L'enveloppe est munie de lamelles, ailettes ou chicanes destinés à assurer une vitesse de l'électrolyte au voisinage de l'électrode d'au moins 0,01 m/s, et de préférence supérieure à 0,1 m/s, en particulier à 0,5 m/s.The envelope is provided with strips, fins or baffles intended to ensure electrolyte velocity in the vicinity electrode at least 0.01 m / s, and preferably greater than 0.1 m / s, in particular 0.5 m / s.
Les lamelles, chicanes ou ailettes dirigent le flot d'électrolyte dans la chambre ou une partie de celle-ci.Slats, baffles or fins direct the flow of electrolyte in the room or part of this one.
Dans une forme de réalisation, les chicanes ou ailettes s'étendent depuis le voisinage de la première ouverture de l'enveloppe jusqu'au voisinage de la deuxième ouverture de l'enveloppe, de manière à diviser de façon avantageuse la chambre en plusieurs compartiments distincts s'étendant entre l'électrode et une paroi de la chambre ou enveloppe, en particulier la membrane.In one embodiment, the baffles or fins extend from the neighborhood from the first opening of the envelope to neighborhood of the second opening of the envelope, so as to advantageously divide the room in several separate compartments extending between the electrode and a wall of the chamber or envelope, in particular the membrane.
Dans une autre forme de réalisation, lesdites chicanes ou ailettes créent au voisinage de l'électrode un courant au moins partiellement ascendant de l'électrolyte. Selon une particularité de cette forme de réalisation, les chicanes ou ailettes s'étendent dans une direction sensiblement verticale depuis le voisinage de la partie inférieure de l'enveloppe jusqu'au voisinage de la partie supérieure de l'enveloppe de manière à définir des canaux amenant l'électrolyte dans ladite partie supérieure de l'enveloppe, cette partie présentant une ouverture pour aspirer hors de la chambre des gaz et une ouverture pour l'évacuation de l'électrolyte.In another embodiment, said baffles or fins create in the vicinity from the electrode a current at least partially rising electrolyte. According to one particularity of this embodiment, the baffles or fins extend in one direction substantially vertical from the vicinity of the lower part of the envelope to the vicinity from the top of the envelope so that define channels bringing the electrolyte into said upper part of the envelope, this part with an opening for vacuuming out of the gas chamber and an opening for draining the electrolyte.
De façon avantageuse, les chicanes ou ailettes s'étendent au moins depuis un bord de l'électrode jusqu'au bord opposé de celle-ci.Advantageously, the baffles or fins extend at least from one edge of the electrode to the opposite edge thereof.
La membrane est de préférence une membrane anionique ou échangeuse d'anions ou une membrane cationique ou échangeuse de cation. Elle est avantageusement munie du côté extérieur de l'enveloppe d'une couche ou d'un voile de protection, par exemple réalisé en matière synthétique (polymère, polyester,....) avantageusement armée de fibres (verre).The membrane is preferably a anionic or anion exchange membrane or a cationic or cation exchange membrane. She is advantageously provided on the outside with the envelope of a layer or a veil of protection, for example made of synthetic (polymer, polyester, ....) advantageously reinforced with fibers (glass).
De préférence, un support poreux s'étend au voisinage de la membrane et sert d'appui à au moins une partie de celle-ci. Un tel support est par exemple, un élément perforé, un voile poreux, un treillis avantageusement réalisé en Zr, Ti ou en acier inoxydable.Preferably, a porous support extends in the vicinity of the membrane and serves to support the minus part of it. Such support is for example, a perforated element, a porous veil, a trellis advantageously made of Zr, Ti or stainless steel.
Dans une forme de réalisation, le support présente sur la face opposée à celle adjacente à la membrane une couche jouant le rôle d'électrode, tandis que selon une autre forme de réalisation la membrane prend appui sur un support jouant le rôle d'électrode, ledit support étant muni d'une couche isolante sur sa face adjacente à la membrane.In one embodiment, the support on the opposite side to that adjacent to the membrane a layer playing the role electrode, while in another form of realization the membrane is supported on a support playing the role of electrode, said support being provided with an insulating layer on its face adjacent to the membrane.
Selon l'invention, la membrane de l'électrode a avantageusement une épaisseur comprise entre 50 et 150 µ. Dans le cas d'une membrane anionique, elle a, de préférence, une structure multicouche, au moins une couche étant obtenue par greffage d'un monomère aminé ou d'un précuseur d'un composé aminé sur un support polymère et par réticulation.According to the invention, the membrane of the electrode advantageously has a thickness comprised between 50 and 150 µ. In the case of a membrane anionic, it preferably has a structure multilayer, at least one layer being obtained by grafting of an amino monomer or of a precusor of a amino compound on a polymer support and by crosslinking.
La présente invention a également pour objet l'utilisation d'une telle électrode dans une cellule électrolytique.The present invention also has for object the use of such an electrode in an electrolytic cell.
Elle a enfin encore pour objet un procédé de revêtement électrochimique de bandes d'acier galvanisées au moyen de métaux ou d'alliage de métaux. Dans ce procédé, on recycle de manière connue un électrolyte chargé de sels des métaux de revêtement entre la bande de métal à revêtir (cathode) et l'anode insoluble. Selon le procédé suivant l'invention on utilise de préférence en tant qu'anode insoluble une électrode suivant l'invention. La membrane est agencée entre l'anode et la bande de métal à revêtir de manière à former une séparation entre un espace cathodique adjacent de la bande et la chambre anodique définie par l'enveloppe de l'anode. Dans le procédé suivant l'invention, on crée un premier circuit d'électrolyte primaire dans la chambre et un deuxième circuit d'électrolyte secondaire dans l'espace cathodique, la membrane empêchant le transfert de gaz engendrés à l'anode dans le deuxième circuit d'électrolyte et le transfert de sels des métaux de revêtement de l'espace cathodique vers le premier circuit d'électrolyte. Dans ce cas, les gaz demeurent dans le circuit d'électrolyte maintenu séparément dans l'espace anodique et peuvent être évacués régulièrement. L'électrolyte du circuit anodique n'est pas chargé des métaux de revêtement. Le gaz qui se forme toujours peut être évacué de ce circuit de manière relativement simple. Les deux circuits sont manifestement séparés l'un de l'autre, si bien que des mélanges ne peuvent se produire.Finally, its object is still a electrochemical strip coating process steel galvanized with metals or alloy of metals. In this process, we recycle so known an electrolyte charged with metal salts of coating between the metal strip to be coated (cathode) and the insoluble anode. According to the process according to the invention, it is preferably used as an anode insoluble an electrode according to the invention. The membrane is arranged between the anode and the strip of metal to be coated so as to form a separation between an adjacent cathode space of the strip and the anode chamber defined by the envelope of the anode. In the process according to the invention, creates a first primary electrolyte circuit in the bedroom and a second circuit secondary electrolyte in space cathodic, the membrane preventing the transfer of gases generated at the anode in the second circuit of electrolyte and the transfer of metal salts from covering of the cathode space towards the first electrolyte circuit. In this case, the gases remain in the maintained electrolyte circuit separately in the anode space and can be evacuated regularly. The circuit electrolyte anodic is not loaded with coating metals. The gas that still forms can be evacuated from this circuit in a relatively simple way. The two circuits are clearly separate one of the other, so that mixtures cannot produce.
Par les revendications 15 à 20, on a
proposé des procédés conformes à l'invention de
revêtement de bandes de métaux, de préférence des
bandes d'acier galvanisées à l'aide de fer, de
composés du fer ou d'alliage contenant du fer.
Selon la nature de l'électrolyte utilisé dans
l'espace ou l'enceinte cathodique, on propose
l'emploi, à titre de diaphragmes, de membranes
échangeuses de cations, ou de membranes échangeuses
d'anions connues en tant que telles. Par une
modification ou une adaptation correspondante des
électrolytes on peut aussi mettre en oeuvre ce
que l'on appelle des membranes bipolaires.By
Si l'on dispose une membrane échangeuse d'anions de nature convenable entre l'anode et la bande de métal à revêtir, on parvient, lors de l'utilisation d'un électrolyte sulfurique, enrichi en sulfate de fer et de zinc, dans l'espace cathodique, à assurer le seul transfert d'ions SO4 ―― dans la chambre anodique en tant que transport de charge et à empècher le transfert des sels de métaux de revêtement. L'électrolyte dépourvu de métal et se composant d'eau et d'acide sulfurique dans la chambre anodique s'enrichit ici en acide sulfurique. L'oxygène qui se forme à l'anode insoluble peut être évacué hors de la chambre anodique. Le transfert d'oxygène dans l'espace cathodique est empêché par la membrane échangeuse d'anions correspondante.If there is an anion exchange membrane of a suitable nature between the anode and the metal strip to be coated, it is possible, when using a sulfuric electrolyte, enriched with iron and zinc sulfate, in the cathodic space, to ensure the only transfer of SO 4 ―― ions in the anode chamber as charge transport and to prevent the transfer of coating metal salts. The electrolyte devoid of metal and consisting of water and sulfuric acid in the anode chamber is enriched here with sulfuric acid. The oxygen which forms at the insoluble anode can be evacuated from the anode chamber. The transfer of oxygen into the cathode space is prevented by the corresponding anion exchange membrane.
Lors de l'utilisation d'une membrane
échangeuse de cations selon les revendications 17, 18 et
de l'emploi d'un électrolyte sulfurique dans
l'espace cathodique, le transport de charge
s'effectue par le transfert d'ions hydrogène de la
chambre anodique dans l'espace cathodique. L'oxygène qui se forme ici aussi à l'anode
est évacué de l'électrolyte sulfurique dépourvu de fer du circuit anodique. Le transfert d'oxygène dans
l'espace cathodique est également empêché par cette membrane échangeuse de cations.When using a membrane
cation exchanger according to
Lors de l'emploi d'un électrolyte chloruré, enrichi en chlorure de fer ou de zinc, dans l'espace cathodique, il est également possible, conformément à la présente invention, d'employer des membranes échangeuses d'anions appropriées. Lors de la mise en oeuvre de ce procédé, on permet la pénétration d'ions chlore dans la chambre anodique à titre de porteurs de charge. Le transfert de sels de métaux dans l'espace anodique est cependant empêché. L'électrolyte, qui se compose d'eau et d'acide chlorhydrique, dans la chambre anodique est enrichi en ions chlore libérés sous forme de gaz à l'anode et évacué avantageusement de manière réglée avec le circuit d'électrolyte de la chambre anodique. Un transfert du chlore dans l'espace cathodique est empêché par la membrane échangeuse appropriée.When using a chlorinated electrolyte, enriched with iron or zinc chloride, in space cathodic, it is also possible, in accordance with the present invention, to use membranes appropriate anion exchangers. During the implementation of this process, penetration is allowed of chlorine ions in the anode chamber as charge carriers. The transfer of metal salts into the anode space is however prevented. The electrolyte, which consists of water and hydrochloric acid, in the anode chamber is enriched with chlorine ions released in the form of gas at the anode and discharged advantageously in a controlled manner with the electrolyte circuit of the anode chamber. A transfer from chlorine in the cathode space is prevented by the appropriate exchange membrane.
Lors de l'utilisation d'un électrolyte chloruré dans l'espace cathodique, il est encore également possible d'utiliser des membranes échangeuses de cations de nature convenable. Dans ce cas également, on empêche de nouveau le transfert d'acides et de sels de l'espace cathodique dans l'espace anodique. Le transport de charge s'effectue par le transfert d'ions hydrogène de l'espace ou chambre anodique dans l'espace cathodique. Les gaz séparés à l'anode sont évacués. Un transfert des gaz séparés dans l'espace cathodique est empêché par la membrane échangeuse de cations.When using a chlorinated electrolyte in the cathode space, it is also still possible to use cation exchange membranes of a suitable nature. In this case too, we again prevents the transfer of acids and salts from the cathode space to the anode space. The charge transport takes place by the transfer of hydrogen ions from space or anode chamber in cathodic space. The gases separated at the anode are evacuated. Separate gas transfer in space cathodic is prevented by the cation exchange membrane.
