Master thesis

Master Sciences et Techniques
Génie des Matériaux pour Plasturgie et Métallurgie
Réalisé par :
Diallo Mamadou Kalan
Soutenance le 15 juillet 2019
Membre de jury :
Nom et prénom Etablissement Qualité
Prof.Mr.M. El Golbzouri Faculté des Sciences et
Techniques Tanger
Président / Encadrant
universitaire
Prof.Mr.N. Chouaibi Faculté des Sciences et
Techniques Tanger
Examinateur
Prof.Mr.M. Saidi Faculté des Sciences et
Techniques Tanger
Examinateur
Prof.Mr.M. Khaddor Faculté des Sciences et
Techniques Tanger
Examinateur
Stage effectué à : Lumar Sarl
Année universitaire : 2018/2019
Etude comparative de traitement de surface à l’eau (de robinet/déminéralisée) et élaboration d’un dépôt
d’alliage ternaire CuNiZn en milieu alcalin cyanuré
Université ABDELMALEK ESSAADI
Faculté des Sciences et Techniques
TANGER

Dédicace
Je dédie cet ouvrage à :
Mes chers parents pour leurs sacrifices et soutiens
Mon Frère Diallo Omar Diogo
Mes frères et Mes sœurs
Toute la famille
Mes professeurs
Mes amis
Tous ceux qui, de près ou de loin, ont contribué à la réalisation de ce mémoire

Remerciements
Le travail présenté dans cet ouvrage a été réalisé à l’entreprise Lumar Sarl dans le
département traitement de surface, sous la direction de Monsieur Kriouch Fouad Directeur
industriel à la société Lumar Sarl. Je le remercie d’avoir accepté de me diriger durant ce
travail et je lui exprime ma profonde reconnaissance pour sa grande gentillesse, et pour sa
grande patience à mes égards.
Je tiens à remercier sincèrement le Directeur Générale et responsable de la société Lumar
Monsieur IVO REIS VIDAL qui m’a accordé l’autorisation d’effectuer ce stage au sein de
l’entreprise.
Mes sincères gratitudes à notre enseignant pédagogique Monsieur Professeur Mohammed el
Golbzauri pour son encadrement et ses conseils pertinents.
Je remercie tous les techniciens au niveau des chaines galvanoplastie, Mostapha Hilali,
Mohamed Hurra, Mostapha Harrati.
Je remercie également leur consultant Monsieur Anwar pour ses conseils et encadrements.
Je remercie l’ensemble du personnel de Lumar pour leur patience, leurs conseils pleins de
sens et pour le suivi et l’intérêt qu’ils ont porté à mes travaux.
Dans l’impossible de lister tous les noms, mes sincères remerciements vont à tous ceux et
celles qui, de près ou de loin, ont contribué par leurs conseils ou leurs compétences à la
réalisation de ce travail.
Je remercie les membres de jury qui ont eu l’amabilité d’examiner et juger cet ouvrage.
Je remercie L’ETAT Guinéen de m’avoir octroyé la Bourse pour venir étudier au Maroc et je
remercie sincèrement L’ETAT Marocain de nous avoir accepté en tant qu’étudiant parmi
d’autres.
Enfin, je remercie tout le corps professoral de l’université Abdelmalek essadi (Fst-Tanger),
pour le travail qu’ils effectuent pour encadrer les étudiants

Table of Contents
Abréviation .................................................................................................................................9
Introduction......................................................................................................................................10
Chapitre I : présentation de l’entreprise............................................................................................11
I.1 Le département de fabrication mécanique...............................................................................11
I.1.2.La fabrication des serrures.................................................................................................11
II.1.2.1 La section de découpe ...................................................................................................11
I.1.2.2 La Section soudage .........................................................................................................12
II.1.3 La Fabrications des clés ....................................................................................................12
I.1.4 La fabrication des Paumelles..............................................................................................13
I.2 : Le département Traitement de surface...................................................................................13
I.2.1 Laboratoire chimique ........................................................................................................13
I.2.2. Les chaines de galvanoplastie...........................................................................................14
III.2.2.1 La Section de zingage....................................................................................................14
III.2.2.2 La section de nickelage .................................................................................................14
III.2.2.3 La section de peinture ..................................................................................................15
I.3 Le département d’assemblage..................................................................................................15
I.3.1 La section de rivetage........................................................................................................15
I.3.2 La section de montage.......................................................................................................16
Chapitre II : Généralité sur l’électrodéposition..................................................................................17
I.1 Principe de l’électrodéposition.................................................................................................17
I.2 Phénomènes de formation d’un dépôt électrolytique...............................................................18
I.2.1 La formation des germes ...................................................................................................18
I.2.2 La croissance de germes....................................................................................................20
I.3 L’électrodéposition des alliages métalliques.............................................................................21
I.4.Méthodes permettant de rapprocher des potentiels de réduction de métaux différent ...........21
I.5. Mécanismes de nucléation électrochimique............................................................................23
I.6 Influence des différents paramètres sur la structure de dépôt électrolytique ...........................23
II. Le cuivrage...............................................................................................................................25
II.1 Caractéristique chimique du cuivre......................................................................................25
II.2 Caractéristiques physiques du cuivre...................................................................................25
II.3 Propriétés électrochimiques................................................................................................25
II.4. Électrolytes de cuivrage......................................................................................................26
II.4.1. Cuivrage en solutions de sels complexes..........................................................................26
II.4.1.1 Électrolytes cupro-cyanurés...........................................................................................26

III. Le Nickelage ............................................................................................................................28
III.1 Caractéristiques chimiques.................................................................................................28
III.2 Caractéristiques physiques .................................................................................................28
III.3 Propriétés électrochimiques...............................................................................................28
III.4 Les électrolytes de nickelage ..............................................................................................29
IV. Le laitonnage ...........................................................................................................................30
IV.1 Caractéristiques physicochimiques.....................................................................................30
IV.2 Les électrolytes ..................................................................................................................30
IV.3 Applications et défaillance de laiton...................................................................................30
V. Les maillechorts (Cu-Ni-Zn) .......................................................................................................31
V.1 Historique des maillechorts (Alliage Cu-Ni-Zn).....................................................................31
V.2 Caractéristiques physicomécaniques des maillechorts.........................................................31
V.3 Les électrolytes ...................................................................................................................31
V.4 Utilisations des maillechorts (CuNiZn) .................................................................................32
VI. Préparation de la surface des pièces avant revêtements ..........................................................32
VI.1 Prétraitement mécanique ..................................................................................................32
VI.2 Décapage Chimique............................................................................................................33
VI.3 Dégraissage Chimique ........................................................................................................33
VI.4 Dégraissage électrolytique .................................................................................................34
VI.4.1 Dégraissage électrolytique Acier......................................................................................35
VI.4.2 Dégraissage électrolytique Zamak (Zn-Al-Mg-Cu).............................................................35
VI.5 Activation acide..................................................................................................................35
VI.6 Rinçage ..............................................................................................................................35
VI.7 Séchage par air chaud ........................................................................................................36
Chapitre III : Etude expérimentale.....................................................................................................37
Partie A : Dispositifs d’étude expérimentale..................................................................................37
III.1 A Méthodologie et appareillage .............................................................................................37
III.1.1 A Les solutions d’études expérimentales .........................................................................37
III.1.2 A Description de la méthode expérimentale ....................................................................37
III.1.3 A Liste des matériels utilisés pour la réalisation des dépôts .............................................38
III.1.4 A Paramètres physiques ..................................................................................................38
III.1.5 A Conditions des dépôts ..................................................................................................39
Partie B : Résultats et discussions :................................................................................................40
III.1 B Résultats et discussions de l’étude de Rinçage à l’eau de robinet/déminéralisée lors de
Nickelage satiné........................................................................................................................40

III.2 B Résultat et discussion de l’étude de Rinçage à l’eau de robinet/déminéralisée lors de
laitonnage brillant.....................................................................................................................41
Nickelage brillant ......................................................................................................................41
III.4 B Résultats et discussion de l’étude de cuivrage alcalin cyanuré à l’eau de
robinet/déminéralisée ..............................................................................................................43
III.5 B(a) Résultats et discussion de la codéposition d’alliage ternaire (CuNiZn) en milieu alcalin
cyanuré.....................................................................................................................................45
III.5 B(b) Résultats et discussion de la codéposition d’alliage ternaire (CuNiZn) en milieu alcalin
cyanuré.....................................................................................................................................47
IV. Estimation des coûts de traitement à l’eau de robinet/déminéralisé............................................48
Conclusion........................................................................................................................................49
Référence bibliographique............................................................................................................50

