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RÉSUMÉ
Les revêtements électrolytiques présentent de nombreux avantages, tant par leurs vocations fonctionnelles, anticorrosion par exemple, que pour leurs propriétés esthétiques. Leur utilisation concerne des branches d'activités très diverses, à l'instar de l'industrie chimique, du bâtiment, de l'automobile, de l'aéronautique. Sous l'impulsion du secteur automobile, à la recherche de revêtements permettant d'assurer la garantie décennale contre la corrosion, des codépôts à base de zinc, plus performants que les revêtements de zinc pur, ont été mis au point. Dans la pratique, les principales formulations d'électrolytes, disponibles sur un marché très concurrentiel, concernent les systèmes zinc-nickel, zinc-cobalt et zinc-fer. L'électrodéposition à partir d'électrolytes bimétalliques demande cependant une grande maîtrise du procédé, souvent difficilement compatible avec les exigences de coût des donneurs d'ordre.
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Martine DEPETRIS-WERY : Ingénieur électrochimiste CNAM – Docteur en Chimie-Physique - Professeur à l'IUT d'Orsay – Université Paris XI
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Hassine Ferid AYEDI : Docteur ès Sciences - Professeur à l'École Nationale d'Ingénieurs de Sfax (Tunisie)
INTRODUCTION
Les revêtements électrolytiques présentent de nombreux avantages, tant par leurs vocations fonctionnelles, anticorrosion par exemple, que pour leurs propriétés esthétiques. Leur utilisation concerne des branches d'activités très diverses, à l'instar de l'industrie chimique, du bâtiment, de l'automobile, de l'aéronautique…
Dans le domaine de l'anticorrosion, les revêtements de cadmium et, dans une moindre mesure, ceux de zinc ont longtemps assuré la protection des aciers et des alliages légers ou cuivreux. Jusque dans les années 1970, le cadmiage était la solution la plus répandue dans tous les secteurs industriels et ce, en raison des qualités exceptionnelles de ces revêtements (excellente tenue à la corrosion, faible résistance de contact, propriétés mécaniques et tribologiques). Aujourd'hui, l'utilisation de composants à base de cadmium est fortement réglementée, compte tenu de sa toxicité reconnue sur l'environnement et sur la santé des personnes exposées. Interdits dans les équipements et les machines de nombreux champs d'activités, leur emploi subsiste néanmoins pour certaines applications spécifiques dans l'aéronautique, le domaine spatial, le nucléaire… qui exigent des niveaux de sécurité élevés.
Sous l'impulsion du secteur automobile, à la recherche de nouveaux revêtements permettant d'assurer la garantie décennale contre la corrosion, l'effort de recherche-développement a porté sur la mise au point de codépôts à base de zinc plus performants que les revêtements de zinc pur. Dans ce contexte, de nombreux travaux ont été consacrés aux systèmes alliés : zinc-nickel, zinc-nickel-fer, zinc-cobalt, zinc-fer, étain-zinc et zinc-manganèse. Dans la pratique et depuis 1970, les principales formulations d'électrolytes, disponibles sur un marché très concurrentiel, concernent les systèmes zinc-nickel, zinc-cobalt et zinc-fer. Elles permettent :
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d'élaborer des revêtements présentant une résistance à la corrosion comparable, voire supérieure, à celle de leur homologue en zinc pur ;
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de réaliser de bonnes finitions (phosphatation, cosmétique) à des fins d'applications spécifiques.
Au demeurant, même si les performances de ces codépôts sont supérieures, sinon égales, à celles de leur homologue en zinc non allié, l'électrodéposition à partir d'électrolytes bimétalliques est plus délicate et demande une grande maîtrise du procédé, souvent difficilement compatible avec les exigences de coût des donneurs d'ordre.
Ce dossier, dédié aux revêtements Zn-X, avec X = Fe, Co, Ni, Mn, Sn, traitera des bains d'électrodéposition, des caractéristiques des revêtements, de l'hydrogène récurrent à leur élaboration et, enfin, de leur tenue en service.
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2. Codépôts Zn-X
Contrairement à ce que pourraient laisser penser les valeurs des potentiels standards des couples métalliques considérés (tableau 1), le zinc, dont le potentiel standard est le plus faible, se dépose préférentiellement dans la majorité des conditions d'électrodéposition. L'électrodéposition de zincs alliés Zn-X, avec X = Fe, Co, Ni, est donc classée en codéposition anormale. Cette électrodéposition a été largement décrite dans la littérature
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Le mécanisme le plus souvent avancé est fondé sur la formation d'une couche d'hydroxyde de zinc , jouant le rôle de barrière vis-à-vis du transport de l'espèce X ([7] [9]). Plusieurs travaux ont souligné l'importance des modifications locales de composition de l'électrolyte au voisinage de la cathode (dès que la densité de courant de transition
est atteinte - voir Nota) sur la formation d'une substance inhibitrice sur l'électrode, liée à l'alcalinisation locale de l'interface (figure 2).
K. Higashi et al. [10] ont mis en évidence, lors du processus électrolytique, une augmentation locale de pH, suffisante pour précipiter Zn(OH)2 sur l'électrode, sans pour autant atteindre le pH de précipitation de l'hydroxyde de l'élément d'addition, confortant ainsi le mécanisme dit de la « couche d'hydroxyde ». La formation de cette couche limite le transfert de matière et, partant, diminue la vitesse de réduction de l'élément X, tandis que le zinc, réduit à partir de l'hydroxyde, se dépose préférentiellement (figure ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(5) - GIGANDET (M.-P.), THIERY (L.) - Traitements de conversion sans chrome hexavalent. - [M 1 559] (2004).
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ANNEXES
Références bibliographiques
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