PORTE-PIECES ET DISPOSITIF DE TRAITEMENT

La présente invention concerne de manière générale le traitement de surface électrolytique ou par oxydation anodique, notamment la galvanoplastie, de surfaces de pièces en métal ou en matière plastique métailisabie (ABS, PA, PP, ABS PC,...) de géométrie complexe,

Classiquement, les pièces dont les faces sont destinées à être revêtues par un traitement électrolytique, en particulier par galvanoplastie, sont disposées dans un bain d'éîectrolyse contenu dans une cuve de traitement au moyen d'un porte-pièces constituant la cathode du dispositif. Typiquement, les pièces sont placées dans la cuve dans une position fixe en face des anodes du dispositif de traitement de telle sorte que les surfaces à traiter des pièces fassent autant que possible directement face aux anodes.

En fonctionnement, les lignes de courant dans le bain allant conventionneilement des anodes aux cathodes atteignent en priorité les surfaces des pièces directement exposées aux anodes. Cette situation est acceptable pour le traitement de pièces de géométrie simpîe où les surfaces à traiter des pièces sont toutes suffisamment exposées aux Signes de courant lorsque la pièce est dans une position initiale fixe. Par contre, dans Se cas de pièces de géométrie complexe, c'est-à- dire qui dans la position initiale fixe ont des surfaces qui sont totalement ou partiellement masquées par rapport aux anodes, les lignes de courant n'atteindront que partiellement, voire pas du tout ces surfaces peu ou pas exposées aux anodes.

Il s'ensuit que les traitements, notamment les dépôts galvaniques sur les surfaces, sont différents et non homogènes. Notamment, les épaisseurs des dépôts seront différentes d'une surface à l'autre des pièces et les pièces ne satisferont pas le cahier des charges.

Les inventeurs ont étudié l'impact des lignes de courant sur les surfaces de pièces à traiter, de géométrie complexe, en fonction de l'orientation des pièces par rapport aux anodes d'un dispositif de traitement. Cette étude est illustrée schématiquement par les figures 1A à 1 C.

Sur la figure 1 A, les pièces 6 à traiter sont dans une position initiale neutre vis- à-vis des anodes 2. Dans ce cas, l'impact des lignes de courant 3 est certes de 80% sur la surface A des pièces, mais n'est respectivement que de 10%, 20% et 10% pour les surfaces B, C et D. Si on effectue une rotation des pièces 1 de 45 ^* dans le sens des aiguilles d'une montre ou en sens contraire, comme te montrent Ses figures 1 B et C, alors l'impact des lignes de courant sur tes différentes surfaces s'établit de la manière suivante :

D'une manière générale, la présente invention vise donc à résoudre le problème de l'uniformisation de traitement étectrolytique ou par oxydation anodique, notamment par galvanoplastie, des surfaces de pièces de géométrie complexe et, plus particulièrement, l'uniformisation des dépôts par galvanoplastie.

Les documents FR-2.832.429 et FR-2.714.079 décrivent des dispositifs porte- pièces pour le traitement étectrolytique ou par oxydation anodique.

Dans ces documents, les objets à traiter sont disposés sur des tiges horizontales pouvant tourner autour de leur axe longitudinal. La rotation s'effectue une fois le traitement terminé après retrait du dispositif porte-pièces du bain de traitement, et a pour objet d'éliminer l'excès de bain de traitement susceptible de rester dans les pièces.

Le document GB-1.428.856 décrit un dispositif dans lequel tes pièces à traiter portées par des barres horizontales sont susceptibles d'osciller librement pendant le traitement afin d ^' assurer une agitation du bain de traitement.

Dans le domaine du traitement étectrolytique on connaît également les documents suivants : US2008/277286A1 , US2005/056542A1 , US5360527A, EP1455006A1 , FR2823769A1 et DE664239C.

Afin de remédier à l ^' inconvénient précité de l'état de la technique, la présente invention propose un procédé de traitement étectrolytique ou d'oxydation anodique, notamment la galvanoplastie, de surfaces de pièces, de géométrie complexe, assurant un accès optimal aux surfaces des pièces complexes pendant te traitement.

Plus particulièrement,, la présente invention a pour objet un tel procédé de traitement éiectrolytique ou d'oxydation anodique qui assure une exposition optimale des surfaces de pièces complexes aux lignes de courant pendant le traitement et, par suite un traitement, par exemple un dépôt éiectrolytique, aussi uniforme que possible, des surfaces des pièces complexes.

L'invention a également pour objet un dispositif de traitement éiectrolytique ou d'oxydation anodique conçu pour la mise en œuvre du procédé.