Liste de des tableaux et des figures
Liste des figures
Figure N° Titre Pages
Figure1
Figure2
Figure3
Figure4
Figure5
Figure6
Figure7
Schématisation du processus
du dépôt électrolytique
cathodique
Les différents sites de
croissance d'un réseau
cristallin lors de processus
d’électrodéposition
L’influence de courant limite
global dans la codéposition
d’alliage binaire
Diagramme tension-pH du
système cuivre-eau
Rendement cathodique des
bains de cuivrage cyanuré en
fonction des teneurs en
cyanure libre et en cyanure
cuivreux
Diagramme potentiel/pH ou
Diagramme de Pourbaix du
système Nickel/Eau
Description du Montage
d’une cellule de Hull
19
20
22
26
27
29
38

Liste des Tableaux
Tableau N° Titre Pages
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Composition du bain nickel
brillant de lumar
Aspect du dépôt de nickel
satiné obtenu
Aspect du dépôt de laiton
Brillant obtenu
Aspect du dépôt de Nickel
Brillant obtenu
Aspect du dépôt de cuivre
Alcalin obtenu
Aspect du dépôt de CuNiZn
Obtenu avec le bain1
Estimation du prix total
d’implantation d’un système
à l’eau déminéralisée
30
40
41
41
43
46
46
47
48

9
Abréviation
H : heures
DH : dirhams
CuNiZn : Alliage Cuivre-Nickel-Zinc (maillechorts)
CuZn : alliage Cuivre-Zinc (laiton)
L ou l : litres
g : gramme
Ni : Nickel
Cu : Cuivre
Zn : Zinc
A /dm2
: ampère par décimètre carrée
Cc : centimètre cube
Ii, Im : intensité du courant initial, intensité du courant moyen
Ilm : courant limite
aox, ared : activité de l’oxydant et réducteur
Cm : centimètre
ml : millilitre
°C : degré Celsius
M : matériaux à l’état métallique
Mn+
: le matériau métallique à l’état oxydé
< : inférieur
> : supérieur
Kd : constante de dissociation
n : nombré d’électron échangé
rdt : rendement
I : intensité de courant
V : volts
D : eau déminéralisée
R : eau de robinet
Les polyamines sont : le 3-azapentane-1,5-diamine(diéthylènetriamine), 3,6,9-triazaundécane-1,11-
diamine (Tétraéthylènepentamine) et le brillanteur.

10
Introduction
De nos Jours, la chimie est l’une des domaines Fondamentales de la science pour l’avancer et
L’épanouissement de l’humanité. La chimie est nécessaire à l’avancer technologique.
L’électrodéposition qui est un domaine de l’électrochimie est un bon exemple de l’utilité de la
chimie pour les autres sciences. L’études des métaux (Cu, Ni) et leurs alliages montrent qu’ils
peuvent être électrodéposés sur des substrats métalliques, plastiques, céramique ou autres afin
de protéger le substrat à la corrosion et / à des fins décoratives. Plusieurs auteurs ont étudié
l’électrodéposition de ces métaux ou alliages dans différentes conditions, pour des raisons soit
: santé, économique, environnementale et ou soit la recherche de nouveaux matériaux
répondant à des nouvelles applications industrielles.
La codéposition de l’alliage CuNiZn a été étudié en milieu acide par plusieurs auteurs en
utilisant des bains au sulfate de (nickel, Zinc, Cuivre) ainsi que le chlorure de (Cu, Ni, Zn)
avec des techniques de potentiostatiques et voltametriques. Le potentiel standard de ces
métaux est un peu éloigné les uns des autres. Et le milieu acide favorise la réduction
d’hydrogène, chose qui n’est pas souhaitable pour le dépôt. L’alliage (Cu-Zn) ne résiste pas
dans certaines conditions. C’est pourquoi on se pose la question à savoir pourquoi ne pas
utiliser d’autres méthodes pour pallier à ces problèmes ?
On a pris l’initiative de réaliser un nouveau dépôt CuNiZn dans un milieu alcalin cyanuré. En
utilisant dans une première position les électrolytes suivants : un sel contenant le cyanure de
(cuivre et zinc), le chlorure d’ammonium, le sulfate de nickel inorganique et des polyamines
et en deuxième position nous avons utilisé le cyanure de cuivre, le cyanure de sodium,
l’oxyde de zinc, le sulfate nickel inorganiques et les polyamines. Avec la technique de cellule
de Hull.
Il ne faut pas oublier l’influence de l’eau de robinet /déminéralisé sur les dépôts
électrolytiques qui est un phénomène très important à prendre en considération. C’est ce qui
nous amène à nous poser la question : quelles sont les méthodes à mettre en exergue pour
cerner cette influence ? Pour répondre à cette question, on a utilisé la technique de cellule de
Hull qui a permît d’électrodéposer du Nickel, du laiton et du cuivre alcalin cyanuré sur des
substrats en acier dans le but d’évaluer l’influence de l’eau de robinet/ déminéralisée sur les
dépôts électrolytiques.
Dans ce qui suivra, nous allons essayer de développer dans une première Partie l’influence de
l’eau de robinet /déminéralisé sur l’électrodéposition des métaux et alliages ; et dans une
seconde partie, la codéposition du CuNiZn dans un milieu alcalin cyanuré et on termine par
une conclusion.

11
Chapitre I : présentation de l’entreprise
Crée en 2000, LUMAR SARL est une filière d’une multinationale portugaise MR Group,
basée dans la zone industrielle de Moghoha Tanger. Avec un capital à 100% étranger, Lumar
SARL est spécialisé dans la fabrication d’articles de quincaillerie pour bâtiments (des serrures
et accessoires pour portes), avec un effectif de 80 personnes. L’entreprise dispose trois
différents départements techniques :
Le département mécanique, le département galvanoplastique et le département d’assemblage
des pièces traitées.
I.1 Le département de fabrication mécanique
II.1.1 Atelier Mécanique
Dans la société LUMAR SARL, elle est équipée d’un atelier mécanique où ils font la
maintenance ou répare des appareils, des outils ou fabrique des pièces mécanique selon la
demande ou besoin des clients .ci-dessous se trouve l’illustration de l’atelier et quelques
machines.
I.1.2.La fabrication des serrures
Pour élaborer des serrures acceptables par leurs clients, la société utilise les étapes suivantes
et en respectant chaque consigne de chaque étape.
II.1.2.1 La section de découpe
Le découpage est un procédé de fabrication de pièces. C’est une sorte de cisaillage sur un
contour fermé. Premièrement, on a des rouleaux de Chapa (feuillard d’acier) que l’on fait
adopter par d’autres entreprises. Le feuillard d’acier est une Bande de fer ou d'acier, étroite et
mince, servant à cercler des tonneaux, des pièces de bois, à renforcer des emballages. Les
images suivantes donnent l’illustration des feuillards d’acier utilisés.
La machine fait la découpe du Pano et couvercle en même temps.

12
Après cette fabrication ils vont effectuer des contrôles de conformités des pièces avant de les
passés à la section de peinture ou de phosphatation ou de galvanoplastie. Une autre machine
fait la découpe de la (Guya), queue de peine dormant 719/725 et rabeau Trinco. Après on
obtiendra les formes des pièces suivantes :
Guya Queue de peine dormant 719
Une autre machine fait la découpe de gâche de différentes formes 719/127.
I.1.2.2 La Section soudage
Le soudage est une opération consistant à réunir deux ou plusieurs parties constitutives d'un
assemblage, de manière à assurer la continuité entre les parties à assembler, soit par
chauffage, soit par intervention de pression, soit par l'un et l'autre, avec ou sans emploi d'un
produit d'apport dont la température de fusion est du même ordre de grandeur que celle du
matériau de base. Dans notre cas à LUMAR on fait Le soudage de la testa et Pano 712/725
par intervention de pression sur la machine suivante : MSS1/MMS2 ; pour avoir le résultat
suivant.
II.1.3 La Fabrications des clés
Le Zamak est un alliage de zinc, d’aluminium, de magnésium et de cuivre. C’est un alliage
résistant et facile à travailler, qui présente une bonne résistance à la corrosion. La masse
volumique du Zamak est d’environ 6700 kg/m3 pour une température de fusion de 400°C, en
plus c’est une matière première par laquelle on construit des clés, des (Zarlho) 719/725, des
trinco et linguwa. On fait passer le Zamak dans une machine pour obtenir le résultat suivant.

