Galvanoplastie

Daempferring-800Par galvanoplastie, on entend la déposition électrochimique de dépôts métalliques sur des objets.

La déposition de métaux en galvanoplastie se base sur un électrolyte à travers lequel passe du courant. L’électrolyte (un liquide conducteur) se compose entre autre des sels métalliques du métal à déposer (ex. nickel, cuivre ou zinc). Quand ils ne sont pas complexés, les métaux sont présents dans l’électrolyte sous forme d’ions positifs (ex. : Ni2+, Cu2+ ou Zn2+). Le matériau à recouvrir est connecté de façon cathodique (pôle moins) et est également appelé cathode. Pour créer un circuit fermé, il faut le pôle opposé (pôle plus) appelé anode. Dès que le courant est établi, les ions commencent à migrer vers le pôle opposé. Les ions métalliques positifs (cations) migrent vers la cathode négative (pièce à usiner) et sont réduits en métal par l’absorption des électrons. Plus ce processus est long et le courant électrique élevé, plus la couche est épaisse.

Distinction fondamentale entre couche décorative et couche fonctionnelle. Dans le détail, une couche électrolytique peut répondre à une ou plusieurs des fonctions suivantes :

– aspect
– protection contre la corrosion
– amélioration de la conductivité
– amélioration de la métallisation
– primaire d’adhérence pour d’autres couches
– protection contre l’usure
– catalyse
– production de microstructures et de macrostructures
– amélioration de la soudabilité

Les domaines d’applications des couches galvaniques sont incroyablement variés, c’est la raison pour laquelle la galvanoplastie est omniprésente dans la vie quotidienne et est devenue indispensable. Les domaines d’application sont entre autre :

– les composants pour l’industrie aéronautique et spatiale
– les montres, bijoux, objets usuels et objets de décoration
– les circuits électroniques
– la robinetterie
– la technique de l’enlèvement des copeaux, de découpage et de formage
– les éléments pour façades
– les éléments de construction
– la protection contre la corrosion (vis, tubes, clous, éléments de fixation etc.)
– les CDs / DVDs (moules, modèles pour le pressage)

Le procédé au tampon

Avec le procédé de galvanisation au tampon, du métal peut être partiellement appliqué électrolytiquement sur presque toutes les pièces conductrices et ce sans bain. Pour cette technique d’application sont nécessaires les dispositifs suivants :
redresseur de courant, support d’anode, anodes en graphite avec tampons absorbants, électrolyte.

Représentation systématique:

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La pièce à usiner sur laquelle doit être appliquée du métal est reliée au pôle moins du redresseur de courant. Le pôle plus est relié du redresseur de courant au support d’anode et ainsi à l’anode. L’anode avec le tampon absorbant est immergée dans l’électrolyte.
Le dépôt métallique se fait par le déplacement de l’anode sur la cathode (pièce à usiner) sous l’effet du courant continu.
La structure et la composition des électrolytes permettent des vitesses de dépôt 5 à 10 fois plus rapides que dans un bain conventionnel (calculées par unité de surface de l’anode).
En raison de la technique de déposition, les dépôts métalliques produits au moyen du tampon  possèdent des propriétés physiques spéciales :

– bonne adhérence avec pas ou peu de porosité
– pas ou très faible fragilisation due à l’hydrogène
– dureté contrôlée et faible perte de la résistance limite d’endurance (pour les alliages de friction)

De petites surfaces de 1 cm² à 1 m² et plus peut être recouvertes. Environ 20 métaux purs et divers alliages binaires et ternaires peuvent être déposés. Les alliages s’obtiennent en mélangeant certains électrolytes. (Les alliages ne sont pas utilisés pour l’instant pour l’affinage de pièces SF 6). L’épaisseur de la couche peut varier de 1µm à plusieurs dizaines de millimètres. L’épaisseur peut dans ce cas est contrôlée de façon très précise.

Les métaux difficiles à galvaniser peuvent être prétraités mécaniquement grâce à l’installation humidification-imprégnation-sablage. Des couches métalliques peuvent ainsi être appliquées à des matériaux difficiles, tels que les alliages d’aluminium contenant du silicium, le titane, le zirconium, l’acier spécial. La masse volumique de la couche d’oxyde partiellement épaisse est mécaniquement retirée.

Prétraitement des métaux (indications générales)

Pour galvaniser une surface très adhérente, celle-ci doit être suffisamment prétraitée. La surface doit être dénuée de graisse, d’huile, d’oxyde et autres agents de séparation. Cela se fait chimiquement, électrochimiquement ou mécaniquement grâce au procédé humidification-imprégnation-sablage.
Chaque alliage réagissant de façon différente au prétraitement (en particulier les alliages spéciaux), les processus doivent être adaptés au métal de base pour créer une bonne base pour le revêtement. Les défauts de surface, tels que les pores, ont en effet négatif sur le revêtement.
Les autres facteurs influents sont la cristallisation, les fameux “dépôts“, une couche de Beilby et tous les types d’encrassement et d’impuretés sur et à l’intérieur de la surface. Ces facteurs peuvent augmenter le coût du prétraitement.
Les problèmes attribués au prétraitement surviennent souvent en cas de changements et de fluctuations des processus effectués avant la galvanisation. Ceux-ci ont une influence sur la qualité de la surface. Quelques exemples généraux :

– modification du traitement mécanique de la surface (exemple: changement de tourner à fraiser)
– utilisation d’autres huiles
– fluctuations des processus de traitement thermique
– pressions différentes lors du pressage
– brosses, qualité des brosses et pressions différentes lors du processus de brossage