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Patent 2210961 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent Application: (11) CA 2210961
(54) English Title: ANODE DE PLAQUAGE ELECTROLYTIQUE RESONANTE
(54) French Title: RESONATING ELECTROLYTIC PLATING ANODE
Status: Deemed Abandoned and Beyond the Period of Reinstatement - Pending Response to Notice of Disregarded Communication
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • C25D 05/20 (2006.01)
  • C25D 07/04 (2006.01)
  • C25D 17/12 (2006.01)
(72) Inventors :
  • POP, MIHAI G.M. (United States of America)
  • GALFORD, JAMES E. (United States of America)
  • STEWART, DONALD R. (United States of America)
(73) Owners :
  • FRAMATOME TECHNOLOGIES, INC.
(71) Applicants :
  • FRAMATOME TECHNOLOGIES, INC. (United States of America)
(74) Agent: ROBIC AGENCE PI S.E.C./ROBIC IP AGENCY LP
(74) Associate agent:
(45) Issued:
(22) Filed Date: 1997-07-30
(41) Open to Public Inspection: 1998-01-31
Availability of licence: N/A
Dedicated to the Public: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): No

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
688,907 (United States of America) 1996-07-31

Abstracts

English Abstract

The electrolytic plating anode comprises a hollow anode (12) and a resonator (14) along the inner surface of the hollow anode (12). A binder (16) provides a bond between the resonator (14) and the inner surface of the anode (12). The anode according to the invention is used particularly for electrolytic plating of the inner surface of steam generator tubes for nuclear reactors employing pressurized water.


French Abstract


L'anode de plaquage électrolytique comporte une anode creuse (12)
et un résonateur (14) disposé suivant la surface intérieure de l'anode
creuse (12). Un liant (16) assure la liaison entre le résonateur (14) et la
surface intérieure de l'anode (12). L'anode suivant l'invention est utilisée en
particulier pour le plaquage électrolytique de la surface intérieure de tubes
de générateurs de vapeur de réacteurs nucléaires à eau sous pression.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.


14
REVENDICATIONS
1.- Anode de plaquage électrolytique résonante caractérisée en ce
qu'elle comporte:
(a) une anode creuse (12) ayant une surface intérieure, et
(b) un résonateur (14) aligné suivant ladite surface intérieure de
ladite anode (12).
2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il
comporte de plus un liant (16) assurant la liaison entre ledit résonateur (14) et
ladite surface intérieure de ladite anode (12).
3.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le liant
(16) est un liant polymère.
4.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le liant
(16) est un adhésif résistant à la corrosion en matière polymère.
5.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le liant
(16) présente un retrait après polymérisation inférieur à à peu près
0,0002 mm par mm.
6.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le liant
(16) est à peu près dimensionnellement stable.
7.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le liant
(16) est résistant du point de vue thermique et aux chocs mécaniques.
8.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le liant
(16) résiste chimiquement aux électrolytes.
9.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit
liant (16) présente une résistivité volumique supérieure à à peu près 1014
Ohms.cm.
10.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que
l'anode (12) est tubulaire.
11.- Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que
ladite anode est formée en assurant la liaison de cristaux en matière
céramique avec un liant polymère (16) le long de la surface du tube anode (12) àl'intérieur du tube anode creux (12) et contre cette surface, lesdits cristaux

liés et ledit tube anode (12) formant un seul corps résonant et lesdits
cristaux étant connectés électriquement.
12.- Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que
ladite anode tubulaire (12) présente une longueur supérieure à son diamètre.
13.- Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que
ladite anode tubulaire (12) a une épaisseur de paroi comprise entre 1,5 et
3 mm environ.
14.- Dispositif suivant la revendication 13, caractérisé en ce que
ladite anode tubulaire (12) a une épaisseur de paroi d'à peu près 1,90 mm.
15.- Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que
ladite anode tubulaire a un diamètre extérieur compris entre 4,8 et 12,7 mm
environ.
16.- Dispositif suivant la revendication 15, caractérisé en ce que
ladite anode tubulaire (12) a un diamètre extérieur d'à peu près 6,5 mm.
17.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite
anode (12) est en un matériau électriquement conducteur et résistant
chimiquement au bain chimique.
18.- Dispositif suivant la revendication 17, caractérisé en ce que
ladite anode (12) est constituée par du titane recouvert de platine.
19.- Anode de plaquage électrolytique comportant un corps d'anode
creux (12) ayant une surface intérieure et un résonateur (14), caractérisée
en ce que le résonateur (14) en matière céramique est aligné suivant ladite
surface intérieure de ladite anode (12).
20.- Dispositif suivant la revendication 19, caractérisé en ce que
ladite anode (12) et ledit résonateur (14) en matière céramique sont
tubulaires.
21.- Dispositif suivant la revendication 19, caractérisé en ce que ledit
résonateur (14) en matière céramique comporte de plus un conduit interne
(20).
22.- Dispositif suivant la revendication 21, caractérisé en ce que
lesdits résonateurs (14) en matière céramique ont un diamètre extérieur entre
4,4 et 19 mm environ.

