L'aluminium est un matériau d'ingénierie largement utilisé, apprécié en raison de sa légèreté, de sa résistance mécanique, de sa conductivité thermique et de son rapport coût-efficacité. Cependant, l'abrasion et le risque de formation de corrosion dans les environnements difficiles sont les principales préoccupations qui peuvent être résolues grâce au placage de métaux de qualité supérieure comme les alliages de nickel. Nickelage de l'aluminium améliore la dureté de la surface, la résistance à la corrosion et l'aspect esthétique.
Le placage au nickel est appliqué sur la surface de l'aluminium soit par des réactions électrochimiques, soit par une réduction chimique. Les deux méthodes ont des implications, des procédures et des résultats distincts. Cet article traitera de la galvanoplastie et placage autocatalytique au nickel détail en aluminium.
C'est parti !
Qu’est-ce que le nickelage et comment s’applique-t-il aux alliages d’aluminium ?
Comme tous les autres finition de placageLe nickelage de l'aluminium est le processus consistant à ajouter une couche protectrice supplémentaire sur différents types de matériaux de substrat pour obtenir une meilleure résistance à la corrosion et à l'abrasion, une meilleure luminosité et des couleurs esthétiques. L'épaisseur de la couche plaquée varie de 0.0001 à 0.020 pouces. Cela dépend également de la technique appliquée et des paramètres de traitement.
Il existe deux types de procédés de nickelage :
- Placage autocatalytique au nickel
- Galvanoplastie au nickel
Nickelage électrolytique et autocatalytique
La principale différence réside dans le fait que le placage implique ou non une électrolyse pour développer une couche de revêtement. Cependant, les deux types de placage offrent une protection contre la formation de rouille et l'abrasion.
Placage au nickel résistant à la corrosion
Le tableau ci-dessous décrit la résistance à la corrosion de l’aluminium nickelé dans différentes conditions environnementales ;
| Environnement | Résistance à la corrosion | Commentaires |
| Air et humidité atmosphériques | Excellent | La couche de nickel protège complètement l’aluminium sous-jacent. |
| Acides réducteurs | Bon | Il convient dans des conditions réductrices mais se dégrade avec les acides oxydants. |
| Acides oxydants (par exemple, nitrique) | Limité | Le Ni-Cr ou d’autres alliages de nickel peuvent être utilisés pour maintenir un certain niveau d’acidité. |
| Environnements alcalins | Excellent | Résistance supérieure, même dans des conditions d'alcali fondu |
| Marin/Eau de mer | Bon | La série d'alliages 400 en particulier présente une bonne résistance. |
| Haute température | Modéré à excellent | Les placages Ni-Cr-Mo et Ni-Cr sont stables à haute température |
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Qu'est-ce que le nickelage électrolytique de l'aluminium ?
Travail du nickelage électrolytique
La galvanoplastie au nickel est le processus de dépôt électrolytique de couches de nickel sur la surface du substrat, y compris alliages d'aluminium. Pour cela, on utilise une installation d'électrolyse avec des solutions de nickel (chlorure de nickel, sulfate, etc.), le nickel servant d'anode et la cathode contenant la pièce à plaquer. Lorsque les transformateurs convertissent le courant alternatif en courant continu et font passer le courant à travers ce circuit, les ions nickel sont oxydés et se déplacent vers le substrat en aluminium. Ici, l'épaisseur du dépôt dépend du temps d'électrolyse et des concentrations d'ions dans la solution.
Nickelage décoratif sur aluminium
Le nickelage électrolytique sur aluminium est préféré pour son esthétique et sa finition plutôt que pour sa résistance à l'abrasion. Il a une apparence blanc jaunâtre brillante. Vous pouvez retrouver cette finition décorative sur les pare-chocs automobiles, les objets de décoration, les bijoux, etc.
Comment galvaniser du nickel sur une surface en aluminium ?
Vous pouvez suivre les étapes ci-dessous pour galvaniser du nickel sur des pièces en aluminium ;
- Nettoyer les substrats en aluminium
Tout d'abord, un nettoyage minutieux de la surface du substrat est essentiel pour éviter une mauvaise adhérence ou un décollement du revêtement. Éliminez donc tous les débris, huiles, rouille et irrégularités. Vous pouvez utiliser un nettoyage acide pour garantir une surface sans poussière.
