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Article

1 - À PROPOS DU CUIVRE

2 - CUIVRAGE CHIMIQUE

3 - CUIVRAGE ACIDE

4 - CONTRÔLE DES REVÊTEMENTS

5 - POST-TRAITEMENTS

6 - DÉCUIVRAGE

7 - TRAITEMENTS DES REJETS – HYGIÈNE ET SÉCURITÉ

8 - CONCLUSION

9 - GLOSSAIRE

10 - REMERCIEMENTS

Article de référence | Réf : M1605 v2

À propos du cuivre
Cuivrage chimique et électrolytique en milieu acide

Auteur(s) : Hassine Ferid AYEDI

Date de publication : 10 sept. 2016

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NOTE DE L'ÉDITEUR

Cet article est la version actualisée de l’article M1605 intitulé « Cuivrage » rédigé par Yves BADÉ et paru en 1982.

23/08/2016

RÉSUMÉ

Les revêtements de cuivre sont largement utilisés dans le secteur des traitements des matériaux métalliques ou non conducteurs ; pour ces derniers, un prétraitement est nécessaire. Sa vocation est largement conditionnée par la nature du substrat et par l'application visée : décoration ou fonctions techniques. Classiquement réalisé en milieu aqueux, le cuivrage peut être décliné en deux familles (chimique et électrolytique en milieu acide ou en milieu alcalin). Il sera question dans cet article du cuivrage chimique et électrolytique en milieu acide, en mettant l'accent sur la formulation des bains, les conditions opératoires, la cinétique et les mécanismes des processus mis en jeu ainsi que les propriétés et la structure du revêtement.

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ABSTRACT

Copper electroless and electrodeposition of copper in acidic media

Copper plating has many different applications in various industries for metallic and nonconductor substrates. Plastics and others nonconductors require special treatment before plating. Copper plating is used throughout the metal finishing industry for a wide range of applications as decorative or functional purposes. Copper may be plated using either (chemical process or electrolytic process from acid or alkaline plating bath). This article deals with chemical and acid copper deposition. Baths composition, operating conditions, kinetics and the mechanisms involved and the properties of the coating are discussed    

Auteur(s)

  • Hassine Ferid AYEDI : Professeur émérite - Laboratoire de Génie des Matériaux et Environnement - École Nationale d'ingénieurs de Sfax, Université de Sfax, Tunisie

INTRODUCTION

Pouvant être déposé sur divers substrats métalliques (aciers, fontes, alliages de cuivre, d'aluminium, de magnésium…) ou rendus conducteurs par un procédé approprié, le cuivre est largement utilisé dans le secteur des traitements de surface sous forme, notamment, de :

  • traitement de finition à des fins de décoration pour son aspect cuivre rose. Il doit être soit verni pour éviter son oxydation rapide, soit artificiellement vieilli pour obtenir une finition très décorative fortement prisée pour des éléments de publicité, ustensiles ménagers, serrurerie… ;

  • sous-couche permettant des traitements additionnels : nickelage, argentage et étamage. Il fournit alors une bonne fixation pour les revêtements postérieurs et protège le matériau sur les parties difficiles d’accès. Ce traitement apporte un bon brillant et un nivellement élevé ;

  • métallisation de polymères et de céramiques. Ce traitement permet à ces substrats d’allier leurs propres performances à des propriétés tribologiques, conductrices et esthétiques spécifiques aux revêtements métalliques. À ce titre, le cuivrage intéresse les secteurs du blindage électromagnétique, de la téléphonie, de la connectique, de l’électronique, de la microélectronique et de la finition haut de gamme de produits liés à la bijouterie, l’industrie cosmétique, sanitaire, ou automobile et autres objets de la vie courante ;

  • reproduction de pièces aux formes intérieures complexes, et difficiles, voire impossibles à obtenir par des moyens classiques d’usinage par électrodéposition de cuivre sur un mandrin en inox ou en alliages d’aluminium. Une fois le mandrin enlevé, les pièces d'épaisseur de plusieurs millimètres présentent un état de surface interne parfait avec un niveau de contraintes internes réduit. L'électroformage est utilisé pour la réalisation des guides d’ondes, cornets d’antennes, filtres hyperfréquences mécaniques, coupleurs, extracteurs de mode…

Le cuivrage est réalisé classiquement par voie aqueuse. Il peut être décliné en deux grandes familles i) chimique et ii) électrolytique en milieu acide ou alcalin, selon leur pH de fonctionnement. Cet article traite du cuivrage chimique et électrolytique en milieu acide.