16
23.- Dispositif suivant la revendication 22, caractérisé en ce que ledit
conduit interne (20) dudit résonateur (14) en matière céramique présente un
diamètre intérieur qui n'est pas inférieur à 2 mm.
24.- Dispositif suivant la revendication 21, comportant de plus un liant
de revêtement dudit conduit intérieur (20) dudit résonateur (14) en matière
céramique.
25.- Dispositif suivant la revendication 20, caractérisé en ce que ledit
résonateur (14) en matière céramique est creux et aligné de manière
coaxiale suivant ladite surface intérieure de ladite anode tubulaire (12).
26.- Dispositif suivant la revendication 19, caractérisé en ce que ledit
résonateur (14) en matière céramique comporte une pluralité de segments
en matière céramique.
27.- Dispositif suivant la revendication 19, caractérisé en ce que ledit
résonateur (14) en matière céramique est choisi dans le groupe comportant
des cristaux en matière céramique de titanate de plomb zirconium et de
barium.
28.- Anode de plaquage électrolytique résonante, caractérisée en ce
qu'elle comporte:
(a) une anode creuse (12) ayant une surface intérieure,
(b) un résonateur (14) en matière céramique ayant une surface extérieure
alignée suivant ladite surface intérieure de ladite anode (12), et
(c) un liant (16) assurant la liaison de ladite surface extérieure dudit
résonateur (14) en matière céramique à ladite surface intérieure de ladite
anode.
29.- Dispositif suivant la revendication 28, caractérisé en ce que ledit
résonateur (14) en matière céramique est constitué d'une pluralité de
tronçons de résonateur reliés l'un à l'autre par ledit liant.
30.- Dispositif selon la revendication 28, caractérisé en ce que ledit
résonateur (14) en matière céramique est constitué d'une pluralité de particulesen matière céramique cristalline reliées entre elles et à ladite anode
par ledit liant (16), lesdites particules en matière céramique cristallines liées
audit tube d'anode (12) formant un seul corps résonant.

17
31.- Anode de plaquage électrolytique résonante, caractérisée en ce
qu'elle comporte:
(a) une anode creuse (12) ayant un conduit intérieur traversant et
une extrémité,
(b) un résonateur (14) en matière céramique ayant un conduit (20)
traversant, et
(c) un liant (16) assurant la liaison entre lesdits résonateurs en
matière céramique et ladite anode dans lequel lesdits conduits sont alignés.
32.- Dispositif suivant la revendication 31, caractérisé en ce que ledit
résonateur (14) en matière céramique est constitué d'une pluralité de
tronçons de résonateur reliés entre eux par ledit liant.
33.- Dispositif suivant la revendication 31, caractérisé en ce que ledit
résonateur (14) en matière céramique est constitué d'une pluralité de particulesen matière céramique cristalline reliées entre elles et à ladite anode
par ledit liant (16), lesdites particules en matière céramique cristalline et
ledit tube d'anode (12) formant un corps résonant.
34.- Dispositif suivant la revendication 31, caractérisé en ce que ledit
résonateur (14) en matière céramique est monté à une extrémité de ladite
anode.
35.- Dispositif selon la revendication 31, caractérisé en ce que ledit
résonateur (14) en matière céramique est monté le long dudit conduit
traversant de ladite anode (12).

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


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.. . .
Anode de plaquaqe ~lectrolytique résonante
La présente invention concerne de manière générale le plaquage
électrolytique de la surface intérieure de tubes de générateurs de vapeur et
de façon plus particulière une anode de plaquage électrolytique résonante
prévue pour utiliser l'énergie ultrasonore pour améliorer le procédé de pla-
10 quage électrolytique.
Les générateurs de vapeur des réacteurs nucléaires comportent desfaisceaux de tubes de grandes dimensions. Quand le générateur de vapeur
est mis en fonctionnement, le faisceau de tubes du générateur de vapeur
doit constituer une barrière de pression adaptée au fluide de refroidisse-
15 ment du réacteur nucléaires. Généralement, I'intégrité des parois des tubesfournit une assurance raisonnable que les tubes du générateurs de vapeur
présentent une intégrité de structure et une absence de fuite suffisante pour
fonctionner tel qu'il est prévu. Après un certain temps de fonctionnement du
générateur de vapeur, des manchettes doivent être utilisées pour réparer
20 des portions défectueuses de tubes du générateur de vapeur et ainsi main-
tenir les tubes en service.
Une des techniques de réparation par des manchettes qui a été ac-
ceptée fait appel à un plaquage électrolytique par du nickel dans lequel des
zones du tube peuvent être pl~uées électrolytiquement pour fournir une
25 réparation desdits tubes qui puisse faire l'objet d'une qualification et d'une
acceptation.
Une conception courante d'anode de plaquage électrolytique utilisée
pour des tubes de générateurs de vapeur consiste de manière typique en
une simple anode non consommable cylindrique. Les tubes du générateur
30 de vapeur constituent une cathode. Les ions déposés à l'intérieur du tube
de générateur de vapeur pendant le processus de plaquage électrolytique

