FR2909390A1 - ANODE FOR AN ELECTRODEPOSITION DEVICE FOR METAL ANTICORROSION OR COSMETIC METAL COATINGS ON A METAL PIECE - Google Patents
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Abstract
Anode pour dispositif d'électrodéposition de revêtements métalliques anticorrosion ou cosmétiques sur une pièce métallique, ce dispositif d'électrodéposition étant constitué d'une part par une série de bains d'électrodéposition et d'autre part par un châssis mobile (4) recevant l'anode ainsi que la pièce métallique à traiter qui fait office de cathode pour les plonger successivement dans les bains d'électrodéposition, caractérisée en ce qu'elle est réalisée au moins partiellement en titane et revêtue d'un mélange d'oxydes de tantale et d'iridium.Anode for a device for electrodeposition of anticorrosive or cosmetic metal coatings on a metal part, this electrodeposition device being constituted firstly by a series of electroplating baths and secondly by a mobile frame (4) receiving the anode as well as the metal part to be treated which acts as a cathode for successively immersing them in the electrodeposition baths, characterized in that it is made at least partially of titanium and coated with a mixture of tantalum oxides and iridium.
Description
1 La présente invention a pour objet une anode destinée à un dispositifThe present invention relates to an anode for a device
d'électrodéposition de revêtements métalliques anticorrosion ou cosmétiques sur une pièce métallique. Il est bien connu que, dans tous les domaines de l'industrie, il est nécessaire de protéger les pièces métalliques contre la corrosion. A cet effet, ces pièces subissent classiquement une série de traitements successifs consistant en règle générale en un traitement préalable de préparation de surface par polissage mécanique et de décapage chimique dans un bain acide constitué classiquement par un mélange d'acides forts, puis en des traitements d'électrodéposition au cours des-quels elles sont revêtues d'une ou de plusieurs couches de protection métalliques. Après avoir éventuellement été soumises à un polissage mécanique, les pièces à protéger, préalablement fixées sur un support por- tant également une anode sont successivement plongées lors des étapes de décapage chimique et d'électrodéposition dans des bains de traitement constitués par des solutions électrolytiques acides de sels métalliques, à titre d'exemple cuivre, nickel ou chrome. Lors des étapes d'électrodéposition, les pièces à revêtir sont reliées au pôle négatif d'un générateur et constituent ainsi une cathode alors que l'anode est reliée au pôle positif de ce générateur de façon à permettre le passage d'un courant d'électrolyse dans le bain de traitement. Ces différentes étapes de traitement sont classiquement effectuées à l'aide d'un dispositif d'électrodéposition constitué d'une part par une série de bains de traitement et d'autre part par un châssis mobile recevant l'anode ainsi que les pièces à revêtir qui font office de cathode pour les plonger successivement dans les bains de traitement. Lors de ces différentes étapes, il est essentiel de pouvoir obtenir en un temps aussi bref que possible un revêtement d'épaisseur uniforme sur la totalité des pièces à traiter, ce qui n'est pas sans poser des problèmes dans le cas de pièces ayant une géométrie compliquée. En effet, pour satisfaire à cette exigence, il est souvent nécessaire d'augmenter la durée d'électrodéposition du métal dans la mesure où il est sinon impossible d'obtenir un revêtement d'épaisseur suffisante aux endroits où le dépôt est le plus lent suite à la présence de faibles densités de courant. electroplating anticorrosive or cosmetic metal coatings on a metal part. It is well known that in all areas of the industry it is necessary to protect metal parts against corrosion. For this purpose, these parts conventionally undergo a series of successive treatments consisting generally of a prior treatment of surface preparation by mechanical polishing and chemical etching in an acid bath conventionally constituted by a mixture of strong acids, and then in treatments electroplated during which they are coated with one or more metal protective layers. After having been subjected to mechanical polishing, the parts to be protected, previously fixed on a support also carrying an anode, are successively immersed during the chemical pickling and electrodeposition steps in treatment baths constituted by acidic electrolytic solutions. metal salts, for example copper, nickel or chromium. During the electroplating steps, the parts to be coated are connected to the negative pole of a generator and thus constitute a cathode while the anode is connected to the positive pole of this generator so as to allow the passage of a current of electrolysis in the treatment bath. These various treatment steps are conventionally carried out using an electrodeposition device consisting on the one hand of a series of treatment baths and on the other hand by a mobile frame receiving the anode as well as the parts to be coated. which act as a cathode to dive them successively into the treatment baths. During these different steps, it is essential to be able to obtain in as short a time as possible a coating of uniform thickness on all the parts to be treated, which is not without problems in the case of parts having a complicated geometry. Indeed, to meet this requirement, it is often necessary to increase the duration of electroplating of the metal to the extent that it is otherwise impossible to obtain a coating of sufficient thickness in the places where the deposit is the slowest at the presence of low current densities.