Grâce à ce procédé conforme à la présente invention de revêtement par du fer de bandes de métaux, on empêche totalement la formation de fer trivalent et d'oxyde de fer, qui, lors de la mise en oeuvre du procédé connu, forment des boues de fer dans l'électrolyte, ces boues résultant d'une oxydation due à l'oxygène libéré à l'anode.Thanks to this process in accordance with the present invention of coating with metal bands, the formation of trivalent iron and iron oxide is completely prevented, which, when the known process, form iron sludge in the electrolyte, this sludge resulting from oxidation due to oxygen released at the anode.
Etant donné que l'on ne peut pas totalement empêcher l'action de l'oxygène atmosphérique dans le circuit cathodique, lors du revêtement par du fer opéré conformément à la présente invention, il se forme également encore une certaine quantité de fer trivalent dans le circuit cathodique. Ce fer trivalent souille le circuit cathodique , de sorte que cet électrolyte doit également encore être filtré. Conformément à la présente invention, on propose par conséquent d'alimenter le circuit d'électrolyte cathodique, en vue du remplacement du fer prélevé au cours du revêtement, en une proportion correspondante de fer alimentaire, par exemple dans une station de dissolution intermédiaire. La proportion nécessaire de fer élémentaire ajouté suffit, en raison de l'excès, à réduire le fer trivalent en fer bivalent, si bien qu'il ne se forme plus de boue d'oxyde de fer dans le circuit de l'électrolyte cathodique.Since the action of atmospheric oxygen cannot be totally prevented cathodic circuit, when coating with iron operated in accordance with the present invention, it forms also a certain amount of trivalent iron in the cathode circuit. This trivalent iron stains the cathodic circuit, so this electrolyte must also still be filtered. In accordance with the present invention, it is therefore proposed to supply the cathode electrolyte circuit, for the purpose of replacement of the iron taken off during coating, in a corresponding proportion of edible iron, for example in an intermediate dissolution station. The necessary proportion of elemental iron added is enough, due to the excess, to reduce the trivalent iron to divalent iron, so that no more iron oxide sludge in the cathode electrolyte circuit.
L'acide sulfurique qui s'enrichit en excès lors de l'utilisation d'un électrolyte sulfurique dans le circuit cathodique et lors de l'emploi d'une membrane échangeuse d'anions dans le circuit anodique, est utilisé dans la station de dissolution et est ainsi renvoyé dans le circuit cathodique, où la vitesse de dissolution du fer et des autres métaux de revêtement, par exemple le zinc, est considérablement accélérée.Sulfuric acid which enriches in excess when using a sulfuric electrolyte in the circuit cathodic and when using an anion exchange membrane in the anodic circuit, is used in the dissolution station and is thus returned to the cathode circuit, where the speed of dissolution of the iron and other coating metals, for example zinc, is greatly accelerated.
Le chlore gazeux qui se forme à l'anode lors de l'emploi d'un électrolyte chloruré dans le circuit cathodique et d'une membrane d'échange d'anions est évacué par succion du circuit anodique et est brûlé en acide chlorhydrique par l'hydrogène gazeux formé dans la station de dissolution et sert à l'accélération de la dissolution des métaux et est de ce fait renvoyé dans le circuit cathodique par l'intermédiaire de la station de dissolution.Chlorine gas that forms at the anode when using a chlorinated electrolyte in the circuit cathode and an anion exchange membrane is removed by suction from the anode circuit and is burned hydrochloric acid by hydrogen gas formed in the dissolution station and used for acceleration of the dissolution of metals and is therefore returned to the cathode circuit via the dissolution station.
La présente invention a encore pour objet un procédé pour éliminer une couche de métaux ou d'un métal présente sur une bande de métal telle qu'une bande d'acier. Cette couche de métaux ou de métal est par exemple une couche déposée électrolytiquement telle qu'une couche de protection en Zn ou en alliage en Zn. A titre d'exemple particulier, la couche de Zn ou d'alliage de Zn déposée en tant que couche de protection d'une face ou bande a une épaisseur comprise entre 0,1 et 2 microns (de préférence inférieure à 1 micron). Une telle couche est de préférence obtenue en soumettant la bande à un traitement électrolytique dans un bain contenant de 15 à 100 g/l, avantageusement de 30 à 80 g/l de Zn. La densité de courant dans les cellules est par exemple comprise entre 20 et 200 A/dm2 mais est de préférence, comprise entre 40 et 150 A/dm2. Pour ce dépôt, on peut avantageusement utiliser l'électrode suivant l'invention.The present invention also relates to a method for removing a layer of metals or of a metal present on a metal strip such as a steel strip. This layer of metals or of metal is for example an electrolytically deposited layer such as a protective layer of Zn or of a Zn alloy. As a particular example, the layer of Zn or Zn alloy deposited as a protective layer on a face or strip has a thickness of between 0.1 and 2 microns (preferably less than 1 micron). Such a layer is preferably obtained by subjecting the strip to an electrolytic treatment in a bath containing from 15 to 100 g / l, advantageously from 30 to 80 g / l of Zn. The current density in the cells is for example between 20 and 200 A / dm 2 but is preferably between 40 and 150 A / dm 2 . For this deposition, it is advantageous to use the electrode according to the invention.
Lors de ce dépôt, la bande et éventuellement l'électrolyte desdites cellules sont mis en mouvement dans les cellules. La vitesse relative de la bande par rapport à l'électrolyte est avantageusement comprise entre 1 et 8 m/s, de préférence entre 3 et 5 m/s.During this deposition, the strip and possibly the electrolyte of said cells are set in motion in cells. The relative speed of the strip relative to the electrolyte is advantageously understood between 1 and 8 m / s, preferably between 3 and 5 m / s.
Dans le procédé suivant l'invention pour éliminer d'une bande une couche d'un métal ou d'alliage de métaux, on recycle entre la bande jouant le rôle d'anode et une cathode insoluble un électrolyte, une membrane avantageusement anionique étant agencée entre la bande et la cathode, de manière à former une séparation entre un espace cathodique et un espace anodique adjacent de la bande.In the process according to the invention for removing from a strip a layer of a metal or of alloy of metals, an electrolyte, a recycle between the strip playing the role of an anode and an insoluble cathode advantageously anionic membrane being arranged between the strip and the cathode, so as to form a separation between a cathode space and an anode space adjacent to the strip.
Cette membrane permet de remédier que des métaux remis en solution dans l'électrolyte tels que par exemple du Zn et/ou du Ni ne forment un dépôt (noir dans le cas du Zn et du Ni) sur la cathode, ce dépôt diminuant non seulement l'efficacité de la cathode, mais surtout la durée de vie ou d'utilisation de celle-ci.This membrane makes it possible to remedy that metals redissolved in the electrolyte such as by example of Zn and / or Ni does not form a deposit (black in the case of Zn and Ni) on the cathode, this deposit decreasing not only the efficiency of the cathode, but above all the life or use thereof.
Cette membrane peut être un voile poreux (pores de quelques microns, 1 à 50 µ), mais est de préférence une membrane anionique, c'est-à-dire une membrane ne permettant pas ou limitant le passage de cations (tels que Zn++, Ni++, Fe++) à travers celle-ci.This membrane can be a porous veil (pores of a few microns, 1 to 50 μ), but is preferably an anionic membrane, that is to say a membrane which does not allow or limit the passage of cations (such as Zn + + , Ni ++ , Fe ++ ) through it.
Dans le cas où un électrolyte acide est utilisé, on a remarqué qu'à la surface de la cathode un dégagement d'hydrogène existait. Pour éviter que des bulles d'hydrogènes ne se réunissent pour former des grosses bulles, on a remarqué qu'il était utile d'utiliser la membrane en tant que paroi d'une chambre adjacente à la cathode et de maintenir dans ladite chambre un courant ou flot d'électrolyte dit secondaire.In the case where an acid electrolyte is used, it has been noticed that on the surface of the cathode a hydrogen release existed. To prevent hydrogen bubbles from coming together to form large bubbles, we noticed that it was useful to use the membrane as a wall of a chamber adjacent to the cathode and to maintain in said chamber a current or flow of so-called secondary electrolyte.
La vitesse de l'électrolyte dans la chambre est par exemple supérieure à 0,1 m/s, mais est de préférence inférieure à 1,5 m/s pour assurer que les bulles d'hydrogène ne se réunissent pour former de grosses bulles.The speed of the electrolyte in the chamber is for example greater than 0.1 m / s, but is preferably less than 1.5 m / s to ensure that the hydrogen bubbles do not come together to form large bubbles.
L'électrolyte circulant dans la chambre adjacente à la cathode, appelé ci-après électrolyte secondaire, a de préférence une composition différente de l'électrolyte primaire, c'est-à-dire de l'électrolyte en contact avec la bande. L'électrolyte secondaire est avantageusement un électrolyte ne contenant pas de Zn et de Ni mais contenant de 50 à 100 g/l de Na2SO4 et dont le pH est de préférence ajusté à une valeur de 1,5 à 2.The electrolyte circulating in the chamber adjacent to the cathode, hereinafter called secondary electrolyte, preferably has a composition different from the primary electrolyte, that is to say the electrolyte in contact with the strip. The secondary electrolyte is advantageously an electrolyte not containing Zn and Ni but containing 50 to 100 g / l of Na 2 SO 4 and the pH of which is preferably adjusted to a value of 1.5 to 2.
On soumet également, de préférence, la partie supérieure de la chambre à une aspiration de gaz. Par exemple, on crée dans la partie supérieure de la chambre un vide tel que la pression dans la chambre est inférieure à 0,75 x la pression atmosphérique.The upper part of the chamber is also preferably subjected to a gas suction. By example, a vacuum is created in the upper part of the chamber such that the pressure in the chamber is less than 0.75 x atmospheric pressure.
L'électrolyte primaire utilisé dans la cellule de déplatage peut par exemple être un électrolyte contenant moins de 50 g/l d'acide libre, avantageusement moins de 5 g/l, de préférence, environ 1 g/l d'acide libre (par exemple de SO4 = libre). Le pH de l'électrolyte est avantageusement de 1,5 à 2.The primary electrolyte used in the deplating cell may for example be an electrolyte containing less than 50 g / l of free acid, advantageously less than 5 g / l, preferably about 1 g / l of free acid (per example of SO 4 = free). The pH of the electrolyte is advantageously 1.5 to 2.
La densité de courant utilisé dans la cellule de "deplating" (cellule pour ôter une couche métallisée) dans laquelle la cathode est placée dans une chambre est avantageusement inférieure à 60 A/dm2, mais est de préférence comprise entre 15 et 30 A/dm2 dans le cas d'un électrolyte acide.The current density used in the deplating cell (cell for removing a metallized layer) in which the cathode is placed in a chamber is advantageously less than 60 A / dm 2 , but is preferably between 15 and 30 A / dm 2 in the case of an acid electrolyte.
La température de l'électrolyte primaire et secondaire est avantageusement comprise entre 20 et 60°C, de préférence entre 40 et 60°C.The temperature of the primary and secondary electrolyte is advantageously between 20 and 60 ° C, preferably between 40 and 60 ° C.
D'autres particularités et détails de l'invention ressortiront de la description détaillée suivante dans laquelle il est fait référence aux dessins ci-annexés.Other peculiarities and details of the invention will emerge from the description next detailed in which it is made reference to the attached drawings.