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.
sont fournis par une solution de sel de nickel qui est mise en circulation en-
tre l'anode et la cathode.
Le procédé conventionnel de plaquage électrolytique est lent, pre-
nant souvent de quatre heures et demi à cinq heures pour nettoyer et pla-
5 quer électrolytiquement une longueur de tube. De plus, le tube plaqué élec-
trolytiquement peut présenter des contraintes internes résiduelles, peut être
relativement poreux, spécialement dans le substrat de Watts et peut pré-
senter des changements de ductilité ayant pour origine des vides ou des
inclusions d'hydrogène inhérentes à ce procédé et des grains de nickel de
10 tailles différentes à travers le plaquage électrolytique.
Le procédé de plaquage électrolytique lui-même demande de 3,5 à 4
heures pour être réalisé de manière complète. Cet intervalle de temps est
plutôt long si l'on considère le temps total disponible et le nombre de tubes
de générateurs de vapeur qui nécessitent une réparation.
De plus, différentes expériences ont montré que le procédé de pla-
quage électrolytique produit des contraintes internes dans le matériau pla-
qué électrolytiquement. De nombreuses théories ont été conçues pour ex-
pliquer ce phénomène. Les théories les plus reconnues prennent en compte
une désorganisation du réseau, une codéposition de l'hydrogène, la jonc-
tion de cristallites, le développement des dislocations, I'énergie en excès et
la déshydratation (théorie de Kushner). Ces théories sont expliquées avec
plus de détail par T. K. Dennis et T.E. Such. Plaquage de nickel et de
chrome, Troisième Edition, Woodhead Publishing Limited, Cambridge, En-
gland, 1993, pages 190-194.
Le matériau plaqué électrolytiquement, dans un grand nombre de
conditions opératoires, peut avoir des allongements de cristaux plus faibles
que le matériau de base. On a noté que la ductilité des tubes est réduite
quand le matériau plaqué électrolytiquement a des allongements plus fai-
bles que le matériau de base. La ductilité réduite est attribuée, par quelques
auteurs, aux contraintes internes entre les grains de nickel et, par d'autres
auteurs, à la codéposition de l'hydrogène et la codéposition d'espèces
contaminantes. Les auteurs qui ont discuté de cette ductilité réduite com-

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portent: R.L. Zeller, lll and Uziel Landau. The Effect of Hydrogen on the
Ductility of Electrodeposited Ni-P Amorphous Alloys - J. Electrochem. Soc.,
Vol. 137, No. 4, April 1990. Les ouvrages mentionnés ci-dessus sont incor-
porés à la demande de brevet comme référence dans leur totalité.
Egalement, en fonction de la méthode d'application d'un champ élec-
trique pendant le plaquage électrolytique, le nickel déposé à partir d'une
électrode présente souvent une grande variation de taille de pores et de
densité. Ce phénomène est facilement observé par les images de microgra-
phie électronique à balayage des dépôts.
De manière additionnelle, les tailles de grains déposés électrolyti-
quement peuvent être entièrement non uniformes dans les procédés de
plaquage électrolytique suivant l'état de l'art. Cette non uniformité est due
au fait que le champ électrique dépend de nombreux paramètres compor-
tant le cycle de courant et la chimie de la solution, parmi d'autres.
Le brevet US-A4.624.760 décrit un procédé et un dispositif pour la
protéction contre la corrosion d'un tube de générateur de vapeur. Le dispo-
sitif comporte un bouchon supérieur et un bouchon inférieur ayant des dia-
mètres permettant d'effectuer le bouchage étanche d'un tube de générateur
de vapeur. Le conduit passe à travers le bouchon inférieur, rendant possi-
ble, respectivement, d'alimenter en électrolyte le volume intérieur du tube
entre les bouchons supérieur et inférieur et d'évacuer l'électrolyte de ma-
nière qu'il puisse être récupéré dans un récipient de stockage. La pompe
permet à l'électrolyte de circuler depuis le récipient de stockage jusqu'au
volume intérieur du tube entre les bouchons. Un ajustement de la composi-
tion de l'électrolyte pour un dépôt de nickel peut être fait dans le récipient
- de stockage.
Dans ce brevet, une électrode tubulaire perforée ayant un diamètre
légèrement plus petit que le diamètre du tube du générateur de vapeur est
fixée sur le bouchon inférieur. L'électrode tubulaire est reliée au pôle positifd'un générateur à courant continu. Le pôle négatif du générateur à courant
continu est relié aux tubes de générateur de vapeur. Des dispositifs tels que