2909390 2 De ce fait, les durées nécessaires de traitement dans les bains de traitement peuvent être très longues (de l'ordre de deux à trois heures). Il est par ailleurs à noter que les anodes mises en oeuvre 5 dans les dispositifs d'électrodéposition de revêtements métalliques anticorrosion ou cosmétiques sont classiquement réalisées en titane platiné. Le titane platiné présente toutefois un certain nombre d'inconvénients dans la mesure où ce matériau résiste mal aux bains acides de décapage chimique (préparation de surface) et aux solutions acides de sels métalliques, de sorte que l'on est même parfois amenés à renoncer à certains dépôts. En effet, le titane platiné a tendance à se dissoudre dans les bains acides et à contaminer ces bains, ce qui a pour conséquence, en 15 particulier de réduire les vitesses d'électrodéposition du métal. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients en proposant une anode destinée à un dispositif d'électrodéposition de revêtements métalliques anticorrosion ou cosmétiques quelconque sur une pièce métallique permettant d'améliorer la ré- 20 partition et la pénétration du métal de revêtement aux faibles densités de courant et en outre de remédier aux inconvénients des anodes en titane platiné classiques dans la mesure où elle est peu sensible aux phénomènes de dégradation entraînant une contamination rapide des bains de traitement acides.As a result, the necessary treatment times in the treatment baths can be very long (of the order of two to three hours). It should also be noted that the anodes used in the electroplating devices for anticorrosion or cosmetic metal coatings are conventionally made of platinized titanium. However, platinized titanium has a number of disadvantages in that this material is poorly resistant to acid pickling chemical baths (surface preparation) and acid solutions of metal salts, so that we are sometimes sometimes forced to give up to certain deposits. Indeed, platinum titanium has a tendency to dissolve in the acid baths and contaminate these baths, which has the consequence, in particular, of reducing the electrodeposition rates of the metal. The object of the present invention is to remedy these drawbacks by proposing an anode intended for a device for electroplating anti-corrosion or cosmetic metal coatings on a metal part making it possible to improve the distribution and penetration of the coating metal to low current densities and in addition to overcome the disadvantages of conventional platinum titanium anodes insofar as it is insensitive to degradation phenomena resulting in rapid contamination of acidic treatment baths.
25 A cet effet, la présente invention concerne une anode du type susmentionné caractérisée en ce qu'elle est réalisée au moins partiellement en titane et revêtue d'un mélange d'oxydes de tantale et d'iridium. Les revêtements d'oxydes de tantale et d'iridium qui sont 30 déposés thermiquement sur le titane permettent en effet d'améliorer la qualité des anodes en réduisant leur dissolution dans les bains acides grâce à une faible surtension de l'oxygène et par suite de diminuer toute contamination éventuelle de ces bains. L'anode conforme à l'invention a ainsi une durée de vie 35 nettement augmentée par rapport aux anodes classiques et permet de surcroît d'améliorer notablement l'aspect esthétique des revêtements dé-posés en particulier grâce à une meilleure répartition des épaisseurs de ces revêtements.For this purpose, the present invention relates to an anode of the aforementioned type characterized in that it is at least partially made of titanium and coated with a mixture of tantalum and iridium oxides. The tantalum and iridium oxide coatings which are thermally deposited on the titanium indeed make it possible to improve the quality of the anodes by reducing their dissolution in the acid baths by virtue of a low oxygen overvoltage and consequently of to reduce any possible contamination of these baths. The anode according to the invention thus has a significantly increased lifetime compared to conventional anodes and also makes it possible to significantly improve the aesthetic appearance of the deposited coatings, in particular by virtue of a better distribution of the thicknesses of these coatings. coatings.