Dans ces dessins :
- les figures 1 à 5 montrent diverses formes de réalisation d'électrodes appropriées pour les procédés et l'installation suivant l'invention,
- les figures 6 et 7 montrent des électrodes similaires à celle représentée à la figure 2, mais utilisées dans une cellule d'électrodéposition,
- la figure 8 est une vue en élévation avec arrachement partiel d'une forme de réalisation préférée d'une électrode suivant l'invention,
- les figures 9 et 10 sont des vues en coupe selon les lignes IX-IX et X-X de l'électrode représentée à la figure 8,
- la figure 11 montre en perspective et à plus grande échelle une partie des lamelles de l'électrode représentée à la figure 8,
- la figure 12 est une vue schématique d'une installation suivant l'invention,
- les figures 13 et 14 montrent en coupe et à plus grande échelle une bande d'acier qui a été obtenue suivant l'invention, et
- les figures 15 à 18 montrent des formes de réalisation particulières d'installation suivant l'invention.
- FIGS. 1 to 5 show various embodiments of electrodes suitable for the methods and the installation according to the invention,
- FIGS. 6 and 7 show electrodes similar to that shown in FIG. 2, but used in an electroplating cell,
- FIG. 8 is an elevational view with partial cutaway of a preferred embodiment of an electrode according to the invention,
- FIGS. 9 and 10 are sectional views along lines IX-IX and XX of the electrode shown in FIG. 8,
- FIG. 11 shows in perspective and on a larger scale a part of the lamellae of the electrode shown in FIG. 8,
- FIG. 12 is a schematic view of an installation according to the invention,
- FIGS. 13 and 14 show in section and on a larger scale a steel strip which was obtained according to the invention, and
- Figures 15 to 18 show particular embodiments of installation according to the invention.
La figure 1 montre en perspective une électrode appropriée pour les procédés et l'installation suivant l'invention qui est avantageusement utilisée dans une cellule de "deplating" mais qui peut également être utilisée pour le dépôt de Zn, Zn-Ni, Zn-Fe, ou un autre alliage de Zn.Figure 1 shows in perspective a electrode suitable for the following processes and installation the invention which is advantageously used in a "deplating" but which can also be used for depositing Zn, Zn-Ni, Zn-Fe, or another Zn alloy.
Cette électrode comprend un support 75
portant une plaque 76 destinée à former l'anode ou
la cathode. Le support 75 forme une enveloppe
présentant une fenêtre dans laquelle est placée une
membrane 77.This electrode includes a
La membrane 77 forme une paroi de
l'enveloppe qui définit une chambre 78,79. Cette
membrane permet le passage d'ions tels que des
anions ou des cations.The
L'enveloppe présente une première
ouverture 100 pour alimenter les chambres 78,79 en
électrolyte et une deuxième ouverture 101 pour
évacuer des chambres 78,79 de l'électrolyte.The envelope presents a
Pour assurer une vitesse minimale de
l'électrolyte au voisinage de l'électrode 76 pour
évacuer des gaz (tels qu' oxygène lorsque
l'électrode travaille en tant qu'anode dans un
procédé selon la revendication 15 ou hydrogène
lorsque l'électrode travaille en tant que cathode
dans un procédé de déplatage "deplating cell")
formé au voisinage de l'électrode, l'enveloppe est
munie d'une paroi de guidage ou ailette 102
s'étendant entre lesdites première et deuxième
ouvertures, de manière à diviser l'enveloppe en
deux compartiments 78, 79 adjacents, mais séparés
l'un de l'autre. L'ailette 102 s'étend entre
l'électrode 76 et la paroi de l'enveloppe munie de
la membrane.To ensure a minimum speed of
the electrolyte in the vicinity of
Grâce à cette ailette 102, il a été
possible d'assurer dans les compartiments 78,79 au
voisinage de tous points de l'électrode ou plaque
76, une vitesse de l'électrolyte d'au moins 0,04
m/s. Dans le cas représenté à la figure 1,
l'électrolyte était amené dans les compartiments
78, 79 avec une vitesse de l'ordre de 0,5 m/s. La
distance électrode 76-membrane 77 était de 0,5 cm.Thanks to this
La figure 2 montre en coupe une autre forme de réalisation d'une électrode appropriée pour les procédés et l'installation suivant l'invention.Figure 2 shows in section another embodiment of an electrode suitable for the following processes and installation the invention.
L'électrode 80 réalisée en titane mais
munie d'une couche active est solidaire d'un
support 81 au moyen de bras 82.The
Le support 81 forme avec une membrane 83
une enveloppe entourant l'électrode 80. Cette
membrane 83 est fixée sur une grille ou treillis 84
réalisé en titane et est munie sur sa face opposée
à celle adjacente à l'électrode d'un film poreux 85
protégeant la membrane. Ce film est résistant
aux acides et est armé de fibres. Ce film est par
exemple un film polyester.The
Lorsqu'une telle électrode est utilisée dans une cellule de "deplating", la membrane est anionique. Une telle membrane est par exemple à structure multicouche, chacune des couches étant constituée d'une membrane obtenue par le procédé décrit dans FR-8900115 (nr. de demande). Une membrane de ce type est préparée par greffage d'un composé aminé sur un support polymère (film d'éthylène-co-polytétrafluoroéthyléne) et par réticulation de celui-ci.When such an electrode is used in a deplating cell, the membrane is anionic. Such a membrane is for example at multilayer structure, each of the layers being consisting of a membrane obtained by the process described in FR-8900115 (request nr.). A membrane of this type is prepared by grafting a amino compound on a polymer support (film ethylene-co-polytetrafluoroethylene) and by crosslinking of it.
Lors d'une opération d'élimination de Ni non désiré déposé sur la première couche de Zn, des ions Zn++ et Ni++ partent de la face de la bande tournée vers la cathode. Ces cations ne savent pas traverser la membrane anionique de sorte qu'on évite d'obtenir un dépôt rapide de Zn, Ni sur la cathode. Ceci permet d'accroítre le temps de vie ou d'utilisation de l'électrode. During an operation to remove unwanted Ni deposited on the first layer of Zn, Zn ++ and Ni ++ ions leave from the face of the strip facing the cathode. These cations do not know how to cross the anionic membrane so that one avoids obtaining a rapid deposition of Zn, Ni on the cathode. This allows to increase the lifetime or use of the electrode.
Dans l'enveloppe formée par le support et la membrane, de l'hydrogène se dégage au voisinage de la cathode, tandis que des anions SO4 = traversent la membrane pour sortir de l'enveloppe.In the envelope formed by the support and the membrane, hydrogen is released in the vicinity of the cathode, while SO 4 = anions pass through the membrane to exit the envelope.
Pour évacuer le gaz formé dans l'enveloppe (de l'hydrogène dans de l'électrode de la cellule de
"deplating" telle que décrite ci-avant), présente une ouverture 103. De façon avantageuse, cette ouverture
103 permet une communication de la chambre 78 avec un conduit 104 sur lequel est monté un système
d'aspiration (pompe à vide, ventilateur, etc.) non représenté.To evacuate the gas formed in the envelope (hydrogen in the cell electrode)
"deplating" as described above), has an
Pour éviter la formation de grosses bulles de gaz (hydrogène) qui altèrent un fonctionnement correct de l'électrode, l'enveloppe est reliée à un dispositif de circulation d'électrolyte dans l'enveloppe et à un système d'élimination des gaz, en particulier un système créant un vide dans la partie supérieure de la chambre, ce vide étant avantageusement tel que la pression dans la partie supérieure de la chambre est inférieure à 0,75 x la pression atmosphérique.To avoid the formation of large gas bubbles (hydrogen) which affect the correct functioning of the electrode, the envelope is connected to an electrolyte circulation device in the envelope and to a gas removal system, especially a system creating a vacuum at the top of the chamber, this vacuum being advantageously such that the pressure in the upper part of the chamber is less than 0.75 x atmospheric pressure.
La vitesse de l'électrolyte dans la chambre était supérieure à 0,1 m/s, mais est toutefois de préférence inférieure à 1,5 m/s. Une telle vitesse permet d'assurer que les bulles de gaz (hydrogène dans le cas présent) ne se réunissent pour former de grosses bulles perturbant un fonctionnement correct de l'électrode.The speed of the electrolyte in the chamber was greater than 0.1 m / s, but is however preferably less than 1.5 m / s. Such a speed ensures that the gas bubbles (hydrogen in the case present) do not come together to form large bubbles disrupting the proper functioning of the electrode.
Les figures 6 et 7 représentent une électrode similaire à celle représentée à la figure 2. Elle est utilisée en tant que cathode pour déposer électrolytiquement du Zn et du Fe sur la bande d'acier.Figures 6 and 7 show an electrode similar to that shown in Figure 2. It is used as a cathode for electrolytically depositing Zn and Fe on the steel strip.
Dans le cas de la figure 6, la membrane
83 est une membrane cationique de sorte que les
anions SO4 = formés au voisinage de la bande 3
restent dans l'électrolyte primaire, tandis que le
fer et le zinc se déposent sur la bande. A la
cathode 80, de l'oxygène est libéré (oxygène
provenant de la décomposition de l'eau) et est
évacué par le conduit 104.In the case of FIG. 6, the
Dans le cas de la figure 7, la membrane
83 est une membrane anionique permettant le passage
des anions SO4 = formés au voisinage de la bande 3
vers la cathode 80. L'oxygène libéré à la cathode
est évacué par le conduit 104.In the case of FIG. 7, the
Dans la figure 3, l'enveloppe entourant
l'électrode 80 est toujours formée par un support
81 et une membrane 83. L'électrode est constituée
d'un treillis ou plaque perforée en titane ou
zirconium muni sur la face tournée vers la chambre
78 définie par l'enveloppe d'une couche active 87.In Figure 3, the surrounding envelope
the
La membrane 83 est portée par le
treillis et est revêtue d'une couche poreuse de
protection 85.The
L'électrode représentée à la figure 4
est similaire à celle représentée à la figure 5 si
ce n'est qu'un voile poreux isolant 88 est placé
entre les treillis et la membrane.The electrode shown in Figure 4
is similar to that shown in Figure 5 if
it is only a porous insulating
La figure 5 représente en coupe une autre forme de réalisation d'une électrode appropriée pour les procédés et l'installation suivant l'invention.Figure 5 shows in section a another embodiment of an electrode suitable for the following processes and installation the invention.
Cette électrode 80 est adjacente de la
membrane 83 qui obture la fenêtre de l'enveloppe.
Cette enveloppe définit une chambre intérieure 78
et présente une ouverture ou passage 100 pour
amener dans la chambre 78 de l'électrolyte, une
ouverture ou passage 101 pour évacuer de
l'électrolyte hors de la
chambre 78 et une ouverture 103 pour évacuer des gaz formés dans la chambre, en particulier au
voisinage de l'électrode 80. Ces ouvertures sont situées à un niveau supérieur à l'électrode 80 et à la
membrane 83.This
Une ailette 105 s'étend entre deux parois opposées de l'enveloppe (paroi avant 106 munie de la
membrane 80 et paroi arrière 107) de manière à définir un couloir 108 pour amener l'électrolyte entrant
dans la chambre 78 par le passage 100 au voisinage du fond 781 de la chambre. Ce couloir 108 se
prolonge par une chambre de distribution 109 adjacente du fond 781. Cette chambre de distribution 109
présente une paroi 110 présentant une série d'orifices 111 pour distribuer l'électrolyte dans une série de
canaux 112 définis entre des ailettes verticales 113. Ces ailettes 113 s'étendent depuis le voisinage du fond
781 de la chambre ou plus exactement depuis la paroi 110 jusqu'au voisinage de la partie supérieure ou
plus exactement jusqu'à un niveau B supérieur mais adjacent du niveau supérieur A de la membrane 83 et
de l'électrode 80. Les ailettes 113 qui s étendent donc entre au moins deux bords 120-121 opposés de
l'électrode assurent un mouvement ascendant de l'électrolyte le long de l'électrode 80, un tel mouvement
(depuis le bord inférieur 120 vers le bord supérieur 121) favorisant l'évacuation de particules de gaz hors de
l'électrolyte vers la partie supérieure de la chambre avantageusement soumise à une dépression (aspiration
de gaz par le passage ou ouverture 103).A
Les ailettes dans le sens de leur largeur s'étendent depuis l'électrode 80 jusqu'à la paroi arrière 107 de
l'enveloppe de manière à définir des canaux 112 distincts s'étendant depuis la chambre de distribution ou
répartition de l'électrolyte 109 jusqu'à la partie supérieure de l'enveloppe.The fins in the width direction extend from the
La figure 6 est une vue avant partiellement arrachée d'une forme de réalisation d'une électrode suivant l'invention.Figure 6 is a partially broken away front view of an embodiment of a next electrode the invention.