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.
décrits dans ce brevet ne permettent pas de résoudre les problèmes de l'art
antérieur qui ont été évoqués ci-dessus.
De manière spécifique, le procédé de plaquage électrolytique est en-
core très lent, le matériau plaqué électrolytiquement présente toujours des
5 contraintes internes résiduelles, est relativement poreux et, dans un grand
nombre de conditions opératoires, devient moins ductile que le matériau de
base et présente des grains de nickel de taille non uniforme.
US-A4.849.084 décrit un dispositif similaire comprenant une tige et
un dispositif d'étanchéité permettant d'isoler une partie de la surface inté-
10 rieure d'un tube de générateur de vapeur des zones adjacentes. Le disposi-
tif d'étanchéité comporte deux ensembles espacés le long de la longueur de
la tige. Chaque ensemble est constitué par un piston annulaire monté glis-
sant sur le corps de la tige et au moins un joint d'étanchéité annulaire inter-
calé entre le piston et le flasque de support radial. De l'air comprimé est
15 fourni au piston, permettant ainsi de comprimer le joint et de provoquer son
expansion radiale. Ce brevet n'améliore pas ou ne permet pas de surmonter
les inconvénients de l'art antérieur décrit ci-dessus en ce qui concerne la
vitesse et la qualité du procédé d'électroplaquage.
Ainsi, il subsiste un besoin relatif à un dispositif nouveau et amélioré
20 et à un procédé pour plaquer électrolytiquement les surfaces internes de
tubes de générateur de vapeur qui diminue sensiblement le temps néces-
saire pour nettoyer et plaquer électrolytiquement les surfaces du tube tout
en réduisant en même temps les contraintes internes résiduelles dans le
matériau de plaquage électrolytique, en accroissant la ductilité, en réduisant
25 le nombre et la taille des pores ou en accroissant l'uniformité de la taille des
grains dans les dépôts de plaquage électrolytique.
La présente invention concerne une anode de plaquage électrolyti-
que résonante pour le plaquage électrolytique de la surface intérieure de
tubes de générateurs de vapeur. L'invention est relative à une anode de
30 plaquage électrolytique résonante constituée d'un certain nombre de pièces
tubulaires en matériau céramique résonant. Les pièces en matériau réso-
nant 14 sont collées à l'intérieur d'un tube anode pour créer un simple vo-

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lume résonant. Les pièces en matériau résonant 14 peuvent aussi être
montées à une extrémité de l'électrode constituant l'anode. D'autres modes
de réalisation peuvent comporter une combinaison de pièces résonantes le
long de la partie intérieure de tube anode ou montées à l'une des extrémités
de ce tube.
En fonctionnement, une solution électrolytique est amenée à l'exté-
rieur de l'électrode dans un espace annulaire formé entre le tube de géné-
rateur de vapeur et évacuée à travers la partie centrale creuse de l'anode.
Lors de l'utilisation, les matériaux résonants résonnent à l'intérieur de la
solution électrolytique pendant le procédé de plaquage électrolytique, four-
nissant ainsi un procédé de plaquage électrolytique amélioré par les ultra-
sons. Il en résulte que l'anode de plaquage électrolytique résonante et le
procédé résultant réduisent le temps requis pour réaliser le plaquage élec-
trolytique, accroissent la production, réduisent les contraintes internes rési-
duelles résultant du plaquage électrolytique, améliorent la ductilité, produi-
sent une couche de plaquage déposée moins poreuse qui améliore la ré-
sistance à la corrosion et améliorent l'uniformité des grains électrodéposés
qui peuvent manquer beaucoup d'uniformité dans les procédés de plaquage
électrolytique selon l'état de l'art.
Les tubes de générateur de vapeur plaqués qui sont obtenus sont
d'une qualité supérieure et présentent une durée de vie allongée par rap-
port aux techniques connues habituelles.
En conséquence, un aspect de la présente invention est de proposer
une anode de plaquage électrolytique résonante comprenant:
(a) une anode creuse ayant une surface intérieure, et
(b) un résonateur aligné suivant la surface intérieure de l'anode ou
monté à l'une des extrémités de l'anode ou les deux à la fois.
Un autre aspect de la présente invention est de proposer un résona-
teur pour une anode de plaquage électrolytique ayant une anode creuse
présentant une surface intérieure, le résonateur comportant un résonateur
en matière céramique qui est aligné le long de la surface intérieure de
l'anode ou monté à l'une des extrémités de l'anode ou les deux à la fois.