2909390 3 Un autre avantage de cette anode est lié à son caractère universel : en effet, une seule anode peut être employée pour tout revête-ment électrolytique métallique, quelque soit le substrat utilisé et peut être appliquée dans tous les bains de traitement depuis la préparation de la 5 pièce jusqu'à sa finition, en passant par les bains d'électrolyse, sans avoir à être démontée dans les bains critiques, ce contrairement aux anodes classiques. Selon une autre caractéristique de l'invention, la partie active de l'anode est constituée par une grille de titane revêtue d'un mélange 10 d'oxydes de tantale et d'iridium. La présence d'une telle grille équipée d'un revêtement réalisé en un mélange d'oxydes conducteurs permet de rendre l'anode moins sensible aux attaques chimiques des différents bains de traitement. L'anode conforme à l'invention est à titre d'exemple tout 15 particulièrement adaptée à l'électrodéposition de revêtements métalliques sur une jante en aluminium de roue de véhicule automobile. En effet, une telle jante comporte de manière classique une face externe circulaire équipée de rayons se prolongeant vers l'intérieur au niveau de sa périphérie par une face latérale destinée à recevoir un pneumatique. Lors des traitements d'électrodéposition, ces jantes en aluminium sont en règle générale successivement revêtues de couches de protection en cuivre, nickel et chrome. Or, le problème lié à la nécessité d'obtenir un revêtement 25 d'épaisseur uniforme sur la totalité de ces pièces se pose tout particulièrement lors de l'étape de cuivrage de celles-ci compte tenu de leur forme particulière : en effet, pour permettre d'effectuer dans des conditions satisfaisantes les étapes ultérieures de nickelage et de chromage de ces jan-tes, il est essentiel d'obtenir un revêtement de cuivre uniforme présentant 30 un état de surface parfaitement poli et propre. Or, pour satisfaire à cette exigence, il est souvent nécessaire d'augmenter la durée d'électrodéposition du cuivre dans la mesure où il est sinon impossible d'obtenir un revêtement d'épaisseur suffisante aux endroits où le dépôt est le plus lent, suite à la présence de faibles densités 35 de courant, en particulier au niveau de la base des rayons des jantes. De ce fait, les durées nécessaires de traitement dans les bains de cuivrage sont habituellement de deux à trois heures.Another advantage of this anode is related to its universal nature: indeed, only one anode can be used for any metallic electrolyte coating, whatever the substrate used and can be applied in all the treatment baths since the preparation from the room to its completion, through the electrolysis baths, without having to be disassembled in the critical baths, this in contrast to conventional anodes. According to another characteristic of the invention, the active part of the anode consists of a titanium grid coated with a mixture of tantalum and iridium oxides. The presence of such a grid equipped with a coating made of a conductive oxide mixture makes it possible to make the anode less sensitive to the chemical attacks of the various treatment baths. The anode according to the invention is, by way of example, particularly suitable for electroplating metal coatings on an aluminum wheel rim of a motor vehicle. Indeed, such a rim conventionally comprises a circular outer face provided with radii extending inwardly at its periphery by a side face for receiving a tire. In electroplating processes, these aluminum rims are generally successively coated with protective layers of copper, nickel and chromium. However, the problem related to the need to obtain a coating 25 of uniform thickness on all of these parts arises particularly during the coppering step thereof in view of their particular shape: indeed, for In order to perform the subsequent nickel-plating and chrome-plating steps of these janets satisfactorily, it is essential to obtain a uniform copper coating having a perfectly polished and clean surface finish. However, to meet this requirement, it is often necessary to increase the duration of electroplating of copper to the extent that it is otherwise impossible to obtain a coating of sufficient thickness in the places where the deposit is the slowest, more at the presence of low current densities, particularly at the base of the spokes of the rims. As a result, the required treatment times in the copper plating baths are usually two to three hours.
