INSTALACIÓN Y PROCEDIMIENTO PARA EL ESTAÑADO ELECTROLÍTICO DE BANDAS DE ACERO.

Procedimiento de estañado electrolítico de una banda de acero (20) en al menos una cuba de electrodeposición (30) llena de una solución electrolítica que comprende un ácido AH e iones de estaño 2+ Sn en forma de un compuesto SnA 2 con A que designa un anión ácido,

el compuesto SnA 2 procede de un reactor de electrodisolución de estaño (10), dicho procedimiento de estañado aplica un ánodo no soluble (60) y la banda metálica (20) que constituye un cátodo que se sumergen en la solución electrolítica y entre las que se aplica una diferencia de potencial, caracterizado en que, se mantiene constante la concentración de ácido AH en la solución electrolítica de la cuba (30) realizando las siguientes etapas:

a. se proporciona un reactor de electrodisolución de estaño (10) que comprende un cátodo insoluble (120) y un ánodo de estaño (160), entre los que se aplica una diferencia de potencial, el ánodo de estaño (160) y el cátodo insoluble (120) están separados por una membrana aniónica de electrodiálisis o de electrólisis (140) que define una zona catódica (1200) que integra el cátodo insoluble (120) y una zona anódica (1600) que integra el ánodo de estaño (160), el compuesto SnA 2 procedente de la zona anódica (1600) del reactor de electrodisolución de estaño (10); y caracterizado en que la banda metálica esta en desplazamiento continuo en la cuba de electrodeposición (30) y en las siguientes etapas:

b. se dispone en la solución electrolítica de la cuba de electrodeposición (30) de una membrana aniónica (MA) entre la banda metálica (20) y el ánodo insoluble (60), esta membrana aniónica (40) esta comprendida de un módulo amovible de recuperación de ácido en la cercanía del ánodo insoluble y define un compartimento anódico (600) que comprende el ánodo insoluble (60) y un compartimento catódico (200) que comprende la banda metálica (20);

c. se pone en circulación una parte de la solución electrolítica entre el compartimiento anódico (600) de la cuba de electrodeposición (30) y la zona catódica (1200) del reactor de electrodisolución de estaño (10).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2008/000912.

Solicitante: SIEMENS VAI METALS TECHNOLOGIES SAS.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 51 RUE SIBERT 42403 SAINT CHAMOND FRANCIA.

Inventor/es: BARBIERI,Philippe.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 27 de Junio de 2008.

Clasificación PCT:

  • B01D61/44 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B; aparato de vórtice B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 61/00 Procedimiento de separación que utilizan membranas semipermeables, p. ej. diálisis, ósmosis o ultrafiltración; Aparatos, accesorios u operaciones auxiliares, especialmente adaptados para ello (separación de gases o vapores por difusión B01D 53/22). › Electrodiálisis con selectividad iónica.
  • C25D17/12 QUIMICA; METALURGIA.C25 PROCESOS ELECTROLITICOS O ELECTROFORETICOS; SUS APARATOS.C25D PROCESOS PARA LA PRODUCCION ELECTROLITICA O ELECTROFORETICA DE REVESTIMIENTOS; GALVANOPLASTIA (fabricación de circuitos impresos por deposición metálica H05K 3/18 ); UNION DE PIEZAS POR ELECTROLISIS; SUS APARATOS (protección anódica o catódica C23F 13/00; crecimiento de monocristales C30B). › C25D 17/00 Elementos estructurales, o sus ensambles, de células para revestimiento electrolítico. › Forma o configuración (C25D 17/14 tiene prioridad).
  • C25D19/00 C25D […] › Instalaciones para revestimientos electrolíticos.
  • C25D21/14 C25D […] › C25D 21/00 Procedimientos para el servicio u operación de las células para revestimiento electrolítico. › Adición controlada de los componentes del electrolito.
  • C25D21/22 C25D 21/00 […] › por cambio iónico.
  • C25D3/30 C25D […] › C25D 3/00 Revestimientos electrolíticos; Baños utilizados. › de estaño.
  • C25D5/02 C25D […] › C25D 5/00 Revestimientos electrolíticos caracterizados por el proceso; Pretratamiento o tratamiento posterior de las piezas. › Deposiciones de áreas superficiales seleccionadas.
  • C25D7/06 C25D […] › C25D 7/00 Deposiciones de metales por vía electrolítica caracterizadas por el objeto revestido. › Alambres; Cintas; Chapas.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2375247_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Instalación y procedimiento para el estañado electrolítico de bandas de acero La invención concierne de manera general al estañado electrolítico usando ánodo insoluble de bandas de acero, y más concretamente a un procedimiento de estañado electrolítico usando ánodo insoluble, la instalación para su aplicación y un módulo para la recuperación del ácido del baño electrolítico. La ausencia de toxicidad del estaño y la excelente protección contra la corrosión que aporta al acero condujeron desde hace tiempo a la utilización de acero blando estañado en el ámbito del embalaje alimentario donde se conoce bajo el nombre de hojalata. La fabricación de hojalata se realiza generalmente a partir de bobinas (" chapas ") de acero blando o ultrablando, que se someten previamente una operación de laminado en caliente, seguida de una operación de laminado en frío. Al final de estas operaciones de laminado, se obtienen las bandas de acero de algunos décimos de milímetros de espesor. Estas bandas son a continuación recocidas, templadas (skin-pass), desengrasadas, decapadas y luego estañadas según un procedimiento de estañado electrolítico (o incluso "electoestañado"). El estañado es seguido típicamente por operaciones de acabado tales como la refusión del revestimiento, la pasivación, y el aceitado. El electroestañado es un procedimiento de electrodeposición de estaño sobre un substrato metálico, que consiste en 2+ establecer la transferencia de iones estañosos Sn hacia la banda que debe de revestirse según el equilibrio: 2 + Sn + 2 e Sn depositado Esta reacción implica la disponibilidad de iones de estaño en el baño. Además de estos iones de estaño, el baño contiene un ácido destinado a reducir el pH y a aumentar la conductividad eléctrica. Contiene también aditivos que contribuyen, entre otras cosas, a estabilizar los iones de estaño impidiéndoles oxidarse, y evitar la formación de deposiciones de óxido de estaño causados por la oxidación de estos iones de estaño. Existen dos grandes categorías de procedimientos de electroestañado: la primera categoría reagrupa los procedimientos que usan un ánodo soluble, o procedimientos denominados "con ánodo soluble ", y la segunda categoría reagrupa los procedimientos que usan un ánodo insoluble, o procedimientos denominados "con ánodo insoluble". Los procedimientos de electroestañado denominados con ánodo soluble se usan en instalaciones de estañado electrolítico que recurren mayoritariamente a ánodos de estaño de alta pureza (es decir, a ánodos que comprenden al menos un 99,85% en peso de estaño), que se disuelven durante la electrolisis y llenan el baño de iones de estaño 2+ Sn . Un ejemplo de instalación de electroestañado con ánodo soluble conocido por los expertos en la materia está representado en la figura 1. Se trata de una instalación de electroestañado 1 vertical, en la cual una banda 2 que debe de revestirse se sumerge en una cuba de revestimiento 3 (o una cuba de electrodeposición) enrollándose sobre dos rodillos conductores 41, 42 y un rodillo de fondo 5, formando así un ramal descendiente 21 y un ramal ascendiente 22. Ambos rodillos conductores 41, 42 alimentan la banda 2 de corriente eléctrica. Los ánodos solubles en estaño 61,62 están dispuestos en una y otra parte de los ramales descendiente 21 y ascendiente 22 de la banda de acero 2 que debe revestirse. Esta banda de acero 2 se conecta al polo negativo (representado por el símbolo " - " en la figura 1) de un generador de corriente eléctrica (no representado en la figura 1), y constituye así el cátodo y los ánodos solubles 61, 62 se conectan al polo positivo (representado por el símbolo " + " sobre la figura 1) de este generador, constituyendo así el ánodo. Los ánodos 61, 62 y los ramales descendientes 21 y ascendientes 