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,, ,
Un autre aspect de l'invention est de proposer une anode de pla-
quage électrolytique résonante comportant:
(a) une anode creuse ayant une surface intérieure,
(b) un résonateur en matière céramique ayant une surface extérieure
alignée le long de la surface intérieure de l'anode, et
( c) un liant assurant la liaison entre la surface extérieure du résona-
teur en matière céramique et la surface intérieure de l'anode.
Ces aspects et d'autres aspects de l'invention seront rendus appa-
rents à l'homme de l'art à la lecture de la description suivante d'un mode de
réalisation préférentiel en regard des dessins.
La figure 1A est une vue en perspective d'un mode de réalisation
d'une anode de plaquage électrolytique réalisée suivant la présente inven-
tion.
La figure 1B représente une vue en perspective d'un second mode-
de réalisation d'une anode de plaquage électrolytique résonante réalisée
suivant la présente invention.
La figure 1 C représente une vue en perspective d'un troisième mode
de réalisation d'une anode de plaquage électrolytique résonante réalisée
suivant la présente invention.
La figure 2 représente l'anode de plaquage électrolytique placée à
l'intérieur d'un tube de générateur de vapeur, et
La figure 3 représente une section transversale de l'électrode de pla-
quage électrolytique résonante représentée sur la figure 2.
Dans la description qui suit, des référe"ces identiques désignent des
parties identiques ou correspondantes sur les différentes vues.
Egalement, dans la description suivante, on comprendra que les ter-
mes tels que "vers l'avant", "vers l'arrière", "à droite", "à gauche", "vers le
haut", "vers le bas" et équivalents sont des mots de convenance et n'ont
pas à être considérés comme des termes limitatifs.
En se référant maintenant aux dessins en général et à la figure 1A en
particulier, on comprendra que les illustrations ne sont données que pour

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décrire un mode de réalisation préférenliel de l'invention et ne sont pas
destinées à limiter l'invention pour autant.
Comme mieux représenté sur la figure 1A, une électrode constituant
une anode de plaquage électrolytique résonante désignée de manière gé-
nérale par le repère 10 est représentée dans une forme de construction sui-
vant la présente invention.
L'anode de plaquage électrolytique 10 comporte une pluralité de piè-
ces en matériau céramique résonant 14. Les dimensions des pièces en
matériau résonant 14 définissent la fréquence et la quantité d'énergie ultra-
sonore fournie au procédé de plaquage électrolytique. Les pièces en maté-
riau résonant 14 sont couplées l'une à l'autre et fixées à l'intérieur du tube
anode 12 de manière à créer un seul volume résonant. Un liant polymère 16
est utilisé pour coupler les pièces en matériau résonant 14 I'une avec l'autre
et contre la paroi intérieure du tube anode 12. Le liant polymère 16 est-
choisi spécialement pour résister à la fatigue après un très grand nombre de
cycles de résonance ou de vibrations ultrasonores et à la nature corrosive
des solutions d'électrolyte.
Les pièces en matériau résonant 14 peuvent également être montées
à une extrémité du tube anode 12, comme représenté sur la figure 1 B avec
le liant 16. De manière additionnelle, une combinaison des modes de réali-
sation des figures 1A et 1B peut être utilisée dans laquelle les pièces en
matériau résonant sont utilisées le long de l'espace intérieur et à une ex-
trémité du tube anode 12, comme représenté sur la figure 1 C.
Le tube anode 12 est de préférence en titane recouvert de platine.
Cependant, des matériaux variés tels que des multicouches de niobium et
de cuivre plaqué de platine peuvent être acceptables.
Le tube anode 12 a, de manière typique, une longueur comprise en-
tre 100 et 300 mm environ et un diamètre extérieur entre 4,8 et 12,7 mm
environ. La longueur préférentielle est de 200 mm et le diamètre extérieur
préférentiel est de 6,5 mm. Le tube anode 12 a une épaisseur entre 1,5 et
3 mm environ et de préférence de 1,90 mm.