Cette électrode comprend un support 81 présentant un canal d'électrolyte 130 vers la partie inférieure
131 de l'électrode (flèche E) et un canal d'évacuation d'électrolyte 132 (flèche S) dans la partie supérieure
133 de l'électrode. Les extrémités 135 de ces canaux 130, 132 forment des oreilles servant de moyens de
fixation et de placement de l'électrode dans une cellule électrolytique. Le support 81 est réalisé en une
matière insoluble dans l'électrolyte ou est recouvert d'une couche de protection insoluble dans l'électrolyte.This electrode comprises a
Ce support 81 est par exemple réalisé en titane.This
Un premier cadre présentant deux fenêtres 137, 138 est appliqué contre le support 81. Ce cadre 136
présente des gorges dans lesquelles sont logés des joints en matière synthétique. Ce cadre 136 est réalisé
par exemple en une matière synthétique isolante et résistant à l'électrolyte.A first frame having two
Le cadre présente le long de ses bords inférieur 139 et supérieur 140 une série de canaux 141, 142
s'étendant entre la face du cadre appliquée contre le support 81 et la face opposée à ladite face appliquée
contre le support 81, de manière à ce que lesdits canaux 141, 142 communiquent respectivement avec le
conduit d'amenée 130 et avec le conduit d'évacuation 132 via des orifices 153 que présentent lesdits
conduits 130, 132.The frame has along its lower 139 and upper 140 edges a series of
Les fenêtres 137, 138 sont séparées l'une de l'autre par une traverse 144 présentant sur la face
opposée à celle tournée vers le support 81 une cuvette 145. Des canaux ou passages 146 sont creusés
dans ladite traverse 144 de manière à s'étendre entre une ouverture 147 adjacente d'un bord de la traverse
144 et une ouverture 148 adjacente du bord opposé de ladite traverse 144, lesdites ouvertures 147, 148
étant situées sur la face de la traverse opposée à celle tournée vers le support 81.The
Contre ce cadre 136 sont appliquées deux plaques en titane 149 avec interposition de joints
d'étanchéité 150 logés dans des gorges que présentent lesdites plaques. Ces plaques sont munies le long
de ses bords d'une protubérance 151 formant de la sorte un bassin. Ces plaques 149 sont perforées le long
de la protubérance au voisinage des bords inférieur et supérieur 152, 153 de manière à former des canaux
154 situés dans le prolongement des canaux 141 et des ouvertures 147, 148 du cadre 136.Against this
Chaque plaque 149 présente également deux trous 155 destinés à livrer passage à un élément
cylindrique 156 en titane ou en une autre matière conductrice de l'électricité mais résistant à l'électrolyte.
Cet élément cylindrique est muni d'une tête 157 dont une paroi est destinée à prendre appui contre la
plaque 136 avec interposition de joints circulaires 158 logés dans des gorges de l'élément 156 ou plus
exactement de la tête 157 et de la plaque 149 et d'un joint 159 formant un manchon recouvrant
partiellement l'élément cylindrique 156 et la face de la tête 157 tournée vers la plaque 149.Each
L'élément cylindrique 156 présente au voisinage de son extrémité opposée à celle portant la tête 157
un trou taraudé 160 destiné à travailler avec la tige filetée 161 d'un boulon 162. Pour chaque boulon, le
support 81 présente un orifice 163 destiné à livrer passage à la tige 161. Une extrémité de l'orifice 163
débouche dans un évidement 164 destiné à recevoir la tête 165 du boulon 162, tandis que l'autre extrémité
de l'orifice débouche dans un creux 166 que présente le support 81, ledit creux servant au placement
correct de l'élément cylindrique par rapport au support 81.The
Lors du serrage du boulon 162, l'élément cylindrique 156 est appuyé contre le support 81 de manière à
assurer l'étanchéité entre le support 81, le cadre 136, la plaque 149 et la tête 157 de l'élément 156.When tightening the
La plaque 149 porte une couche 167 en matière synthétique isolante de l'électricité et dont l'épaisseur
est telle que la face 168 de l'extrémité libre de la tête 157 et la face 169 de la couche 167 opposée à celle
prenant appui sur la plaque 149 s'étendent sensiblement dans un même plan. Ce dernier correspond au
plan le long duquel s'étend l'électrode en titane 170. Grâce à la couche isolante 167 et au manchon isolant
159, il est possible d'assurer l'isolation de la plaque 149 par rapport au courant amené par le boulon 162 et
l'élément cylindrique 156 à l'électrode 170.The
Cette électrode 170 est constituée d'une série de lamelles 171 verticales en titane reliées entre elles
par des tiges ou autres éléments porteurs (plaque) 173 conducteurs de l'électricité. Ces lamelles sont
avantageusement parallèles les unes des autres. Toutefois, ces lamelles auraient pu être légèrement
inclinées les unes par rapport à d'autres. Dans ce cas, les bords longitudinaux (172) des lamelles ne
doivent avantageusement pas se toucher.This
Ces lamelles 171 et éléments porteurs 173 sont avantageusement munis d'une couche conductrice de
l'électricité. These
Les lamelles ont avantageusement une hauteur h de 5 à 10 mm et sont avantageusement séparées l'une de l'autre d'une distance comprise entre 5 et 10 mm.The slats advantageously have a height h of 5 to 10 mm and are advantageously separated each other from a distance of between 5 and 10 mm.
Les lamelles forment donc entre elles une série de canaux verticaux 11 destinés à diriger l'électrolyte
au voisinage de l'électrode et en particulier à assurer une vitesse minimale ascendante de l'électrolyte par
rapport à l'électrode (voir figure 11).The lamellae therefore form between them a series of
Les lamelles 171 ou de préférence les éléments porteurs 173 sont soudés sur la tête 157 pour assurer
un contact électrique entre l'électrode et le boulon conducteur 162. Il va de soi que d'autres modes de
fixation des lamelles par rapport à la tête 157 permettant un contact électrique sont possibles.The
Les lamelles ou ailettes 171 d'une électrode s'étendent dans la direction verticale depuis le niveau N
des canaux 154 adjacent du bord inférieur 152 de la plaque 149 jusqu'au niveau M des canaux 154
adjacent du bord supérieur 153 de la plaque 149. La longueur I des lamelles correspond sensiblement à la
largeur L de la couche isolante 167.The lamellae or
Au dessus des bords longitudinaux 172 des lamelles, bords opposés aux bords longitudinaux tournés
vers la tête 157 s'étend un voile poreux isolant de protection 88 qui est recouvert d'une membrane 83.
Cette membrane 83 est, par exemple, une membrane anionique ou cationique lorsque l'électrode est
utilisée pour déposer sur une bande un métal ou un alliage de métaux, mais est de préférence une
membrane anionique lorsque l'électrode est utilisée pour éliminer d'une bande un dépôt d'un métal ou
d'alliage de métaux.Above the
Ce voile 88 et cette membrane 83 sont tendus entre les protubérances 151 de manière à former une
chambre 78 dans laquelle s'étend l'électrode. Un électrolyte secondaire e2 peut traverser ladite chambre
78, cet électrolyte e2 étant avantageusement différent de l'électrolyte primaire e1 adjacent de la bande 3 à
revêtir ou à traiter pour en éliminer une couche de métal ou d'alliage de métaux.This
Les bords libres du voile 88 et de la membrane 83 sont appliqués contre une face 174 de la
protubérance 151, face formant avantageusement la face latérale extérieure de la protubérance 151 de la
plaque 149.The free edges of the
Le long de leurs bords, la membrane 83 et le voile sont pressés entre, d'une part, un cadre 175 de
section transversale en L et, d'autre part, la protubérance 151 et un joint 176 monté dans une gorge que
présente la protubérance 151. Pour maintenir le cadre 175 contre la protubérance 151, des profilés de
serrage en U 177 sont utilisés.Along their edges, the
Une aile 178 du profilé prend appui sur la face de la protubérance 151 tournée vers le support 81,
tandis que l'autre aile 179 du profilé prend appui contre le cadre 175, de sorte que ce dernier 175, le voile
88 et la membrane 83 sont enserrés entre la protubérance 151 et l'aile 179.A
Quatre profilés 177 sont avantageusement utilisés par plaque 149, de manière à enserrer et fixer le
voile 88 et la membrane 83 sensiblement tout le long de la protubérance 151 de la plaque 149. Dans une
forme particulière de réalisation, les profilés 177 présentent des extrémités en onglet de manière à ce que
les quatre profilés d'une plaque forment sensiblement un cadre continu s'étendant le long de la protubérance
151 de la plaque 149. La cuvette 145 de la traverse 144 du cadre 136 permet, pour les protubérances
151 adjacentes de ladite traverse, la pose des profilés de serrage 177. Pour ces protubérances, l'aile 178
s'étend entre la face de la protubérance tournée vers le support 81 et le fond de la cuvette. Un joint 180 en
matière synthétique est inséré entre les profilés de serrage 177, de manière à empêcher de l'électrolyte
primaire e1 de rentrer dans la cuvette 145, mais surtout de manière à former un bourrelet 181 s'étendant
au-delà du plan vertical dans lequel s'étendent les membranes 83 et du plan vertical dans lequel s'étendent
les ailes 179 des profilés 177. Un tel bourrelet permet de réduire, voire d'éviter complètement tout risque
de contact de la bande à traiter avec une membrane. Ceci permet d'accroítre la durée de vie d'une
membrane.Four
Le système de fixation de la membrane représenté (profilés 177) permet une pose ou un remplacement rapide de la membrane et permet également, si nécessaire, une maintenance aisée de l'électrode.The membrane fastening system shown (profiles 177) allows installation or replacement membrane and also allows, if necessary, easy maintenance of the electrode.
Il va de soi que d'autres systèmes de fixation de la membrane auraient pu être utilisés.It goes without saying that other membrane attachment systems could have been used.
Le circuit de l'électrolyte secondaire e2 dans l'électrode représentée à la figure 6 sera décrit ci-après :The circuit of the secondary electrolyte e2 in the electrode shown in FIG. 6 will be described below:
L'électrolyte e2 entre par l'ouverture 100 et est amené par le conduit 130 au voisinage du fond de
l'électrode (flèche E). L'électrolyte e2 passe ensuite via les canaux 141 et 154 dans la chambre 78 dans
laquelle il s'écoule verticalement, de bas vers le haut, entre les lamelles 171 de l'électrode.The electrolyte e2 enters through the
L'électrolyte sort de cette chambre 78 par les canaux 154 et 141 adjacents du bord supérieur 153 de la
plaque 149 pour être amené, via le canal 146 percé dans la traverse 144 et les canaux 154 et 141
adjacents du bord inférieur de la plaque 149 obturant la fenêtre 137, dans la chambre 79. L'électrolyte
passe ensuite dans les passages formées entre les lamelles 171 de l'électrode pour enfin ressortir de la
chambre 79 par les canaux 154 et 142 adjacents du bord supérieur 153 de la plaque 149. Cet électrolyte
est enfin évacué de l'électrode par le conduit 132. The electrolyte leaves this
La figure 12 montre schématiquement une installation utilisant des électrodes suivant l'invention.FIG. 12 schematically shows an installation using electrodes according to the invention.
Cette installation comprend :
- une série de cellules d'électrolyse 1 pour déposer une couche de Ni-Zn sur la
face 2d'une bande d'acier 3, ces cellules comprennent des anodes suivant l'invention ; - des moyens 5 pour munir les faces 2, 4 de la bande d'acier d'une première couche de Zn avant d'introduire ou plonger la bande d'acier dans les cellules 1, de manière à pouvoir retirer chimiquement ou électrochimiquement le Ni déposé sur la première couche de Zn de la face 4, et
une installation 21 pour éliminer du nickel déposé sur la première couche de Zn de la face 4, ainsi que pour éliminer au moins partiellement ladite première couche.