13
Une fois les clés obtenues on les passera à la section de polissage mécanique où ils vont les
polir par vibration mécanique pendant quelques minutes avant de les parvenir à la section de
nickelage. En plus ces activités, l’entreprise fabrique également de paumelle de formes
variées.
I.1.4 La fabrication des Paumelles
Une paumelle permet la rotation de la partie mobile par rapport à la partie fixe d'un châssis de
porte ou de fenêtre.
A LUMAR on trouve différentes formes de paumelles, tous dépendent du choix du client.
On trouve également à LUMAR des verrous en plastique comme est illustré dans l’image ci-
dessous.
Enfin l’entreprise travaille sur des pièces de formes varies tels que des rondelles, des plaques
de fixation, Link B et Link C pour l’industrie automobile pour d’autre entreprise.
I.2 : Le département Traitement de surface
I.2.1 Laboratoire chimique
LUMAR SARL est dotée d’un laboratoire d’analyse des bains de traitement de surface et des
tests de correction de leurs procédés dans le cas où ils rencontrent des problèmes lors de leurs
processus de galvanoplastie. Il est doté de la plupart des produits chimiques de laboratoire et
possède deux cellules électrochimiques (cellule de HULL et THOSI), des thermomètres, des
pH-mètres, un agitateur magnétique, une plaque chauffante, des anodes de nickel, cuivre,
laiton, acier, des plaques en acier et d’un Fischer scope pour la détermination d’épaisseurs et
des proportions des matériaux ou alliages électrodéposés.

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I.2.2. Les chaines de galvanoplastie
La galvanoplastie est une technique électrolytique d'orfèvrerie servant à la reproduction
d'objets en utilisant un moule relié au pôle négatif d'une pile et qui se recouvre alors d'une
couche de métal. Le traitement permet d’avoir des couches de métaux qui serons déposées sur
la pièce à traiter par exemple le Zingage alcalin ou acide ou par d’autre matériaux tels que le
nickel, le cuivre, Or, Argent ou d’alliage cas de laiton, de bronze, de maillechorts pour des
raisons soit esthétiques ou protection contre la corrosion ou pour améliorer d’autres propriétés
du matériau de base. Dans le cas de Lumar Sarl, elle possède deux sections de galvanoplastie ;
la section de zingage alcalin et la section de nickelage.
III.2.2.1 La Section de zingage
Le zingage est un terme général désignant tout traitement de surface entraînant la formation
d'un revêtement métallique de zinc. L'objectif est d'empêcher la dégradation
du métal recouvert, par la corrosion. En effet, le zinc est un métal très réducteur qui est
donc oxydé à la place du métal qu'il protège.
On fait le zingage au : tête de peine dormant, tête de peine ouvrant, queue de peine dormant,
queue de peine ouvrant, Clé, gâche, couvercle-boitier, gorge, anneau (Zarlho) et (rabeau
trinco).Tous ces éléments entrent dans des bains de prétraitement de la surface avant de
recevoir la couche finale de zinc les étapes sont les suivantes : Décapage, rinçage,
dégraissage, rinçage, activation, rinçage, zingage, rinçage, activation acide nitrique et on
termine par une passivation soit (bleu ou (jaune(bichromaté)). Certains de ces étapes-là seront
traitées dans la partie préparation des pièces avant revêtements.
III.2.2.2 La section de nickelage
Le nickelage est un terme général désignant tout traitement de surface entraînant la formation
d'un revêtement métallique de nickel. L'objectif est d'empêcher la dégradation
du métal recouvert, par la corrosion. En effet, le nickel est un métal très résistant à la
corrosion et aussi une bonne ductilité et donne un revêtement très brillant qui est
donc nécessaire pour d’autres processus galvanoplastique. Les étapes suivantes sont
nécessaires pour le nickelage brillant : décapage, dégraissage chimique et électrolytique, pré-
cuivrage, cuivrage alcalin, cuivrage acide, activation et finalement la pièce recevra du nickel
brillant. Avant et après chaque étape il y a un rinçage. Exemple d’illustration de la chaine de
nickelage.

15
III.2.2.3 La section de peinture
La peinture est une matière colorante utilisée pour recouvrir des surfaces, des objets…
On fait passer la têtière, boitier et couvercle dans une chaine, d’abord le lavage de ces pièces
par un produit chimique de nettoyage. Après on fait la peinture par la couleur désirée, ensuite
on fait entrer la chaine dans un four pour fixer la peinture avant de la faire ressortir pour
enlever les pièces peinturées. Ci-dessous se trouve les images illustratives de la section de
peinture.
On les met sur des chariots de manière pouvoir assembler la serrure.
Enfin la section de montages ou assemblage de la serrure proprement dite.
I.3 Le département d’assemblage
L’assemblage peut avoir plusieurs significations, selon le domaine d'activité concerné mais
dans notre cas ça concerne le domaine mécanique donc c’est le fait d’assembler deux ou
plusieurs pièces.
I.3.1 La section de rivetage
Le rivetage est un assemblage de pièces à l'aide de rivets. C'est un assemblage définitif, c’est-
à-dire non démontable sans destruction de l'attache. Un autre procédé beaucoup plus élaboré
est le rivetage par fluage radial : ce système est de nos jours le plus fiable des assemblages
rivetés. LUMAR se dispose de 4 machines pour cette opération : Ces machines servent à fixer
les rabeaux trinco et les rabeaux linguwa :

16
I.3.2 La section de montage :
Le montage est un assemblage des pièces comme nous avons d’écrit ci-dessus. Il existe dans
la société LUMAR 5 tables de montages, constituées de 4 postes. 719 Zamak et plastique+
Clé, 719 Condamnation plastique et Zamak, 725/727.
Après l’assemblage de tous les composant interne de la serrure on obtient les résultats
suivants : LUMAR élabore plusieurs formes de serrures et de plusieurs couleurs :

17
Mn+
+ ne-
M (I1)
Chapitre II : Généralité sur l’électrodéposition
I.1 Principe de l’électrodéposition
Le but de l’électrodéposition est d’appliquer une couche superficielle d’un métal ou alliage
sur un substrat pour lui conférer des différentes propriétés désirées. L’électrodéposition est un
processus de réaction d’oxydoréduction qui est déclenchée par une source de courant
électrique. Le bain d’électrolyse contient les sels du métal à déposer, le substrat sur lequel doit
s’effectuer le dépôt et l’électrolyte dans lequel il est dissous les ions métalliques Mn+
de charge
positive. La polarisation des électrodes va provoquer une migration de ces ions vers la
cathode où l’ion métallique est réduit par les électrons fournis par la cathode et se dépose sur
celle-ci sous forme de métal M suivant la réaction :
La réduction de l’ion Mn+
et l’oxydation de l’anode métallique M se produisent
simultanément. L’équation mentionnée ci-dessus est associée à un potentiel d’équilibre qui
suit l’équation de Nernst, suivante :
Lorsque l’on soumet l’électrode métallique à un potentiel EI différent du potentiel Eeq, on
favorise la réaction soit dans le sens 1 de la réduction, soit dans le sens 2 de l’oxydation. En
particulier, lorsque le potentiel appliqué est inférieur à Eeq, il y a réduction de l’ion métallique
en solution et dépôt du métal sur l’électrode. La différence de potentiel entre le potentiel de
l’électrode et le potentiel d’équilibre est appelée la surtension. Elle s’exprime de la manière
suivante
Avec
EI : le potentiel appliqué (Volts)
I : le courant d’électrolyse, considéré négatif par convention dans le cas d’une réduction.
Expérimentalement, nous déterminons une surtension d’électrode (ղexp) qui diffère de ղ par
terme IRS qui représente le terme de chute ohmique (La résistance de solution est propre à
l’électrolyte et aux positions relatives des électrodes (travail- référence) selon l’équation :
Lorsqu’on électrodépose un élément d’une masse molaire M par électrolyse à partir de ses
ions ou à partir des espèces dans lesquelles cet élément est au degré d’oxydation n, la valeur
de la masse m déposée pendant le temps t peut être calculée avec l’équation de Faraday :
Où I est l’intensité du courant de l’électrolyse utilisée pour déposer le métal ; F est le faraday.
La vitesse de déposition peut être déduite de l’expression précédente ; ainsi si on appelle (e)
Eeq= E0 + (RT/nF).Ln(aox/ared) (I2)
ղexp = ղ + IRS (I4)
m = I.t.M/n.F (I5)

