月: 2023年4月

Qu’est-ce que le placage au nickel ?

Le nickel est largement utilisé comme métal pour le placage car il est résistant à la rouille et chimiquement très stable. Le placage au nickel est souvent utilisé pour protéger la surface des composants électriques et des objets décoratifs.

Il existe deux principaux types de méthodes de placage au nickel.

La première méthode utilise l’électricité pour provoquer une réaction d’oxydation sur l’anode de nickel et une réaction de réduction pour déposer le nickel sur la cathode, le matériau à plaquer.

La seconde méthode, connue sous le nom de placage au nickel sans électrolyse, utilise des produits chimiques au lieu de l’électricité pour provoquer une réaction chimique, déposant du nickel et appliquant le processus de placage.

Le placage au nickel par électrolyse a une longue histoire et a été développé pour la première fois dans les années 1830. Au Japon, le placage au nickel aurait été appliqué pour la première fois en 1892. Les premiers placages au nickel électrolytique n’avaient pas une surface brillante, et la surface était polie après le processus de placage pour donner une surface brillante.

Principe, types et utilisations des différentes méthodes de placage au nickel

Les méthodes de placage au nickel comprennent le placage électrolytique et le placage chimique.

Principe du placage au nickel électrolytique

Le placage électro-nickel est une méthode de placage qui consiste à faire passer de l’électricité dans une solution pour électrolyser le métal de placage, le nickel, en provoquant une réaction chimique.

L’objet plaqué (le matériau à plaquer) est immergé dans une solution de sulfate de nickel qui constitue la cathode et la plaque de nickel l’anode. Lorsque la plaque de nickel est mise sous tension, une réaction d’oxydation se produit dans la plaque de nickel et les ions nickel se dissolvent dans la solution, se combinant avec les électrons de la solution pour provoquer une réaction de réduction, déposant du nickel sur la surface du matériau plaqué à la cathode et formant un film.

Types et utilisations du placage au nickel électrolytique

Le placage au nickel électrolytique est utilisé dans un large éventail de processus de placage, allant de l’artistique aux composants électriques. Il existe trois types de placage de nickel électrolytique : le placage au nickel brillant, le placage au nickel semi-brillant et le placage au nickel mat.

Les applications typiques du placage au nickel brillant comprennent le traitement de surface des prises électriques domestiques et des connecteurs.

Le placage au nickel semi-brillant est principalement utilisé pour le brasage et le soudage.

Le placage au nickel mat est moins brillant et moins attrayant que le placage au nickel brillant, mais contrairement à ce dernier, il ne nécessite pas d’additifs pour le rendre brillant. Il en résulte un film de nickelage très stable et dense, qui n’est pas affecté par les additifs et convient donc au placage de composants internes.

Principe du placage au nickel chimique

Le placage au nickel sans électrolyse est une méthode qui consiste à former un film sur la surface de l’objet plaqué en déposant du nickel par le biais d’une réaction chimique entre deux produits chimiques dans une solution de placage.

L’objet plaqué est immergé dans la solution de plaquage. La solution de placage se compose, par exemple, de sulfate de nickel, d’hypophosphite de sodium, de tampon pH, d’agents complexants, d’agents stabilisants, etc. Les ions de nickel dans la solution de placage provoquent une réaction de réduction, déposant du nickel sur la surface de l’objet plaqué et formant un film.

À propos du placage au nickel

Placage au nickel

Le placage au nickel-chrome est un placage de couleur argentée, légèrement bleuâtre et blanc, souvent utilisé sur les robinets d’eau. Le placage au nickel-chrome est également connu sous le nom de placage au nickel décoratif. Il est souvent utilisé comme finition en raison de sa bonne résistance à la corrosion, de sa dureté, de sa résistance aux intempéries et de sa bonne réflectivité à la lumière et à la chaleur.

Naturellement, le placage au nickel-chrome est plus résistant aux chocs et à la corrosion que le placage nickel seul, et un film d’oxyde se forme à la surface du chrome dans l’atmosphère, ce qui protège l’intérieur de la corrosion tout en préservant son aspect.

Le placage au nickel-chrome est une méthode de traitement largement utilisée car il est populaire en tant que méthode de décoration, combinant l’éclat du placage au nickel avec l’aspect métallique blanc argenté du placage au nickel-chrome.