L'invention a enfin pour objet un porte-pièces capabie d'assurer une exposition optimale des surfaces de pièces complexes aux lignes de courant pendant un traitement éiectrolytique ou d'oxydation anodique, notamment la galvanoplastie.

Les buts ci-dessus sont atteints selon l'invention par un procédé de traitement éiectrolytique ou d'oxydation anodique, notamment de galvanoplastie, qui comprend la mise en place dans une position initiale dite neutre, au moyen d'un porte-pièces amovible constituant une première électrode dans un bain de traitement contenu dans une cuve comportant une seconde électrode de polarité opposée à la première électrode, de pièces de géométrie complexe, caractérisé en ce que ;

a) les pièces de géométrie complexe sont telles que dans une position initiale neutre, des surfaces de ces pièces de géométrie complexe sont peu ou pas atteintes par les lignes de courant s'étabiissant entre ia première et la seconde électrode lors de la mise en œuvre du procédé de traitement ; et

b) pendant le traitement des pièces de géométrie complexe, on soumet les pièces à des rotations séquentielles de part et d'autre de leur position initiale neutre d'un angle pouvant aller jusqu'à 90°, en particulier de 45°, de manière à accroître l'exposition aux lignes de courant des surfaces des pièces de géométrie complexe initialement peu ou pas atteintes.

Selon l'invention, les angles de rotation des pièces complexes sont choisis en fonction du traitement et de fa géométrie des pièces, de manière à exposer de façon optimale les surfaces initialement non exposées aux lignes de courant établies pendant le traitement.

Ces angles de rotation séquentiels sont généralement compris entre 5 et 90° de part et d'autre de la position initiale neutre.

Lors d'un traitement, les pièces de géométrie complexe font l'objet de rotations séquentielles d'angles différents de part et d'autre de leur position initiale neutre et sont maintenues dans chacune de ces différentes positions pendant un temps de traitement suffisant pour obtenir un traitement aussi uniforme que possible des surfaces des pièces, notamment un dépôt éiectrolytique, par exemple par galvanoplastie.

Bien évidemment, le procédé de l'invention peut être mis en œuvre au moyen d'un programme d'ordinateur conçu en fonction de la complexité géométrique des pièces à traiter et du traitement prévu.

L'invention concerne également un porte-pièces pour le traitement électrolytique ou d'oxydation anodique, notamment de galvanoplastie, de pièces de géométrie complexe comprenant :

- une armature en matériau conducteur de l'électricité ayant des côtés supérieur et inférieur horizontaux réunis par deux côtés latéraux verticaux ;

- des supports mobiles en rotation conçus pour porter les pièces à traiter ; caractérisé en ce que :

- les supports mobiles sont maintenus verticalement entre les côtés supérieur et inférieur de l'armature de manière à pouvoir pivoter suivant un axe de pivotement vertical ;

- l'extrémité supérieure de chacun des supports mobiles comporte un élément coopérant avec un organe de commande dont l'actionnement fait pivoter séquentiellement les supports mobiles, de préférence d'un angîe maximal de 90°, et typiquement jusqu'à un angle d'au moins 45 ^e , de part et d'autre d'une position initiale neutre.

Le porte-pièces selon l'invention peut encore comporter les caractéristiques suivantes prises isolément ou selon des combinaisons quelconques de celles-ci :

- le côté supérieur de l'armature est constitué par une barre conductrice de l'électricité permettant le maintien du dispositif porte-pièces verticalement dans une cuve de traitement et son retrait de la cuve de traitement ;

- l'organe de commande est solidaire du côté supérieur horizontal de l'armature ;

- l'organe de commande est une crémaillère déplaçable linéairement selon un mouvement de va-eî-vient et les éléments aux extrémités supérieures des supports mobiles sont des pignons s'engrenant avec la crémaillère ;

- l'organe de commande est conçu pour être raccordé de manière amovible à un actionneur, par exemple un vérin électrique ;

- l'actionneur est solidaire du côté supérieur de l'armature ;

- les supports mobiles sont maintenus verticalement â rotation dans l'armature au moyen de paliers.

Dans une réalisation préférée du porte-pièces de l'invention, les pièces à traiter sont maintenues dos-à-dos par paire le long des supports,

L'invention concerne encore un dispositif pour le traitement électrolytique ou par oxydation anodique, en particulier la galvanoplastie, comprenant :

- au moins une cuve de traitement ayant une surface supérieure ouverte apte à contenir un bain de traitement et dans laquelle est disposée verticalement au moins une première électrode, généralement une anode ;

- un porte-pièces tei que défini ci-dessus constituant une seconde électrode de polarité opposée à la première électrode, généralement une cathode, pouvant être disposé verticalement dans la cuve, de manière que des pièces portées par le porte- pièces soient dans une position initialement neutre face à la première électrode, et

- au moins un actionneur de l'organe de commande du porte-pièces.

