Les bases de la galvanisation

Cet aperçu comprend les principaux termes et procédés utilisés en galvanoplastie.

Principes de base de la galvanisation

La galvanisation :

Procédé électrochimique de dépôt de couches métalliques sur un substrat conducteur d'électricité.
Utilise une cellule électrolytique pour transférer des ions métalliques d'une solution à un substrat.

Électrolyte :

Un liquide conducteur contenant des ions métalliques qui doivent être déposés.
Exemples : Solution de sulfate de cuivre pour le dépôt de cuivre, solution de sulfate de nickel pour le dépôt de nickel.

Anode :

L'électrode sur laquelle se produit l'oxydation.
En galvanoplastie, il s'agit souvent du métal qui doit être déposé (par exemple une anode en cuivre pour le dépôt de cuivre). Le chrome constitue une exception. Dans le cas d'un électrolyte au chrome (à base de chrome trivalent), il ne faut pas utiliser d'anode au chrome, car cela peut générer du chrome hexavalent (chrome VI) hautement toxique !
Si aucune anode n'est disponible dans le matériau de l'électrolyte, l'utilisation d'anodes inertes comme le platine (anode en titane platiné) ou le graphite constitue une option.
L'inconvénient des anodes en graphite est que la résistance de l'anode peut augmenter fortement, ce qui la rend inutilisable. Les anodes en graphite sont certes très universelles, mais nous les déconseillons car, bien qu'elles ne se dissolvent pas chimiquement, des particules pénètrent dans le bain et le troublent en raison du dégagement d'oxygène à l'anode. Au fur et à mesure de l'avancement du processus, ces particules se déposent également et la surface obtenue devient plus sombre. C'est pourquoi il est préférable d'utiliser des anodes métalliques.

Cathode :

L'électrode sur laquelle a lieu la réduction.
Le substrat sur lequel le métal est déposé.

Source de courant :

Une source de courant continu qui fournit l'énergie nécessaire pour alimenter la réaction électrochimique.

Termes et processus importants

Électrolyse :

Le processus par lequel des réactions chimiques sont déclenchées dans la solution électrolytique par l'application d'un courant électrique.

Réduction :

Processus chimique au cours duquel un atome ou un ion gagne des électrons.
Lors du dépôt de métal, un ion métallique (par ex. Cu²⁺) est réduit en un atome métallique (Cu).

L'oxydation :

Processus chimique au cours duquel un atome ou un ion perd des électrons.
Lors du dépôt de métal, l'anode est souvent oxydée afin de libérer des ions métalliques dans la solution.

Densité de courant :

Le courant par unité de surface de l'électrode.
Paramètre important qui influence la qualité et la vitesse du dépôt de métal.
Dans ce contexte, la densité de courant cathodique est importante pour la qualité des revêtements sur la pièce (cathode). Pour chaque électrolyte, il existe une plage de densité de courant optimale dans laquelle le dépôt est obtenu avec un bon résultat. Si la densité de courant est en dehors des paramètres, le revêtement peut être mat.
Du côté de l'anode, il y a la densité de courant anodique. Celle-ci est particulièrement importante pour la stabilité de l'électrolyte. La quantité de métal qui se dissout doit être égale à celle qui se dépose sur la cathode (pièce à usiner).
Dans le cas idéal, l'anode se dissout aussi vite que le métal se dépose sur la cathode, l'électrolyte durerait donc particulièrement longtemps. Dans la pratique, il existe toutefois une différence.
Par exemple, les électrolytes de zinc acides s'enrichissent plus rapidement que le métal ne se dépose, ce qui entraîne un trouble de l'électrolyte au bout d'un certain temps.
Dans le cas du nickel, l'anode se dissout plus lentement et l'électrolyte s'appauvrit lentement en ions nickel. Dans ce cas, on pourrait ajouter des sels de nickel appropriés pour augmenter à nouveau la teneur. Toutefois, les sels de nickel ne peuvent pas être vendus librement en raison de leur classification comme dangereux. Pour améliorer la solubilité de l'anode et réduire la passivation, le fabricant ajoute en outre des ions de chlorure à l'électrolyte.

Potentiel excessif :

La tension supplémentaire nécessaire au-delà du potentiel d'équilibre théorique pour alimenter la réaction électrochimique.
Influence l'efficacité et les propriétés de la couche métallique déposée.

Composition du bain :

La composition chimique de l'électrolyte qui influence les propriétés de la couche métallique déposée.
Des additifs tels que des agents de brillance, des agents mouillants et des solutions tampons sont souvent utilisés pour améliorer les propriétés du revêtement.

Types de revêtements galvaniques

Galvanisation :

Dépôt de zinc sur de l'acier ou du fer pour le rendre résistant à la corrosion.

Nickelage :

Dépôt de nickel à des fins décoratives ou comme support pour d'autres revêtements.

Placage à l'or :

Dépôt d'or à des fins décoratives ou pour les contacts électriques en raison de son excellente conductivité et de sa résistance à la corrosion.

Argenture :

Dépôt d'argent, souvent pour les contacts électriques ou pour améliorer la conductivité.

Dépôt de cuivre :

Dépôt de cuivre, souvent comme couche intermédiaire ou pour les pistes conductrices dans l'électronique.

Paramètres importants et contrôle

pH :

Le degré d'acidité de la solution électrolytique, qui influence l'efficacité et la qualité du dépôt.

Température :

La température de fonctionnement du bain électrolytique, qui influence la vitesse de réaction et les propriétés de la couche.

Pour obtenir les meilleurs résultats possibles, il convient de tenir compte de la température de travail de l'électrolyte concerné. De nombreux électrolytes fonctionnent déjà de manière optimale à température ambiante. Il n'est donc pas nécessaire d'utiliser un moyen de chauffage externe.

En général, on peut dire que presque aucun électrolyte ne fonctionne bien en dessous de 15°C, c'est pourquoi il est important de faire attention à la température si l'on constate des problèmes avec l'électrolyte. Il faut également tenir compte de la température de la pièce à usiner, en particulier dans le cas de la galvanoplastie à broches.