22 de la banda de acero 2 se sumergen parcialmente en una solución electrolítica 7 (o electrolito). Existen varios procedimientos de electroestañado "con ánodo soluble", que difieren unos de los otros con arreglo al electrolito utilizado. Pero, en todos los procedimientos de electroestañado "con ánodo soluble", el revestimiento electrolítico de estaño de la banda de acero 2 se desarrolla según las reacciones siguientes: Con el cátodo: Con el ánodo: SnA e 2 + 2 Sn + 2A 2A SnA2 Sn + + 2e En los procedimientos de electroestañado denominados con ánodo insoluble, se sustituye el ánodo de estaño por un ánodo no soluble, por ejemplo un ánodo en titanio con un recubrimiento de un metal (por ejemplo un metal de la familia del platino) o de un óxido metálico. En este tipo de procedimiento, los iones de estaño necesarios para el revestimiento son, en este caso, resultado del baño de electrolito mismo bajo la forma de un compuesto de la 2   fórmula SnA 2 , siendo A un radical ácido. Las reacciones que se desarrollan en el ánodo y con el cátodo son evidentemente diferentes: Con el cátodo: Con el ánodo: SnA e 2 + 2 Sn + 2A + H O 1 2 2O2 + 2H + 2e Los procedimientos de electroestañado denominados con ánodo insoluble se distinguen por tanto de los denominados con ánodo soluble en que conducen a la formación de ácido en el baño electrolítico correlativamente a su empobrecimiento en estaño. Estas modificaciones continuas necesitan por lo tanto una regeneración, el baño también continúa. El experto en la materia conoce los procedimientos de electroestañado con ánodo insoluble en los que una parte del electrolito se pone en recirculación en vista de la regeneración sin interrupción del baño electrolítico. Así, por ejemplo, la patente americana US 4, 181, 580 describe una instalación de electroestañado ilustrada en la figura 2, que usa ánodos no solubles 61, 62, un circuito de recirculación 8 del electrolito 7, y un reactor de lecho fluidizado 9, en el que se introduce el electrolito 7, los granulados de estaño 91, y una corriente gaseosa 92 rica en oxígeno. Este procedimiento presenta no obstante el inconveniente de inducir a la formación de iones de estaño tetravalentes según la reacción: + 4+ Sn + O2 + 4 H Sn + 2H 2O 2 2+ + O + 4+ + 4H 2Sn + 2H O Sn 2 2 4+ Estos iones Sn se precipitan en forma de deposiciones que necesitan recuperarse regularmente, lo que disminuye mucho el interés en tal procedimiento. En todas las instalaciones de electroestañado que aplica ánodos insolubles, es necesario recurrir a instalaciones de 2+ disolución de estaño para producir iones de estaño Sn en el baño. Estas instalaciones de disolución de estaño pueden ser por una instalación del tipo reactor de lecho fluidizado, como el descrito en la patente US 4,181,580, o bien un reactor de electrodisolución eléctrica de estaño, como el descrito en la solicitud de patente japonesa JP 07268697. En este tipo de instalación de electroestañado, es necesario además aplicar los medios externos a la cuba de revestimiento y a la instalación de disolución de estaño para mantener el contenido en ácido constante en la cuba de electrodeposición, lo cual necesita instalaciones complejas y costosas. Por extensión, US6251255B1 presenta un procedimiento de electroestañado de un objeto estático en una cuba de 2+ electrodeposición llena de una solución electrolítica que comprende un ácido y los iones de estaño Sn en forma de un compuesto SnA 2 con A que designa un anión ácido, el compuesto SnA 2 procede de un reactor de electrodisolución de estaño, dicho procedimiento de estañado aplica un ánodo no soluble y el objeto constituye un cátodo que se sumergen en la solución electrolítica y entre las cuales se aplica una diferencia de potencial, caracterizado en que se mantiene constante la concentración en ácido AH en la solución electrolítica de la cuba realizando la siguiente etapa: se proporciona un reactor de electrodisolución de estaño (10) que comprende un cátodo insoluble y un ánodo de estaño (160), entre los que se aplica una diferencia de potencial, el ánodo de estaño y el cátodo insoluble están separados por una membrana aniónico de electrodiálisis o electrolisis que define una zona catódica que integra el cátodo insoluble y una zona anódica que integra el ánodo de estaño, el compuesto SnA 2 procede de la zona anódica del reactor de electrodisolución de estaño. Este procedimiento para mantener constante la concentración en ácido AH en la solución electrolítica tiene, no obstante, sus límites en una aplicación más dinámica como la del electroestañado de una banda en desplazamiento dinámico continuo, ya que en particular los problemas de concentración en ácido y en iones de estaño mencionados anteriormente todavía persisten La presente invención por consiguiente tiene por objeto un procedimiento de electroestañado y una instalación para su aplicación que soluciona los inconvenientes de la técnica anterior, sin recurrir a medios... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de estañado electrolítico de una banda de acero (20) en al menos una cuba de electrodeposición (30) llena de una solución electrolítica que comprende un ácido AH e iones de estaño 2+ Sn en forma de un compuesto SnA 2 con A que designa un anión ácido, el compuesto SnA 2 procede de un reactor de electrodisolución de estaño (10), dicho procedimiento de estañado aplica un ánodo no soluble (60) y la banda metálica (20) que constituye un cátodo que se sumergen en la solución electrolítica y entre las que se aplica una diferencia de potencial, caracterizado en que, se mantiene constante la concentración de ácido AH en la solución electrolítica de la cuba (30) realizando las siguientes etapas: a. se proporciona un reactor de electrodisolución de estaño (10) que comprende un cátodo insoluble (120) y un ánodo de estaño (160), entre los que se aplica una diferencia de potencial, el ánodo de estaño (160) y el cátodo insoluble (120) están separados por una membrana aniónica de electrodiálisis o de electrólisis (140) que define una zona catódica (1200) que integra el cátodo insoluble (120) y una zona anódica (1600) que integra el ánodo de estaño (160), el compuesto SnA 2 procedente de la zona anódica (1600) del reactor de electrodisolución de estaño (10); y caracterizado en que la banda metálica esta en desplazamiento continuo en la cuba de electrodeposición (30) y en las siguientes etapas: b. se dispone en la solución electrolítica de la cuba de electrodeposición (30) de una membrana aniónica (MA) entre la banda metálica (20) y el ánodo insoluble (60), esta membrana aniónica (40) esta comprendida de un módulo amovible de recuperación de ácido en la cercanía del ánodo insoluble y define un compartimento anódico (600) que comprende el ánodo insoluble (60) y un compartimento catódico (200) que comprende la banda metálica (20); c. se pone en circulación una parte de la solución electrolítica entre el compartimiento anódico (600) de la cuba de electrodeposición (30) y la zona catódica (1200) del reactor de electrodisolución de estaño (10). 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado en que, se mantiene constante la concentración en iones de estaño 9 2+ Sn en la solución electrolítica de la cuba de electrodeposición (30) al poner en circulación la solución electrolítica entre el compartimento catódico (200) de la cuba de electrodeposición (30) y la zona anódica (1600) del reactor de electrodisolución de estaño (10). 3. Instalación (1) para el estañado electrolítico de una banda de acero (2), dicha instalación (1) comprende: al menos una cuba de electrodeposición (30) llena de una solución electrolítica que 2+ comprende un ácido AH y los iones de estaño Sn bajo forma de un compuesto SnA 2 con A que designa una función ácida, dicha cuba de electrodeposición (30) consta de un ánodo (60) insoluble sumergido en la solución electrolítica de la cuba de electrodeposición (30) y un cátodo (20) constituido por la banda metálica en la solución electrolítica de la cuba de electrodeposición (30), y y un reactor de electrodisolución de estaño (10), el reactor de electrodisolución de estaño (10) consta de un cátodo insoluble (120) y un ánodo de estaño soluble (160), el ánodo de estaño (160) y el cátodo insoluble (120) están separados por una membrana aniónica de electrodiálisis o electrolisis (140) que define una zona catódica (1200) que integra el cátodo (120) y una zona anódica (1600) que integra el ánodo de estaño (160), y caracterizado en que, la banda está en desplazamiento continuo en la cuba de electrodeposición (30); la cuba de electrodeposición (30) comprende por otro lado una membrana aniónica (40) dispuesta en la solución electrolítica (30) de la cuba de electrodeposición (30) entre la banda metálica (20) y el ánodo insoluble (60), abarcando un módulo amovible de recuperación de ácido en la proximidad del ánodo insoluble y definiendo un compartimento anódico (600) que comprende el ánodo insoluble (60) y un compartimento catódico (200) que comprende la banda metálica (20), dicha instalación de estañado (1) comprende por otro lado un circuito de recirculación (400) de la solución electrolítica entre el compartimento anódico (600) de la cuba de electrodeposición (30) y la zona catódica (1200) del reactor de electrodisolución de estaño (10). 4. Instalación (1) según la reivindicación 3,   caracterizada en que, comprende además un segundo circuito (300) de recirculación de la solución electrolítica entre el compartimiento catódico (200) de la cuba de electrodeposición (30) y la zona anódica (1600) del reactor de electrodisolución de estaño (10). 5. Instalación según la reivindicación 3 o 4, caracterizada en que, la membrana aniónica (40) y el ánodo insoluble (60) se integran en un módulo de recuperación (8). 6. Instalación según la reivindicación 3 ó 4, caracterizada en que, la membrana aniónica (40) se integra en un módulo (80, 800) amovible que comprende una membrana aniónica (40) y un bastidor para sostener dicha membrana (40), dicho bastidor esta realizado en un material no conductor de electricidad. 7. Instalación según la reivindicación 6, caracterizada en que, el módulo (80, 800) integra también un ánodo (60), y este se presenta en forma de una cajita plana que comprende: la membrana aniónica (40) y el ánodo (60) que se presentan en forma de hojas, y dos caras principales (81, 81a), una de estas caras (81a) es una cara activa provista de dicha membrana aniónica (40), el ánodo (60) está dispuesto en la cajita (80) detrás de la membrana aniónica (40). 8. Instalación según la reivindicación 6, caracterizada en que, la membrana aniónica (40) del módulo (80, 800) se mantiene en el bastidor por un enrejado (41). 9. Instalación según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado en que, una o varias aperturas (82) se forman en el bastidor del módulo (80, 800) a nivel de la cara activa (81). 10. Instalación según la reivindicación 7, caracterizada en que, la membrana aniónica (40) del módulo (80, 800) se presenta bajo forma de una hoja y el bastidor se presenta bajo forma de U con dos ramas (811, 812), la membrana aniónica (40) esta integrada en una de las ramas (811).   11   12   13   14

 

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