18
l’épaisseur du métal électrodéposée pendant un temps t, la vitesse aura comme formule : v=
e/t. La masse m peut être en fonction de la masse volumique ρ du métal et de la surface S du
dépôt.
Avec
De l’équations (I6) et (I7) on en déduit la vitesse de dépôt ci-dessous où i est la densité de
courant.
Avec
Pour évaluer le rendement du dépôt d’un métal électrodéposer, on procède de la manière
suivante :
Avec
mexp est déterminé par la différence du poids initial du substrat avant déposition et le poids
après déposition.
mth est le poids théorique déterminé par l’équation(I5).
Mais pour la détermination d’épaisseurs il est possible d’avoir directement les épaisseurs sans
passer par la méthode de calcul ; c’est-à-dire on utilisera un appareil d’impédance qui permet
de faire la mesure directe sur chaque point voulut de la pièce.
I.2 Phénomènes de formation d’un dépôt électrolytique
L’obtention d’un dépôt électrolytique de métal se produit lorsque l'électrode sur laquelle on
désire faire le dépôt est polarisée cathodiquement, de façon à ce que la tension électrode-
électrolyte soit légèrement plus négative que le potentiel de décharge de I'ion métallique. Le
processus de formation d’un dépôt cathodique est lié à un processus de cristallisation qui
s'effectue suivant deux étapes indépendantes l’une de l’autre.
1ère
étape : C’est la formation des germes provenant de la décharge des ions sur la cathode.
Dans cette étape on distingue :
✓ Le transport de la matière des ions à l’électrode
✓ Le transfert de charge
✓ La diffusion superficielle des ad-atomes ou des atomes adsorbés
✓ La nucléation des cristallites
2ème
étape : C’est la croissance et le développement des germes pour former des cristaux
La vitesse de ces deux étapes (la croissance et le développement des germes) a une influence
sur la forme du dépôt. En effet, si la vitesse de grossissement des germes est supérieure à leur
vitesse de formation, le dépôt se présente sous forme de gros cristaux. Dans le cas contraire, il
est constitué par une agglomération de grains de cristaux très fins [1].
I.2.1 La formation des germes
Sous l'influence du potentiel appliqué, lors de l'électrolyse, la surface métallique qui forme la
cathode, constituée d'un réseau d'ions positifs et d'électrons libres, va présenter un excès
d’électrons, et les cations métalliques de l'électrolyte en solution vont donc migrer en
R = (mexp/mth).100 (I10)
m = Ꝭ.S.e (I6)
m = I.t.M/(n.F) = i.S.t.M/(n.F)(I7)
V(µm/min) = e/t = 0.062M.i/(n. Ꝭ) (I8) e(µm) = t.M.i.100/(n.F. Ꝭ) (I9)

19
direction de la cathode. Cet apport des ions en direction de la cathode est appelé transport de
masse. Nous avons trois modes de transport de masse qui sont :
✓ La migration
Le mouvement des ions métalliques sous l'influence du champ électrique appliqué s'appelle la
migration.
✓ La conviction
Elle peut être forcée si une agitation est mise en jeu, ou naturelle en raison des différences de
densité et de température qui engendrent un mouvement de la solution le long de l'électrode.
✓ La diffusion
Les modifications de concentration de la solution électrolytique, au niveau de l'électrode, en
raison du passage du courant électrique, entraîne une variation de potentiel chimique. Le
mouvement des particules sous l'action de ce gradient de potentiel chimique est appelé la
diffusion.
Dans Ia zone de contact des deux phases (électrolyte-électrode), les ions métalliques hydratés
entrent dans la couche de diffusion, dans laquelle leur vitesse de migration est déterminée par
le gradient de concentration. Il se produit alors un arrangement des molécules d'eau qui
occupent généralement presque entièrement la première rangée la plus proche de l'électrode et
qui, par suite de l'excès de charges négatives de la cathode, ont tendance à s’orienter [1].
Figure 1
Le transfert de charge lors de la formation de dépôt électrolytique cathodique passe par les
étapes suivantes :
La déshydratation de I'ion par perte des molécules d'eau. En effet, pour qu'un ion métallique
de la solution puisse s'intégrer au réseau métallique de la cathode, il doit d'abord traverser la
couche diffuse puis entrer dans la couche externe de la double couche fixe. Il se débarrasse
d'une partie de son enveloppe hydratante puis intègre le réseau métallique de la cathode.
Neutralisation de l'espèce ionique par saut d'un ou de plusieurs électrons du métal suivant la
Réaction :
La Fixation de l’atome sur un centre actif et réunion d'un certain nombre de ces atomes pour
constituer un germe de cristallisation. A partir de ces germes il y a élaboration de l'édifice
cristallin.
Mn+
+ ne- M (I10)

20
Le lieu des centres des ions adsorbés à la surface de la cathode définit le plan interne
d'Helmholtz, celui des centres des ions hydratés les plus proches de l'électrode définit un plan
parallèle à la cathode appelé plan externe d'Helmholtz. Ce modèle correspond à la définition
de la double couche donnée par le Rapport de la Commission de Nomenclature. La double
couche est formée de la couche de transfert ou couche d 'Helmholtz et de la couche diffuse.
La couche diffuse est la partie de la solution dans laquelle il existe en chaque point une
densité de charge non nulle et des gradients de potentiel électrique et de potentiel chimique
non nuls.
Elle s'étend du plan externe d'Helmholtz jusqu'à la limite de la couche de diffusion. C'est une
partie de l'électrolyte dans laquelle la densité de charge est pratiquement nulle en chaque point
et les gradients de potentiels beaucoup plus faibles que dans la couche diffuse.
La couche de transfert a les propriétés d'une couche d'adsorption dans laquelle les électrons
prennent part aux réactions d'électrodes. Le passage des adions déchargés dans l'état cristallin
est la dernière étape de la série des processus de l'électrodéposition et consiste en un
phénomène de diffusion en surface. En effet, ces adions non encore liés fortement au métal,
peuvent se déplacer en surface avant de s'incorporer définitivement au réseau cristallin en
différents sites de croissance (figure 2). C'est lorsque I'adion se met en position sur le plan et
qu'il est entouré d'un nombre maximum de molécules d'eau que la probabilité d'adsorption sur
un tel site est la plus importante.
D’une part, parce que le nombre de ces sites est plus élevé que le nombre de sites en position
coin, marche ou trou.
D'autre part, parce que c'est dans cette configuration que l'énergie d'activation sera minimum
puisque c'est celle qui demande la plus faible déformation de l’enveloppe hydratante.
L'ion métallique, une fois adsorbé diffuse aléatoirement en surface, jusqu'à ce qu'il atteigne
une marche puis un cran, etc... Il se débarrasse à chaque fois d'une molécule d'eau et finit
ensuite par s’intégrer au réseau cristallin de la cathode.
Les adions peuvent aussi se grouper par paquets formant des agrégats atomiques (clusters)[1].
Figure 2
I.2.2 La croissance de germes
La décharge des ions s'effectue préférentiellement sur les surfaces supérieures des premiers
germes. Ceci a pour conséquence une élimination rapide des ions en réserve dans la couche de
diffusion, ce qui entraîne un ralentissement dans la formation de nouveaux germes. Un arrêt
du développement des germes dans la direction de l'épaisseur permet à ceux-ci de croître alors