Dans une réalisation de l'invention, la cuve de traitement comprend, à l'intérieur de la cuve, disposée verticalement, une première électrode, typiquement une anode, une troisième électrode de même polarité que la première électrode et espacée de cette première électrode, le porte-pièces étant disposé de manière amovible entre la première et la troisième électrode.

De préférence, la première et fa troisième électrode sont des anodes et le dispositif porte-pièces constitue une cathode ;

Dans une réalisation du dispositif de traitement selon l'invention, l'actionneur de l'organe de commande est solidaire de la cuve de traitement.

Le dispositif de traitement selon l'invention peut comporter plusieurs cuves successives de traitement pour le traitement complet des pièces, les pièces à traiter étant placées successivement dans les différentes cuves pour leur traitement au moyen d'un unique porte-pièces selon rinvention. Dans ce cas, on peut prévoir sur chaque cuve un actionneur raccordable à l'organe de commande du porte-pièces.

En variante, l'actionneur de ('organe de commande peut être solidaire du porte-pièces et sera transporté avec le porte-pièces de cuve en cuve jusqu'à achèvement du processus de traitement des pièces.

En variante, l'organe de commande comprend un bras de commande raccordable à un actionneur externe, notamment fixé sur une cuve de traitement.

La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l ^' invention et comment elle peut être réalisée.

La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement :

- Figures 1A à 1 C, des représentations schématiques de l ^' impact des lignes sur les surfaces d'une pièce de géométrie complexe en fonction de leur orientation ;

- Figure 2, une vue en perspective d'une réalisation d ^' un porte-pièces selon l'invention dans sa position initiale neutre ;

- Figures 2A et 26, des vues de face et de dessus, respectivement du porte- pièces de la Figure 1 ;

- Figure 3, une vue en perspective du porte-pièces de ia Figure 1 après une rotation de 45° dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport à ia position initiale neutre ;

- Figures 3A et 38, des vues de face et de dessus, respectivement du porte- pièces de la Figure 3 ;

- Figures 4A et 4B, des vues de face et de dessus, respectivement du porte- pièces de la Figure 1 après une rotation de 45° en sens contraire des aiguilles d'une montre par rapport à ia position initiale neutre ;

- Figure 5, une vue en perspective schématique du porte-pièces de ia Figure 1 mis en place dans une cuve de traitement ;

- Figure 6, une vue de dessus du porte-pièces et de la cuve de traitement de la Figure 5, avec les pièces à traiter dans leur position initiale neutre par rapport aux anodes ;

- Figures 7 et S, des vues de dessus analogues â la Figure 6, après rotation de 45° des pièces à traiter, respectivement de part et d'autre, par rapport à la position initiale neutre ;

- Figures 9 et 10, des vues schématiques, respectivement de face et en perspective d'une réalisation des porte-pièces et d'une cuve de traitement selon l'invention, le porte-pièces étant sorti de la cuve.

En se référant aux Figures 2, 2A et 2B, on a représenté en perspective, en vues de face et de dessus, une réalisation d'un porte-pièces 1 selon l'invention.

Le porte-pièces 1 comprend une armature 2 généralement rectangulaire, en matériau électroconducteur, comportant un côté supérieur 2a, un côté inférieur 2b et deux côtés latéraux 2c.

Des supports de pièces aussi appelés chandelles 3, également en matériau éiectroconducteur, disposés paraiièiement aux côtés latéraux 2c de l'armature 2, sont maintenus entre le côté supérieur 2a et le côté inférieur 2b de l'armature 2 de façon à pouvoir tourner selon un axe vertical de part et d'autre d'une position initiale neutre telle que représentée sur ia Figure 2. Ce maintien rotatif peut se faire au moyen de paliers 4, par exemple des paliers fisses, solidaires des côtés supérieur 2a et inférieur 2b de l'armature 2, Des moyens d ^' attache 5 des pièces 6, par exemple des pinces, clips ou ressorts, sont disposés le long des supports. Dans ia réalisation représentée, les moyens d ^' attache 5 des pièces sont disposés le long des supports 3 de manière à maintenir les pièces 8 par paires opposées. Bien évidemment, d'autres dispositions des moyens d'attache 5, par exemple en quinconce, sont envisageables en fonction de ia géométrie des pièces à traiter et des traitements envisagés.