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Les résonateurs en matière céramique 14 sont de préférence choisis
dans le groupe des matériaux céramiques comportant des cristaux cérami-
ques de titanate de plomb zirconium et de barium. Quand les cristaux céra-
miques sont utilisés pour former les résonateurs 14, les cristaux sont con-
nectés électriquement. Ils sont également fixés sur la surface intérieure du
tube anode 12 par le liant 16 dans lequel les cristaux de céramique liés et le
tube anode forment un corps résonant unique. Les résonateurs en matière
céramique 14 sont de préférence alignés coaxialement avec le tube anode
12 en étant couplés les uns avec les autres et fixés à l'intérieur du tube
anode eVou à l'une des extrémités du tube anode 12 ou une combinaison
des deux. Les résonateurs en matière céramique 14 présentent de préfé-
rence une partie centrale creuse ou conduit interne 20 suivant leurs axes.
Egalement, dans le mode de réalisation preférentiel, le conduit 20 est re-
couvert avec une autre couche formée du liant polymère 16. D'autres maté-
riaux tels qu'une matière plastique ou un tube en matière plastique peuvent
être utilisés pour former une barrière thermiquement isolante.
L'anode de plaquage électrolytique résonante 10 peut comporter des
résonateurs en matière céramique 14 multiples fixés bout à bout de manière
linéaire suivant l'axe de l'anode de plaquage électrolytique résonante 10.
Les résonateurs céramiques ont une longueur comprise entre 10 mm et
100 mm, un diametre extérieur entre 4,4 et 19 mm environ et un diamètre
intérieur, ou diamètre du conduit 20, compris entre 2 et 9 mm environ.
Le liant polymère est de préférence un adhésif polymère diélectrique
choisi dans le groupe des résines époxy. D'autres adhésifs polymères peu-
vent être acceptables pourvu qu'ils présentent une résistivité volumique
élevée, une haute durée de vie, une résistance thermique aux chocs méca-
niques et chimiques élevée. Le liant polymère 16 préférentiel est un compo-
sé époxy binaire; il présente une basse viscosité; polymérise à la tempé-
rature ambiante; présente un retrait de polymérisation exceptionnellement
bas, inférieur à 0,0002 mm par mm; présente une stabilité dimensionnelle
élevée, préférablement avec une résistivité volumique supérieure à

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10'4 ohms.cm; est un excellent isolant électrique; présente une durée de
vie et une résistance thermique aux chocs mécaniques et chimique élevées.
En fonctionnement, l'anode de plaquage électrolytique résonante 10
est insérée à l'intérieur d'un tube de générateur de vapeur 22, comme re-
5 présenté sur la figure 2. L'électrode anode de plaquage électrolytique 10 etle tube de générateur de vapeur 22 forment une chambre annulaire 18.
Comme mieux représenté sur la figure 3, une solution d'électrolyte 24
est amenée à l'extérieur de l'électrode anode 10 dans la chambre annulaire
18 entre le tube de générateur 22 et l'électrode anode 10 et évacuée à tra-
10 vers le conduit intérieur 20 de l'électrode anode 10. La solution d'électrolyteest de préférence une solution d'un sel de nickel. La couche de séparation
en matière plastique est de preférence un matériau diélectrique tel que le
polypropylène, polyéthylène ou le Teflon. D'autres matériaux, qui présentent
une résistance chimique, thermique et structurelle souhaitable, peuvent être-
15 acceptés.
Une section transversale de l'électrode anode 10 à l'intérieur d'untube de générateur 22 est également représentée sur la figure 3. Un organe
d'étanchéité 36 ayant un canal d'évacuation d'électrolyte 40 permet d'isoler
le reste du tube du générateur de vapeur de la solution d'électrolyte 24. Le
20 canal de retour de l'électrolyte 40 fournit un passage d'écoulement reliant la
chambre annulaire 18 et le conduit interne 20.
A une extrémité de l'anode à l'opposé de l'organe d'étanchéité 36,
une pompe à électrolyte 28 pompe la solution d'électrolyte 24 dans la
chambre annulaire 18 et évacue l'électrolyte depuis le conduit intérieur 20
25 par l'intermédiaire du conduit de pompe 30. La direction d'écoulement de la
solution d'électrolyte 24 est représentée par des flèches dans la chambre
annulaire 18. Cependant, une circulation inverse est également acceptable.
L'organe d'étanchéité 36 confine la solution d'électrolyte 24 dans la
zone se trouvant à l'intérieur du tube de générateur de vapeur 22 nécessi-
30 tant une réparation. Une fois que l'électrode anode 10,1'organe d'étanchéité36, le conduit d'électrolyte 30 et le conduit de pompe 28 sont en place, la