21
latéralement par diffusion des adions sur la surface, jusqu'à ce que la couche de diffusion
s'enrichisse à nouveau en cation [1].
I.3 L’électrodéposition des alliages métalliques
La réaction de déposition électrolytique et la qualité de dépôt obtenu dépend de plusieurs
paramètres tels que :
✓ Le potentiel ou la densité de courant imposé à la cathode,
✓ La température d’électrolytes, l’agitation,
✓ La nature du substrat et son état de surface,
✓ La nature du métal à déposer,
✓ La nature et la composition du bain,
✓ La surtension de dégagement d'hydrogène à la cathode au cours de l'électrolyse,
✓ Les additifs organiques ou minéraux,
L'effet de chaque paramètre peut être étudié, mais si deux ou plusieurs conditions varient en
même temps, il est plus difficile d'estimer l'ampleur des changements qui pourraient se
produire.
Au cours de notre étude, la cathode peut recevoir deux espèces différentes, la décharge
simultanée d'ions hydrogène et de ions métalliques sur une cathode peuvent produire un
alliage métal-hydrogène [2].de tels alliages ne présentent aucun intérêt au point de vue des
applications car ils nuisent aux propriétés mécaniques et physico-chimiques du métal déposé.
Par opposition, il est intéressant d'obtenir des alliages électrolytiques par dépôt simultanés de
deux ou plusieurs cations métalliques différents, pour avoir des alliages de propriétés d'un
intérêt particulier (cas d'une électrodéposition d’alliage (Cu-Zn(laiton), Cu-Ni-Zn, …),
comme le cas de notre étude. La condition thermodynamique nécessaire pour un dépôt
simultané nécessite que la différence entre les potentiels de décharge des divers cations
métallique soit faible.
Où : η1et η2 et η3 représentent les surtensions de réduction des trois systèmes étudiés.
I.4.Méthodes permettant de rapprocher des potentiels de réduction de métaux différent
Plusieurs méthodes permettent de rapprocher les potentiels de libération de divers métaux en
voici certaines méthodes : ces méthodes consistent
a) À faire varier les concentrations d’espèces relatives de leurs ions dans le bain d'électrolyse,
il faut donc diminuer la concentration du métal le plus noble et faire accroitre celle du métal le
plus négatif. Cependant, ce procédé est utilisé lorsqu'il s'agit d'éléments de potentiels standard
peu éloigner l'un de l’autre [3].
b) Le courant limite et la décharge simultanée des ions :
On peut déposer simultanément deux métaux différents en utilisant le phénomène du courant
limite pour le métal qui est le plus noble. si une solution contient deux métaux inégalement
Edép1= E01 + (RT/ (n1.F.Lna1)) + ղ1
Edép2= E02 + (RT/ (n2.F.Lna2)) + ղ2
Edép3= E03 + (RT/ (n3.F.Lna3)) + ղ3 (I11)

22
électropositifs, les ions du métal le plus noble commence à se décharger sur la cathode lors du
passage d'un courant faible, dès que le potentiel de l'électrode E1 atteint la décharge
correspondant à ce métal .si l'on augmente la densité de courant au point de dépasser le
courant limite Ilim1,alors commencerait la décharge des cations du seconde métal(le moins
noble) vers E2 avec un courant limite Ilim2.la codéposition des deux métaux se produit alors
sous le même régime pour un courant limite qui correspond à la somme des deux
courants(Ilim= Ilim1 +Ilim2) et l'on aura un dépôt d'alliage. Mais, la composition de l'alliage n'est
pas bien maîtrisable [3]. De même on en déduit pour la codéposition d’un alliage ternaire ; la
codéposition de trois métaux se produit sous un régime pour un courant limite qui correspond
à la somme des trois courants (Ilim= Ilim1 + Ilim2 +Ilim3) et l’on aura un dépôt d’alliage ternaire.
La surtension de décharge dans la déposition des alliages : on sait que certains ions se
déchargent à un potentiel voisin de potentiel d'équilibre alors que d'autres nécessitant une
surtension plus importante. L’action de certains substances organiques ou minérales (additifs)
peut avoir un effet sélectif considérable sur la surtension de décharge des ions électroactifs[4].
Figure 3
d)Potentiel de déposition et rôle des complexes :
La formation de complexes chimique est un procédé beaucoup plus rentable ou modifier les
potentiels de réduction et d'obtenir des alliages électrolytiques. Cette méthode permet de
modifier fortement dans le sens négatif le potentiel du métal le plus noble tout en donnant un
dépôt de bonne qualité. Les potentiels individuels doivent être rapprochés à l'aide de
tensioactifs, qui peuvent diminuer la vitesse de déposition de l'élément le plus noble tout en
ayant un effet négligeable sur l'autre élément. L'autre approche, plus utile, est d'utiliser un
agent complexant qui relie les ions de l'élément le plus positifs en un complexe stable.
L'introduction d'un ligand complexant conduit à la formation d'un complexe :
Où : L est le ligand complexant de charge X et n représente le nombre de coordination du
complexe formé. La constante de stabilité d'une telle réaction est donnée par :
L'équation de Nernst devient :
Cette équation montre que pour les complexes stables, ayant donc une constante de formation
pk très élevé, le potentiel d'équilibre est considérablement déplacé vers le coté cathodique.
[MLn]z-nx
Mz+
+ nLx-
(I12)
K = (a[MLn]
z-nx
)/((aM
z+
)(aL
x-
)n
) (I13)
E = E0
(Mz+
/M) + (RT/z.F)Ln[(MLn)z-nx
)/(aL
x-
)n-
] – (RT/z.F)LnK (I14)

23
Pour la déposition simultanée de plusieurs éléments, le pouvoir complexant de chaque
élément doit être connu. Le complexe de l'élément le plus noble doit être stable tandis que
pour les autres, le ligand ne doit former que de complexes très peu stables ou simplement ne
pas former [3].
I.5. Mécanismes de nucléation électrochimique
L’élaboration de l’édifice cristallin fait intervenir des phénomènes de nucléation et de
croissance. L’électrocristallisation est l’étude de ces deux phénomènes sous l’influence d’un
champ électrique. Ces deux étapes, en compétition l’une par rapport à l’autre [2], peuvent
avoir une influence importante sur la cinétique de formation du dépôt et vont également
déterminer la structure et les propriétés du dépôt. Par exemple, plus la vitesse de nucléation
est grande plus les grains formant le dépôt seront fins. La forme des cristallites dépend des
vitesses relatives de croissance latérale et normales au substrat. Les modèles théoriques
d’électrocristallisation ont été proposés pour mettre en évidence le mode de nucléation lors
d'un processus d’électrodéposition. La loi de vitesse de la croissance tridimensionnelle(3D)
durant la déposition électrochimique dépend du mécanisme de nucléation et de croissance.
Les modèles pour la déposition électrochimique sur un substrat admettent que la nucléation se
produit à la surface dans certains sites spécifiques [5] et le mécanisme de nucléation est
généralement décrit par deux types.
1)Nucléation instantanée
Lorsque la vitesse de nucléation est grande, tous les sites actifs de nucléation de la surface
sont remplis dès les premiers stades de dépôt : on parle alors de nucléation instantanée.
2) Nucléation progressive
Lorsque la vitesse de nucléation est faible, les germes se développent sur les sites de la
surface en fonction du temps ; la nucléation est dite progressive.
En général la nucléation d’un métal sur un substrat diffèrent est supposée prendre place dans
les sites actifs de surface. La densité des sites actifs (N0) représente le nombre total de sites
possibles pour la nucléation et il peut dépendre du potentiel. La densité de nucléi en fonction
du temps, N(t), est donnée par la relation suivante.
Où N0 est le nombre total des sites actifs, k est la constante de vitesse d’activation des sites.
Deux cas limités peuvent être identifiés :
✓ Si k est grand, le produit k.t>>1, sur l’échelle du temps de l’expérience, alors dans ce
cas N(t)= N0 ∀ t : C’est la nucléation instantanée
✓ Si k est petite, le produit k.t<<1, alors dans ce cas N(t)= k.t.N0 . Cette relation est
Vérifié pour des temps courts et la densité de nucléation augmente linéairement avec ce
dernier : c’est la nucléation progressive [3].
I.6 Influence des différents paramètres sur la structure de dépôt électrolytique
Beaucoup de paramètres sont, a priori, susceptibles d'influencer la structure des dépôts
électrolytique métalliques par leur effet sur la vitesse de formation des deux phases de
l'électrocristallisation formation et croissance des germes. En général les dépôts
N(t) = N0(1-e-k.t
) (I15)

