Irrégularité couche de zinc (zingage électrolytique)

[alexdu86]

Bonjour

Aujourd'hui j'ai décidé d'approfondir mes connaissance en zingage par électrolytique car je voudrais essayer de remplacé le chrome d'une pièce de vielle moto (car celui ci ce décolle a cause de la rouille)

J'ai donc commencer par des petites pièces (2 clés plates en acier), je les ai tout d'abord nettoyer avec une brosse métal monté sur une perceuse, puis je les ai plongé dans l'acide chlorhydrique pendant 5min.

Ensuite j'ai préparé du sulfate de zinc avec du zinc et 100ml d'acide chlorhydrique (jusqu'à ce que le zinc ne réagisse plus)
J'ai versé tout après filtrage dans mon bac en plastique puis j'y ai ajouté 900ml d'eau déminéralisé (se qui me donne une concentration de 11%)
J'ai plongé les pièces, branché sur la borne négative du générateur
L'ampèremètre indiquait 1A sous 12v
Le tout a fonctionné 2h et voila le résultat :

a la sortie du bain
_1100628.jpg

après un petit coup de brosse métal
_1100631.jpg
_1100634.jpg


Savez vous quelle peut être la cause de ce dépôt irrégulier ?


Cordialment
Alexis
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[40CDV20]

Bsr,
l'idée est plutôt bonne dans la mesure ou le zinc protège de façon sacrificielle l'acier.
Quant à la préparation, je n'y vois que du zinc métallique dissout dans de l'acide chlorhydrique, quid du sulfate ?
Sur le papier, pour obtenir un électrodépot il faut et il suffit que l'électrolyte contienne un sel de l'anode (électrode métallique), et d'appliquer le potentiel requis. Ceci étant le processus de l'électrodéposition, transfert de masse, transfert de charge et cristallisation est possible.
Sauf que, ces électrolytes "minimalistes" conduisent systématiquement à des électrodépots non exploitables de type dentritiques, car la phase de nucléation et de croissance n'est pas optimisée.
Il n'existe qu'un seul procédé (industrialisé) de ce type de formulation de bain, qui est le "Wood's nickel strike" utilisé comme électrodépôt de pontage (pour e 1/1.5 micron), sur des matériaux au comportement passif tels les inox.
Un tel bain de zincage "amélioré" par ajout d'acide borique et de chlorure de potassium, permettrait d'obtenir des électrodépots "potables" mais sans plus, à condition d'utiliser une anode de zinc de bonne pureté.
Cdt

[alexdu86]

merci 40CDV20 pour tas réponse

Quant à la préparation, je n'y vois que du zinc métallique dissout dans de l'acide chlorhydrique, quid du sulfate ?

autant pour moi, sur un site il avait appelé sa comme ca du coup j'ai réutilisé leur appellation

pour toi il suffi de rajouté de l'acide borique et du chlorure de potassium pour avoir un couche a peux près lise ?
mais dans quelle quantité ?

sinon cela pourrait il venir d'un zinc de mauvaise qualité ?

Alexis

[moco]

Bonsoir,
Quand on électrolyse une solution de sulfate de zinc sans autre adjuvant, le dépôt de zinc sera toujours irrégulier et pulvérulent, quel que soit le courant et la forme de la surface de cathode. C'est dû au fait que même si la surface de la cathode est bien lisse, le premier atome de zinc qui s'y dépose crée une pointe qui modifie le champ électrique anode-cathode. Et comme la distance anode-cathode diminue à l'endroit de cette pointe, le champ électrique augmente d'autant, ce qui attire les atomes voisins, et donc augmente l'importance de la pointe. C'est un effet boule de neige.

La seule façon de produire un dépôt électrolytique de zinc lisse est de conduire une électrolyse dans une solution si diluée que les ions Zn2+ soient en moyenne si éloignés les uns des autres qu'ils ne "sentent" plus l'attraction produite par l'augmentation du champ que crée le dépôt du premier atome. Il faudrait travailler dans des solutions ne contenant que quelques milligrammes de zinc par mètre cube. Mais avec une telle dilution, il faudrait des années pour faire un dépôt visible. C'est impraticable. Et pourtant, on le fait. L'idée est de travailler non avec des solutions de sulfate de zinc, mais avec des solutions d'un composé de zinc qui ne libère des ions zinc que dans 0.00..01% des cas. Le plus connu de ces composés est le cyanure de zinc, Zn(CN)2. Il va très bien. Les zingueries industrielles utilisent des cuves qui sont de véritables piscines contenant des tonnes de cyanure de zinc en solution. Mais il n'y a que quelques milligrammes d'ions Zinc dans chaque mètre cube de solution. L'électrolyse les détruit, mais ils se reforment en continu aux dépens des molécules intactes. Car la nature maintient la proportion d'ions Zn2+, même si on les détruit par électrolyse. Cela va très bien.

