Procédés de nickelage chimique

Résumé du document

Le nickelage chimique est un procédé permettant de déposer un alliage de nickel à partir d'une solution aqueuse, sans utiliser un courant électrique. En effet, ce procédé consiste à immerger la pièce à traiter dans un bain contenant des sels de nickel et un réducteur.
Les ions nickel de la solution vont se réduire en nickel métal qui se dépose sur le substrat afin de protéger notre pièce contre la corrosion. L'agent réducteur utilisé est l'hypophosphite de sodium.
Cette réaction étant très lente, on ajoute un atalyseur pour que la réduction des ions nickel
se fasse plus rapidement. On ajoute aussi un tampon afin d'éviter une modification du pH trop importante au cours du dépôt.
L'avantage de cette technique, c'est quelle permet un dépôt régulier sur des formes complexes.
Avant de mettre notre dépôt chimique, il faut toujours dégraisser et éliminer les résidus organiques et les particules métalliques afin d'avoir les meilleurs propriétés d'adhésion possibles, c'est à dire pour améliorer la mouillabilité et la rugosité de la surface de notre pièce.
Lors de ce TP, nous avons réalisé dans un premier temps, quatre traitements de dépôt de nickel et chacun d'eux dans des conditions différentes afin de déterminer l'effet des paramètres pris en compte.

Extraits

[...] Les mesures de potentiels sont reportées dans le tableau ci-dessous : Matériau Ni Fe Cu Cu+Fe Potentiel (mV/ECS) -640 -650 -80 -650 Explications aux cas par cas : Cas du Nickel Le Ni formé est principalement amorphe ce qui à tendance à augmenter la cinétique de réaction (contrairement à du Ni cristallisé). Plus le nickel amorphe est formé est plus le couple deviendra rapide jusqu'au potentiel catalytique (typiquement -650 mV/ECS). Lors de la manipulation, nous avons donc un potentiel plutôt bas, puis une augmentation régulière jusqu'à stabilisation à potentiel catalytique. En orange sur le graphique nous observons donc le potentiel intermédiaire au cours de l'opération. Cas du Fer Nous avons un potentiel très élevé, ce qui montre une réaction rapide. La réaction est Ni2+ + Fe Ni + Fe2+. [...]

[...] Les résultats sont relevés dans les tableaux ci-dessous. 70 pH 4 1h mi mf e(µm) pH 5 1h 1h 1h 2h 3h mi mf e(µm) Sachant qu'initialement la réaction se fait au niveau de la surface puisque le fer y est présent en cet unique endroit, la réaction Ni2+ + Fe Ni + Fe2+ se fait d'abord en surface. Le Ni formé à la propriété de rendre catalytique la réaction en surface et d'accroitre sa vitesse, rendant la réaction en solution négligeable (à condition de n'avoir aucune impureté présente et de ne pas chauffer à foison). [...]

[...] Conclusion Le nickelage est un procédé de protection contre la corrosion très utile pour son utilisation sur des pièces à forme complexe. Toutefois cette méthode est très dépendante du pH, du temps et de la température. Pour de bons résultats, autant pousser le pH et la température à des valeurs optimales pour que le dépôt se fasse entièrement sur la surface. Nous devons aussi faire attention à ce que le dépôt se fasse uniformément sur toute la surface et donc procéder à des tests de qualités pour trouver un temps d'immersion optimal. [...]

[...] On peut d'autant plus contrôler le caractère catalytique de la pièce immergée ce qui nous permet de contrôler à notre guise la vitesse de dépôt. Nous pouvons donc conclure que cette méthode est donc non négligeable dans le domaine de la protection contre la corrosion et que son efficacité est significativement intéressant pour dominer le domaine de la protection sur pièce à géométrie complexe au dépend du dépôt électrolytique, cher et irrégulier en surface. [...]

[...] Avant de commencer cette manipulation, nous devons immerger nos quatre plaquettes dans une autre solution contenant un acide et un inhibiteur de corrosion du fer (car nos plaquettes sont en acier), pour enlever la couche protectrice de zinc formée auparavant ; il y a un fort dégagement gazeux (H2 réduit) qui se produit. Le zinc est complètement dissous lorsque le dégagement gazeux cesse. Une fois que l'on a rincé les plaquettes à l'eau distillée puis à l'alcool et qu'on les a bien séchées, on les pèse (la prise de masse nous permettra de calculer l'épaisseur du revêtement grâce à la loi de Faraday). [...]