Anodisation Titane

[Snoopadri]

Bonjour,
j'effectue en ce moment divers procédés d'anodisation (Zircone, alumine, étain et titane).
J'utilise comme contre électrode du titane plaqué platine.
Systématiquement, dans le cas du titane j'observe tout d'abord une oxydation visible (couleur marron-verte) de la plaque de titane, je travaille à un voltage de 60V et l'intensité décroît rapidement. Mais ensuite, et là est mon problème, l'intensité réaugmente progressivement, la température de l'electrolyte (électrolyte fluoré) augmente, et j'observe cette fois la dissolution de ma plaque de titane qui était avant en phase d'oxydation.
Les réactions aux électrodes : Ti + 2H2O = TiO2 + 4H+ + 4E-
4H+ + 4e- = 2H2
Pour moi le problème vient du fait que j'utilise une contreelectrode à base Titane, donc j'effectue plutôt une électrodéposition du titane à la cathode, dissous à l'anode :
(TiF6)2- + 4e- = Ti + 6F-

J'ai retourné le problème, et changé ma contre-electrode pour une nouvelle plaque de titane plaqué platine mais j'observe le même phénomène.
J'aimerais connaître votre avis, bien cordialement.
A.
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[moco]

Ce comportement dépend de la composition de la solution, dont tu ne parles pas, hélas !

[illusionoflogic]

Bonsoir Snoopadri, d'après ce que tu révèle, je vois une électrolyte acide de HF aqueuse. ... sûrement dans une cuve en Téflon? Je suppose à concentration max de dissolution pour une dissociation en ions la moins partielle (puisque tu parles d'une conductivité décroissante? D'où le Pb de l'inversion de pente ... ) ?

C'est sans doute un début, mais si je peux me permettre : une cathode en graphite vitreux pourrait lever le doute sur la contre électrode, et ça doit pas être le prix qui gêne [SIZE=1]vu le coût du Ti plaqué Pt ?[SIZE] ? (Enfin si ce n'est pas attaqué par le fluor (t < 100 °C ? ) en milieu trop acide)

C'est un peu une devinette là,comme ça

[Snoopadri]

Bonjour,
C'est un électrolyte organique contenant une faible quantité d'eau (oxydation) et une faible quantité d'ion F- (NH4F pour la dissolution). Electrolyte acide donc.
J'ai pensé à un excès d'eau, par erreur, déséquilibrant la balance oxydation electrochimique/dissolution chimique...
Mais non, en fait, l'eau apporté par l'electrolyte permet l'oxydation du titane, et libère des ions H+ permettant la dissolution simultanée de l'oxyde formé.
Dans l'attente de vos nouvelles,
cordialement
PS : graphite introuvable là où je bosse, PE nécessite un investissement perso..
PS2 : effectivement c'est du Téflon, sinon le verre est attaqué.

[A voir en vidéo sur Futura]

[illusionoflogic]

Bonjour

PS : graphite introuvable là où je bosse, PE nécessite un investissement perso..

Même chose que ça : http://french.alibaba.com/product-gs...646479232.html ?

C'est un électrolyte organique contenant une faible quantité d'eau (oxydation) et une faible quantité d'ion F- (NH4F pour la dissolution). Electrolyte acide donc.

Je comprends mieux les 60 V, c'est à cause de l'orga-lyte que c'est si élevé ?

[Snoopadri]

Illusionoflogic, cette électrode me serait bien utile pour faire des mesures de pH, mais pour réaliser l'anodisation de ma pièce de titane je ne vois pas..
J'utilise des tensions assez élevées effectivement, allant de 50V à 80V (au delà je dissous le titane), pour contrer la viscosité de l'électrolyte et ainsi accélérer le mouvement des ions, je pense.
En tout cas, je ne comprends toujours pas cette dissolution du titane. J'ai réitéré la manip' ces derniers jours en améliorant l'isolation de ma plaque de Ti sur la jonction air/electrolyte avec une bande de PTFE et je n'observe plus la montée en intensité et tout ce qui en découle. Du coup ça pourrait être du à, quand je n'isole "pas bien" ma plaque, une augmentation progressive de la surface sujette à l'oxidation anodique par décollement du scotch à la jonction air/electrolyte ?

[illusionoflogic]

Bonjour Snoopadri,

Illusionoflogic, cette électrode me serait bien utile pour faire des mesures de pH, mais pour réaliser l'anodisation de ma pièce de titane je ne vois pas..

