L’aluminium, pour se protéger de l’action des agents atmosphériques, est naturellement recouvert d’une fine pellicule d’oxyde, cette couche d’Al2ou3 a une épaisseur plus ou moins régulière de l’ordre de 0,01 micron sur le métal récemment décapé et peut atteindre 0,2 ou 0,4 micron sur le métal resté dans un four de recuit.
Afin de pouvoir souder, il est nécessaire d’enlever au préalable cette couche par des procédés chimiques ou mécaniques.
Des films d’oxyde artificiellement beaucoup plus épais avec des caractéristiques différentes de celles de la couche naturelle, plus protectrices, peuvent être obtenus par des procédés chimiques et électrolytiques. Le processus d’anodisation permet la formation de couches dont l’épaisseur peut, à volonté, aller de quelques microns à 25/30 microns dans les traitements de protection ou de décoration, atteignant 100 microns et plus par les processus de durcissement de surface, c’est l’anodisation dure.
Si une cuve est remplie d’eau rendue conductrice par l’ajout d’une petite quantité d’acide, de base ou de sel et si dans cet électrolyte, il y a une cathode (pôle négatif), inattaquable (nickel ou plomb) et une anode en aluminium, il y a un détachement d’hydrogène dans la cathode et aucun détachement dans l’anode.
On observe, d’autre part, que l’anode en aluminium a été recouverte d’un film d’alumine. L’oxygène issu de la dissociation électrolytique de l’eau a été utilisé pour oxyder l’aluminium de l’anode ; D’où l’expression « oxydation anodique » précédemment utilisée et maintenant remplacée par le terme « anodisé ». La nature de l’électrolyte est d’une importance primordiale par rapport aux phénomènes qui se développent à la surface anodique.
Deux types de réactions anodiques peuvent être signalés, qui présentent des variantes :
La nature du métal de base (aluminium non allié de différentes puretés et alliages) est d’une importance capitale en termes de résultats obtenus et de moyens à utiliser pour les obtenir.
Il est nécessaire de se rappeler les deux facteurs essentiels suivants de la théorie de la formation des couches d’oxyde poreux :
Si un morceau d’aluminium est oxydé dans une solution qui a une action dissolvante sur la couche d’alumine, on observe que l’intensité du courant, pour une tension donnée, diminue très rapidement mais se stabilise immédiatement à un niveau supérieur. Après les premières secondes d’électrolyse, une véritable couche barrière se forme, qui tend vers la valeur limite de 14 A/V.
L’oxyde formé dans cet état est constitué d’une alumine anhydre, à l’état amorphe (Al2ou3), et il a été découvert récemment que cette couche est constituée d’un empilement de cellules hexagonales juxtaposées, dans lesquelles, pour être plus précis, le centre sera de l’alumine amorphe peu résistante aux acides, tandis que la périphérie est formée d’alumine cristalline très résistante aux acides. Une multitude de points d’attaque apparaissent alors à la surface de la couche barrière à la suite de l’effet de dissolution du film par l’électrolyte qui se produit au centre des cellules d’alumine et constitue le début des pores.
Chaque point d’attaque peut être considéré comme une source de courant à partir de laquelle un champ de potentiel sphérique doit se développer ; Les ions qui sont présentés à la séparation de l’oxyde fournissent l’oxygène naissant qui transforme la partie correspondante de la sphère métallique en oxyde ; Simultanément, l’action de dissolution continue de se manifester à la base du pore, tendant à diminuer l’épaisseur de la couche barrière dans laquelle elle se prolonge ; Le pore s’approfondit, les ions pénètrent préférentiellement, produisent de la chaleur et ont tendance à favoriser la dissolution, produisant ainsi une avance hémisphérique sur le front de la cellule qui se développe, donc, de l’extérieur vers l’intérieur du métal à partir du fond des pores.
Parmi les différents systèmes d’anodisation que nous sélectionnons, nous soulignons deux des plus commerciaux : l’anodisation protectrice et l’anodisation dure.
Le schéma d’un processus d’anodisation à partir d’un profil ou d’une feuille peut être représenté en suivant les étapes suivantes :
D’autres entraînent une combinaison chimique avec l’aluminium, tels que les colorants à base de complexes métalliques, les colorants diazoïdes et les colorants basiques. Ces derniers nécessitent un traitement avec des substances de collagène et sont rarement utilisés car leur résistance à la lumière est faible.
