Qu’est-ce que l’anodisation ?
Vue d’ensemble et utilisations de l’anodisation
L’anodisation est un type de traitement de surface qui forme artificiellement un film d’oxyde à la surface de l’aluminium.
L’aluminium s’oxyde facilement en se combinant à l’oxygène de l’air, et un film d’oxyde très fin se forme à sa surface lorsqu’il est exposé à l’air.
Ce film naturel assure une protection et une résistance relativement bonne à la corrosion.
De plus, l’aluminium est léger et très facile à travailler, et il est utilisé dans toutes sortes de produits autour de nous, y compris les articles ménagers.
Toutefois, sa grande maniabilité signifie également que sa surface est facilement rayée par la flexion et le frottement.
De plus, le film d’oxyde qui se forme naturellement à la surface de l’aluminium est très fin et, en fonction de l’environnement d’utilisation, le film d’oxyde peut être corrodé par des réactions chimiques ou endommagé par la flexion ou le frottement, comme mentionné ci-dessus, et la corrosion peut progresser de manière significative à partir de la zone endommagée.
L’anodisation permet donc de former artificiellement un film d’oxyde qui protège la surface de l’aluminium en faisant passer un courant électrique à travers l’aluminium dans une solution électrolytique pour favoriser l’oxydation.
La formation de ce film d’oxyde est censée améliorer la résistance à la corrosion, la résistance à l’usure, l’isolation et la solidité.
De nombreux produits peuvent être anodisés, notamment les bouilloires, les châssis et les smartphones pour un usage quotidien, ainsi que les composants optiques, les automobiles, les avions, les semi-conducteurs et les équipements médicaux pour un usage industriel.
Principes de l’anodisation
Lors de l’anodisation, l’aluminium est électrolysé dans un électrolyte d’acide sulfurique sur une anode pour former un film d’oxyde.
Une anode et une cathode sont placées dans l’électrolyte, et lorsque le produit en aluminium est placé du côté de l’anode et alimenté par l’électrode, un film d’oxyde se forme à la surface du produit en aluminium.
Ce film d’oxyde est un agrégat de cellules prismatiques hexagonales avec des pores à l’intérieur.
L’anodisation est réalisée sur la base de ce principe, mais comme les propriétés varient en fonction de la méthode de traitement, l’anodisation est requise en fonction de l’application.
Types d’anodisation
1. Anodisation générale
Il s’agit d’un procédé d’anodisation couramment utilisé, qui peut s’appliquer aussi bien à de petites pièces de structure complexe qu’à des produits de grande taille. Cette méthode est utilisée pour améliorer la résistance à la corrosion et la dureté.
2. Anodisation dure
Cette méthode de traitement est utilisée pour obtenir une dureté encore plus élevée que l’anodisation générale et s’effectue dans le temps dans un électrolyte à basse température. L’épaisseur du film d’oxyde est plusieurs fois supérieure à celle de l’anodisation générale et est utilisée pour les pièces de moteurs de voitures et d’avions, où une grande durabilité est requise.
3. Anodisation brillante
Avant l’anodisation, la surface est polie chimiquement jusqu’à ce qu’elle devienne brillante. Cela donne un bel aspect et est utilisé pour les matériaux décoratifs et réfléchissants.
4. Anodisation colorée
Immédiatement après la formation d’un film d’oxyde, la surface est immergée dans une solution de colorant et colorée. La coloration peut être contrôlée par la concentration du colorant, le temps d’immersion et l’épaisseur du film d’oxyde. Ce procédé est utilisé pour les bouteilles d’eau, par exemple, où la légèreté et le design sont recherchés.
Facteurs de variation de l’épaisseur du film d’aluminium anodisé
1. L’épaisseur du film d’anodisation
L’épaisseur du film d’oxyde anodisé formé par l’anodisation générale, le type d’anodisation le plus courant, est généralement comprise entre 5 et 25 microns et est fixée en tenant compte des conditions d’utilisation.
L’épaisseur du film d’oxyde d’aluminium anodisé formé par anodisation dure est de l’ordre de 20 à 70 microns.
L’anodisation dure est souvent appliquée à des composants qui nécessitent des propriétés de glissement, comme les pièces de moteur automobile, et l’épaisseur du film est plus importante que pour l’anodisation générale afin d’assurer la résistance à l’usure.
2. Facteurs de variation de l’épaisseur du film
Malgré ce processus d’anodisation, des variations de l’épaisseur du film d’oxyde anodisé peuvent se produire, l’un des facteurs étant la distribution du courant et l’autre la distribution de la température.
Variations dues à la répartition du courant
L’anodisation étant réalisée à l’aide de réactions électrochimiques, une répartition inégale du courant entraîne des variations de l’épaisseur du film d’oxyde anodisé.
Des variations d’épaisseur du film peuvent se produire entre plusieurs produits en aluminium, en fonction de la distance entre l’anode et la cathode à laquelle les produits en aluminium sont maintenus. En outre, lorsque plusieurs produits en aluminium sont anodisés en même temps, la distribution du courant diffère en fonction de la position des produits en aluminium, ce qui entraîne des variations de l’épaisseur du film.
Lorsque plusieurs produits en aluminium sont anodisés en même temps, de l’aluminium factice est suspendu à proximité des produits en aluminium dans des positions et des conditions où l’épaisseur du film est susceptible d’être plus importante, afin de libérer le courant.
Variations dues à la répartition de la température
L’anodisation est réalisée dans un électrolyte, et la distribution de la température de l’électrolyte peut entraîner des variations de l’épaisseur du film d’oxyde anodisé.
Pendant l’anodisation, la température du bain d’électrolyte est maintenue uniforme grâce à l’agitation du bain. Lorsque la température est maintenue uniforme, l’électrolyte peut circuler librement et la distribution de la température de l’électrolyte est uniforme.
Cependant, dans la zone de la couche de diffusion proche du produit en aluminium, l’électrolyte est relativement difficile à déplacer et la distribution de la température n’est pas uniforme. Cela entraîne des variations dans l’épaisseur du film d’oxyde d’aluminium anodisé. Pour remédier à ce problème, on utilise des méthodes qui favorisent l’écoulement de l’électrolyte, telles que l’utilisation de buses d’injection.
Inconvénients de l’anodisation
Le film d’oxyde d’aluminium anodisé formé sur la surface de l’aluminium par anodisation présente l’inconvénient d’être peu flexible et fragile, ce qui peut entraîner la fissuration et l’écaillage du film d’oxyde anodisé lorsque la zone anodisée est pliée ou transformée.
La résistance à la chaleur est également faible et l’on craint que le film d’oxyde d’aluminium anodisé normal ne se fissure ou ne s’écaille en raison de la dilatation thermique dans des environnements à haute température dépassant 100 °C.
L’anodisation améliore la résistance à la corrosion et la dureté, mais elle est faible dans les solutions d’acides et de bases fortes, et il y a des problèmes de dissolution dans ces solvants.
Par ailleurs, le contact humide avec les métaux augmente le risque de corrosion. Les méthodes de traitement doivent donc être conçues en fonction de l’utilisation prévue.