À propos du chrome

Le chrome peut être classé en chrome trivalent et hexavalent, en fonction de son indice d’oxydation. Le chrome hexavalent est une substance interdite par les directives RoHS et RoHS2 en raison de sa pollution environnementale et de sa toxicité pour le corps humain. Bien que le traitement de placage au chrome hexavalent ait été courant dans le passé, ces dernières années, le traitement de placage au chrome trivalent a été largement utilisé en raison de sa toxicité. Le traitement de placage au chrome trivalent est plus uniforme et a été développé pour avoir la même résistance à la corrosion que le traitement conventionnel. De plus, comme il est inoffensif pour le corps humain, il s’agit d’une méthode de traitement de placage facile à utiliser en termes de maniabilité, etc.

Corrosion du placage au nickel chimique

Une méthode pour améliorer la résistance des films de nickelage à l’air salin, par exemple en mer, consiste à utiliser de l’hypophosphite comme agent réducteur pendant le nickelage chimique pour déposer le revêtement.

Ce film nickelé est connu sous le nom de placage nickel-phosphore sans électrolyse, mais le problème majeur de ce film de placage nickel-phosphore sans électrolyse est qu’il s’abîme en peu de temps dans des conditions où les niveaux de sel marin dans l’atmosphère sont relativement faibles, laissant le métal à nu et rouillant.

Des recherches ont montré que lorsque les ions d’acide sulfurique des gaz sulfureux atmosphériques entrent en contact avec la couche de nickel superficielle, il se forme de l’hydrate de sulfate de nickel, qui est la substance responsable de la corrosion progressive de la couche de nickel superficielle.

Pour résoudre ces problèmes, le placage au nickel à deux couches (protégeant électrochimiquement le placage ou le matériau sous-jacent de la corrosion en oxydant lentement la couche de placage supérieure) et le placage au nickel à trois couches avec du nickel brillant contenant 0,1-0,2% de soufre entre les deux couches de placage ont été mis au point. Le placage au nickel-chrome susmentionné a également été mis au point.

Qu’est-ce qu’un nanotube ?

Un nanotube est un matériau microscopique à structure tubulaire.

On les appelle nanotubes parce que la taille du tube est de l’ordre du nanomètre. Le terme fait généralement référence aux nanotubes de carbone, qui sont composés de carbone.

Les nanotubes de carbone ont été découverts en 1991 par le Dr Sumio Iijima (aujourd’hui professeur à vie à l’université de Meijo) et se composent d’une feuille d’anneaux de benzène sans espace entre eux, enroulés en forme cylindrique. D’autres tubes fins peuvent être insérés dans ce cylindre, une couche unique étant appelée nanotube de carbone à paroi simple (SWNT) et des couches multiples étant appelées nanotubes de carbone à parois multiples (MWNT).

Utilisations des nanotubes

Les nanotubes de carbone sont souvent utilisés dans le domaine des nanotechnologies. Grâce à leur conductivité élevée et à leur rapport d’aspect, ils peuvent former des réseaux de tubes conducteurs.

Grâce à leurs fortes liaisons chimiques, ils peuvent également être utilisés avec des polymères pour augmenter leur résistance mécanique, ce qui en fait de très bons matériaux thermoconducteurs. Leurs propriétés électroniques et mécaniques sont de plus mises en avant dans de nombreux domaines en tant que matériau fondamental pour les nanotechnologies. Les raquettes de tennis, les cadres de vélo, les haut-parleurs, les écouteurs et les fils sont autant d’exemples de produits pour lesquels ils sont déjà utilisés.

Principe des nanotubes

Les nanotubes de carbone sont des matériaux chimiquement très stables et extrêmement légers, avec une densité inférieure de moitié à celle de l’aluminium. Néanmoins, ils sont 20 fois plus résistants que l’acier, 1 000 fois plus résistants à la densité de courant que le cuivre et ont une conductivité thermique supérieure à celle du cuivre.

1. Nanotube de carbone mono-paroi (SWNT)

Les nanotubes de carbone mono-paroi (SWNT) sont des matériaux cylindriques sans soudure constitués d’une seule couche de graphène. La conductivité électrique des SWNT varie avec la bande interdite en fonction de l’enroulement et du diamètre des feuilles de graphène qui forment le tube, et peut présenter un comportement métallique ou semi-conducteur.

2. Nanotube de carbone double parois (DWNT)

Les DWNT (nanotubes de carbone double parois) ont une bande interdite adaptée aux transistors à effet de champ. Toutefois, leur comportement électrique est très complexe, ce qui limite leur utilisation à des domaines tels que l’électronique en couche mince. D’autres applications incluent les agents de contraste et les agents thérapeutiques dans les systèmes biologiques en fonctionnalisant sélectivement la couche externe.

