Anodisation de l’aluminium | Processus et avantages expliqués

processus d'anodisation

L’aluminium est le deuxième métal le plus utilisé au monde. Les fabricants préfèrent l’aluminium pour son poids léger, sa résistance à la corrosion et son prix raisonnable.

Cependant, l’aluminium non traité a une faible résistance à l’usure. Lorsqu’il est exposé à l’environnement, il forme naturellement une fine couche d’oxyde d’aluminium qui confère à l’aluminium sa protection anticorrosion caractéristique. Mais ce film d’oxyde formé naturellement peut s’éroder lors de la réaction avec d’autres éléments environnementaux.

La réponse pour offrir une meilleure protection réside dans l’anodisation. Cette procédure présente d’autres avantages, comme nous l’apprendrons plus loin dans l’article. Mais commençons par le début.

Qu’est-ce que l’anodisation?

C’est un processus électrochimique qui développe une couche d’oxyde d’aluminium sur la surface de la pièce ou du produit. Cela protège le produit de l’usure tout en améliorant l’esthétique. Dans ce procédé, le produit à revêtir agit comme une anode dans une cellule électrolytique, d’où son nom.

A l’échelle industrielle, l’anodisation fait sa première apparition en 1923.

Bientôt, de nombreuses variantes de ce procédé ont été utilisées pour différents matériaux utilisant divers produits chimiques électrolytiques. C’est à cette époque que Gowen et O’Brien ont utilisé de l’acide sulfurique pour anodiser l’aluminium.

Ce processus d’il y a près d’un siècle reste encore aujourd’hui la méthode la plus courante et la plus efficace.

Avantages de l’aluminium anodisé

Le but du procédé est d’augmenter l’épaisseur d’oxyde d’aluminium à la surface du produit.

La couche d’oxyde d’aluminium est extrêmement dure. Sur l’échelle de Mohr, il a un score de 9 et est le deuxième en dureté après le diamant. Il est si dur qu’il est couramment utilisé comme abrasif dans les papiers de verre. Le dépôt d’une couche de ce matériau sur le produit garantit que le produit aura une résistance élevée à l’usure. (https://fractory.com/mechanical-corrosive-adhesive-material-wear/)

L’épaisseur de cette couche dépend du but de l’anodisation. À des fins décoratives, une fine couche suffit. Une couche plus épaisse protège la surface en plus d’améliorer l’apparence.

Le fait d’avoir une couche épaisse d’oxyde d’aluminium rend également la surface métallique plus réceptive à la mort car des pores sont créés sur la surface lorsqu’elle est anodisée. Ensuite, les pigments souhaités sont introduits qui remplissent les pores de la surface jusqu’à sa profondeur même. Cela rend le pigment assez durable car il ne peut pas être rayé.

L’anodisation peut également agir comme un excellent apprêt pour une couche régulière de peinture sur la surface au lieu de l’adapter à la couche d’oxyde réelle.

L’anodisation de l’aluminium améliore les propriétés d’isolation de l’aluminium car l’oxyde d’aluminium n’est pas un bon conducteur d’électricité.

Principe de fonctionnement

processus d'anodisation

L’anodisation fonctionne sur le principe d’une cellule électrolytique. Dans cette procédure, le réservoir d’anodisation est rempli d’un électrolyte approprié. Dans ce réservoir, la pièce est généralement suspendue pour exposer la majeure partie de la surface à l’électrolyte.

Nous plaçons ensuite des plaques d’éléments appropriés (généralement en plomb ou en aluminium) dans le réservoir. L’étape suivante consiste à compléter le circuit entre la cathode et l’anode via une source d’alimentation.

Le produit en aluminium est connecté à la borne positive et les plaques sont connectées à la borne négative de la batterie. Le circuit étant maintenant terminé, le courant le traverse.

La valeur et la durée du courant électrique passé détermineront les caractéristiques finales telles que l’épaisseur de la couche d’oxyde d’aluminium sur le produit en aluminium anodisé.