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surface intérieure du tube de générateur de vapeur 22 est prête pour le pro-
cédé de plaquage électrolytique.
Le procédé de plaquage électrolytique utilise l'électrolyse pour dépo-
ser ou réduire un métal sur la surface intérieure du tube de générateur de
5 vapeur 22. L'électrolyse se produit en faisant passer un courant électrique à
travers une solution électrolytique 24. La solution électrolytique 24 peut être
une solution aqueuse d'un quelconque composé solide. De préférence,
I'électrolyte est une solution de sel de nickel.
L'électrolyse est réalisée en plaçant la borne positive, anode, et la
10 borne négative, cathode, d'une source de potentiel 34 en contact physique
avec la solution d'électrolyte 24. L'électrode anode 10 est connectée élec-
triquement à la borne positive de la source de tension 34. Le tube de géné-
rateur de vapeur 22 est relié électriquement à la borne négative, cathode,
de la source de tension 34.
Quand une tension continue est appliquée par la source de tension
34, des ions négatifs de la solution 24 sont attirés par l'électrode anode 10.
Quant les ions négatifs atteignent l'anode, ils sont oxydés. Les ions positifs
dans la solution d'électrolyte 24 sont attirés vers l'électrode cathode qui est
le tube de générateur de vapeur. Les ions positifs sont réduits ou déposés
20 sur la surface intérieure du tube de générateur de vapeur 22 pour former
une couche ou revêtement.
Quand une solution de sel de nickel est utilisée, le revêtement
(électroplaquage) est formé de nickel. Un électrolyte est une solution qui
peut être partiellement ou complètement dissociée en ions positifs et néga-
25 tifs. Ces ions se déplacent sous l'influence d'un potentiel électrique telqu'une tension continue. Le déplacement des ions produit un courant élec-
trique.
De préférence, le système de pompage 28 fournit de manière conti-
nue un électrolyte neuf dans la chambre annulaire 18 et renouvelle l'élec-
30 trolyte 24, après évacuation par le conduit intérieur 20. La fourniture d'unélectrolyte neuf accroît l'efficacité du procédé de plaquage électrolytique.

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Dans le mode de réalisation préférentiel, le résonateur en matière cé-
ramique 14 est mis en résonance ou en vibration en utilisant l'énergie ultra-
sonore pour améliorer le procédé de plaquage électrolytique. L'énergie ul-
trasonore est fournie par un générateur ultrasonore 32. Le générateur ultra-
sonore 32 est couplé électriquement au résonateur en matière céramique
14 associé à l'électrode anode 10. Le générateur ultrasonore 32 met en ré-
sonance le résonateur en matière céramique 14 et donc l'électrode anode
10 à l'intérieur de la solution d'électrolyte. De préfére"ce, I'énergie ultraso-nore fournie au résonateur 14 a une intensité entre 0,1 et 700 watts/cm2 et
une fréquence dans l'intervalle de 20 à 70 kHz.
L'énergie ultrasonore accroît apparemment la vitesse de réorientation
des dipôles d'eau dans la couche de diffusion du procédé de plaquage
électrolytique et favorise de manière importante la déshydratation des ions
de nickel de la solution d'électrolyse 24 dans la zone de la double couche
de Helmoltz, accroissant ainsi de manière importante les vitesses de dépôt.
L'accroissement des vitesses de dépôt devrait diminuer de manière
significative le temps requis pour le plaquage électrolytique qui était au pré-
alable de 3,5 à 4 heures, jusqu'à une durée d'à peu près 1,4 à 2,6 heures.
Il apparaît que l'utilisation de l'énergie ultrasonore pendant le pla-
quage électrolytique réduit également la quantité d'hydrogène incorporée
dans le dépôt, réduisant par là la désorganisation du réseau; empêche la
coalescence des cristallites pendant le procédé de croissance; concourt à
un transfert rapide de la surface de tension de la couche de surface vers la
couche de surface suivante lorsque le dépôt se forme; évite le "gel" de
cette tension dans le réseau, ce qui peut être à l'origine du développement
de dislocations futures; et accélère la déshydratation des ions de nickel
dans la double couche de Helmoltz, réduisant ainsi la probabilité pour que
des molécules d'eau restent en contact avec les ions de nickel un temps
suffisant pour former des oxydes ou des hydroxydes.
L'utilisation de l'énergie ultrasonore pendant le plaquage électrolyti-
que permet le relâchement d'hydrogène pendant le procédé de migration
des ions vers le point de croissance et assure un contact avec une con-

