Leçon 11.5RevêtirChapitre 11 · Revêtements et finition de surface

Dépôt électrolytique (chrome, nickel, zinc)

Le courant électrique dépose du métal à partir d'un bain

Le dépôt électrolytique utilise du courant électrique pour revêtir une pièce d'une fine couche d'un autre métal, comme le chrome, le nickel ou le zinc. Le chrome brillant d'un robinet de salle de bains et le zinc jaunâtre d'un boulon sont tous deux déposés par électrolyse. Il apporte de l'esthétique, une protection contre la rouille ou une résistance à l'usure, tandis que la pièce garde sa forme exacte.

Photo : Encik Tekateki, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Dépôt électrolytique · cuve de dépôt, alimentation et empilement de chrome décoratifLes numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous. L'encadré montre les couches d'une finition chrome décorative typique, pas à l'échelle.

Comment ça marche

Nettoyer et monter la pièce. La pièce est dégraissée, rincée et brièvement plongée dans un acide pour retirer l'oxyde (activation). Elle est ensuite accrochée à un montage ou culbutée dans un tonneau qui conduit l'électricité.
L'immerger dans l'électrolyte. La cuve contient un électrolyte (de l'eau avec un sel dissous du métal du revêtement, comme le sulfate de nickel). Le bain est souvent chauffé et agité.
Mettre le courant. Une alimentation en courant continu (redresseur) relie la pièce au pôle négatif, ce qui en fait la cathode. Des barres du métal du revêtement côté positif sont les anodes.
Les ions voyagent et se déposent. Les ions métalliques portent une charge positive, donc ils dérivent vers la pièce. Là, ils captent des électrons et redeviennent du métal solide, atome par atome, sur chaque surface mouillée.
L'anode se dissout. Au fur et à mesure que le métal quitte la solution, l'anode de nickel ou de zinc se dissout pour le remplacer. Dans les bains de chrome, les anodes ne se dissolvent pas, donc des produits chimiques sont ajoutés à la place.
Rincer et recommencer. La pièce est rincée entre les cuves ; le chrome décoratif passe tour à tour par des bains de cuivre, de nickel et de chrome. Les pièces zinguées reçoivent généralement un bain de passivation (un mince film de conversion qui ajoute de la résistance à la corrosion et la teinte bleue ou jaune).

L'épaisseur dépend du courant et du temps : plus de courant ou plus de minutes donnent un revêtement plus épais. Le dépôt croît plus vite sur les arêtes et les angles, où le champ électrique est le plus fort, et plus lentement dans les trous et les creux.

Chiffres clés

Matériaux: Revêtements de chrome, nickel, zinc, cuivre, étain, argent, or ; sur l'acier, le laiton, le cuivre, l'aluminium, et les plastiques rendus d'abord conducteurs
Pièces typiques: Robinets, garnitures de voitures, boulons et vis, tiges de pistons hydrauliques, contacts électriques, bijoux
Taille de pièce: De minuscules broches de connecteurs à des cylindres et des tiges de plusieurs mètres de long ; la cuve fixe la limite
Précision: Très mince et contrôlable : zinc typiquement 5–25 µm, chrome décoratif bien en dessous de 1 µm, chrome dur de dizaines à centaines de µm
État de surface: Copie la surface dessous : les pièces polies sortent brillantes comme un miroir, les pièces mates restent mates
Taille de série adaptée: De réparations isolées à des millions de pièces de visserie en lignes à tonneaux
Coût d'outillage et de machine: Les montages et les gabarits coûtent peu ; une ligne de dépôt automatisée avec cuves, palans et traitement des effluents coûte de centaines de milliers à des millions
Vitesse: Quelques minutes pour un zinc mince ou un chrome décoratif, jusqu'à de nombreuses heures pour un chrome dur épais

Atouts et limites

Atouts

Couches minces et régulières qui conservent les dimensions de la pièce
De nombreux métaux pour l'aspect, la corrosion, l'usure ou la conductivité
Finitions décoratives brillantes comme un miroir
Peu coûteux par pièce en grands lots, surtout en tonneaux

Limites

Irrégulier dans les trous profonds et les creux ; les arêtes s'épaississent davantage
Utilise des produits chimiques toxiques (par exemple des bains de chrome hexavalent et de cyanure) qui demandent un traitement strict des déchets
L'hydrogène produit pendant le dépôt peut fragiliser l'acier à haute résistance, donc les pièces sont cuites ensuite
Chaque étape dépend d'un nettoyage parfait ; une mauvaise préparation fait peler ou cloquer le revêtement

Où on l'utilise

AutomobileVisserie et supports zingués, garnitures chromées, pièces nickelées
Plomberie et maisonRobinets chromés, pommeaux de douche, poignées de portes
Hydraulique et machinesTiges de pistons, cylindres et moules en chrome dur
ÉlectroniqueOr et étain sur les connecteurs, cuivre et nickel sur les cartes électroniques
AéronautiqueCadmium ou zinc-nickel sur des pièces de trains d'atterrissage et de la visserie
Bijoux et pièces de monnaiePlacage or et argent sur des métaux moins chers

Comment le reconnaître

Un revêtement très fin qui suit chaque détail, chaque rayure et chaque ligne de polissage de la pièce dessous.
Un chrome brillant comme un miroir à la légère teinte bleue, ou l'éclat irisé, jaune ou bleu du zinc passivé sur les vis.
Des marques de contact : un petit point nu ou terne là où la pièce touchait son montage.
Quand il défaille, de minuscules piqûres ou cloques sous l'éclat, ou un écaillage sur les arêtes vives.

À comparer avec

Galvanisation à chaud11.4du zinc issu d'un bain fondu au lieu du courant ; bien plus épais et plus durable en extérieur, mais peu précis.Anodisation11.6aussi un bain électrochimique, mais la pièce est l'anode et sa propre surface se transforme en oxyde au lieu de recevoir du métal neuf.Électroformage11.7la même chimie poursuivie bien plus longtemps pour construire une pièce métallique autoportante sur un moule.

À regarder

VIEW CHEM · Anode, cathode et flux d'ions animés

Mayer Motorsports · Une visite d'atelier : polissage, puis cuivre, nickel et chrome

Proinvest Group | Unlimited Steel Solutions · Du chrome dur industriel sur des tiges hydrauliques

Riley Surface World · Une ligne automatique de zingage en tonneaux avec son portique et ses cuves

Voir de vraies photos

Wikipédia : Électrodéposition — schémas de principe et photos de lignes de dépôt
Wikipédia : Chromage — pièces de voitures et de motos chromées, chrome décoratif contre chrome dur
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

La pièce est l'électrode négative ; les ions métalliques positifs du bain s'y déposent et deviennent du métal.
Le courant et le temps fixent l'épaisseur, de moins de 1 µm à des centaines de µm.
Ce sont des pièces propres et une manipulation sûre des bains toxiques qui font ou défont un dépôt.