- a series of
electrolysis cells 1 for depositing a layer of Ni-Zn on theface 2 of asteel strip 3, these cells comprise anodes according to the invention; - means 5 for providing the
faces 2, 4 of the steel strip with a first layer of Zn before introducing or immersing the steel strip in thecells 1, so as to be able to chemically or electrochemically remove the deposited Ni on the first layer of Zn on face 4, and - an
installation 21 for removing nickel deposited on the first layer of Zn on face 4, as well as for at least partially eliminating said first layer.
Les cellules d'électrolyse 1 pour le dépôt d'une couche de Zn-Ni sont par exemple du type décrit dans
DE-A-3510592, mais comprenant des anodes suivant l'invention.The
Ces cellules 1 sont reliées à un réservoir 54 au moyen de pompes, d'un conduit d'alimentation 58 et
d'un conduit d'évacuation 59 de manière à assurer une concentration en Ni et Zn dans l'électrolyte
sensiblement constante. La concentration en Ni et Zn de l'électrolyte est par exemple celle donnée dans
BE-A-881635 et BE-A-882525. L'électrolyte peut également contenir des additifs tels que polymères,
ZrSO4,...These
Le réservoir 54 est relié à un dispositif d'enrichissement en Zn et/ou en Ni de l'électrolyte, de manière
à maintenir la concentration en Zn et Ni de l'électrolyte à une valeur sensiblement constante.The
Les moyens 5 pour munir d'une première couche de Zn les faces 2, 4 de la bande d'acier 3
comprennent, de préférence, des cellules électrolytiques 11 dans lesquelles la bande d'acier 3 est
introduite. Ces cellules sont également avantageusement du type décrit dans DE-A-3510592, mais comprenant
des anodes suivant l'invention.The means 5 for providing a first layer of Zn the
La bande d'acier se déplace dans l'installation en prenant appui sur des rouleaux 13, 14 et sur des
rouleaux de renvoi 15.The steel strip moves in the installation by resting on
Les cellules 11 contiennent un électrolyte (une solution de ZnSO4) et sont reliées à un réservoir 16 au
moyen de pompes 17, 18, d'un conduit d'alimentation 19 et d'un conduit d'évacuation 20 pour assurer une
concentration en Zn plus ou moins constante de l'électrolyte. Ce réservoir est relié à un réacteur
d'enrichissement (non représenté) en Zn de l'électrolyte.The
L'installation 21 pour retirer le Ni éventuellement déposé sur la couche de Zn et pour éliminer au moins
partiellement ladite couche de Zn consiste, dans la forme de réalisation représentée, en une cellule de
déplating 50 comprenant avantageusement une cathode suivant l'invention.The
Après cette opération de déplatage (élimination d'une couche de métal), la bande 3 est soumise à un
rinçage grâce au dispositif de rinçage 51, à un brossage dans une installation de brossage 52 pour assurer
que tout le Ni déposé sur la première couche de Zn de la face 4 ait été éliminée et avantageusement à un
polissage dans l'unité 91.After this flattening operation (removal of a layer of metal), the
L'installation comprend en outre de façon avantageuse une série de réservoirs 54, 55, 56, 57. Le
premier réservoir 54 contient l'électrolyte destiné à être amené aux cellules 1 par des conduits 58 munis de
pompes , tandis que le deuxième réservoir 55 est destiné à récolter l'électrolyte sortant des cellules
électrolytiques 1 par des conduits 59. Le troisième réservoir 56 contient l'électrolyte destiné à être amené à
la cellule de "deplating" 50 par le conduit 60, tandis que le quatrième réservoir 57 est destiné à récolter
l'électrolyte sortant de la cellule de "deplating" 50 par le conduit 61. Sur le conduit 63 est monté un filtre
72 pour récupérer du Ni sous forme de poudre qui a été éliminé de la bande d'acier. Cette poudre de Ni
doit être retirée de l'électrolyte puisqu'elle se trouve sous une forme difficilement soluble.The installation also advantageously comprises a series of
Une partie de l'électrolyte du deuxième réservoir 55 et l'électrolyte du quatrième réservoir 57 sont
envoyés par des conduits 62, 63 vers une installation 64 de régénération ou d'enrichissement de
l'électrolyte, l'électrolyte enrichi étant ensuite envoyé par un conduit 65 vers le réservoir 54 destiné à
l'alimentation des cellules 1.Part of the electrolyte in the
Une autre partie de l'électrolyte du deuxième réservoir 55 est envoyée par un conduit 66 vers le
réservoir 56 destiné à alimenter la cellule de "deplating" 50.Another part of the electrolyte from the
L'installation comprend, en outre, une unité de stockage et/ou de préparation 67 d'électrolyte secondaires
; cet électrolyte pauvre en Zn et Ni étant envoyé dans l'enveloppe dans laquelle est placée la cathode
53. Cette unité 67 comprend une cuve de stockage 68 reliée par un conduit 69 destiné à amener de
l'électrolyte dans l'enveloppe 53 et par un conduit 70 destiné à l'évacuation d'électrolyte hors de
l'enveloppe et pour le renvoyer dans la cuve 68. De l'eau et de l'acide sulfurique sont amenés à cette unité
pour compenser les pertes en H2O et H2SO4 (SO4 =) dans les chambres des électrodes.The installation further comprises a storage unit and / or
De l'électrolyte pauvre en Zn et Ni pourrait éventuellement être envoyé dans le réservoir 56 par un
conduit. Electrolyte poor in Zn and Ni could possibly be sent to the
Dans cette installation, la bande d'acier a été munie d'une première couche de Zn d'une épaisseur de 1
micron. Pour obtenir une telle couche sur les faces 2,4 de la bande, on a plongé la bande dans une cellule
électrolytique 11 dont l'électrolyte contenait 60 g/l de Zn. La densité de courant entre la cathode (la bande
d'acier) et l'anode 26 était de 100 A/dm2. La vitesse relative de la bande par rapport à l'électrolyte était de
1,5 m/s.In this installation, the steel strip was provided with a first layer of Zn with a thickness of 1 micron. To obtain such a layer on the
Une fois que la bande était munie de la couche de Zn, la bande a été amenée dans des cellules
électrolytiques 1 pour déposer sur la face 2 de la bande une couche de Zn-Ni.Once the strip was provided with the Zn layer, the strip was brought into cells
electrolytic 1 to deposit on the
Dans une forme d'utilisation particulière de l'installation représentée à la figure 12, on a déposé dans
les cellules 11 sur les deux faces de la bande d'acier 3 une fine couche de Zn-Ni. L'épaisseur de ladite
couche était de 0,5 µ (grammage :± 3,5 g/m2), tandis que la teneur en Ni de ladite couche était de l'ordre
de 10%. Pour effectuer ce dépôt, l'électrolyte utilisé était l'électrolyte utilisé dans les cellules 1.In a particular form of use of the installation shown in FIG. 12, a thin layer of Zn-Ni has been deposited in the
L'électrolyte qui a été utilisé dans les cellules 1 contenait 25 g/l Zn++, 50 g/l Ni++ et 75 g/l Na2SO4. Le
pH de cet électrolyte était de 1,65 à 57,5°C. La distance anode-bande d'acier était d'environ 15 mm.The electrolyte which was used in
L'électrolyte primaire utilisé dans la cellule de "deplating" avait dans les essais qui ont été effectués la
même composition que l'électrolyte des cellules 1. Toutefois on aurait pu utiliser un électrolyte contenant
moins de Zn++ et de Ni+.The primary electrolyte used in the deplating cell had in the tests which were carried out the same composition as the electrolyte of
L'électrolyte secondaire envoyée dans l'enveloppe contenait 75 g/l Na2SO4 (pH d'environ 1,7).The secondary electrolyte sent into the envelope contained 75 g / l Na 2 SO 4 (pH about 1.7).
La distance cathode-bande dans la cellule de "deplating" était de 16 mm. La vitesse de l'électrolyte secondaire dans l'enveloppe était de 0,04 m/s, tandis que la vitesse de l'électrolyte primaire était de 1,5 m/s.The cathode-strip distance in the deplating cell was 16 mm. The speed of the electrolyte secondary in the envelope was 0.04 m / s, while the speed of the primary electrolyte was 1.5 m / s.
Des tests ont été effectués avec la cellule de "deplating" pour éliminer une couche de Zn ou de Zn-Ni déposée électrolytiquement.Tests were carried out with the deplating cell to remove a layer of Zn or Zn-Ni electrolytically deposited.
Dans ces tests, l'enveloppe de la cathode présentait une membrane anionique de 150µ d'épaisseur
vendue par MORGANE (FRANCE), tandis que la densité de courant dans la cellule de "deplating" variait
entre 0 et 50 A/dm2.In these tests, the envelope of the cathode had an
Lorsque la densité de courant était nulle, aucune élimination de Ni n'était observée. Ensuite, la densité
de courant a été accrue et on a observé un enlèvement de plus en plus complet de Ni et du Zn, comme
montré dans le tableau suivant.
Le temps de passage de la bande en face des cathodes était de 4 secondes. Il va de soi qu'en utilisant un temps de passage plus important, il est possible en utilisant une densité de 20-25 A/dm2 d'obtenir un rapport Ni + Zn/Fe voisin de 0 ou égal à zéro.The passage time of the strip opposite the cathodes was 4 seconds. It goes without saying that by using a longer passage time, it is possible using a density of 20-25 A / dm 2 to obtain a Ni + Zn / Fe ratio close to 0 or equal to zero.
L'installation représentée qui permet d'éliminer partiellement ou totalement du Ni déposé sur une couche de Zn est une installation qui permet de réduire au maximum les pertes en électrolyte grâce à un système de recirculation. Ceci permet également de réduire la consommation totale en Zn et Ni de l'installation et de réduire les frais de fonctionnement et d'investissement d'installations de purification des rejets.The installation shown which allows partial or total elimination of Ni deposited on a layer of Zn is an installation which makes it possible to minimize electrolyte losses thanks to a recirculation system. This also makes it possible to reduce the total consumption of Zn and Ni by installation and reduce the operating and investment costs of water purification plants rejections.
Il va de soi que le dispositif de rinçage peut être muni d'une unité (non représentée) de récupération d'électrolyte, de Zn et de Ni.It goes without saying that the rinsing device can be provided with a recovery unit (not shown) electrolyte, Zn and Ni.
De manière à réduire encore les pertes en électrolyte et de simplifier le fonctionnement de l'installation,
on dépose avantageusement une fine couche (0,5µ) de Zn-Ni dans les cellules 11. Pour effectuer un tel
dépôt on utilise avantageusement le même électrolyte que celui utilisé dans les cellules 1. Dans ce cas, un
même électrolyte peut être utilisé dans les cellules 1, 11 et les cellules de "deplating" (cellules pour
éliminer du Ni et/ou du Zn et/ou un alliage de Zn). In order to further reduce electrolyte losses and simplify the operation of the installation,
a thin layer (0.5µ) of Zn-Ni is advantageously deposited in
De même, pour réduire le nombre d'électrodes de type différent utilisé dans l'installation, on utilise aussi bien dans les cellules de "deplating", que dans les cellules pour déposer une couche de Zn ou d'un alliage de Zn, une électrode à membrane.Similarly, to reduce the number of different type electrodes used in the installation, we use both in deplating cells and in cells for depositing a layer of Zn or of a Zn alloy, a membrane electrode.
Dans le cas de cellules de "deplating", la densité de courant est avantageusement inférieure à 60 A/dm2. Toutefois pour les cellules pour déposer une couche de Zn, Zn-Ni ou autre alliage de Zn, cette densité peut être supérieure à 60 A/dm2, par exemple de 100 A/dm2.In the case of deplating cells, the current density is advantageously less than 60 A / dm 2 . However, for cells to deposit a layer of Zn, Zn-Ni or other Zn alloy, this density can be greater than 60 A / dm 2 , for example 100 A / dm 2 .