L'extrémité supérieure de chacun des supports rotatifs 3 est pourvue d'un pignon 7 qui s'engrène avec une crémaillère 8 solidaire du côté supérieur 2a de l'armature 2. Une extrémité de la crémaillère 8 est solidaire d'un bras de manœuvre 9 dont l'extrémité libre peut être raccordée de façon amovible à la tige de commande 11 d'un actionneur linéaire 10 tel qu'un vérin.

Une translation horizontale de ia crémaillère 8, dans un sens ou dans l'autre, fait tourner les supports 3, et par suite les pièces 6, de part et d'autre de la position initiale neutre.

Bien évidemment, la commande de ia rotation des supports 3 et donc des pièces 6 pourrait être réalisée par d ^' autres moyens tels qu'un système à cames ou encore à vis sans fin..

Le côté supérieur 2a de l'armature est une barre assurant le maintien de l'armature 2 dans une cuve de traitement et l'amenée de courant dans les supports rotatifs 3.

Comme cela est connu, l'armature 2, les supports 3 et moyens d'attache 5 des pièces sont en matériau conducteur de l'électricité et constituent dans leur ensemble une électrode, en particulier la cathode d'un dispositif de traitement électrolytique ou d'oxydation anodique, en particulier de galvanoplastie, et des moyens sont prévus, généralement sur le côté supérieur 2a par le raccordement à une source de courant.

A titre illustratif, on a représenté sur les Figures 3, 3A et 3B, respectivement en perspective, de face et de dessus, après une rotation des supports 3 de 45° dans le sens des aiguilles d'une montre, et sur les Figures 4A et 4B, de face et de dessus, après une rotation en sens contraire de 45°, le positionnement des pièces à traiter par rapport à la position initiale neutre de la Figure 2. Les pièces à traiter subissent donc une rotation en arc de cercle et qui est oscillatoire.

Le porte-pièces 1 selon l'invention est particulièrement conçu pour être utilisé dans un dispositif de traitement électrolytique ou d'oxydation anodique, en particulier ia galvanoplastie, et la mise en œuvre du procédé de l'invention.

En se référant aux Figures 5 à 10, on va maintenant décrire une réalisation d'un dispositif de traitement selon l'invention ainsi que la mise en œuvre du procédé de l'invention.

La Figure 5 représente ie porte-pièces 1 de l'invention mis en place dans une cuve de traitement 20 d ^' un dispositif seion l'invention. Comme le montre ia Figure 5, la cuve de traitement 20 est de forme généralement paraîléîépipédique.

La cuve 20 comprend une face supérieure ouverte 20a, un fond 20b et deux paires de parois latérales opposées, une paire principale 20c, 20d et une paire secondaire 20e, 20f.

Un jeu d'électrodes 21a, 21 b, typiquement des anodes, est disposé verticalement le long de chacune des parois latérales principales opposées 20c, 20d et se présente par exemple sous la forme de bandes électroconducfrîces rectangulaires verticales et parallèles.

Le porte-pièces 1 est disposé et maintenu verticalement dans la cuve 20 entre les jeux d'électrodes 21 a , 21 b, les extrémités du côté supérieur 2a de l'armature 2 reposant sur les bords supérieurs des parois latérales secondaires 20e, 20f, les supports 3 étant alors verticalement disposés en face des jeux d'électrodes 21a, 21 b, notamment de chacune des bandes constituant les jeux d'électrodes.

Un actionneur linéaire 10 est fixé sur ie rebord supérieur d'une paroi latérale secondaire 20e et est raccordé de manière amovible par sa tige de commande 1 1 au bras de manœuvre 9 de la crémaillère 8.

Les Figures 9 et 10 sont des vues de face et en perspective d'un dispositif de traitement selon l'invention avec te porte-pièces 1 en dehors de la cuve de traitement 20 avant ou après un traitement. Dans cette réalisation, l ^' actionneur linéaire 10 reste sur la cuve 20 après désengagement du bras de manœuvre 9 de ta crémaillère 8.

Bien évidemment, le dispositif selon l'invention peut comporter plusieurs cuves successives telles que décrites ci-dessus pour des traitements successifs différents des pièces 6 portées par un même porte-pièces 1.

Si, dans la réalisation décrite ci-dessus du dispositif, on prévoit un actionneur

10 fixé sur chaque cuve de traitement, on peut en variante prévoir un unique actionneur fixé à ia barre supérieure 2a de l'armature 2 du porte-pièces 1 , cet actionneur étant alors transporté de cuve en cuve en même temps que le porte-pièces.

