Placage : une approche efficace de finition de surface

Roulements avec finition galvanique

Traitement de surface de pièces usinées CNC est un processus vital en termes de fonctionnalité, de durabilité et d'apparence. La finition telle qu'usinée n'est pas acceptable pour la plupart des applications et nécessite des étapes de post-traitement.

De nombreuses approches de finition de surface peuvent être appliquées pour les pièces usinées CNC en fonction des exigences de matériau et de finition. Le processus de finition typique comprend le sablage, le placage, le polissage et la peinture. Et dans cet article, nous discuterons des différents procédés de placage et de leur importance.

Qu'est-ce qu'une finition de placage ?

Le processus de placage consiste à recouvrir les pièces usinées CNC d'une fine couche protectrice d'un métal différent. L'objectif principal du placage est de modifier les propriétés de la surface, telles que la rugosité, la résistance à la corrosion, la résistance à l'usure et à la déchirure et la résistance. Les propriétés d'origine de la surface du substrat (pièces ou matériaux qui doivent être plaqués) peuvent devoir être améliorées pour les applications, tandis que le placage peut fabriquer les pièces comme vous le souhaitez.

Il existe quatre types de processus de placage : galvanoplastie, placage autocatalytique, placage mécanique et placage par immersion.

En savoir plus: galvanoplastie vs placage sans électrolyte

Processus de galvanoplastie

Pièce avec des finitions de galvanoplastie

La galvanoplastie utilise l'électrolyse pour déposer la fine couche protectrice sur la surface des pièces. La solution électrolytique est responsable de l'électrodéposition sur la surface du substrat. La galvanoplastie consiste à déposer un métal sur un autre par hydrolyse. Cette méthode est souvent utilisée pour améliorer l'esthétique ou protéger le métal de la corrosion. Parmi les différentes formes, on trouve le placage de cuivre, d'argent et de chrome. L'image ci-dessus présente un composant avec une superbe finition de galvanoplastie, caractérisée par sa surface éblouissante lisse et ses propriétés anti-corrosion et anti-friction louables.

Comment fonctionne la galvanoplastie ?

Le fonctionnement de la galvanoplastie est basé sur le principe de l'électrolyse. Il se compose d'une anode, d'une cathode, d'un électrolyte et de sources d'alimentation CC.

Comprenons le fonctionnement du processus de galvanoplastie avec un exemple de placage de cuivre sur la surface de zinc.

Galvanoplastie de Cu sur la surface de Zn

Le cuivre pur est connecté sur la borne positive (anode) et le zinc sur la borne négative (cathode). Les deux électrodes sont immergées dans la solution électrolytique contenant des ions cuivre (CuSo4). Après l'alimentation en courant électrique, le cuivre (anode) subit le processus d'oxydation. Les ions de cuivre sont dissous dans la solution électrolytique et se déplacent vers le substrat de zinc chargé négativement. Le mouvement continu des ions de cuivre (cations) vers le zinc forme une couche de cuivre à la surface du zinc.

L'épaisseur, la qualité et l'uniformité du dépôt dépendent de diverses variables de contrôle, telles que la l'intensité du courant, la distance entre deux électrodes et la température de l'électrolyte.

• Température: La bonne température d'électrolyte facilite le transfert de masse et réduit la résistance à l'électrolyse.
• Distance des électrodes : Après la dissolution de l'ion métallique de placage, il se déplace vers la cathode. Si l'espace est trop grand, cela réduit le taux de dépôt.
• Amplitude actuelle : L'amplitude du courant circulant dans le circuit détermine le taux d'oxydation de l'anode et produit les ions à déposer en conséquence.

Matériaux pour la galvanoplastie

La galvanoplastie peut être appliquée au Pièces usinées CNC de tout matériau conducteur, y compris le fer, l'acier, le laiton, l'aluminium, le zinc et l'argent. Cependant, la dernière technologie permet également d'utiliser sur les pièces non métalliques.

Articles connexes: Matériaux courants pour l'usinage CNC

Voici les matériaux les plus populaires utilisés pour plaquer divers substrats.

• Prix d'or
• Copper
• un Prix d'argent
• Chromium
• Zinc
• Laiton
• Nickel
• Titane, etc...

Le meilleur matériau pour la galvanoplastie dépend du matériau du substrat et des propriétés que vous souhaitez ajouter. Par exemple, le cuivre est la meilleure option pour augmenter la conductivité électrique, tandis que l'or pourrait être le choix idéal pour la décoration.