Enfin, les figures 13 et 14 montrent en coupe et à plus grande échelle respectivement une bande d'acier qui a été obtenue dans une installation du type représenté à la figure 12 et une bande d'acier dont une face a été soumise à un surdécapage ou un polissage.Finally, Figures 13 and 14 show in section and on a larger scale respectively a strip steel which was obtained in an installation of the type shown in Figure 12 and a steel strip which one side was subjected to over-stripping or polishing.
La bande d'acier 200 suivant l'invention est munie d'une couche de Ni-Zn sur une face. Sur l'autre face
de la bande, la concentration en Zn restant est inférieure à 50 µg/m2 (en particulier à 10 µg/m2). Ce Zn
restant sur cette face est réparti de façon régulière et homogène.The
Une telle répartition combinée à la présence d'une très faible quantité de Zn et Ni (moins de 25 µg/m2 de façon avantageuse et moins de 10 µg/m2 de façon préférée) permet d'obtenir une bonne phosphatation.Such a distribution combined with the presence of a very small amount of Zn and Ni (advantageously less than 25 μg / m 2 and preferably less than 10 μg / m 2 ) makes it possible to obtain good phosphating.
Une bande suivant l'invention est donc une bande présentant une face recouverte d'une couche de Zn-Ni et dont l'autre face est munie de Zn et/ou de Ni répartis de façon régulière et/ou homogène, le grammage en Zn et/ou Ni de ladite autre face étant supérieure à 0,1 µg/m2 mais inférieure à 25, de préférence à 10 µg/m2. Un grammage de 0,1 µg/m2 est un grammage démontrant l'absence d'un surdécapage et donc de l'attaque d'une face de la bande d'acier.A strip according to the invention is therefore a strip having a face covered with a layer of Zn-Ni and the other side of which is provided with Zn and / or Ni distributed in a regular and / or homogeneous manner, the grammage in Zn and / or Ni of said other face being greater than 0.1 µg / m 2 but less than 25, preferably 10 µg / m 2 . A grammage of 0.1 µg / m 2 is a grammage demonstrating the absence of over-stripping and therefore of the attack on one face of the steel strip.
Une bande qu'il est possible d'obtenir par un procédé suivant l'invention présente une face non recouverte de Zn et Ni, dont la rugosité est sensiblement égale à celle qu'avait la bande d'acier avant son traitement (dépôt d'une couche de Zn-Ni).A strip which it is possible to obtain by a process according to the invention has a face not covered with Zn and Ni, the roughness of which is substantially equal to that of the steel strip before its treatment (deposition of a Zn-Ni layer).
Ainsi, il est possible d'obtenir une bande d'acier 200 présentant une face supérieure 201 et une face
supérieure 202 de rugosité sensiblement égale, une (201) desdites faces étant recouverte d'une couche de
Zn-Ni 203.Thus, it is possible to obtain a
Lorsque la bande a été soumise à un surdécapage ou à un polissage la face 205 non recouverte de la
couche Zn-Ni a subi une attaque modifiant la rugosité de la bande d'acier. De plus, un surdécapage
provoquera une diminution de l'épaisseur de la couche de Zn-Ni 204, tandis que lors d'un polissage des
griffes seront formés dans la bande d'acier.When the strip has been subjected to over-stripping or polishing, the
La bande d'acier suivant l'invention peut ensuite être soumise à une phosphatation et être recouverte
d'une ou de plusieurs couches de peinture sur la face 105 non recouverte de la couche de Zn-Ni. On a
remarqué qu'il était possible d'obtenir une meilleure adhérance des couches de peinture ou au moins une
adhérance équivalente à celle d'une bande d'acier non munie d'une couche de Zn-Ni.The steel strip according to the invention can then be subjected to a phosphating and be covered
one or more layers of paint on the
Pour revêtir électrochimiquement une bande d'une couche d'un métal, on peut utiliser une électrode avec aussi bien une membrane anionique qu'avec une membrane cationique. Toutefois, puisque pour l'élimination d'une couche d'un métal, on utilise de préférence une électrode avec une membrane anionique, il peut être avantageux d'utiliser de mêmes électrodes avec membrane anionique à la fois pour le dépôt électrolytique que pour l'élimination électrolytique d'une couche de métal, de manière à pouvoir utiliser une électrode une fois pour le dépôt électrolytique et une fois pour l'élimination électrolytique d'une couche.To electrochemically coat a strip with a layer of metal, an electrode can be used with both an anionic membrane and a cationic membrane. However, since for removing a layer of a metal, preferably use an electrode with a membrane anionic, it may be advantageous to use the same electrodes with anionic membrane for both electrolytic deposition only for the electrolytic removal of a metal layer, so that use an electrode once for electroplating and once for electroplating a layer.
La figure 15 montre, de façon, schématique, une installation comprenant, d'une part, une cellule 1 pour
déposer sur la face 2 d'une bande galvanisée 3 une couche Zn-Ni, et d'autre part, une cellule 50 pour
éliminer de la face 4 la couche galvanisée de la bande 3. Dans cette installation, on utilise en tant
qu'électrodes, des électrodes suivant l'invention munies de membranes anioniques.FIG. 15 schematically shows an installation comprising, on the one hand, a
L'électrolyte qui sort de la chambre de l'électrode 501 de la cellule 50 est appauvri en SO4 =. Cet
électrolyte est envoyé par le conduit 502 dans la cuve 503. De l'électrolyte sortant de cette cuve 503 est
envoyé par le conduit 504 et la pompe 505 dans la chambre des anodes 401 de la cellule 1. Lors de son
passage dans la chambre des anodes, l'électrolyte s'enrichit en H2SO4. Cet électrolyte enrichi est amené
par le conduit 506 dans une cuve 507.The electrolyte which leaves the chamber of the
Les cuves 503 et 507 sont avantageusement associées à une unité 530 pour compenser les pertes en
eau et/ou SO4 = du circuit secondaire d'électrolyte dans les électrodes. Une telle unité comprend une cuve
de mélange 531 d'électrolyte provenant par le conduit 532 de la cuve 507 et d'eau et/ou H2SO4 provenant
d'un conduit 510.The
Dans ce cas, cas représenté à la figure 14, l'électrolyte de la cuve 531 est amené dans la chambre de
la cathode 501 par le conduit 508 sur lequel est montée la pompe 509.In this case, case shown in FIG. 14, the electrolyte from the
L'installation comprend, en outre,
un réservoir 511 pour récolter l'électrolyte sortant de la cellule 50 ;un réservoir 512 pour récolter l'électrolyte sortant de la cellule 1, électrolyte pauvre en Zn-Ni ;un réservoir 513 pour alimenter la cellule 50 en un électrolyte pauvre en Zn-Ni, etun réservoir 514 pour alimenter la cellule 1 en un électrolyte riche en Zn-Ni.
- a
reservoir 511 for collecting the electrolyte leaving thecell 50; - a
reservoir 512 for collecting theelectrolyte leaving cell 1, an electrolyte poor in Zn-Ni; - a
reservoir 513 for supplying thecell 50 with an electrolyte poor in Zn-Ni, and - a
reservoir 514 for supplyingcell 1 with an electrolyte rich in Zn-Ni.
Le réservoir 514 reçoit par les conduits 515 et 516 de l'électrolyte des réservoirs 511 et 512 et
éventuellement par le conduit 517 de l'électrolyte provenant de la cuve 507. Ce conduit 517 permet
éventuellement de purger le circuit secondaire. L'enrichissement de l'électrolyte dans le réservoir 514 est
réalisé par ajout de poudres métalliques Zn-Ni et éventuellement d'acide H2SO4.The
L'électrolyte enrichi est envoyé dans la cellule 1 par le conduit 518 et la pompe 519.The enriched electrolyte is sent to
Le réservoir 513 qui alimente la cellule 50 en électrolyte pauve en Zn-Ni est alimenté par de
l'électrolyte provenant du réservoir 512 et avantageusement du réservoir 507 (conduit 520, pompe 522 et
conduit 521, pompe 523).The
Une telle installation permet de réduire de façon importante les pertes en Zn-Ni et permet une meilleure utilisation des électrolytes.Such an installation makes it possible to significantly reduce losses in Zn-Ni and allows a better use of electrolytes.
Enfin, les figures 16 à 18 montrent, de façon schématique, des formes de réalisation d'installation similaire à celle représentée à la figure 12.Finally, Figures 16 to 18 show, schematically, installation embodiments similar to that shown in Figure 12.
Dans la forme représentée à la figure 16, des électrodes munies d'une membrane anionique sont
utilisées en tant qu'anode dans les cellules 1 pour le dépôt électrolytique de Zn ou Zn-Ni sur la face 2 de la
bande 3 et en tant que cathode dans les cellules 50 pour éliminer une couche de Fe-Zn, Zn ou Zn-Ni
éventuellement revêtue de Ni ou Ni-Zn, couche présente sur la face 4 de la bande 3.In the form shown in Figure 16, electrodes with an anionic membrane are
used as an anode in
L'électrolyte secondaire envoyé dans les électrodes provient de la cuve 68 d'une unité de préparation
d'électrolyte, laquelle est alimentée avec de l'eau pour obtenir un dosage correct de l'électrolyte secondaire.The secondary electrolyte sent into the electrodes comes from the
De l'électrolyte secondaire peut être envoyé par le conduit 71 vers les réservoirs 55 et 56 destinés à
collecter de l'électrolyte primaire provenant respectivement des cellules 1 et 50.Secondary electrolyte can be sent through
Une partie de l'électrolyte provenant de la cuve 57, après filtration (filtre 72) est renvoyée dans la cuve
56 alimentant la cellule 50 (conduit 90).Part of the electrolyte from
Les autres éléments, conduits et pièces de l'installation représentée à la figure 16 sont similaires aux éléments, conduits ou pièces de l'installation représentée à la figure 12. Ces mêmes éléments, conduits et pièces sont désignés par les mêmes numéros de référence.The other elements, conduits and parts of the installation shown in Figure 16 are similar to elements, conduits or parts of the installation shown in Figure 12. These same elements, conduits and parts are designated by the same reference numbers.
Dans cette forme de réalisation, il est possible à la fois d'assurer un équilibre du bilan matière des
cellules 1 (dépôt électrolytique) et de la cellule 50 (élimination électrolytique) grâce au transfert d'électrolyte
de la cuve 57 vers la cuve 56 par le conduit 90, avantageusement après filtration (filtre 72).In this embodiment, it is possible both to ensure a balance of the material balance of
cells 1 (electrolytic deposition) and cell 50 (electrolytic elimination) thanks to the transfer of electrolyte
from the
Les installations représentées aux figures 17 et 18 sont relatives à des installations pour le dépôt d'une première couche de Zn, ZnNi ou autres alliages de Fe et d'une deuxième couche de Fe, Zn-Fe ou alliage de fer.The installations represented in FIGS. 17 and 18 relate to installations for depositing a first layer of Zn, ZnNi or other Fe alloys and a second layer of Fe, Zn-Fe or alloy of iron.