Il est utilisé pour des applications générales qui veulent être colorées et qui ne sont pas exposées aux intempéries.
Utilisé dans des applications générales qui nécessitent des couleurs unies et qui vont être à l’extérieur.
Pour les applications architecturales, il est essentiel de remplir d’eau très pure. Pratiquement avec de l’eau déminéralisée et même déminéralisée. La procédure de déminéralisation la plus couramment utilisée est l’échange d’anions et de cations avec des résines spéciales échangeuses d’ions. Il s’agit de réaliser un double échange d’ions (installation de deux corps) et non d’un simple adoucissement de l’eau qui, en transformant les éléments insolubles en sels solubles, court le risque de produire des corps nuisibles à la qualité du colmatage ou de la fixation. La température de l’eau est donnée par la température d’ébullition (en pratique 97 à 100º C) de sorte que l’hydratation se produit très lentement au contact des molécules d’eau à basse température. Le pH du bain est conseillé pour le maintenir entre 5,5 et 6,5. Le réajustement se fait au moyen de soude, de carbonate de soude ou d’acides sulfurique, acétique et borique.
L’anodisation peut aboutir à des couches considérablement plus dures que les couches classiques (et en particulier plus dures que celles obtenues en milieu sulfurique-oxalique) dans un milieu sulfurique pur, à condition que les pourcentages de dissolution soient réduits à une valeur extrêmement faible, suffisante pour permettre le passage des ions dans les pores, qui deviennent des canaux très fins. Ces résultats sont obtenus par anodisation à très basse température (0º C) dans un milieu électrolytique de 10 à 15 % d’acide sulfurique, avec une forte densité de courant (3 A/dm2). La tension, qui sera initialement de 10 V, peut aller jusqu’à 80 à 100 V selon la nature de l’alliage. Une agitation énergique avec un refroidissement efficace est nécessaire. Des couches très épaisses peuvent ainsi être obtenues à une vitesse de 50 microns/heure. Les couches actuellement obtenues sont d’environ 150 microns, selon le processus et l’alliage. La dureté de ces couches est comparable à celle du chrome dur, leur résistance à l’abrasion et au frottement est considérable. Son utilisation pour les pièces mécaniques est de plus en plus répandue en raison de la meilleure connaissance de l’aluminium, de ses caractéristiques mécaniques et de ses nouvelles applications. Comme il s’agit généralement de pièces avec des tolérances dimensionnelles serrées, il est nécessaire de prendre en compte, dans l’usinage, la croissance des dimensions, qui peuvent atteindre 50 % de l’épaisseur effective de la couche.
Tous les alliages sont sensibles à l’anodisation dure, à l’exception de ceux contenant du cuivre, car le cuivre a tendance à se dissoudre malgré la basse température et perturbe le traitement.
Les couches dures sont obtenues au prix d’une diminution de la flexibilité, ce qui limite leur utilisation aux applications dans lesquelles elles ne subiront pas de chocs thermiques importants, car le film se briserait sous l’effet de fortes dilatations.
Ces couches ne sont pas susceptibles d’être obstruées (fixées) par de l’eau bouillante pour les mêmes raisons. Ils peuvent, au contraire, être imprégnés de corps gras et de lubrifiants.
_Propiedades de l’anodisation dure | Entre autres, nous pouvons souligner les suivants :
Pour préserver la pleine capacité de l’alumine, il est nécessaire d’utiliser un électrolyte à faible activité chimique à basse température, ce qui limite la redissolution du film formé. L’anodisation dure est généralement appliquée sur des alliages à teneur limitée. Le système Anesdur permet d’obtenir des couches supérieures à 150 microns avec des alliages d’aluminium contenant :
_Hasta 6 % mg (magnésium)
_Hasta 5 % Cu (cuivre)
_Hasta 8 % Zn (Cinc)
_Hasta 13 % Si (silicium)
En raison de la couche épaisse qui peut être obtenue avec ce procédé, ainsi que des caractéristiques mécaniques de la couche, les pièces qui se sont usées en raison d’un défaut peuvent être récupérées.
Les alliages qui ont une bonne aptitude à l’anodisation sont parfaitement définis sur les pages correspondantes. Il est très important lors de la sélection du matériau pour l’anodisation dure, de vérifier la pièce à usiner et de sélectionner l’alliage également en fonction de ses caractéristiques et de sa résistance mécanique.