2909390 4 Selon une autre caractéristique de l'invention, l'anode est destinée à un dispositif d'électrodéposition de revêtements métalliques anticorrosion sur des jantes en aluminium de ce type permettant d'améliorer la répartition et la pénétration du métal de revêtement aux 5 faibles densités de courant, en particulier lors du traitement de cuivrage. Selon l'invention, les jantes à revêtir sont montées sur le châssis mobile du dispositif d'électrodéposition de sorte que l'axe de rotation de celles-ci soit orienté essentiellement horizontalement et que ces jantes soient soumises à un mouvement de rotation autour de cet axe.According to another characteristic of the invention, the anode is intended for a device for electroplating anti-corrosion metal coatings on aluminum rims of this type making it possible to improve the distribution and penetration of the coating metal at low temperatures. current densities, especially during copper plating treatment. According to the invention, the rims to be coated are mounted on the movable frame of the electrodeposition device so that the axis of rotation thereof is oriented substantially horizontally and that these rims are subjected to a rotational movement around this axis.
10 Selon une autre caractéristique de l'invention, une telle anode est caractérisée en ce qu'elle comporte : une tige support essentiellement verticale équipée à sa partie médiane d'un manchon d'assemblage permettant sa fixation au châssis du dis-positif d'électrodéposition, 15 deux grilles anodiques semi-cylindriques mobiles en translation le long de la tige support, aux extrémités respectives de celles-ci et destinées à être montées en regard de la surface interne de la face latérale de la jante à revêtir, et une grille anodique discoïdale fixée au manchon d'assemblage et desti-20 née à être montée en regard de la face externe de la jante à revêtir, coaxialement à cette jante et à une certaine distance de celle-ci. Il est à noter que dans le cadre de cet exposé, les termes vertical, horizontal... doivent être compris en faisant référence à la posi- tion de l'anode ou de la jante lorsqu'elle est montée sur le dispositif 25 d'électrodéposition. Conformément à ce mode de réalisation de l'invention, l'anode comporte de préférence deux éléments support en forme de demi-cercle comportant chacun d'une part une branche rectiligne mobile en translation le long de la tige support, aux extrémités respectives de cette 30 tige, et susceptible d'être fixée à celle-ci dans une position réglable en hauteur, et d'autre part une branche courbe portant une grille anodique cylindrique. On a pu établir que grâce à sa géométrie et à son montage particulier sur le châssis du dispositif d'électrodéposition, à proximité im- 35 médiate de la jante à traiter, une telle anode permet d'augmenter notablement la vitesse d'électrodéposition du cuivre tout en améliorant l'état de surface de la pièce ainsi revêtue.According to another characteristic of the invention, such an anode is characterized in that it comprises: a substantially vertical support rod equipped at its middle part with an assembly sleeve enabling it to be attached to the chassis of the dis-positive device; electrodeposition, two semi-cylindrical anodic grids movable in translation along the support rod, at the respective ends thereof and intended to be mounted facing the inner surface of the side face of the rim to be coated, and a grid discoidal anodic attached to the coupling sleeve and desti-20 born to be mounted opposite the outer face of the rim to be coated, coaxially with the rim and at a distance therefrom. It should be noted that in the context of this disclosure, the terms vertical, horizontal ... must be understood by referring to the position of the anode or rim when it is mounted on the device 25. electrodeposition. According to this embodiment of the invention, the anode preferably comprises two half-circle shaped support elements each comprising on the one hand a rectilinear branch movable in translation along the support rod, at the respective ends of this 30 rod, and capable of being fixed thereto in a position adjustable in height, and secondly a curved branch carrying a cylindrical anode grid. It has been established that, thanks to its geometry and its particular mounting on the frame of the electroplating device, in close proximity to the rim to be treated, such an anode makes it possible to significantly increase the rate of electroplating of the copper. while improving the surface condition of the part thus coated.
2909390 5 Cette anode permet en particulier de ramener le temps nécessaire au traitement dans le bain de cuivrage à une heure au lieu des deux à trois heures habituelles, et d'obtenir des revêtements de cuivre plus brillants et ayant une épaisseur supérieure et plus uniforme sur la 5 totalité de la surface des jantes. Un autre avantage de l'anode conforme à cette variante de l'invention est lié à la possibilité de réglage manuel de la distance entre les grilles anodiques et la surface des jantes à revêtir, en particulier au niveau de la face latérale de ces jantes.This anode in particular makes it possible to reduce the time required for treatment in the copper plating bath to one hour instead of the usual two to three hours, and to obtain shinier copper coatings having a greater and more uniform thickness on the copper plating bath. the entire surface of the rims. Another advantage of the anode according to this variant of the invention is related to the possibility of manual adjustment of the distance between the anode grids and the surface of the rims to be coated, in particular at the side face of these rims.