- Installation de l'électrolyse
Installez les électrodes (substrat en nickel et aluminium) dans une configuration d'électrolyse avec une solution électrolytique adaptée. Tenez également compte de la concentration en ions et de la température.
Cuve d'électrolyse pour le nickelage
- Anode: Nickel, borne « +ve »
- Cathode: Accrocher les pièces en aluminium sur la cathode, borne « -ve »
- Température: 40 à 65 ans, qui° C
- Introduire le courant électrique
Le courant électrique passe au transformateur qui le convertit en courant continu et l'alimente via le circuit de galvanoplastie. Le courant électrique oxyde le nickel (anode) et les ions sont attirés vers les pièces en aluminium en raison du pôle négatif de la cathode. Pendant la poursuite du processus, le système de filtrage connecté élimine les scories produites.
- Éjecter les pièces et les nettoyer
Après avoir immergé les pièces dans un bain d'électrolyse pendant une durée prédéterminée, éjectez-les et nettoyez-les à l'eau pure. Les pièces sont maintenant prêtes à être emballées après les avoir séchées.
Placage au nickel chimique sur aluminium
Aluminium avec surface en nickel chimique
Contrairement à la galvanoplastie, le procédé de nickelage chimique utilise des réactions chimiques catalytiques séquentielles pour déposer le revêtement protecteur. Le placage chimique est plus résistant à l'abrasion que décoratif (épaisseur jusqu'à 0.020 ”), il peut atteindre une dureté Rockwell de 65 à 70 Rc.
Généralement, quatre types de bains sont utilisés à cet effet : une solution d'ions nickel, un agent réducteur, des agents complexants et des tampons.
Les solutions de nickel fournissent du Ni²⁺, les agents réducteurs réduisent les ions nickel en ions métalliques qui se déposent sur la surface, la complexation sert à la stabilisation des ions et les tampons maintiennent la plage de pH souhaitée (4.5 à 5).
Comment appliquer du nickel chimique sur l'aluminium ?
Travail du nickelage chimique
Voici les trois principales étapes de la procédé de placage au nickel chimique illustrant comment vous pouvez l’appliquer aux pièces en aluminium ;
Étape 1 : Prétraitement
Le prétraitement consiste à préparer la surface du substrat pour des résultats de placage optimaux. Il comprend un nettoyage alcalin, un rinçage et une gravure.
- Nettoyage alcalin : Tremper les pièces dans une solution alcaline pour les nettoyer à température élevée (jusqu'à 150°C)
- Rinçage: Transférer les pièces dans un réservoir de rinçage qui élimine les contaminations restantes.
- Gravure: Ce traitement chimique élimine la couche oxydée d'aluminium et améliore l'adhérence.
Étape 2 : Immersion dans le bain de placage
Bain de nickelage chimique
Ensuite, plongez la pièce dans un bain de nickel préparé contenant des agents réducteurs, des tampons et des produits chimiques supplémentaires. Les agents réducteurs réagissent avec la surface activée et déposent les ions nickel de la solution. En même temps, l'épaisseur peut être contrôlée en ajustant la concentration en ions dans la solution et la température.
Étape 3 : Post-traitement
Le processus de post-traitement comprend le traitement thermique, le lissage de surface, la peinture esthétique, etc. Cela dépend des types de propriétés de surface que vous souhaitez pour les applications finales.
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Avantages du placage au nickel des pièces en aluminium
Bien que galvanoplastie vs placage chimique Le nickel présente quelques différences, mais ces deux finitions offrent une meilleure résistance à la corrosion, une meilleure dureté de surface et une meilleure esthétique que les pièces ou matériaux bruts. Les pièces électroplaquées sont plus esthétiques, tandis que les pièces autocatalytiques offrent une protection supérieure contre l'abrasion et les rayures.
- Résistance à la corrosion: La couche de nickel ne s'oxyde pas dans un environnement humide ou mouillé. Ainsi, surface de placage protège les pièces sous-jacentes de la corrosion.
- Couche sacrificielle : Dans des conditions difficiles, la couche protectrice de nickel se dégrade et protège l'aluminium sous-jacent.
- Dureté de surface accrue : En particulier, le dépôt chimique épais de nickel se lie au matériau en aluminium, ce qui augmente la dureté d'origine. Il continue d'améliorer la résistance à l'usure.