Ces installations permettent, entre autres, le dépôt de Zn ou Zn-Ni sur une face 2 de la bande 3 et le
dépôt de Fe ou Fe-Zn ou autre alliage de Fe sur la face 4 de la bande 3, cette face 4 étant opposée à la
face 2. Le dépôt de Fe ou autre alliage de Fe (Fe-Zn) est destiné à recouvrir le Zn ou Zn-Ni qui se serait
déposé sur la face 4. Ce dépôt de Fe ou alliage de Fe permet une phosphatation de la face 4 ainsi qu'une
bonne adhérance de couche de peinture.These installations allow, among other things, the deposition of Zn or Zn-Ni on one
L'installation de la figure 17 comprend des cellules 600 et 601 avec des anodes présentant une
membrane anionique selon l'invention. Ces anodes sont destinées pour le dépôt sur la face 2 de la bande 3
d'une couche de métal. Il va de soi que les cellules auraient pu comprendre des anodes disposées des
deux côtés de la bande de manière à munir les deux faces de la bande d'une couche de métal.The installation of FIG. 17 comprises
L'installation comprend :
un réservoir 602 pour alimenter les cellules 600par le conduit 603 en électrolyte riche en Zn, Zn-Ni ou autre alliage ;un réservoir 604 pour collecter l'électrolyte appauvri sortant des cellules 600par le conduit 605 ;- une unité 606 pour enrichir de l'électrolyte provenant
par le conduit 607 du réservoir 604, cet électrolyte enrichi étant envoyépar le conduit 608 vers le réservoir 602 ; - un réservoir 618 pour alimenter la cellule 601
par le conduit 609 en électrolyte riche en Zn Fe, ou autre alliage ; un réservoir 610 pour recevoir l'électrolyte appauvri sortant de la cellule 601par le conduit 611 ;- une unité 612 pour enrichir de l'électrolyte provenant
par le conduit 613 du réservoir 610, cet électrolyte enrichi étant renvoyépar le conduit 614 dans le réservoir 618, et - une unité de stockage et préparation 67 d'électrolyte destiné à circuler dans les chambres des anodes.
- a
reservoir 602 for supplying thecells 600 via theconduit 603 with an electrolyte rich in Zn, Zn-Ni or other alloy; - a
reservoir 604 for collecting the depleted electrolyte leaving thecells 600 via theconduit 605; - a
unit 606 for enriching the electrolyte coming through theconduit 607 from thereservoir 604, this enriched electrolyte being sent by theconduit 608 to thereservoir 602; - a reservoir 618 for supplying the
cell 601 via theconduit 609 with an electrolyte rich in Zn Fe, or other alloy; - a
reservoir 610 for receiving the depleted electrolyte leaving thecell 601 through theconduit 611; - a
unit 612 for enriching the electrolyte coming through theline 613 from thetank 610, this enriched electrolyte being returned by theline 614 into the tank 618, and - an electrolyte storage and
preparation unit 67 intended to circulate in the anode chambers.
Cette unité 67 comprend une cuve 68 reliée par des conduits 69 et 70 aux anodes pour amener de
l'électrolyte secondaire et pour ramener l'électrolyte secondaire à la cuve 68 après passage dans les
anodes.This
Cette unité 67 comprend une amenée d'eau 615 pour compenser les pertes en eau de l'électrolyte ou
l'accroissement de sa teneur en H2SO4. Le surplus de H2SO4 de l'électrolyte dû au passage de celui-ci
dans les anodes est avantageusement envoyé par le conduit 616 dans les réservoirs 604 et 610 pour
recevoir les électrolytes primaires appauvris sortant des cellules 600 et 601.This
De façon avantageuse, seule une partie de l'électrolyte des tanks 604 et 610 est envoyée vers les
unités d'enrichissement 606 et 612. Dans ce cas, des conduits 630 et 631 permettent d'envoyer
directement de l'électrolyte des cuves 604, 610 vers les réservoirs 602 et 618.Advantageously, only part of the electrolyte from
La figure 18 représente une installation similaire à celle représentée à la figure 16 si ce n'est que les
cellules 600, 601 comprenaient des anodes munies d'une membrane cationique et que, dès lors, l'électrolyte
secondaire après passage dans les chambres des anodes n'est pas envoyé dans les réservoirs 604 et
610.Figure 18 shows an installation similar to that shown in Figure 16 except that the
Dans les figures 17 et 18, les mêmes signes de référence représentent des éléments identiques.In FIGS. 17 and 18, the same reference signs represent identical elements.
Les réservoirs pour alimenter les cellules en électrolyte riche par exemple en Zn, Ni, les réservoirs pour recevoir l'électrolyte appauvri sortant des cellules et les unités d'enrichissement de l'électrolyte sont avantageusement du type décrit dans la demande EP-A-0388386.The reservoirs to supply the cells with electrolyte rich for example in Zn, Ni, the reservoirs for receive the depleted electrolyte leaving the cells and the electrolyte enrichment units are advantageously of the type described in application EP-A-0388386.
Comme on peut le remarquer des figures 15 à 18, la chambre d'une électrode d'une première cellule (1,600) et la chambre d'une électrode d'une deuxième cellule (50, 601) sont montés dans un même circuit.As can be seen from Figures 15 to 18, the chamber of an electrode of a first cell (1,600) and the chamber of an electrode of a second cell (50, 601) are mounted in the same circuit.
Dans une forme de réalisation, en particulier lorsque les membranes utilisées sont anioniques, le circuit d'électrolyte est tel que de l'électrolyte sortant de la chambre d'une électrode d'une première cellule (1) est envoyé, éventuellement après traitement (addition d'eau, H2SO4,...) dans la chambre d'une électrode d'une deuxième cellule (50) et que de l'électrolyte sortant de la chambre d'une électrode d'une deuxième cellule est envoyé dans la chambre d'une électrode de la première cellule, éventuellement après traitement (addition d'eau,...).In one embodiment, in particular when the membranes used are anionic, the electrolyte circuit is such that electrolyte leaving the chamber of an electrode of a first cell (1) is sent, possibly after treatment ( addition of water, H 2 SO 4 , etc.) into the chamber of an electrode of a second cell (50) and that electrolyte leaving the chamber of an electrode of a second cell is sent in the chamber of an electrode of the first cell, possibly after treatment (addition of water, ...).
Claims (36)
- Electrode for electrolytic cell, said electrode being located within an enclosure defining a chamber (78), a wall of said enclosure consists of a membrane (83) allowing the passage of ions therethrough, said enclosure having a first opening (100) for feeding the chamber with an electrolyte and a second opening (101) for removing electrolyte from the chamber, said enclosure being provided with means defining vertical channels (112) intended to direct the upward flow of electrolyte with a velocity of at least 0.01 m/s, characterised in that the enclosure is provided with a series of vertical fins (111) extending between a lower end and an upper end, whereby the enclosure comprises an opening for feeding the chamber defined by the enclosure with electrolyte at the lower end of the fins (111), and an opening adjacent the upper end of the fins for removing electrolyte from the chamber, and whereby the fins act as electrodes and form distinct channels (112) between them, one wall of said channels being formed by a treillis or porous web (84) bearing the ion-exchange membrane (83), and whereby the fins (111) have a height (h) between 5 and 10 mm, while the distance separating two adjacent fins is between 5 and 10 mm.
- Electrode according to claim 1, characterised in that the fins (111) are parallel, the height (h) of said fins being greater than the distance separating two adjacent fins.
- Electrode according to claim 1 or 2, characterised in that it comprises an electrolyte delivery conduit and an evacuation conduit, whereby for each channel (112) defined between two adjacent fins (111), a distinct electrically insulated channel (154, 141) extends from the delivery conduit (130) up to the said channel (112) defined between the said two fins (111), and whereby for each channel (112) defined between two adjacent fins (111), a distinct, electrically insulated channel extends from the said channel defined between the said two fins up to the evacuation conduit.
- Electrode according to anyone of claims 1 to 3, characterised in that the porous web or treillis presents, on its face adjacent to the membrane (84), a layer (87) also acting as an electrode.
- Electrode according to anyone of claims 1 to 4, characterised in that said porous web or treillis (84) is provided with an insulating layer (88) on its face adjacent to the membrane.
- Electrode according to anyone of claims 1 to 5 for the electrolytic treatment of a steel strip in movement with respect to the electrode, characterised in that the membrane (83) rests on a treillis and is covered by a porous protective layer (85), the treillis being directed towards the chamber defined by the enclosure, whereas the porous layer is directed towards the steel strip in movement.
- Electrode according to claim 3, characterised in that the channel which extends from the delivery channel up to a channel defined between two fins (111) is arranged so as to direct the electrolyte towards the membrane (83) before passing into the said channel (112) defined between the two fins (111).
- Electrode according to claim 1, characterised in that it comprises :(a) a first series of vertical fins (111) presenting a lower end and an upper end, said first series of fins being situated in an enclosure defining a first chamber (137), a vertical wall of said chamber being formed by a membrane (83) through which ions pass, said enclosure presenting an opening for feeding the chamber at the lower end of the fins (111) and an opening for removing electrolyte from the chamber at the upper end of the fins (111), said fins acting as electrodes and defining between them distinct channels (112), a wall of said channels being formed by a porous web or a treillis (84) bearing the membrane, said fins (111) having a height (h) between 5 and 10 mm and being spaced one from the other by a distance between 5 and 10 mm ;(b) a second series of vertical fins (111) presenting a lower end and an upper end, said second series of fins being situated in an enclosure defining a second chamber (138), a vertical wall of said chamber being formed by a membrane (83) through which ions pass, said enclosure presenting an opening for feeding the chamber at the lower end of the fins (111) and an opening for removing electrolyte from the chamber at the upper end of the fins (111), said fins acting as electrodes and defining between them distinct channels (112), a wall of said channels being formed by a porous web or a treillis (84) bearing the membrane, said fins (111) having a height (h) between 5 and 10 mm and being spaced one from the other by a distance between 5 and 10 mm ;(c) an intermediate cross-member (144) situated between said chambers, said cross-member presenting channels or passages (146) for delivering the electrolyte leaving a channel defined between two fins of the first series into a channel defined between two fins of the second series ; and(d)a beading (181) in synthetic material extending between the said chambers, beyond the vertical plane in which the membranes (83) lie and vertically beyond the enclosures.
- Process for the electrolytic plating of metal strips, preferably of galvanized steel strips with metals or metal alloys, in which an electrolyte containing salt(s) of plating metal(s) or of plating metal alloys is recycled between the cathodic metal strip to be plated and the insoluble anode, in which an electrode according to anyone of the claims 1 to 8 is used as anode so that the membrane is arranged between the anode and the metal strip to be plated, the said membrane forming separation between the cathodic space of the cell and the anode chamber defined by the enclosure of the anode, and in which a first electrolyte circuit in the chamber and a second circuit of electrolyte in the cathodic space are created, the membrane preventing the passage of gases formed at the anode into the second circuit of electrolyte and the passage of salt(s) of plating metal(s) from the cathodic space into the first circuit.
- Process for the electrochemical plating of metal strips, preferably of galvanized steel strips with metals or metal alloys, in which an electrolyte containing salt(s) of plating metal(s) or of plating metal alloys is recycled between the cathodic metal strip to be plated and the insoluble anode, in which an electrode is located within an enclosure defining a chamber, a wall of said enclosure consisting of a membrane (83) allowing the passage of ions therethrough, said enclosure having a first opening (100) for feeding the chamber with an electrolyte and a second opening (101) for removing electrolyte from the chamber, so as to create an upward current of electrolyte, the enclosure being provided with thin strips or fins or baffles (113, 102, 171) conducting the flow of electrolyte in the chamber (78), so as to ensure a velocity of the electrolyte in the vicinity of the electrode of at least 0.01 m/s, preferably of 0.1 m/s, said electrode being used as anode so that the membrane is arranged between the anode and the metal strip to be plated, the said membrane forming separation between the cathodic space of the cell and the anode chamber defined by the enclosure of the anode, and in which a first electrolyte circuit in the chamber and a second circuit of electrolyte in the cathodic space are created, the membrane preventing the passage of gases formed at the anode into the second circuit of electrolyte and the passage of salt(s) of plating metal(s) from the cathodic space into the first circuit.
- Process for the electrolytic plating or metal strips according to claim 9 or 10, with iron, iron compounds or alloys containing iron, characterized in that an anion exchange membrane is arranged between the anode and the metal strip to be plated, membrane allowing, when using a sulfuric electrolyte enriched in iron and zinc sulfate in the cathodic space, the transfer of charge only be the transfer of S4 - ions into the anode chamber and preventing the passage of the metal salt(s), so that the electrolyte devoid of metal(s) and consisting of water and sulfuric acid or the anode chamber is supplementary enriched in sulfuric acid, while the oxygen formed at the insoluble anode is discharged from the anode chamber and the passage of oxygen into the cathodic space is prevented by means of the anion exchange membrane.
