Les facteurs influençant un dépôt électrolytique

L’électrolyse

Partie expérimentale

Généralités :

La société (SADF) utilise la technique d’électrodéposition électrochimique pour déposer des métaux nobles (cuivre, Argent, or…) sur des pièces artisanaux et décoratifs, car elle est moins coûteuse et peut être appliquée sur des substrats de géométrie complexe. Ce dépôt est basé sur le principe d’électrolyse. Il se réalise à partir d’une solution contenant les ions du métal à déposer ainsi que des additifs visant à améliorer la qualité du revêtement réalisé. La vitesse de dépôt est liée à la densité du courant circulant dans la cellule d’électrolyse. La pièce à revêtir constitue la cathode et l’anode pouvant être une plaque du métal de même nature que le métal à déposer (anode soluble) ou un matériau inerte (anode insoluble).

Equipement des bains à la société SADF

Les bains de traitements utilisés par SADF sont constitués par les équipements suivants :  Cuves : doivent être revêtus intérieurement de caoutchouc de PVC et en acier.  Chauffage : les cuves doivent être équipées d’un système de chauffage, avec régulation thermostatique.  Générateur : le redresseur (générateur) est la source d’énergie électrique qui sera transformée en énergie chimique lors d’électrolyse.  Les électrodes : on utilise des électrodes métalliques de première espèce « c’est le cas où une électrode métallique en contact avec son ion en solution ». Le choix des électrodes est réparti selon les bains. Dans certains cas on peut utiliser des électrodes en inox ou fer.  Système d’Agitation : l’agitation permet d’assurer une meilleure dispersion et homogénéisation des ions dans le bain. L’agitation peut être mécanique où par barbotage de l’air.
 Système de Filtration : une filtration en continu de l’électrolyte sur charbon actif est préconisée (le charbon actif doit être renouvelé fréquemment) afin d’obtenir une couche de métal propre et lisse déposé sur l’article.

Les différents bains utilisés par la société

dégraissage

Le rôle de cette opération est primordial, c’est elle qui va conditionner la qualité du traitement final. L’opération de dégraissage est essentielle pour rendre la surface physiquement propre des poussières et des graisses. Elle s’effectue dans un bain électrolytique. Il existe deux modes de dégraissage

Dégraissage chimique :

Ce type de dégraissage utilise des produits chimiques pour nettoyer l’aspect extérieur de la pièce. Il met en jeu la présence d’une base alcaline. La forte Alcalinité exerce un effet saponifiant, ainsi la présence des tensio-actifs organiques complexes qui sont des molécules amphiphiles, c’est-à-dire qu’elles présentent deux parties de polarité différente, l’une lipophile (qui retient les matières grasses) et apolaire, l’autre hydrophile (miscible dans l’eau) et polaire. Le mécanisme de dégraissage chimique est constitué de deux phénomènes principaux : Saponification : C’est l’action de la soude caustique sur des triglycérides (huile, graisse) pour donner un sel (Savon) et du glycérol, c’est la décomposition de la couche graisseuse saponifiable et sa transformation en savon.

Détergence :

Dans cette étape, les tensio-actifs sont des composée qui permettent la dispersion des corps gras dans l’eau ce qui aboutit à la formation des micelles. Chaque tensio-actifs constitue de deux parties : partie hydrophile reste en contact avec l’eau de solution et partie lipophile se fixe facilement sur les graisses.