J'ai honte (donc je cache mon petit raisonnement, à lire seulement pour voir que je me gourre)

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L'anodisation, c'est bien une électrodéposition superficielle d'oxyde (passivation) de la cathode sur l'anode (et donc l'inverse n'est pas souhaité) ? (oui, je suis pas spécialiste !) ... Donc, on transforme la cathode en ions, pour se faire, et ceux-ci se recombinent à l'anode (via les e^- apportés par le courant de circulation ...). Je pensais à dissoudre le métal d'abord (ou en continue dans l'orga-lyte acide) ; en le complexant peut être (ou en mettant la sauce niveau voltage) ? Puis de cette solution, à l'anode, en faisant passer le courant dans la cathode de graphite (donc inerte et coût moindre que la plaque de Ti recouvert Pt, il me semble), pour ne pas interférer dans le processus (après, est-ce un bon choix ? A toi de voir, tu bosses dans un labo pour ce projet ? Je pose la question car tu n'en fais pas mention ? Je suppose, juste à cause des danger de l'orga-lyte + le prix des matières premières ... j'ai peu de doute, mais ça serait sympa de préciser ),

et éliminer une cause, MAIS :

J'utilise des tensions assez élevées effectivement, allant de 50V à 80V (au delà je dissous le titane), pour contrer la viscosité de l'électrolyte et ainsi accélérer le mouvement des ions, je pense.

OK, merci, je me disais bien que ce potentiel était du à l'orgalyte, qui présente une conductivité bien moindre qu'en condition aqueuse ... donc pour faire passer un courant suffisant ...

En tout cas, je ne comprends toujours pas cette dissolution du titane. J'ai réitéré la manip' ces derniers jours en améliorant l'isolation de ma plaque de Ti sur la jonction air/electrolyte avec une bande de PTFE et je n'observe plus la montée en intensité et tout ce qui en découle. Du coup ça pourrait être du à, quand je n'isole "pas bien" ma plaque, une augmentation progressive de la surface sujette à l'oxidation anodique par décollement du scotch à la jonction air/electrolyte ?

C'est évident qu'il faille creuser par là, du coup, je ne me sens d'aucune aide ici, et je suis même pas sûr de comment se présente le process ... un petit schéma pour ma culture ?

Je pensais également à un dosage d'espèces dans l'orgalyte en prélevant quelques échantillons (durant le changement d'intensité, si pas trop rapide, voir en alimentant ponctuellement pour stabiliser le mélange, entre les dosages ...) pour tester par conductimétrie = f(pH) ; mais bon, je préfère laisser parler quelqu'un de mieux placé ! J'ai atteints mon quota de bêtises

[Snoopadri]

L'anodisation c'est un procédé où, effectivement tu crées une couche de passivation à une électrode. Le process est très utilisé sur l'aluminium.. tu trouveras moult informations... Dans le cas du titane c'est plus des recherches que des applications industrielles... dans la photocatalyse, le traitement d'effluents. C'est d'ailleurs le sujet de mon travail, dans un laboratoire. Par contre, dans ce process il n'y pas d'électrodéposition. C'est uniquement une oxydation anodique (ancien terme de l'anodisation) donc tu titane en TiO2. La cathode est uniquement là pour recombiner les électrons. L'intérêt de ce procédé est que, en utilisant des compositions bien spécifiques de l'electrolyte, on peut en parallèle dissoudre l'oxyde se formant. Et là, par la magie des procédés lithographiques naturels, on obtient des nanostructures... Si le sujet t'intéresse il y a pas mal de papiers notamment ceux de P. Schmuki très bien faits, malheureusement après maintes recherches biblio je reste sur la touche et ne comprends pas certains phénomènes.
En espérant t'avoir éclairé,

[illusionoflogic]

L'anodisation c'est un procédé où, effectivement tu crées une couche de passivation à une électrode. Le process est très utilisé sur l'aluminium.. tu trouveras moult informations... Dans le cas du titane c'est plus des recherches que des applications industrielles... dans la photocatalyse, le traitement d'effluents. C'est d'ailleurs le sujet de mon travail, dans un laboratoire. Par contre, dans ce process il n'y pas d'électrodéposition. C'est uniquement une oxydation anodique (ancien terme de l'anodisation) donc tu titane en TiO2. La cathode est uniquement là pour recombiner les électrons. L'intérêt de ce procédé est que, en utilisant des compositions bien spécifiques de l'electrolyte, on peut en parallèle dissoudre l'oxyde se formant. Et là, par la magie des procédés lithographiques naturels, on obtient des nanostructures... Si le sujet t'intéresse il y a pas mal de papiers notamment ceux de P. Schmuki très bien faits, malheureusement après maintes recherches biblio je reste sur la touche et ne comprends pas certains phénomènes.
En espérant t'avoir éclairé,

Oh que oui ça m'intéresse, en gros on contrôle l'épaisseur/couche d'un catalyseur à l'échelle nano ? Cool !

PS : le truc en gras, la cathode si elle ne sert qu'à recombiner les e-, pourquoi pas en graphite (c'était là mon idée de départ, y'a surement une raison ?) ?

[Snoopadri]

Ici il y a effectivement un mécanisme autocatalytique : Oxydation du Titane -> Dissolution de l'oxyde sous effet H+ (éjection complexe [TiF6]-) -> création de pores à la surface du matériau -> oxydation à l'interface électrolyte /métal la plus "courte" -> dissolution de l'oxyde formé -> etc..
Le graphite, le blem c'est que j'en ai pas.. Je suis en train de voir pour une plaque de Pt, ça coûte cher, mais on peut m'en prêter une pour qq expé !