L'ennui, c'est que les cyanures sont parmi les toxiques les plus épouvantables connus. Les chambres à gaz des nazis pendant la guerre étaient remplies de cyanure. La mort survient en quelques secondes. Les zingueries doivent donc prendre des précautions extraordinaires pour éviter toute projection, toute fuite de cyanure. Je connais le problème, car il y a une zinguerie près de chez moi, et je suis allé la visiter. Chaque cuve de cyanure est suspendue au-dessus d'une plus grande remplie d'eau de javel. Au moindre problème, on vide la cuve de cyanure dans la javel, et le cyanure est détruit.
Je ne sais pas s'il existe un substitut au cyanure. Mais j'en doute, puisque les zingueries fonctionnent au cyanure.

[A voir en vidéo sur Futura]

[40CDV20]

Bsr,
Le zinc pour application électrolytique est de haute pureté, alors que le zinc "de gouttière ou de chenaux" est un alliage contenant de petites quantités de cuivre de titane et d'aluminium. Attention également, car la bourde est plus fréquente que l'on pense, les baguettes de soudure pour le zinc sont aujourd'hui composées d'étain.
Les bains de strike ne contiennent que métal et acide chlorhydrique, l'épaisseur optimale est de 1 micron. Au delà ils deviennent dentritiques par une croissance anarchique.
Sans entrer dans des détails sans intérêt pratique, l'ajout d'acide borique va apporter des modifications de cinétiques et de croissances des électrodépôts. L'ajout de faibles quantités de colloïdes porteurs de charge (telle la gélatine), vont participer au lissage et à la brillance. Maintenir des ddc raisonnables également. Disposer d'une anode de zinc est aussi un vrai plus.
Quand on pratique ce genre de bricolage, l’intérêt est de disposer d'une cellule de Hull, qui permet rapidement de fixer la composition d'un électrolyte qui fonctionnera en vraie grandeur. A défaut il faut procéder par touches successives. A noter aussi qu'un électrodépôt usuel c'est 8/12 microns, au delà vont apparaître rapidement des tensions internes de traction qui vont impacter l'adhérence.
Ne pas perdre de vue qu'avec les métaux communs, la solution qui consiste à utiliser un électrolyte de formulation commerciale est souvent gage de simplicité et de qualité.
Bref, malgré un coté gargouille prononcé, les traitements de surface sont quand même un véritable métier,...
Cdt

[alexdu86]

Bonjour et merci pour vaut réponse

J'ai regardé un peut sur internet et il est accès difficile de se procuré (sauf sur ebay mais je ne connais pas bien ce site)
le chlorure de potassium lui par contre est très facile a trouver

sinon j'aurai voulu savoir qu'est ce que cela change si on augment/diminue l'intensité et la tension du bain ?

autre petite question y aurai t'il pas un autre composé chimique (hormis le cyanure de zinc) capable de déposé un couche de zinc a peut près uniformément ?

merci d'avance
alexis

[40CDV20]

Bjr,
Comme le rappelle avec justesse Moco, en galvanoplastie conventionnelle (donc hors dépôts épais et autres électro-formages), quand existe une "option cyanure" (ce n'est pas toujours le cas), c'est toujours la meilleure option. Mais il faut composer avec les cyanures.
Pour répondre, de façon la plus simple sans aborder les problèmes de surtensions.
Pour électro-déposer un métal en électrolyte aqueux il faut satisfaire à quelques obligations. On sait qu'il faut disposer d'une "cellule minimale", travailler proprement, disposer d'eau dé-ionisée, de produits chimiques de bonne pureté et qu'in fine la conductivité de l'électrolyte formulé soit la plus élevée possible. En rapport donc avec la concentration "caractéristique" essentielle.
Dans le cas présent il s'agit de zinc, la tension à appliquer aux bornes de la cellule pour procéder aux ajustements sera de l'ordre de 1.80V. Cette valeur n'est pas universelle, elle est en relation avec la nature du métal à déposer et d'autres considérations tel le dégagement simultané d'hydrogène. Tous les métaux ne sont pas égaux quant à l'obtention d'un électro-dépôt de qualité dense et à grain fins.
Pour la ddc, se tenir au départ <2 A/dm². Ici aucune règle écrite compte tenu des multiples paramètres à considérer, d'où l'optimisation du procédé en cellule de Hull (cathode à gradient de densité de courant).
je ne suis pas étonné pour l'acide borique du fait d'un reclassement assez récent en "reprotoxique" mais à confirmer. Il n'est pas dans mon intention de participer à la diffusion de substance "à accès limité", mais il me semble que l'on en trouvait encore dans la filière bois "plus ou moins bio(*)" où H3BO3 est utilisé comme biocide ?
Non, hors bain cyanuré il n'y a pas d'électrolyte miracle de composition simple, un premier essai peut être fait avec l'ajout du seul chlorure de potassium (env. 125 g/l dans un électrolyte à env. 40 g/l en Zn°), et par micro-ajouts successifs d'une solution de gélatine ou de gomme arabique pour mesurer l'impact. C'est une forme d’inhibition visant à contrôler les vitesses de germination et de croissance des cristaux pour l'obtention d'un grain fin.
Au final c'est un bilan à faire, pour une application ponctuelle de mon avis le plus simple est de sous traiter l'opération (dépôts d'alliages zinc-nickel ou zinc-cobalt cent fois plus durables). S'il s'agit d'ouvrir un volet hobby sujet à n développements c'est autre chose.
(*) comparé je suppose aux biocides de synthèse ?
Cdt