10 Un tel réglage permet en effet d'adapter l'anode à des jantes de différentes dimensions et par suite d'éviter de devoir utiliser et monter sur le châssis du dispositif d'électrodéposition une anode différente pour chaque taille de jante. On peut ainsi obtenir des gains de matière et de rangement 15 d'outillage, donc de coûts d'exploitation non négligeables. Selon ce mode de réalisation de l'invention, la tige support ainsi que les éléments support sont en règle générale réalisés en titane. Les grilles anodiques sont quant à elles réalisées en titane et revêtues d'un mélange d'oxyde de titane et d'iridium.Such an adjustment makes it possible to adapt the anode to rims of different dimensions and consequently to avoid having to use and mount on the frame of the electrodeposition device a different anode for each size of rim. It is thus possible to obtain material gains and storage of tools, and therefore of significant operating costs. According to this embodiment of the invention, the support rod and the support elements are generally made of titanium. The anode grids are made of titanium and coated with a mixture of titanium oxide and iridium.
20 Les caractéristiques de l'anode qui fait l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins non limitatifs annexés à titre d'exemple dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective représentant la face externe d'une jante et d'une anode telles que montées sur le châssis d'un dis-25 positif d'électrodéposition, la figure 2 est une vue en perspective correspondant à la figure 1 mais représentant la face interne et la face latérale de la jante et de l'anode, la figure 3 est une vue de face de la tige support et des éléments support, 30 la figure 3a est une coupe de la figure 3 selon l'axe III III, la figure 4 est une vue de côté de la tige support et des éléments support représentés sur la figure 3. Selon les figures 1 et 2, la jante à revêtir comporte une face externe circulaire 1 équipée de rayons 2 se prolongeant vers l'intérieur au 35 niveau de sa périphérie par une face latérale 3 destinée à recevoir un pneumatique. Selon la figure 2, cette jante est fixée au châssis mobile 4 d'un dispositif d'électrodéposition non représenté en détail sur les figures.The characteristics of the anode which is the subject of the invention will be described in more detail with reference to the nonlimiting drawings appended by way of example in which: FIG. 1 is a perspective view showing the external face of a rim and anode as mounted on the chassis of a dis-25 positive electrodeposition, Figure 2 is a perspective view corresponding to Figure 1 but showing the inner face and the side face of the rim Figure 3 is a front view of the support rod and support members, Figure 3a is a sectional view of Figure 3 along line III III, Figure 4 is a side view of the support rod and support elements shown in FIG. 3. According to FIGS. 1 and 2, the rim to be coated comprises a circular outer face 1 equipped with radii 2 extending inwards at its periphery by a lateral face. 3 for receiving a tire than. According to Figure 2, this rim is attached to the movable frame 4 of an electrodeposition device not shown in detail in the figures.