3. Nanotube de carbone multi-parois (MWNT)

Les nanotubes de carbone multi-parois (MWNT) sont plus faciles à produire en masse et moins chers à l’unité que leurs homologues à mono-paroi (SWNT). La fonctionnalisation entraîne généralement le clivage des doubles liaisons du carbone et des modifications des propriétés, alors qu’avec les nanotubes de carbone multi-parois, seule la couche externe est modifiée, de sorte que les propriétés d’origine peuvent être conservées.

Des méthodes sont nécessaires pour modifier la surface des nanotubes de carbone dans le but d’introduire de nouvelles propriétés pour des applications spécifiques, telles que la solubilisation dans divers solvants, l’amélioration de la fonctionnalité, de la dispersibilité et de la compatibilité. On peut y parvenir en provoquant des réactions d’oxydation à l’aide d’acides, d’ozone, de plasma, etc. Par exemple, la formation de groupes hydroxyles et carboxyles crée une polarité qui peut favoriser la solubilité et augmenter l’affinité avec divers polymères.

Autres informations sur les nanotubes

1. Utilisations pratiques des nanotubes

L’AIST, en collaboration avec une société de recherche conjointe, a utilisé les résultats d’un projet NEDO pour commercialiser avec succès un joint torique. Ce dernier a été utilisé comme composant d’étanchéité pour les tuyaux et les conteneurs en utilisant des nanotubes de carbone (NTC) synthétisés par la méthode de supercroissance, ce qui en fait la première commercialisation (2018).

Les nanotubes peuvent être synthétisés par ablation laser, décharge d’arc et dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Parmi ces approches, la méthode CVD est la plus réalisable pour une production industrielle de masse.

La méthode de super croissance est une méthode de synthèse extrêmement innovante dans laquelle la durée de vie d’un catalyseur, qui est généralement de quelques secondes, peut être prolongée jusqu’à des dizaines de minutes en ajoutant une très petite quantité d’eau (de l’ordre du ppm) à l’atmosphère de synthèse de la méthode CVD. Cela permet de synthétiser de grandes quantités de nanotubes de carbone mono-paroi (SWCNT) avec une efficacité temporelle 3 000 fois plus rapide que les méthodes conventionnelles, à partir d’une très petite quantité de catalyseur. La méthode “Super Growth” est une méthode de synthèse extrêmement innovante.

Par rapport aux NTC classiques, les NTC obtenus par la méthode “Super Growth” présentent des caractéristiques telles qu’un “rapport d’aspect élevé”, une “grande pureté” et une “grande surface”, et devraient être appliqués à de nouveaux matériaux fonctionnels dotés de fonctions et de nouvelles caractéristiques. Plus précisément, cette méthode devrait être appliquée à des matériaux innovants tels que les matériaux en caoutchouc à haute performance et les matériaux hautement thermoconducteurs, sans oublier que la demande de ces matériaux devrait augmenter.

À l’avenir, des applications pratiques sont attendues dans le domaine de l’énergie, comme les électrodes de super-condensateurs et les matériaux d’électrodes de batteries secondaires, aussi bien dans le domaine de l’électronique, comme les circuits semi-conducteurs remplaçant le silicium et les circuits électriques flexibles que dans le domaine des matériaux à haute performance comme les films conducteurs transparents et les actionneurs. On pense également au domaine des matériaux structurels, comme les matériaux de renforcement de la carrosserie automobile et aux matériaux de renforcement de la carrosserie aéronautique. Des applications pratiques sont attendues.

2. Production de masse de nanotubes

La production de masse de nanotubes de carbone a été mise en place à l’aide de la méthode de “Super Growth” développée par l’Institut national des sciences et technologies industrielles avancées (AIST), sur la base des résultats d’un projet NEDO. ZEON Corporation a construit une usine de production de masse de nanotubes de carbone (NTC) à l’aide de la méthode de cette méthode, et la première usine de production de masse au monde est entrée en service en 2015.

3. Inconvénients des nanotubes

Les nanotubes de carbone ont été signalés comme étant cancérigènes et présentant d’autres risques lorsqu’ils sont inhalés par le corps humain. C’est pourquoi les risques pour le corps humain sont évalués par divers instituts de recherche.

Un autre problème est que les nanotubes de carbone sont plus chers que d’autres matériaux. On espère que la mise en place d’une technologie de production de masse permettra à l’avenir de faire baisser les prix.

Qu’est-ce qu’un tube en nylon ?

Les tubes en nylon sont des tubes fabriqués à partir de résine de nylon et destinés principalement à la plomberie.