Placage autocatalytique

Pièces avec finition par placage autocatalytique

Comme son nom l'indique, le placage autocatalytique fait référence au développement d'une couche de placage sur la surface du substrat sans utiliser le processus d'électrolyse. Le placage autocatalytique est également appelé revêtement de conversion ou placage autocatalytique.

C'est le processus de création d'une couche protectrice utilisant le dépôt chimique d'ions. Si vous vous souvenez, la galvanoplastie ne fonctionne bien que pour les substrats conducteurs. L'un des avantages les plus importants de cette approche comprend le placage de pièces ou de matériaux non conducteurs, tels que les plastiques.

Comment fonctionne le placage autocatalytique ?

Le processus de placage autocatalytique utilise un agent réducteur pour former les ions du métal de placage, qui se déposent sur la surface du substrat par le biais d'agents catalyseurs et forment une couche protectrice.

Comprenons le fonctionnement du placage autocatalytique avec un exemple de nickelage sur une surface en acier. La solution de sulfate de nickel (NiSO₄ [H2O]₆ ) fonctionne comme source d'ions nickel et l'agent réducteur hypophosphite de sodium (NaH₂PO₂ H₂O) oxyder le sulfate de nickel pour créer les ions de nickel, qui se déposent sur la surface de l'acier.

D'autres solutions comme le citrate de triammonium [(NH₄)₃C₆H₅O₇)] sont également utilisés dans le procédé comme tampon A ou agent complexe doux (Marque, 2014)

Matériaux pour le placage autocatalytique

Le cuivre, le nickel, l'argent, le titane et d'autres métaux peuvent plaquer de nombreux substrats, y compris des pièces métalliques et non métalliques. L'agent réducteur, l'agent complexe et la solution tampon appropriés sont cruciaux pour obtenir un résultat de qualité.

Placage par immersion

Le placage par immersion fait référence au revêtement d'un substrat avec une fine couche protectrice d'un autre métal en le plongeant dans la solution de ce métal. La principale exigence pour le placage par immersion est que le métal du substrat doit être moins noble que le métal de placage.

Il crée une fine couche protectrice par rapport à la galvanoplastie et à la galvanoplastie. Cette approche de placage est bénéfique pour rendre les pièces résistantes à la corrosion, augmenter la dureté et modifier la conductivité électrique.

Comment fonctionne le placage par immersion ?

Le processus de placage par immersion utilise une solution qui contient le métal de revêtement. La solution de métal de revêtement déplace les ions métalliques du substrat de la surface. Il est également connu sous le nom de placage par déplacement car un métal se déplace pour former une couche de revêtement.

Le phénomène se produit en raison du potentiel d'oxydation plus élevé du métal déplacé. Comprenons un exemple de placage de cuivre sur une surface en acier. Lorsque l'acier est immergé dans la solution contenant des ions de cuivre, le fer déplace le cuivre de la solution puisque le cuivre a plus de potentiel d'oxydation que le fer.

Fe + Cu²⁺ = Cu + Fe²⁺ [par Stanley Hirsch, Charles Rosenstein]

Le dépôt de métal de revêtement s'arrête lorsque la surface du métal de base est entièrement recouverte. L'épaisseur du placage est influencée par différentes variables, telles que la température, la vitesse de réaction et la qualité de la surface.

Matériaux pour le placage par immersion

De nombreux métaux et alliages, notamment le fer, l'acier, le cuivre, le zinc et l'aluminium, conviennent au placage par immersion. Dans les applications industrielles, l'or, l'argent, le cuivre, l'étain, le zinc, le platine, le rhodium et le ruthénium sont les métaux les plus utilisés pour créer un revêtement protecteur.

Placage mécanique

Pièces plaquées mécaniquement

Le placage mécanique est effectué en plongeant le matériau de base dans le milieu de placage. Il s'agit d'une approche rentable pour revêtir rapidement de nombreuses pièces, avec plus d'avantages que la galvanisation. Ce processus nécessite des pièces métalliques propres et sans contamination et peut être utilisé à température ambiante. Cependant, une température légèrement élevée peut accélérer le processus.

Comment fonctionne le placage mécanique ?

Le métal de base est plongé dans le tambour de placage contenant la poudre/solution du métal de revêtement. D'autres matériaux se trouvent également dans le tambour de placage, tels que des billes de verre et des particules de silicium, qui martèlent le poudre de revêtement dans la surface du substrat une fois que le tambour commence à tourner.