5 10 15 20 2909390 6 Selon les figures 3 et 4, l'anode comporte essentiellement une tige support 5 essentiellement verticale équipée à sa partie médiane d'un manchon d'assemblage 6 au niveau duquel elle est fixée au châssis mobile 4 du dispositif d'électrodéposition. Selon la figure 3a, la tige d'assemblage 5 a une section circulaire mais comporte un méplat 7. Selon les figures 3 et 4, la tige d'assemblage 5 est équipée à ses extrémités respectives de deux éléments support 81, 82 mobiles en translation et réglables en hauteur le long de celle-ci. La tige support 5 ainsi que les éléments support 81, 82 sont réalisés en titane. Selon la figure 3, les éléments support 81, 82 sont en forme de demi-cercle et disposés tête bêche de part et d'autre de la tige support 5. Chacun de ces éléments support 81, 82 comporte une branche rectiligne 9 ainsi qu'une branche courbe 10. Les branches rectilignes 9 sont équipées, à leur partie médiane, de fourreaux 11 comportant chacun un perçage central traversant ayant une section similaire à la section de la tige de support 5. La tige support 5 est introduite dans ces perçages traver- sants. La géométrie de ces éléments permet d'empêcher toute rotation relative de cette tige 5 et des éléments support 81, 82. Les fourreaux 11 sont par ailleurs équipés d'un orifice 12 25 perpendiculaire au perçage traversant et coopérant avec une série d'orifices correspondants non représentés sur les figures prévus sur la longueur de la tige support 5. Les éléments support 81, 82 peuvent ainsi coulisser le long de la tige support 5 et être fixés à cette tige dans une position réglable en 30 hauteur, ce en particulier au moyen de chevilles ou de vis non représentées sur les figures. La branche courbe 10 des deux éléments support 81, 82 est quant à elle équipée d'une série d'orifices 14 permettant la fixation le long de cette branche d'une grille anodique semi-cylindrique 15 représentée 35 sur les figures 1 et 2. Cette grille anodique 15 est réalisée en titane revêtu d'un mélange d'oxyde de tantale et d'oxyde d'iridium.According to FIGS. 3 and 4, the anode essentially comprises a substantially vertical support rod 5 equipped at its middle portion with an assembly sleeve 6 at which it is fixed to the mobile frame 4 of the device of FIG. electrodeposition. According to FIG. 3a, the connecting rod 5 has a circular section but has a flat surface 7. According to FIGS. 3 and 4, the connecting rod 5 is equipped at its respective ends with two support elements 81, 82 movable in translation. and adjustable in height along it. The support rod 5 and the support elements 81, 82 are made of titanium. According to FIG. 3, the support elements 81, 82 are in the shape of a semicircle and are arranged head-to-tail on either side of the support rod 5. Each of these support elements 81, 82 comprises a rectilinear branch 9 as well as a curved branch 10. The rectilinear branches 9 are equipped in their middle part of sleeves 11 each having a central through bore having a section similar to the section of the support rod 5. The support rod 5 is inserted into these holes through - health. The geometry of these elements makes it possible to prevent any relative rotation of this rod 5 and the support elements 81, 82. The sleeves 11 are furthermore equipped with an orifice 12 perpendicular to the through bore and cooperating with a series of corresponding orifices. not shown in the figures provided along the length of the support rod 5. The support elements 81, 82 can thus slide along the support rod 5 and be fixed to this rod in a height-adjustable position, in particular by means of dowels or screws not shown in the figures. The curved branch 10 of the two support elements 81, 82 is itself equipped with a series of orifices 14 permitting attachment along this branch of a semi-cylindrical anode grid 15 shown in FIGS. 1 and 2. This anode grid 15 is made of titanium coated with a mixture of tantalum oxide and iridium oxide.
5 10 2909390 7 Selon les figures 1 et 2, lorsque l'anode et la jante à revêtir sont montées sur le châssis mobile 4 du dispositif d'électrodéposition, les grilles anodiques semi-cylindriques 15 sont situées en regard de la surface interne de la face latérale 3 de cette jante. Selon les figures 1 et 3, une grille anodique discoïdale 16 est montée sur le manchon d'assemblage 6 par l'intermédiaire d'une tige filetée 17 recevant un écrou de blocage 18 à son extrémité. La grille anodique discoïdale 16 est elle aussi réalisée en titane revêtu d'un mélange d'oxydes de tantale et d'iridium. Selon la figure 1, lorsque l'anode et la jante à revêtir sont montées sur le châssis 4 du dispositif d'électrodéposition, la grille anodique discoïdale 16 est située en regard de la face externe 1 de cette jante, coaxialement et à une distance donnée réglable de celle-ci. 15According to FIGS. 1 and 2, when the anode and the rim to be coated are mounted on the movable frame 4 of the electrodeposition device, the semi-cylindrical anode grids 15 are located opposite the internal surface of the side face 3 of this rim. According to FIGS. 1 and 3, a discoidal anode grating 16 is mounted on the assembly sleeve 6 by means of a threaded rod 17 receiving a locking nut 18 at its end. The discoidal anode grid 16 is also made of titanium coated with a mixture of tantalum and iridium oxides. According to FIG. 1, when the anode and the rim to be coated are mounted on the frame 4 of the electroplating device, the discoidal anode grating 16 is located facing the external face 1 of this rim, coaxially and at a given distance adjustable from it. 15
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