Ils sont utilisés dans diverses industries pour des fluides tels que l’air, l’eau et les lubrifiants. Ils présentent l’avantage d’être très souples, ce qui les rend faciles à travailler, et d’être peu coûteux.

Selon le produit, le matériau nylon présente une excellente résistance à la pression, à la chaleur, aux produits chimiques, à l’huile, aux vibrations et à la corrosion.

Utilisations des tubes en nylon

Les tubes en nylon sont utilisés pour les applications de lubrification, pneumatiques, hydrauliques et autres applications de tuyauterie comme alternative aux tubes conventionnels en cuivre et autres matériaux. Plus précisément, les tubes en nylon peuvent être utilisés dans les équipements pétroliers et pneumatiques, les équipements de lubrification centralisée, les équipements de revêtement et les usines chimiques.

Les tubes en nylon peuvent également être utilisés pour la tuyauterie dans des espaces restreints ou lorsqu’il s’agit de prendre des lignes d’écoulement complexes, en tirant le meilleur parti de l’excellente flexibilité du nylon. Parmi les autres types de nylon, on trouve des types plus flexibles qui peuvent être utilisés dans des sections oscillantes, et des types de nylon spéciaux qui sont spécialement conçus pour résister aux pressions élevées et aux produits chimiques.

Principe des tubes en nylon

Comme les matériaux en fibre, les tubes en nylon sont résistants à la dilatation et à la contraction et présentent une forte résistance à l’abrasion et une grande ténacité. D’autre part, ils présentent une résistance élevée à la chaleur, aux chocs et aux produits chimiques. Développé pour la première fois, le nylon 6,6 a été la première fibre synthétique au monde à être largement utilisée. Aujourd’hui, les polyamides sont communément désignés sous le nom de nylon.

Les produits en nylon eux-mêmes sont généralement fabriqués à partir de nylon 6 ou de nylon 6,6, mais le nylon 11 ou le nylon 12 est souvent utilisé pour les tubes en Nylon. En effet, le nylon 11 et le nylon 12 sont plus résistants aux chocs, etc. et aux changements de température.

Les nombres dans ces noms sont dérivés du nombre d’atomes de carbone dans la matière première monomère utilisée pour fabriquer le nylon. Les tuyaux souples sont fabriqués avec des plastifiants pour leur donner de la flexibilité, tandis que les tubes rigides sans plastifiants sont appelés nylon rigide non plastifié. D’autres types de nylon peuvent également être utilisés, comme le nylon renforcé par traitement.

Comment choisir les tubes en nylon ?

La résistance à la pression, la résistance à la chaleur et la flexibilité des tubes en nylon varient en fonction du produit. Il est important de choisir le produit qui convient le mieux à votre application.

1. Tubes en nylon flexibles

La flexibilité du tube varie en fonction de l’utilisation ou non d’un plastifiant. Les tubes en nylon souple contiennent des plastifiants et sont très flexibles. En termes de résistance à la pression et à la chaleur, les performances sont légèrement inférieures à celles du nylon non plastifié, mais certains produits sont compatibles avec la haute pression. De plus, le fait que l’ingrédient principal soit le nylon ne fait pas de différence, de sorte que les performances ne sont pas significativement inférieures.

Cependant, à travers le plastifiant, des substances de faible poids moléculaire, appelées monomères et oligomères, contenues dans la résine peuvent précipiter sur la surface du tube et y adhérer comme une poudre blanche. En général, il n’y a pas de perte de performance en termes de résistance à la pression, de résistance chimique, etc., mais la flexibilité a tendance à diminuer à l’avenir.

2. Tubes en nylon non plastifiés

Ceux qui ne contiennent pas de plastifiants sont appelés nylon non plastifié, et les tubes en nylon sont les plus durs. Il présente également la plus grande résistance à la pression et à la chaleur et peut être utilisé à haute pression et à haute température.

Certains produits sont disponibles dans une variété de couleurs différentes, qui peuvent être codées et distinguées en choisissant une couleur différente pour chaque tube. Cependant, le noir est supérieur en termes de résistance aux intempéries, c’est pourquoi certains fabricants recommandent des tubes noirs si aucun choix particulier n’est requis.

Si des produits chimiques sont utilisés comme fluides, il est nécessaire de vérifier si les tubes sont résistants aux produits chimiques utilisés avant de les utiliser.

Qu’est-ce qu’un ressort de torsion ?

Un ressort de torsion est un ressort qui génère une force par un mouvement de rotation.