24
microcristallins sont favorisés par les conditions permettant la formation de nouveaux germes,
tandis que les dépôts de cristaux grossiers sont facilités par des conditions favorisant
l’extension de la couche de croissance.
✓ Influence du métal de base
Sur des surfaces métalliques ayant des orientations définies, les dépôts électrolytiques ont la
même orientation que le substrat, mais lorsque l'épaisseur augmente, les orientations propres
au dépôt se développent.il a été montré que I'influence du substrat sur les orientations
cristallines cesse lorsque l'épaisseur de celui-ci est d'environ 1000A [1].
✓ Influence de la concentration de l'électrolyte
Une augmentation de concentration de la solution en électrolyte entraîne une élévation du
nombre de cations dans la couche de diffusion ; la vitesse de formation des germes est alors
supérieure à la vitesse de développement des cristaux. Le dépôt évolue vers une structure à
grains fins.
✓ Influence de la température et l’agitation
En général, aux températures moyennes c'est la formation des grains fins qui l’emporte alors
qu'aux températures élevées, la formation des gros grains qui prédomine [1].
L'agitation du bain électrolytique agit dans le même sens que l’élévation de la température en
facilitant la diffusion des ions et en s'opposant à l'épuisement de la couche de diffusion.
✓ Influence de la densité de courant
Une augmentation de la densité de courant facilite la formation de nouveaux germes, en
augmentant le nombre d'ions déchargés par unité de surface. Elle provoque également une
diminution de la concentration des cations dans la couche de diffusion, de telle sorte que ces
ions se trouvent plus éloignés des surfaces de croissance des cristaux déjà formés. Par ailleurs
la polarisation cathodique s’élève, et de ce fait les grains cristallins du dépôt sont plus fins
[1].
✓ Influences des additifs
La présence des additifs dans les bains d’électrolytiques, a pour effet de changer les propriétés
chimiques, les propriétés physiques, et les propriétés mécanique des métaux et alliages. Les
additifs peuvent avoir des effets sur la réaction de réduction des espèces métalliques,
cependant ils permettent l’évacuation ou diminution de teneur de l’hydrogène et augmentent
la résistance à la corrosion de la pièce. Nous mentions ci-dessous l’application des quelques
additifs
✓ Les agents Nivelant
L’action du nivelant donne à la pièce un aspect extrêmement décoratif. Il compense les micro-
inégalités du dépôt sur la surface de la pièce à traiter. Le nivellement électrochimique permet
ainsi la répartition à l’échelle macroscopique du métal à déposer sur la surface métallique.
✓ Les brillanteurs
Ils permettent l’obtention d’un dépôt brillant dans une gamme d’épaisseurs allant de flash au
dépôt très épais. Elles ne sont ni toxiques ni dangereux pour certains procédés mais pour
d’autre procédé ils peuvent être toxiques cas du procédé de coventya de cuivrage alcalin
cyanuré.

25
✓ Les purificateurs
Pour purifier les bains électrolytiques, on associe l’action du charbon actif à un épurateur.
Dans le cas d’une forte pollution par impuretés minérales, on pourra continuer à travailler,
tout en obtenant des dépôts saints, grâce à l’utilisation d’un purifiant directement dans le bain.
✓ Le PH des bains électrolytique
Des ions d’hydrogène joue un rôle important lors d'électrodéposition des métaux, surtout ceux
qui se déposent aux potentiels très électronégatifs. Dans ces conditions, le dégagement
d'hydrogène est important, par conséquent, le rendement de courant diminue. Elle influe,
énormément, sur le processus cathodique. Selon [6] la polarisation augmente avec la
diminution des pH. Aux valeurs bases de pH la structure est plus fine [7].
✓ Nature de l’électrolyte
L’expérience a montré que l’électrolyse de sels complexes donne des dépôts de meilleure
qualité que ceux obtenus à partir des sels simples. Ainsi, le dépôt de cuivre est réalisé en
électrolysant une solution d’un sel complexe (de cyanure de cuivre), le nickel en sel simple.
II. Le cuivrage
II.1 Caractéristique chimique du cuivre
Le numéro atomique du cuivre est 29, sa densité 8.96g/cc. Il est connu pour Son aptitude à
former des alliages, sa résistance à la corrosion. Le cuivre possède une configuration
électronique [Ar]3d104s1. Et [Ar]3d104s0, [Ar]3d94s0 à l’état oxydé. La plupart des
éléments sont solubles dans le cuivre, et peuvent constituer avec lui des alliages dont certains
ont des applications d’un intérêt considérable. On peut introduire dans le cuivre jusqu’à 100
% de nickel, 40 % de zinc, 25 % d’étain et 15 % d’aluminium. Le domaine d’application des
alliages de cuivre et en particulier du laiton est immense et de même les maillechorts.
Resistance à la corrosion : Le cuivre et ses alliages ne sont pas attaqués par l’eau ni par un
grand nombre de produits chimiques. Cette propriété est mise à profit pour fabriquer des
canalisations en cuivre ou des récipients et conteneurs pour de nombreuses industries. Les
toitures en cuivre défient le temps. Lorsque le cuivre évolue en milieu marin, on l’allie
généralement à de l’aluminium ou du nickel pour lui donner une bonne résistance à l’eau de
mer. Les pompes et canalisations d’eau de mer, utilisées sur les plateformes pétrolières off-
shore, à bord des navires, dans les centrales électriques du bord de mer, sont exclusivement en
alliages de cupro-aluminium ou en cupronickel.
II.2 Caractéristiques physiques du cuivre
Le cuivre possède une bonne conductivité électrique et thermique et un très faible coefficient
de dilatation. Également sa température de fusion est de l’ordre 1083°C. Le cuivre est
relativement mou et ductile et s’allie facilement avec d’autres métaux pour donner, par
exemple, les laitons, les bronze, les cupronickels et les maillechorts (*).
II.3 Propriétés électrochimiques
Le cuivre, métal peu oxydable, présente deux degrés d’oxydation possibles : Cu (+ I) et
Cu(+II). Sa couleur fonce à l’air par oxydation et noircit par sulfuration. L’air sec et l’eau
pure sont sans action sur le cuivre. Tout cela confirme le caractère relativement noble de ce

26
métal. Le potentiel standard du couple Cu/Cu++
est supérieur à celui de l’hydrogène : + 0,337
V/ESH (Cu/Cu+
: +0,52V). Le cuivre n’est ainsi pas corrodé par les solutions non
complexantes exemptes d’oxydants ; par contre, les solutions acides ou alcalines renfermant
des oxydants le corrodent et peuvent constituer des solutions de décapage (sulfochromique,
sulfonitrique). En milieu neutre ou faiblement alcalin et oxydant, le cuivre se passivera par
formation superficielle d’oxydes ((diagramme tension-pH, figure 4). En présence de sels
ammoniacaux ou de cyanures formant avec les ions Cu+
des complexes très stables, on
observe une très forte corrosion du cuivre, même en l’absence d’oxydants. En effet, dans Ces
milieux, le domaine de passivation est excessivement réduit et le potentiel d’équilibre du
cuivre abaissé à une valeur considérablement plus basse ≈– 1,1 V (autrement dit, le cuivre
devient beaucoup moins noble) [8].
Figure4
II.4. Électrolytes de cuivrage
Il existe plusieurs modes de cuivrage ou électrolytes de cuivrage tels que le cuivrage en sels
simples (aux sulfates cuivriques, au fluoborate cuivrique) et en sel complexes (aux cupro-
cyanurés, au pyrophosphate cuivrique) mais dans cet ouvrage nous allons parler seulement le
cuivrage au cupro-cyanurés.
II.4.1. Cuivrage en solutions de sels complexes
II.4.1.1 Électrolytes cupro-cyanurés
Dans les bains de cuivrage cyanurés, le cuivre se trouve sous forme monovalente Cu (+I)
alors que, dans les électrolytes acides, le cuivre est à l’état divalent Cu (+II). Cela fait que,
pour des conditions identiques, le cuivre se dépose deux fois plus rapidement à partir d’un
bain de cuivrage cyanuré que d’un cuivrage acide, soit 2,37 g de cuivre par Ah ou 0,44 μ
m/min par A/dm2
à 100 % de rendement. Cependant, les solutions cyanurées ont un
rendement cathodique fréquemment inférieur à 100 % et, de plus, fonctionnent à de plus
basses densités de courant. Ces électrolytes utilisent le cyanure pour former un complexe très
stable : cupro-cyanuré d’un métal alcalin ; par exemple : CuCN + 2CN–
→ (Cu (CN)3)2-
Avec le (rapport massique 2 NaCN/1 CuCN = 1,095).