Matériaux pour le placage mécanique

Le zinc, le cadmium, l'étain, le cuivre et l'aluminium sont les matériaux couramment utilisés pour revêtir la surface du substrat avec une approche de placage mécanique. Cependant, le zinc est un métal largement utilisé parmi ceux-ci.

Différences entre le revêtement et le placage

Différences entre le revêtement et le placage

Le revêtement et le placage sont deux techniques de finition de surface différentes utilisées dans diverses industries, notamment la métallurgie et l'électronique.

Revêtement fait référence au processus d'application d'une fine couche de matériau sur un substrat pour fournir une finition, une protection ou une amélioration des performances souhaitées. Les revêtements peuvent être appliqués à l'aide de diverses méthodes, notamment le brossage, la pulvérisation, le trempage ou l'application électrostatique. Des exemples de revêtements comprennent la peinture, le revêtement en poudre et l'anodisation.

Placage implique le dépôt d'une fine couche de métal sur un substrat. Le placage est généralement effectué par galvanoplastie, où un objet métallique est immergé dans une solution contenant des ions du métal à déposer. Un courant électrique traverse ensuite la solution, provoquant la liaison des ions métalliques à la surface de l'objet. Le placage est utilisé pour améliorer l'apparence, la résistance à la corrosion et la conductivité du substrat.

Importance du placage métallique

Nous avons discuté de quatre approches de métallisation pour la finition de surface. Les principaux avantages du placage comprennent la résistance à la corrosion, l'amélioration de la conductivité et l'utilisation esthétique. Cependant, chaque procédé de placage présente des avantages uniques dans la finition de surface des pièces usinées CNC. Discutons de l'importance clé de la finition de placage.

1. Protection contre la corrosion

C'est le seul but de toute finition de placage sur les pièces usinées CNC. Le développement d'une couche protectrice de métal avec une résistance supérieure à la corrosion rend les pièces résistantes à la corrosion, même dans un environnement humide.

2. Attrait esthétique

L'attrait esthétique est essentiel dans l'industrie manufacturière, des simples outils mécaniques aux bijoux bien conçus qui nécessitent une apparence attrayante. Une finition de placage peut être appliquée sur des pièces métalliques et non métalliques pour améliorer leur apparence. Par exemple, le zingage sur l'acier donne une surface argentée brillante.

3. Résistance à l'usure

Le revêtement d'une couche protectrice de métal dur sur la surface des matériaux de base améliore la dureté et le rend résistant à l'usure. Par exemple, l'aluminium devient plus résistant aux amidons et à l'usure après placage de zinc en surface.

4. Amélioration de la conductivité électrique et thermique

Le placage est la méthode la plus efficace et la plus économique pour améliorer la conductivité thermique et électrique de diverses pièces. Par exemple, le placage de cuivre est utilisé dans les composants électroniques pour les rendre hautement conducteurs d'électricité.

5. Finition de surface uniforme

Le placage offre une finition de surface uniforme et l'épaisseur de la couche de placage se développe de manière cohérente sur toute la surface du substrat. L'électrodéposition permet la création de la couche de matériau de placage avec la consistance souhaitée sur toute la surface.

Application du placage

Conclusion

Le placage est sans aucun doute l'une des approches de finition de surface les plus efficaces et les plus économiques pour une large gamme de matériaux. Sur la base de la spécification de la finition requise, divers métaux peuvent être plaqués en pièces créées à partir d'un usinage CNC ou d'autres méthodes de fabrication.

Les Questions

Quels sont les avantages de la finition de surface de placage ?

Le placage est l'approche rentable pour personnaliser les propriétés de surface des matériaux ou des pièces. Il offre une excellente résistance à la corrosion, à l'usure et à la déchirure, une durabilité et un aspect brillant.

Quelle est la différence entre le placage autocatalytique et le placage par immersion ?

La différence fondamentale entre l'immersion et le placage autocatalytique est qu'il n'utilise aucun agent réducteur ou solution catalytique pour le dépôt.

Quelle approche de placage convient le mieux à mon projet d'usinage CNC ?

Cela dépend de divers facteurs, tels que le type de matériau, les spécifications requises, le coût, les applications finales des pièces, etc.

Bibliographie

1. Marque, A. (2014). Contacts plaqués nickel-cuivre plaqués nickel-cuivre sur c-Si : du traitement microélectronique à la production rentable de cellules solaires au silicium. ResearchGate.
2. par Stanley Hirsch et Charles Rosenstein. (sd). PLACAGE PAR IMMERSION. NY : Leeam Consultants Ltd., New Rochelle.