Processus d’anodisation en aluminium

La plupart des installations d’anodisation utilisent encore aujourd’hui le bain d’acide sulfurique d’origine pour le processus. Cependant, de nombreuses nouvelles fonctionnalités ont été ajoutées pour améliorer considérablement le résultat final en termes d’esthétique et de fonctionnalité du produit.

Le processus moderne d’anodisation de l’aluminium est très technique. En général, l’anodisation de l’aluminium comprend les étapes suivantes.





Nettoyage

La surface du produit en aluminium doit être nettoyée avant l’anodisation. L’exposition de la surface utilise des agents de nettoyage acides ou alcalins pour nettoyer la graisse / la saleté de la surface.

Prétraitement

Cette étape élimine toutes les imperfections de surface. Le but est de fournir une finition visible avec une surface propre et lisse. Ceci est fait en utilisant deux processus principaux – éclaircissement et gravure.

Éclaircissant

La finition éclaircissante ou brillante nettoie tous les résidus de métaux lourds laissés par le processus de nettoyage. L’utilisation d’un mélange concentré d’acides nitrique et phosphorique pour lisser chimiquement la surface fournit une finition métallique prête pour l’anodisation.

Gravure

La gravure enlève une couche d’aluminium de la surface du produit pour fournir une finition mate (en savoir plus sur les niveaux de brillance). Une solution chaude d’hydroxyde de sodium est utilisée pour éliminer les imperfections de surface.

Anodisation

Après prétraitement, le produit est prêt pour l’anodisation. Comme mentionné ci-dessus, l’acide sulfurique est l’électrolyte de choix pour l’anodisation de l’aluminium. Les alternatives parfois utilisées sont l’acide organique, le borate, le tartrate, l’acide phosphorique et l’acide chromique.

Coloration

pièces anodisées

Il existe plusieurs méthodes pour ajouter de la couleur à l’aluminium anodisé. Différentes couleurs nécessitent des méthodes différentes. Examinons deux des méthodes les plus populaires de coloration de l’aluminium anodisé.

Électrocoloration

L’une de ces méthodes est la méthode d’électrocoloration. Cette méthode est utilisée pour les nuances plus foncées. Dans l’électrocoloration, le produit d’aluminium anodisé est introduit dans des sels métalliques inorganiques par l’intermédiaire d’un électrolyte.

Le produit en aluminium anodisé devient un électrolyte et le graphite (ou aluminium) devient l’autre. L’oxyde ou l’hydroxyde précipite dans les pores en ajoutant des couleurs telles que le noir, le marron, le bleu, le gris jaunâtre et le bronze au film.

Teinture

La teinture est l’autre méthode populaire pour ajouter de la couleur à un produit en aluminium anodisé. Les pores formés au cours du processus électrochimique absorbent facilement les matrices ou les pigments.

Ils remplissent les pores sur toute l’épaisseur de la couche d’oxyde d’aluminium. Étant donné que l’épaisseur de cette couche peut atteindre 50 microns dans certains cas, cette méthode est assez durable. Les rayures ou l’utilisation rugueuse de la pièce n’affectent pas la couleur en raison de l’épaisseur de la couche. De plus, la gamme de couleurs disponibles est large.

Scellage

L’étanchéité est la dernière étape du processus d’anodisation de l’aluminium. Cela empêche les fuites d’eau et améliore la résistance à la corrosion du produit en aluminium anodisé. Il existe trois méthodes pour ce faire: la méthode à chaud, à froid ou une combinaison des deux.

Le scellement réduit les risques de taches, de rayures, de dégradation de la couleur et de craquelures de la surface.

Types d’anodisation

En fonction de l’épaisseur de la couche d’hydroxyde d’aluminium, il existe 2 types d’anodisation.

Anodisation décorative

L’anodisation décorative, comme son nom l’indique, a pour objectif de fournir d’abord une belle finition esthétique et de fournir une protection comme un plus.