Dégraissage électrochimique :

Le principe de dégraissage électrochimique est le même que le dégraissage chimique, on opère par les mêmes produits sauf dans ce cas on ajoute un générateur qui va délivrer un courant électrique continu à la solution à travers des électrodes. Dans la société, on utilise le dégraissage électrolytique dont la composition est la suivante : Composition Conditions de travail • Cyanure de sodium (NaCN) • Soude caustique (NaOH) • Carbonate de sodium (Na2CO3) • Phosphate trisodique (Na3PO4) • Température : ambiante • Temps de traitement : 5-10 min • La densité du courant : 3-10 A/dm2 • pH : 12 • degré baumé : 15-17 ° Remarque : Aréomètre Baumé : Instrument permettant de mesurer la concentration d’un liquide ou la densité d’une solution, dont l’unité de mesure est le degré de Baumé. La soude caustique NaOH : C’est la matière première la plus utilisée pour apporter de l’alcalinité. Elle apporte une réserve d’alcalinité permettant la neutralisation des acides gras et leur saponification. Carbonate de sodium Na2CO3 : Il est utilisé comme détergent d’une part pour son alcalinité et d’autre part facilite la filtration. Phosphate tri-sodique Na3PO4 : il possède un excellent pouvoir dispersant et il améliore le rinçage des détergents en général ainsi qu’il est un très bon agent tampon. Les réactions qui se produisent dans la solution sont :  A l’anode : H2 + 2OHLes bulles d’hydrogènes dégagées au niveau de la cathode permettent de détacher les salissures qui se trouvent à la surface de la pièce.

Cuivrage :

Le cuivrage est une opération de revêtement de la surface des pièces par une couche du cuivre. Il existe deux bains de cuivrage dans la société. Leurs compositions, leur rendement cathodique, sont différents où l’un est acide et l’autre est alcalin.  Cuivrage en solution alcaline.  Cuivrage en solution acide.

Cuivrage alcalin :

Dans ce bain le cuivre se trouve sous forme monovalente Cu(I). La composition du bain et les conditions du travail sont représentées dans le tableau 2 suivant : Composition Conditions de travail – Cyanure de Cuivre CuCN. – Cyanure de sodium NaCN. – La soude caustique NaOH. – Additifs : brillanteur, base, agent mouillant. – Anodes en cuivre. – Eau déminéralisée. – Température : 35 à 40°C – Temps de travail : 2 à 5 min – pH : 11° – Degré baumé : 14 – Densité de courant : 0.5 à 3 A/ dm2 – Filtration par charbon actif Le cyanure libre a plusieurs rôles : permet de complexer et stabiliser le cuivre I complexé. Il permet d’obtenir un dépôt de bonne qualité et une bonne adhérence. Dans le bain de cuivrage alcalin, la pièce à cuivrer est reliée à la cathode (siège de la réduction), l’anode sera en cuivre pur. Avant de faire le traitement des pièces définitives, il faudra faire des essais sur une plaque en laiton pour vérifier la texture de dépôt. Il est indispensable d’agiter en permanence le bain de cuivrage pour avoir une répartition uniforme du dépôt.

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Table des matières

Introduction
Chapitre I Présentation de la société
I- Entreprise et son contexte
I.1- Localisation et coordonnées
I.2- Historique
I.3- Clients de la société
I.4- Structure
II- Procédé de fabrication
II.1- Matière première
II.- Chaine de production
II.2.1- modélisation
II.2.2- découpage
II.2.3- Gravure
II.2.4- Repoussage
II.2.5- Fonderie
II.2.6- Limage
II.2.7- soudure
II.2.8- Décapage
II.2.9- Polissage
II.2.10- Ravivage
II.2.11- contrôle de qualité
II.2.12- traitement de surface
II.2.13- Emballage
Chapitre II L’électrolyse
I.1- Définitions
I.2- L’équation de Nernst
Chapitre III Partie Expérimentale
I – Les différents bains utilisés par la société
I.1- dégraissage
I.1- Cuivrage
I.1- Nickelage
I.1- Argenture
I.1- Rinçage
I.1- Séchage
II.- Les facteurs influençant un dépôt électrolytique
II.1- La densité de courant
II.2- Température
II.3- L’agitation
II.4- Concentration de l’électrolyte
II.5- Les additifs
II.6- Agent mouillant
II.7- Nivelant
III.- Le rendement électrolytique
Conclusion