Il s’agit d’un type de ressort hélicoïdal, également appelé ressort hélicoïdal de torsion. Lorsqu’un couple est appliqué autour d’un axe de rotation, une déformation élastique se produit et un couple de réaction est généré. Il se caractérise par sa grande efficacité en termes d’espace grâce à sa forme en spirale. Des couples importants peuvent être générés dans des dimensions relativement réduites.

Utilisations des ressorts de torsion

Les ressorts de torsion sont utilisés dans un large éventail d’applications et peuvent être utilisés dans des articles familiers tels que les trombones et les pinces à linge.

1. Dans l’industrie automobile

Dans l’industrie automobile, les ressorts de torsion sont utilisés dans les mécanismes d’amortissement (suspensions) et les charnières de portes. En particulier, les ressorts de torsion des charnières de porte sont chargés de maintenir la porte ouverte dans une position stable. Ils sont choisis pour leur efficacité en termes d’espace et de coût, car ils fournissent des forces de réaction dans une construction compacte.

2. Dans l’industrie du bâtiment

Dans le secteur de la construction, ils sont utilisés dans les charnières de portes, les cadres de fenêtres et les portes de garage. Ils jouent notamment un rôle très important en tant que ressorts pour l’ouverture et la fermeture des grandes portes de garage. Ils sont largement utilisés dans l’ameublement, comme les portes de placard.

3. Autres utilisations

Parmi les autres applications, on peut citer les lits et les tables d’opération pour les équipements médicaux dans l’industrie médicale. Ils sont l’un des composants les plus importants de notre vie quotidienne et de l’industrie.

Principe des ressorts de torsion

Les ressorts de torsion sont un type de ressort qui génère une force par un mouvement de rotation. La torsion est utilisée pour générer un couple. Ils sont constitués d’un fil enroulé en forme de spirale, dont l’une ou les deux extrémités sont pliées en forme de crochet pour maintenir la forme de la spirale.

Les ressorts de torsion se déforment en réponse à un couple appliqué autour de l’axe de rotation. Lorsqu’un couple est appliqué, le fil se tord et génère une force élastique. Cette force élastique génère un couple de réaction dans la direction opposée au couple appliqué, qui tente de ramener le ressort de torsion à sa forme initiale.

Le couple sur le ressort de torsion est exprimé par l’équation suivante :

T=kθ

où T est le couple, k est le coefficient de rigidité du ressort de torsion et θ est l’angle de torsion du ressort de torsion. Le couple et l’angle de torsion sont proportionnels : plus le coefficient de rigidité du ressort de torsion est élevé, plus le couple généré est important pour un même angle.

Types de ressorts de torsion

Le type de matériau utilisé pour les ressorts de torsion est choisi en fonction de l’environnement d’utilisation. En général, on utilise de l’acier bon marché, mais l’acier inoxydable peut être utilisé si la résistance à la corrosion est requise. Les alliages nickel-titane sont également utilisés si un couple plus élevé est nécessaire.

Les alliages de tungstène sont également produits dans des secteurs où une très grande solidité et une très grande résistance à la corrosion sont requises, comme dans l’aviation et l’industrie automobile. Ils sont souvent utilisés à des températures élevées et dans des environnements corrosifs, et là où une technologie avancée est requise, comme dans les équipements médicaux et les vaisseaux spatiaux.

Il existe également plusieurs types de ressorts de torsion, en fonction de leur construction. Voici quelques exemples de ressorts de torsion :

1. Ressorts de torsion à enroulement diagonal

Il s’agit d’un ressort de torsion dont le fil est enroulé en biais. Ils peuvent générer un couple plus important que les ressorts de torsion normaux. Ils sont utilisés dans les suspensions automobiles, les charnières de porte et les matériaux de construction lorsqu’un couple élevé est nécessaire.

2. Ressort de torsion double

Ces ressorts utilisent deux ressorts de torsion en même temps. Ils peuvent générer des couples plus élevés. Ils sont construits avec des bras droits aux deux extrémités. Les ressorts de torsion doubles sont utilisés dans les situations où un couple plus important est nécessaire, par exemple sur les grandes portes.

3. Ressorts de torsion miniatures

Les ressorts de torsion miniatures sont fabriqués en petites dimensions. Ils sont disponibles dans des diamètres de quelques millimètres ou moins. Ils sont utilisés dans les petits appareils tels que les montres et les appareils électroniques.

En raison de leur très petite taille, ils sont fabriqués à l’aide de fils minces. Ils exigent un très haut degré de précision et leur fabrication est très sophistiquée sur le plan technique. Ils sont conçus pour s’intégrer dans de petits espaces et peuvent générer des couples très faibles.