Pour l’anodisation décorative, la couche recommandée est comprise entre 5 µm et 25 µm. Pour obtenir le meilleur résultat lors de la teinture des pièces, il est préférable de maintenir l’épaisseur entre 15 µm et 25 µm. L’ISO 7599: 2018 spécifie la méthode d’anodisation décorative de l’aluminium et de ses alliages.

Anodisation dure

Dans les cas où nous avons besoin d’une protection supérieure des alliages d’aluminium (applications marines ou exposition à des produits chimiques corrosifs), nous vous recommandons d’opter pour une anodisation dure.

L’épaisseur du revêtement d’oxydation doit être comprise entre 25 µm et 50 µm. L’ISO 10074: 2017 fournit les spécifications pour les revêtements d’oxydation anodique dur.

Finale

pièces en aluminium anodisé

L’anodisation donne à la surface en aluminium un aspect supérieur. Comme nous savons que la surface se compose des pores avec des pigments ainsi que des parties incolores où la surface a réagi avec l’oxygène pour empêcher une oxydation supplémentaire. Comme la lumière frappe ces deux éléments de surface en même temps, elle interfère lors de la réflexion, donnant au métal une brillance métallique attrayante.

La surface présente également très peu d’imperfections car elle réagit uniformément avec l’électrolyte en lui donnant une finition lisse.

Anodisation vs revêtement en poudre

Le revêtement en poudre est un type de traitement de surface pour l’aluminium. La surface de l’aluminium est enduite de poudre de polyester pour la décoration et la protection. Les fabricants ont le choix entre ces deux méthodes lorsqu’ils recherchent des options de traitement de surface pour l’aluminium.

L’anodisation est meilleure que le revêtement en poudre traditionnel à bien des égards, dont certaines sont les suivantes:

  • Il s’agit d’une finition inorganique et fournit une finition de surface supérieure par rapport aux homologues organiques tels que le revêtement en poudre.
  • En ce qui concerne l’apparence, l’anodisation a un éclat métallique et est extrêmement bien intégrée à la surface par rapport au revêtement en poudre. Une surface anodisée réagit différemment à la lumière naturelle et artificielle.
  • L’anodisation est également meilleure à long terme. Le revêtement en poudre souffre parfois d’un échec d’adhérence et même si ce n’est pas le cas, la couleur s’estompera avec le temps.

Quels matériaux peuvent être anodisés?

Outre l’aluminium, de nombreux autres métaux et même des plastiques conviennent à l’anodisation.

Les métaux tels que le magnésium, le titane, le zirconium, le niobium, le zinc, l’hafnium et le tantale sont anodisés, bien qu’à des fins différentes.

De la même manière, nous pouvons anodiser les plastiques conducteurs. Tous les produits anodisés développent une finition de surface supérieure, une apparence attrayante et durent généralement plus longtemps que leurs homologues non traités.

FAQ

Qu’entend-on par couche barrière en anodisation?

Lorsque l’aluminium est anodisé dans une solution acide, sa surface commence à perdre des ions aluminium. Cela provoque une érosion de la surface en aluminium et pour contrer cela, la surface réagit avec des ions oxygène chargés négativement dans l’électrolyte.

Alors que les points où l’érosion initiale a lieu continue de s’éroder, le reste de la surface forme une couche d’oxyde d’aluminium qui agit comme une barrière contre une nouvelle érosion. Cette couche est connue sous le nom de couche barrière. Il est assez mince par rapport à la couche poreuse formée par anodisation.

Toute la surface du produit peut-elle être anodisée?

Il n’est pas possible d’anodiser toute la surface d’un produit. Une borne électrique doit être connectée à la pièce pendant toute la durée du processus, donc partout où elle est connectée, cette partie ne sera pas anodisée.

Afin de minimiser l’effet de cette limitation, la connexion est placée à des points non critiques. Le meilleur endroit est généralement une face cachée sur la pièce.

L’anodisation dure nécessite une tension et un courant électrique plus élevés. Dans de tels cas, la connexion se fait à travers un trou fileté dans le produit pour un bon contact électrique.