Une mise en œuvre du procédé de l'invention va maintenant être décrite en liaison avec les Figures 5 à 10 et dans le cadre d'un traitement électrolytique. Comme le montrent les Figures 5 et 6, le porte-pièces 1 décrit ci-dessus, avec les pièces 6 de géométrie complexe à traiter disposées sur îes supports rotatifs 3, est placé verticalement dans une cuve de traitement 20 contenant un bain d'électrolyte, entre les jeux d'anodes 21 a et 21 h, la barre supérieure 20c de l'armature 2 reposant sur les côtés opposés de la surface supérieure ouverte 20a constituant les bords supérieurs des surfaces latérales secondaires 20e, 20f de la cuve 20 non pourvues d'anodes. La barre 2a est raccordée à une source de courant, par exemple au moyen d'une tresse conductrice ou des vés de contact (non représentés). Les supports rotatifs 3 sont électriquement raccordés à la barre 2a au moyen de tresses conductrices (non représentées).

En fonctionnement, i'armature 2 et les pièces 6 forment une cathode en face des jeux d ^' anodes 21 a et 21 b.

La crémaillère 8 est raccordée par l'intermédiaire du bras de manœuvre 9 à ia tige 11 d'un actionneur linéaire 10, par exempte un vérin, fixe sur le bord supérieur de ia surface latérale secondaire 20e de la cuve 20.

A ce stade, ies supports 3, et par suite les pièces à traiter 6, se trouvent dans une position initiale neutre dans laquelle les surfaces « a » des pièces 6 font directement face aux anodes 21a, 21 b et sont directement impactées par Ses lignes de courant L s'établissant entre les anodes et la cathode pendant le traitement. Par contre, les surfaces « b » et « c » des pièces 6 qui ne se trouvent pas en face des anodes ^' 21a, 21b, sont peu ou pas impactées par les lignes de courant L.

Pendant le traitement, on active séquentiellement l'actionneur linéaire 10.

Dans îa mise en œuvre représentée, on active une première fois i'actionneur linéaire 10 pour faire reculer la tige 11 et ainsi effectuer une translation vers la droite de la crémaillère 8, Cette translation vers la droite de la crémaiilère 8 a pour effet de faire pivoter les supports 3 dans le sens des aiguilles d'une montre, ici d'un angle de 45° par rapport à la position initiale neutre.

Suite à cette rotation des supports 3, l'exposition des surfaces « b » des pièces 6 aux anodes est accrue et i'impact des lignes de courant sur ces surfaces s'accroît {Figure 7).

On active alors une deuxième fois I'actionneur linéaire 10 pour faire avancer la tige 11 et ainsi effectuer une translation vers ia gauche de la crémaiilère 8. Cette transiation vers îa gauche de la crémaillère 8 a pour effet de faire pivoter les supports 3 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, ici d'un angle de 45° par rapport à la position initiale neutre. Suite à cette rotation des supports 3, l'exposition des surfaces « G » aux anodes est accrue et l'impact des lignes de courant L sur ces surfaces c s'accroît.

Bien évidemment, selon ie traitement et la complexité de la géométrie des pièces (Figure 8), on peut utiliser pendant le traitement plusieurs rotations d'un angle compris entre 0 degré (position initiale neutre) et 90° de part et d'autre de la position initiale neutre.

Egalement, ie temps de maintien à chacune des positions choisies dépendra du traitement et de la complexité géométrique des pièces.

Dans le cas d'un dépôt éiectrolytique, on choisira les angles de rotation et ie temps de maintien aux différentes positions angulaires de manière à obtenir un dépôt le plus homogène possible et notamment d'épaisseur la plus égale possible.

La séquence de rotations pendant un traitement peut être commandée automatiquement par programme d'ordinateur.

A la fin du traitement, le bras de manœuvre 9 est verrouillé en position neutre et est déconnecté de fa tige 11 dé l'actionneur et la barre supérieure 2a est débranchée. Le porte-pièces 1 , avec ies pièces 6 traitées, est a fors retiré de la cuve 20, l'actionneur 10 restant fixé sur la cuve 20.

Le porte-pièces 1 , avec ies pièces 6, peut être aiors placé dans une autre enceinte de traitement pour un autre traitement éiectrolytique ou autre traitement, par exemple séchage, cuisson, etc., ou les pièces 8 peuvent être démontées du porte- pièces 1 et stockées avant expédition.