27
Le cyanure excédentaire à cette quantité stœchiométrique est appelé cyanure libre et
correspond au cyanure dosable par le nitrate d’argent AgNO3. Le cyanure libre est
indispensable pour la stabilité de l’électrolyte, pour réduire la polarisation anodique et éviter
les dépôts de cuivre par déplacement. L’influence relative du cyanure cuivreux et du cyanure
libre sur le rendement cathodique des bains de cuivrage cyanurés est illustrée sur la figure 5.
Le rendement cathodique baisse pour des teneurs en cyanure libre croissante, alors qu’il croît
(surtout à basse concentration en cyanure libre) avec la teneur en cyanure de cuivre à
2.2A/dm2
et à 25°C [8].
Figure5
L’excellent pouvoir de répartition et la possibilité de cuivrer directement sur aciers et alliages
de zinc ou après pré-traitements sur alliages d’aluminium. Permettent à ces deux premiers
types de bain (de pré-cuivre et au sel de Seignette) de réaliser une sous-couche de cuivre
adhérente et étanché préalablement à un cuivrage ultérieur avec un bain du troisième type (à
haut rendement) ou un cuivrage acide. En effet, dans ces deux types de bain, le cuivre est si
fortement complexé :
(Cu (CN)3)2-
= Cu+
+ 3 CN–
avec (constante de dissociation Kd=10-27
).
Que le potentiel de dépôt du cuivre à partir de Cu + est abaissé en deçà de celui du fer ou du
zinc (≈ –1,1V). De beaucoup plus grandes vitesses de cuivrage, avec des rendements
anodique et cathodique très voisins de 100 % et la possibilité d’effectuer des dépôts épais
(>20 μm) caractérisent le troisième Type de bain : cuivrage cyanuré à haut rendement [8].
L’entreprise Lumar utilise le cuivrage au sel de Seignette.
Cuivrages cyanurés au sel de Seignette (type II)
Pour surmonter les difficultés de maintenance et le bas rendement du pré-cuivrage, on utilise
préférentiellement le cuivrage cyanuré au sel de Seignette (tartrate double de sodium et de
potassium, tétrahydraté) ; en effet, il peut servir à la fois de pré-cuivrage sur aciers, alliages de
zinc et alliages d’aluminium et comme bain de cuivrage à épaisseur moyenne (2 à 15 μm
généralement). La baisse de la teneur en cuivre et de la température favoriseront une
utilisation en pré-cuivrage, alors qu’une variation inverse permettra un meilleur rendement et
une plus grande vitesse de cuivrage. Le tartrate (sel de Seignette), en formant des complexes
temporaires avec le cuivre, facilite la dissolution anodique du cuivre, agit comme affineur de
grain du dépôt avec de plus hautes densités de courant et tamponne le pH de l’électrolyte. Le

28
pouvoir de pénétration de ce type de bain est intermédiaire entre ceux du pré-cuivrage et du
cuivrage à haut rendement. Une filtration continue, évitera la rugosité ou défauts de
revêtement : hormis un contrôle analytique du cyanure libre et du cuivre dissous, on
surveillera spécifiquement le pH [8].
III. Le Nickelage
III.1 Caractéristiques chimiques
Le nickel est un corps simple qui occupe le numéro 28 dans la classification de Mendeleïev. Il
se range avec le cobalt et le fer dans le groupe VIII (métaux de transition) de cette
classification. Il possède 58.693g/mol comme masse molaire ; densité 8.902g/cc
électronégativité 1.91 et rayons atomique 124pm. Le Nickel possède une configuration
électronique [Ar]3d84s2 (Ni0
). Et [Ar]3d84s0(Ni2+
), [Ar]3d74s0(Ni3+
) à l’état oxydé. Le
nickel ne s’oxyde pas à froid ; son affinité pour l’oxygène n’est pas très forte et apparaît
inférieure à celles du fer et du cobalt. Il absorbe facilement l’hydrogène qui le rend fragile.
Cette propriété est utilisée dans les réactions de catalyse d’hydrogénation en milieu liquide ou
gazeux à température inférieure à 300°C ou de déshydrogénation au-dessus de 300°C. Il fixe
le soufre mieux que le fer et le cobalt, donnant un eutectique fusible, cause de fragilité au
laminage et au forgeage. Le nickel se volatilise dans un courant de monoxyde de carbone
(CO), par exemple entre 40°C et 60°C à la pression atmosphérique ou à plus haute
température sous pression, en formant le nickel tétracarbonyle Ni(CO)4. Cette propriété est
exploitée dans le procédé Mond de raffinage du nickel. Le nickel, ainsi que bon nombre de
ses alliages tels les aciers inoxydables, résiste à la corrosion par les halogènes, les acides et les
bases. Cette propriété est utilisée dans les différents usages des alliages ainsi que dans les
revêtements protecteurs par nickelage [9].
III.2 Caractéristiques physiques
Le Nickel possède une faible conductivité électrique et thermique par rapport au cuivre. Sa
densité est 8.9 g/cc. Également sa température de fusion est de l’ordre 1454°C supérieur à
celle du cuivre. Le Nickel est relativement mou et ductile et s’allie facilement avec d’autres
métaux pour donner, par exemple, les ZnNi, les NiCu, les NiCuFe, les NiZnCo et NiCuCd.
III.3 Propriétés électrochimiques
Le nickel possède comme qualité d'être inoxydable à l'air dans des conditions normales et
d'offrir un bel éclat. Il peut donc être employé afin de galvaniser - nickeler - des pièces en fer
(qui s'oxydent à l'air), en cuivre ou en laiton (qui perdent facilement leur éclat). Les potentiels
standards des couples Ni2+/
Ni et NiO2/Ni2+
correspondent aux réactions suivantes :
Le nickel est couramment utilisé du fait de sa propriété de résistance à la corrosion.
Effectivement, une couche d’oxyde peut apparaître à sa surface en solution aqueuse par
attaque oxydante (O2 ou OH de l’eau). Cette couche d’oxyde forme un film passif. Ce film

29
ralentit le processus de corrosion, en modifiant soit le transport de matière jusqu’à l’interface
métallique, soit le transfert électronique nécessaire pour la réaction d’oxydation (film passif
isolant). L’étude du diagramme d’équilibre potentiel-pH pour le nickel permet d’identifier ces
différents comportements suivant le milieu environnant [9]. La figure6 montre le diagramme
potentiel-pH dans un milieu exempt de chlorure. Il permet de déterminer les domaines de
stabilité des différentes formes oxydées et réduites du nickel, et pour un pH donné, de prévoir
les réactions à l’électrode. Les limites de stabilité de l’eau sont également portées sur la figure
(pour des pressions O2 et H2 de 1 bar).
Figure 6
D’après Delcourt et al [10], le diagramme de Pourbaix du système nickel/eau (figure6) montre
que le nickel est oxydable en présence de O2 quel que soit le pH ; cependant pour 6 < pH <
13, l’espèce oxydée est très peu soluble (formation d’oxydes ou d’hydroxydes, faisant
référence au domaine de passivation). La réaction d’oxydation permet à la surface de nickel
de se passiver et de former une couche compacte et isolante de Ni (OH)2 (figure6).
III.4 Les électrolytes de nickelage
De nombreux bains ont été mis au point afin d’obtenir des dépôts de nickel répondant aux
exigences des applicateurs. On peut distinguer quatre bains principaux utilisant diffèrent
électrolytes. Les bains au sulfate de Nickel (watt), les bains au chlorure de Nickel, les bains au
sulfamate de Nickel et les bains à base de fluoroborate de nickel. Ici nous allons détailler
seulement les bains au sulfate de Nickel dit bain de Watt car l’entreprise en question utilise ce
procédé pour le Nickelage brillant et satiné des articles en acier ou Zamak. Selon le [Bain au
sulfate (Watt)] : L’apport en ions nickel : NiSO4.6H2O dont la solubilité dans l’eau est élevée
(570g/L à 50°C). Concentration dans les bains est comprise entre (150 et 400g/L),
l’augmentation de la concentration en sel métallique permet d’accroître la densité de
courant limite de travailler à des vitesses de déposition plus élevées. En présence de sulfates,
les anodes en nickel tendent à se passiver en formant un oxyde de nickel noirâtre qui a
tendance à gêner la dissolution du nickel il est donc nécessaire d’ajouter au bain des ions
chlorures qui favorisent l’attaque anodique. Ajout NiCl2.6H2O, NH4Cl, NaCl.Cette