Un glossaire des termes utilisés est présenté en fin d'article.

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KEYWORDS

electroless copper   |   copper electroplating in acidic media   |   surface treatments in aqueous media   |   surface conditioning   |   copper baths

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-m1605


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1. À propos du cuivre

Élément essentiel à la vie, le cuivre est présent dans la croûte terrestre, les océans, les lacs et les rivières. La majorité des mines ont des teneurs en cuivre allant de 0,2 à 0,8 %, certaines peuvent en contenir jusqu’à 6 %. Généralement, on trouve le cuivre sous forme de sulfures tels que la chalcopyrite (CuFeS2), la covelline ou covellite (CuS), la chalcosine ou chalcocite (Cu2S), d'oxydes tels que la cuprite (Cu2O) et même à l'état natif.

Avec l’or, le cuivre est le premier métal travaillé par l’homme : sa première utilisation remonte à 9 000 ans environ. Il est, aujourd’hui, l’un des matériaux les plus utilisés et sera encore appelé à l'être dans le futur en raison de i) ses caractéristiques intrinsèques qui font de lui un matériau de référence pour un large panel d'usages et ii) son éco-compatibilité : il est recyclable sans perte de propriétés, et contribue au développement durable.

1.1 Propriétés physicochimiques et mécaniques

Les principales caractéristiques physicochimiques et mécaniques du cuivre sont données dans le tableau 1.

De couleur rougeâtre (saumon rosé à l'état pur), la caractéristique essentielle du cuivre est sa qualité de bon conducteur :

  • électrique : à ce titre, il est employé dans toute l'industrie de la construction électrique, dans la distribution de l'énergie électrique, dans la fabrication du matériel électrique et des composants électroniques. Pour mémoire, la conductibilité électrique du cuivre, prise comme référence par la Commission Électrotechnique Internationale en 1913, est par définition égale à 100 % IACS (International Annealed Copper Standard). La résistivité du cuivre, d'une valeur de 1,724 µΩ.cm à l'état recuit, est prise comme étalon ;

  • thermique : cette propriété est mise à profit pour la fabrication d'éléments de chauffe-eaux ou chaudières murales, de radiateurs de véhicules, de condenseurs et réchauffeurs des centrales électriques, thermiques et nucléaires.

Amagnétique, le cuivre trouve de nombreuses applications non seulement dans l'horlogerie, mais...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - POURBAIX (M.) -   Atlas d’équilibres électrochimiques.  -  Gauthier Villars, Paris (1963).

  • (2) - BESSEMER (H.) -   In chapitre 2 Modern Electroplating.  -  Fifth Edition Edited by SCHLESINGER M. and PAUNOVIC M., John Wiley & Sons, Inc. (2010).

  • (3) - LOWENHEIM (F.A.) -   Electroplating.  -  Am. Electroplaters' Soc, McGraw-Hill, Inc. (1978).

  • (4) - DECKERT (C.A.) -   Electroless Copper Plating, ASM Handbook.  -  Vol. 5, ASM International (1994).

  • (5) - LACOURCELLE (L.) -   Traité de Galvanotechnique.  -  Galva-Conseils Edition (1996).

  • (6) - BINDRA (P.), WHITE (R.J.) -   Chapitre 12 in Electroless Plating : Fundamental and Applications.  -  MALLORY G.O., HADJU J.B. editors, Am. Electroplaters and Surf....

1 Sites Internet

Legifrance

http://www.legifrance.gouv.fr

Ademe

http://www.ademe.fr

Agence de l’eau

http://www.eaurmc.fr ; http://www.eau-seine-normandie.fr

DRIRE

http://www.drire.gouv.fr

Eur-Lex

http://eur-lex.europa.eu/homepage.html

INRS

http://www.inrs.fr

HAUT DE PAGE

2 Normes et standards

Le catalogue de l’AFNOR peut être consulté en ligne : http://www.afnor.fr

ASTM A239 - Standard Practice for Locating the Thinnest Spot in a Zinc (Galvanized) Coating on Iron or Steel Articles...

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