- Process for the electrolytic plating of metal strips according to claim 9 or 10 with iron, iron compounds or alloys containing iron, characterized in that an anion exchange membrane is each time arranged between the anode and the metal strip to be plated, membrane which, when using a chloride electrolyte enriched in iron or zinc chloride in the cathodic space, allows the passage of chlorine in the anode chamber but prevents the passage of the metal salt(s), so that the electrolyte which consists of water and chlorhydric acid in the anode chamber is not enriched in metal salt(s), while the chloride transformed into the first electrolyte flow devoid of metal of the anode chamber is removed and the passage of chlorine in the cathodic space is prevented by the anion exchange membrane.
- Process for the electrolytic plating of metal strips according to claim 9 or 10 with iron, iron compounds or alloys containing iron, characterized in that an anion exchange membrane is each time arranged between the anode and the metal strip to be plated, membrane which, when using a sulfuric electrolyte enriched in iron or zinc sulfate in the cathodic space, prevents the transfer of acids from the cathodic space into the anode chamber and allows the transfer of charge by the transfer of hydrogen ions from the anode chamber into the cathodic space, while the oxygen formed at the anode is removed from the sulfuric electrolyte devoid of iron of the anode chamber and the passage of oxygen in the cathodic space is prevented by the cation exchange membrane.
- Process for the electrolytic plating of metal strips according to claim 9 or 10 with iron, iron compounds or alloys containing iron, characterized in that an anion exchange membrane is each time arranged between the anode and the metal strip to be plated, membrane which, when using a chloride electrolyte enriched in iron or zinc chloride in the cathodic space, prevents the passage of acids and salts from the cathodic space into the anode chamber and allows the transfer of charge by the transfer of hydrogen ions from the anode chamber into the cathodic space, while the gases formed at the anode are removed from the anode chamber with the electrolyte devoid or iron containing chlorhydric acid and the passage of gases formed in the cathodic space is prevented by the cation exchange membrane.
- Process according to anyone of the claims 11 and 14, characterized in that in order to replace the iron deposited on the metal strip, an amount of elemental iron corresponding to the deposited amount is added to the electrolyte which flows through the cathodic space.
- Process according to claim 11 or 13, characterised in that the part of electrolyte in excess which is formed, the nature of which is similar to that of the anodic circuit, is conveyed to the cathodic electrolyte circuit through a dissolving station.
- Plant for treating in continu a steel strip in an electrolytic cell, said cell comprising at least one electrode according to anyone of the claim 1 to 8, for the working of a process according to claim 9 or according to claim 9 in combination with anyone of claims 11 to 16.
- Plant for treating in continu a steel strip in an electrolytic cell, said cell comprising at least one electrode located within an enclosure defining a chamber, a wall of said enclosure consisting of a membrane (83) allowing the passage of ions therethrough, said enclosure having a first opening (100) for feeding the chamber with an electrolyte and a second opening (101) for removing electrolyte from the chamber, so as to create an upward current of electrolyte, the enclosure being provided with thin strips or fins or baffles (113, 102, 171) conducting the flow of electrolyte in the chamber (78), so as to ensure a velocity of the electrolyte in the vicinity of the electrode of at least 0.01 m/s, preferably of 0.1 m/s, for the working of a process according to claim 10 or according to claim 10 in combination with anyone of claims 11 to 16.
- Process for the electrolytic removal of a layer of metal or alloy of metals located on a strip, especially on a steel strip, such as a galvanized steel strip,in which an electrolyte is recycled between an insoluble cathode and the anodic metal strip,in which an electrode according to anyone of the claims 1 to 8 is used as cathode so that the membrane, especially an anionic membrane, is arranged between the cathode and the strip, the said membrane forming a separation between the anodic space of the cell and the cathodic chamber defined by the enclosure of the cathode, andin which a first circuit of the electrolyte (22) in the chamber and a second circuit of electrolyte (21) in the anodic space are created, the membrane preventing the passage of gases formed at the cathode into the second circuit of electrolyte (C1) and the passage of salt(s) of metal)s) of the layer from the anodic space toward the first circuit of electrolyte (C2).
- Process for the electrolytic removal of a layer of metal or alloy of metals located on a strip, especially on a steel strip, such as a galvanized steel strip,in which an electrolyte is recycled between an insoluble cathode and the anodic metal strip,in which an electrode located within an enclosure defining a chamber, a wall of said enclosure consists of a membrane (83) allowing the passage of ions therethrough, said enclosure having a first opening (100) for feeding the chamber with an electrolyte and a second opening (101) for removing electrolyte from the chamber, so as to create an upward current of electrolyte, the enclosure being provided with thin strips or fins or baffles (113, 102, 171) conducting the flow of electrolyte in the chamber (78), so as to ensure a velocity of the electrolyte in the vicinity of the electrode of at least 0.01 m/s, preferably of 0.1 m/s, said electrode being used as cathode so that the membrane, especially an anionic membrane, is arranged between the cathode and the strip, the said membrane forming a separation between the anodic space of the cell and the cathodic chamber defined by the enclosure of the cathode, andin which a first circuit of electrolyte (22) in the chamber and a second circuit of electrolyte (21) in the anodic space are created, the membrane preventing the passage of gases formed at the cathode into the second circuit of electrolyte (C1) and the passage of salt(s) of metal(s) of the layer from the anodic space towards the first circuit of electrolyte (C2)
- Process according to claim 19 or 20, characterised in that an anionic membrane is used, the said membrane allowing, when using a sulfuric electrolyte for the first circuit of electrolyte (C2), the transfer of charge only by the passage of S4 - ions out of the chamber, and preventing the passage of metal salt(s), the hydrogen formed at the cathode is removed from the chamber, the membrane preventing the passage of said hydrogen towards the anodic space of the cell.
- Process according to claim 21, characterised in that the electrolyte of the first circuit (C2), i.e. the electrolyte flowing in the cathodic chamber, contains from 50 to 100 g/l Na2SO4 and has a pH comprised between 1.5 and 2.
- Process according to claim 19 or 20, characterised in that a velocity of the secondary electrolyte of at least 0.1 m/s is ensured.
- Process according to anyone of the claims 21 to 23, characterised in that the upper part of the chamber is submitted to a gas suction.
- Process according to claim 24, characterised in that a vacuum is created at the upper part of the chamber, said vacuum being such that the pressure at the upper part of the chamber is lower to 0.75 x the atmosphere pressure.
- Plant for treating in continu a steel strip in an electrolytic cell, said cell comprising at least one electrode according to anyone of the claims 1 to 8, for the working of a process according to claim 19 or according to claim 19 in combination to anyone of the claims 21 to 25.
- Plant for treating in continu a steel strip in an electrolytic cell, said cell comprising at least one electrode within an enclosure located within an enclosure defining a chamber, a wall of said enclosure consists of a membrane (83) allowing the passage of ions therethrough, said enclosure having a first opening (100) for feeding the chamber with an electrolyte and a second opening (101) for removing electrolyte from the chamber, so as to create an upward current of electrolyte, the enclosure being provided with thin strips or fins or baffles (113, 102, 171) conducting the flow of electrolyte in the chamber (78), so as to ensure a velocity of the electrolyte in the vicinity of the electrode of at least 0.01 m/s, preferably of 0.1 m/s, for the working of a process according to claim 20 or according to claim 20 in combination with anyone of claims 21 to 25.
- Plant for treating in continu a steel strip in an electrolytic cell, said cell comprising at least one electrode according to anyone of the claims 1 to 8, for the working of a process according to claim 9 or according to claim 9 in combination with anyone of claims 11 to 16 or according to claim 19 or according to claim 19 in combination with anyone of claims 21 to 24, the plant comprising two electrolyte cells (1,50;600.601) provided with an electrode according to anyone of the claims 1 to 8, the chambers of said electrodes being mounted in one and same circuit for the flow of secondary electrolyte.
- Plant for treating in continu a steel strip in an electrolytic cell for the working of a process according to claim 10 or according to claim 10 in combination with anyone of claims 11 to 16 or according to claim 20 or according to claim 20 in combination with anyone of claims 21 to 25, said plant comprising two electrolyte cells (1,50;600,601) each provided with an electrode located within an enclosure defining a chamber, a wall of said enclosure consists of a membrane (83) allowing the passage of ions therethrough, said enclosure having a first opening (100) for feeding the chamber with an electrolyte and a second opening (101) for removing electrolyte from the chamber, so as to create an upward current of electrolyte, the enclosure being provided with thin strips or fins or baffles (113, 102, 171) conducting the flow of electrolyte in the chamber (78), so as to ensure a velocity of the electrolyte in the vicinity of the electrode of at least 0.01 m/s, preferably of 0.1 m/s, the chambers of said electrodes being mounted in one and same circuit for the flow of secondary electrolyte.
- Plant according to claim 28 or 29, characterised in that the electrolyte flow is such that the electrolyte flowing out of the chamber of an electrode of a first cell (1) is conveyed, possibly after treatment (531), into the chamber of an electrode of a second cell (50) and in that the electrolyte flowing out of an electrode of the second cell (50) is conveyed, possibly after the treatment, in the chamber of an electrode of the first cell.
- Plant according to anyone of the claims 29 to 30, characterised in that the electrode (53) is placed in an enclosure, the wall of which directed to the strip (3) is a membrane, the said enclosure being connected to a device for conveying electrolyte in the enclosure and to a suction system for removing gases formed in the enclosure.
- Plant according to claim 29 for the preparation in continu of a steel strip provided with a layer electrodeposited, said plant comprising successively a first unit, preferably an electrolytic cell (11), for depositing on both faces of the steel strip a first layer of Zn or Zn alloy, a second electrolytic cell (1) for deposition on one face (2) of the steel strip (3) a Zn-Ni layer and a unit for the electrolytic removal of Ni possibly deposited on the first layer of Zn or Zn alloy of the other face (4) of the strip (3), in accordance to a process according to anyone of the claims 22 to 27, in which the unit for removing the Ni possibly deposited on the first layer of Zn or Zn alloy is an electrolytic cell (50) comprising an electrode (53) placed in an enclosure, a wall of which is made of the membrane (77).
- Plant according to claim 32, characterised in that it comprises a first tank (54) for the supply of electrolyte to the electrolytic cell (1) for the deposit of a Zn-Ni layer, a second tank (55) for collecting the electrolyte flowing out of the electrolytic cell (1) for the deposit of a Zn-Ni layer, a third tank (36) for the supply of electrolyte to the cell (50) for removing the Ni possibly deposited on the first layer of Zn or Zn alloy and a fourth tank (57) for collecting the electrolyte flowing out of the cell (50) for the removal of the Ni possibly deposited on the first layer of Zn or Zn alloy, the fourth tank (57) is linked to the first tank (54) so that the enriched electrolyte flowing out of the cell (50) for the removal of Ni possibly deposited on the first layer of Zn or Zn alloy is conveyed to the electrolysis cell (1).
- Plant according to claim 33, characterised in that a filter (72) is mounted between the cell (50) for the removal of the Ni possible deposited on the first layer of Zn or Zn alloy and the fourth tank (57).
- Plant according to claim 33 or 34, characterised in that the second tank (55) and/or the fourth tank (57) is linked to a plant (64) for the enrichment of the electrolyte in Zn and Ni, this plant conveying the enriched electrolyte to the first tank (54).
- Plant according to claim 34, characterised in that it comprises a unit (67) for stocking and/or preparing secondary electrolyte which is lean or devoid of Zn and Ni, this unit (67) comprising a tank (68) for secondary electrolyte connected to the enclosure surrounding the cathode (53) by means of a supply pipe and a pipe for removing electrolyte, this tank (8) being also connected to the third tank (56) for possibly supplying it with fresh electrolyte.
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Ref country code: IT Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED. Effective date: 20050527 |
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