- Finition esthétique : Le nickelage électrolytique est particulièrement utilisé pour donner une finition brillante aux pièces en aluminium.
- Précision dimensionnelle: L'épaisseur du placage au nickel de l'aluminium est de l'ordre du micron et n'affecte pas de manière significative la précision dimensionnelle de la pièce. Vous pouvez également envisager un placage plus épais lors de la phase de conception initiale pour remédier à ce problème.
- Finition uniforme et homogène : Les deux types de techniques permettent d'obtenir une épaisseur uniforme. De plus, les résultats de placage sont uniformes d'un lot à l'autre.
- Variantes d'alliage : Tous les types d'alliages d'aluminium peuvent être plaqués avec du nickel, série 1XXX, série 2XXX, série 5XXX, série 6XXX et série 7XXX.
- Finition économique : Avec les deux types de méthodes de nickelage de l'aluminium, un grand nombre de pièces peuvent être traitées en une seule fois, ce qui en fait une option de finition rentable.
Applications du placage au nickel de l'aluminium
Roues automobiles nickelées
Examinons maintenant les applications du nickelage de l’aluminium dans les différentes industries ;
| Industrie | Pourquoi le nickelage ? | Exemples |
| Automobile | Résistance à la corrosion. | Tiges d'amortisseurs, segments de piston, étriers de frein, turbocompresseurs, carters de boîte de vitesses, etc. |
| Industrie aerospatiale | Protection contre l'usure et la corrosion à haute température. | Axes d'actionneur, supports de cellule, buses de propulseur, tiges de commande et arbres de rotor. |
| Électronique | Augmente la conductivité et la soudabilité | Cartes de circuits imprimés (PCB), dissipateurs de chaleur pour processeurs, boîtiers de capteurs et bases de puces LED. |
| Médical | Biocompatibilité et durabilité | Scalpels, appareils dentaires, pinces chirurgicales, pièces, connecteurs de cathéter et pinces à biopsie. |
| PETROLE ET GAZ | Résiste à l’usure et à la corrosion des pompes, vannes, perceuses, etc. | Connecteurs de canalisations, sièges de soupapes, pales de compresseur, boulons de bride, etc. |
| Bijoux | Une finition brillante et résistante au ternissement sur les objets décoratifs. | Chaînes de colliers, fermoirs de bracelets, boîtiers de montres, boutons de manchette, pendentifs, pinces à cravate, etc. |
| Outillage et machines | Durée de vie plus longue pour les moules, matrices et autres outils. | Moules en plastique, lames de coupe, mandrins de tour, dents d'engrenage, vis de précision, etc. |
résumer
L'ajout d'une couche de nickel permanente au matériau en aluminium offre une excellente protection contre la corrosion, une résistance à l'abrasion et des avantages esthétiques. Le placage électrolytique convient aux objets décoratifs et aux ornements, tandis que le placage chimique est idéal pour une résistance élevée à l'usure. De plus, une exécution minutieuse du processus de placage est essentielle pour tirer parti des avantages de cette technique de finition.
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Questions Fréquentes Posées
Pourquoi utiliser des pièces et des feuilles d'aluminium nickelées ?
Bien que l'aluminium offre un rapport résistance/poids élevé, une conductivité et d'autres propriétés bénéfiques, il présente une faible résistance à l'usure et à la corrosion. L'application du placage au nickel augmente la dureté et la solidité. Il s'applique également pour des raisons esthétiques dans les bijoux et les applications décoratives.
Quelle est la différence entre l'aluminium nickel électrolytique et l'aluminium nickel chimique ?
La galvanoplastie utilise l'électrolyse pour ajouter une liaison permanente ou une couche de nickel sur la surface de la pièce, tandis que la méthode chimique utilise une série de réactions chimiques pour déposer une couverture uniforme de nickel.
Est-il coûteux de plaquer du nickel sur d’autres matériaux ?
Le nickelage est relativement plus cher que d’autres finitions simples comme revêtement en poudre et la peinture. Mais, sa durabilité et son esthétique justifient les prix légèrement élevés et le prix exact dépend de facteurs tels que la méthode utilisée, la préparation de la surface et l'épaisseur de revêtement souhaitée.
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