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trainte interne minimale à ce point de croissance. Ceci est connu sous le
nom d'effet Shaker.
Quand l'énergie ultrasonore est introduite dans le procédé de pla-
quage électrolytique (sous des conditions particulières), un phénomène de
compactage tout-à-fait désirable a été observé. Les grains de nickel réduit
ou déposé sur le tube de générateur 22 (cathode) sont pressés de manière
plus serrée les uns contre les autres que ce qui se passe normalement.
Comme les grains de nickel sont pressés les uns contre les autres, la taille
des pores et le nombre de pores sont réduits. La réduction du nombre et de
la taille des pores dans le procédé de plaquage procure une plus grande
protection contre la corrosion et la fragilité.
De plus, I'utilisation de l'énergie ultrasonore pendant le plaquage
électrolytique apparaît devoir procurer une taille de grains plus uniforme.
En conséquence, I'électrode anode de plaquage électrolytique réso-
nante et le procédé en résultant créé en combinant l'énergie ultrasonore
(dans des conditions spécifiques) avec le champ électrique de plaquage
électrolytique accroissent la productivité du plaquage, réduisent les
contraintes résiduelles internes résultant du plaquage électrolytique, amé-
liorent la ductilité, réduisent la fragilité du nickel déposé, produisent une
couche de nickel moins poreuse et améliorent la résistance à la corrosion.
L'anode de plaquage électrolytique résonante réalisée suivant la pré-
sente invention est conçue principalement pour une utilisation pour la répa-
ration de tubes de générateur de vapeur; cependant, I'anode peut servir
dans d'autres applications, dans d'autres processus industriels dans les-
quels une haute qualité d'un revêtement de nickel électrolytique est requise.
Par exemple, I'électrode décrite est tout-à-fait souhaitable pour des applica-
tions où un revêtement de nickel est appliqué à l'intérieur d'un tube en Inco-
nel . L'électrode peut également être conçue pour appliquer un revêtement
en matériau métallique sur une pièce de toute forme en tout matériau.
Certaines modifications ou améliorations pourront apparaître à
l'homme de métier en lisant la description précédente; par exemple, le
nombre et la dimension des cristaux de céramique et leur position relative

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dans l'ensemble de l'anode. On comprendra que de telles modifications et
améliorations n'ont pas été prises en compte ici pour augmenter la conci-
sion et la lisibilité du texte mais se trouvent dans l'étendue des revendica-
tions.

Representative Drawing
A single figure which represents the drawing illustrating the invention.
Administrative Status

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Event History

Description Date
Inactive: IPC from MCD 2006-03-12
Inactive: IPC from MCD 2006-03-12
Application Not Reinstated by Deadline 2003-07-30
Time Limit for Reversal Expired 2003-07-30
Deemed Abandoned - Failure to Respond to Maintenance Fee Notice 2002-07-30
Inactive: Abandon-RFE+Late fee unpaid-Correspondence sent 2002-07-30
Application Published (Open to Public Inspection) 1998-01-31
Inactive: Single transfer 1997-11-25
Inactive: First IPC assigned 1997-11-05
Inactive: IPC assigned 1997-11-05
Classification Modified 1997-11-05
Inactive: Courtesy letter - Evidence 1997-10-01
Inactive: Filing certificate - No RFE (French) 1997-09-29
Application Received - Regular National 1997-09-29

Abandonment History

Abandonment Date Reason Reinstatement Date
2002-07-30

Maintenance Fee

The last payment was received on 2001-06-20

Note : If the full payment has not been received on or before the date indicated, a further fee may be required which may be one of the following

  • the reinstatement fee;
  • the late payment fee; or
  • additional fee to reverse deemed expiry.

Patent fees are adjusted on the 1st of January every year. The amounts above are the current amounts if received by December 31 of the current year.
Please refer to the CIPO Patent Fees web page to see all current fee amounts.

Fee History

Fee Type Anniversary Year Due Date Paid Date
Application fee - standard 1997-07-30
Registration of a document 1997-11-25
MF (application, 2nd anniv.) - standard 02 1999-07-30 1999-06-17
MF (application, 3rd anniv.) - standard 03 2000-07-31 2000-06-20
MF (application, 4th anniv.) - standard 04 2001-07-30 2001-06-20
Owners on Record

Note: Records showing the ownership history in alphabetical order.

Current Owners on Record
FRAMATOME TECHNOLOGIES, INC.
Past Owners on Record
DONALD R. STEWART
JAMES E. GALFORD
MIHAI G.M. POP
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Documents

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List of published and non-published patent-specific documents on the CPD .

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Document
Description 
Date
(yyyy-mm-dd) 
Number of pages   Size of Image (KB) 
Representative drawing 1998-02-17 1 12
Drawings 1997-07-29 3 56
Description 1997-07-29 13 642
Abstract 1997-07-29 1 15
Claims 1997-07-29 4 167
Filing Certificate (French) 1997-09-28 1 165
Courtesy - Certificate of registration (related document(s)) 1998-04-27 1 117
Reminder of maintenance fee due 1999-03-30 1 111
Reminder - Request for Examination 2002-04-02 1 119
Courtesy - Abandonment Letter (Maintenance Fee) 2002-08-26 1 182
Courtesy - Abandonment Letter (Request for Examination) 2002-10-07 1 169
Correspondence 1997-09-30 1 31
Fees 2000-06-19 1 34
Fees 2001-06-19 1 34
Fees 1999-06-16 1 32