30
introduction de chlorure a aussi pour effet d’augmenter la conductibilité des bains et le
pouvoir de répartition. Le dégagement d’hydrogène peut conduire à la précipitation
d’hydroxyde de nickel Ni(OH)2 si on ne maintient pas le pH au-dessous de 5. Pour éviter ce
phénomène néfaste pour la qualité des dépôts, on contrôle le pH par addition de produits.
L’acide borique (H3BO3) permet de compenser la perte en protons puisqu’il se décompose
selon la réaction : l’acide borique est donc très couramment utilisé comme agent tampon
quand on veut maintenir le pH entre 3 et 5. Il a également un rôle catalytique en diminuant la
surtension de déposition du nickel [11].
Composition du bain de Lumar Sarl et condition de travail
Nickel métal 70 – 100 g / l
Acide borique 40 – 50 g / l
Chlorure de nickel 110 – 140 g / l
Sulfate de Nickel 240 – 320 g / l
Densité de courant 3 – 5 A /dm2
pH 4,2 – 4,8
Température 50 à 60°C
Voltage 4 - 6
Tableau 1
IV. Le laitonnage
IV.1 Caractéristiques physicochimiques
Les laitons sont des alliages amagnétiques. La corrosion atmosphérique fait apparaître à la
surface du laiton, une couche appelée vert-de-gris, du fait de la présence majoritaire de cuivre.
Le laiton est très facile à usiner mais relativement fragile en comparaison avec d’autres
alliages. Les propriétés physiques de l'alliage dépendent fortement de sa composition. À noter
que les planches de laiton les plus communes ont une densité d'environ 8,6 pour un point de
fusion caractéristique de 940°C.
IV.2 Les électrolytes
Comme nous avons d’écrit dans la partie méthode de rapprochement de potentiel dynamique
des métaux. Pour faciliter la codéposition de deux ou trois métaux simultanés ça nécessites
soit l’utilisation des méthodes de courant limites ou des agents complexes ou autres. Pour les
bains de laiton on utilise des corps permettant de rapprocher le potentiel d’équilibre du cuivre
et du zinc. Les bains sont donc préparés avec le cyanure de cuivreux et le cyanure de zinc en
présence de cyanure de sodium ou potassium Pour faciliter la dissolution. D’autres additifs
peuvent être rajouter tels que le carbonates de (soude, ammoniac), ou chlorure d’ammonium.
IV.3 Applications et défaillance de laiton
Le laiton est utilisé en particulier pour les instruments de précision, l’horlogerie, la
décoration, les instruments de musique, la robinetterie, la serrurerie, l’armement (douilles), la
monnaie… Le laiton a l'avantage d'être beaucoup plus doré que le bronze. La présence du
cuivre dans le laiton en fait un métal germicide et tue donc les micro-organismes après

31
quelques minutes ou quelques heures d’exposition. Le laiton s’oxyde avec le temps, le contact
avec l’air ; À des températures élevée le zinc contenu dans le laiton s'évapore à 907°C. Cela
se traduit par des fumées blanches, autre problème aussi est la dézincifiassions de laiton due à
la corrosion sélective.
V. Les maillechorts (Cu-Ni-Zn)
V.1 Historique des maillechorts (Alliage Cu-Ni-Zn)
Les maillechorts sont des alliages ternaires Cu-Ni-Zn. Leur teneur en chacun de ces trois
composants varie généralement dans les limites suivantes :
-Cu45 à 65%
-Ni10 à 25 %
-Zn20 à 45 %.
Il existe des nuances contenant des additions de plomb destinées à améliorer leur usinabilité.
L'appellation “maillechort” provient du nom de deux ouvriers lyonnais, Maillet et Chorier.
Qui mirent ces alliages au point. Les maillechorts sont connus en Grande-Bretagne et aux
Etats-Unis sous le nom de (Nickel-Silver). Comme les laitons, les maillechorts se divisent en
deux grandes catégories selon leur constitution physico-chimique : d’une part les alliages
monophasés α, très malléables à froid et, d’autre part, les alliages biphasés α +β plus pauvres
en cuivre qui se prêtent bien au travail à chaud et présentent une bonne usinabilité [12].
V.2 Caractéristiques physicomécaniques des maillechorts
D'une façon générale pour une teneur en cuivre donnée, la présence de nickel augmente la
masse volumique de l’alliage, la résistivité électrique, la résistance à la corrosion et diminue
la conductivité thermique. L'introduction du nickel dans les laitons augmente sensiblement la
résistance mécanique, la limite élastique et réduit l'allongement.
V.3 Les électrolytes
D’après la littérature, les électrolytes utilisés pour la codéposition de CuNiZn sont les suivants
et ils sont employés aussi en milieu acide. D’après [Solmaz et Kardas] : la composition du
bain était de 30% NiSO4.7H2O, 9.2134% ZnSO4.7H2O,1,333% de CuSO4.5H2O, 5% de
Na3C6H5O7.2H2O, 1,25% de H3BO3. Une densité de courant constante de 50 mA/cm2 a été
appliquée au système d'électrolyse pour 4091s. Après le dépôt, les électrodes ont été rincés à
l’eau distillée afin d’enlever les résidus de Produits chimiques pour le bain et particules non
liées [13]. Selon [El-Cheikh], L’électrodéposition des revêtements Cu-Ni-Zn et Cu-Ni-Cd a
été réalisée à paramètres constants (3,00 A/dm2
,30°C et pH 3,5 pendant 4 min) en utilisant
une composition de bain de 0,050 mol/dm3
CuSO4·5H2O, 0,35M NiSO4·6H2O, 0,50
mol/dm3
acide borique et 0,010 mol/dm3
H2SO4,avec des concentrations variables d'ions
Zn2+
et Cd2+
, respectivement, pour étudier l'influence de [Zn2+
] et de [Cd2+
] sur la composition
de Alliages Cu-Ni-Zn et Cu-Ni-Cd. Certaines expériences d’électrodéposition ont été menées
pendant 4 minutes. A différentes densités de courant (0,5–3 A/dm2
) en appliquant le courant
provenant d'une source d'alimentation régulée, modèle PH-5010, un potentiomètre et un
ampèremètre ont été placés dans le circuit de la cellule pour enregistrer les potentiels et les
courants [14]. De ces deux articles nous avons pris l’initiative de réaliser un dépôt d’alliage

32
ternaire (Cu-Ni-Zn) en milieu alcalin cyanuré en utilisant des électrolytes appropriés pour des
applications décorative et lutte contre à la corrosion.
V.4 Utilisations des maillechorts (CuNiZn)
Leurs propriétés générales sont intermédiaires entre celles des laitons et celles des cupro-
nickels. Ils allient une couleur agréable à une facilité de travail comparable à celle des laitons
avec des caractéristiques mécaniques supérieures. Ce qui fait qu’ils ont des applications
diverses tels que : lutte contre à la corrosion (En pratique les maillechorts résistent bien à la
corrosion atmosphérique, à l'air marin et à l’action de la plupart des produits alimentaires).
Surtout celle-ci est d’autant plus fort que la teneur en nickel est élevée, grâce à leur module
d'élasticité élevé et leur bonne résistance à la fatigue ils sont employés pour la fabrication de
ressorts et contact en connectiques. Ils sont également utilisés en décoration, en bijouterie,
lunetterie, en Aéronautique, en télécommunication et dans la fabrication de pièces pour
instruments de musique.
VI. Préparation de la surface des pièces avant revêtements
Dans tous les procédés de galvanoplastie, avant de procéder au revêtement superficiel de la
pièce, un traitement préalable de la surface est nécessaire en vue d’éliminer tous les restes de
graisse, impuretés et d’oxydes que celle-ci contient. En général, ces restes viennent déjà avec
la pièce et proviennent de leur traitement de formage mécanique. De même, les pièces
peuvent être soumises à un polissage mécanique en vue d’améliorer leur état Superficiel, en
éliminant aussi de cette façon la présence de graisse éventuelle. Les méthodes de préparation
de la pièce sont très variées, en fonction du matériau de base et de la Nature des restes à
éliminer. Parmi celles-ci, voici les plus fréquentes dans le secteur : prétraitement mécanique,
décapage chimique, dégraissage chimique, dégraissage électrolytique et Activation.
VI.1 Prétraitement mécanique
Le prétraitement est la préparation des pièces pour leur processus de galvanoplastie ultérieur.
Habituellement, le prétraitement se classe en deux groupes : préliminaire et final.
✓ Le prétraitement préliminaire
Consiste à une élimination mécanique des éléments bruts et résiduaires présents à la surface
des pièces, tels que des restes de pâtes à polir, poussières, graisse, gouttes d’huile, taches
d’oxyde, etc. Encore que cette phase puisse faire partie du processus de production lui-même,
normalement on considère qu’il le précède.
✓ Le prétraitement final
N’élimine par des moyens mécaniques que le gros des restes d’huiles et de graisse, en
conditionnant la pièce pour le processus de galvanoplastie proprement dit. Dans n’importe
quel cycle de prétraitement dans lequel les pièces à traiter présentent autant de reste d’huiles
que d’oxyde, c’est une bonne pratique d’éliminer mécaniquement ces polluants, avant
d’introduire les pièces directement dans la ligne de traitement, celle-ci facilitant
ultérieurement l’élimination d’une façon plus uniforme des huiles et des oxydes [15]. Dans
notre cas d’études, l’entreprise utilise après l’injection des barres de Zamak et production des
articles ; il est nécessaire pour la ligne de nickelage ou laitonnages d’effectuer un polissage
mécanique par une méthode de vibration mécanique.

33
VI.2 Décapage Chimique
Il s’effectue par immersion ou par aspersion, dans une solution d’acide minéral qui se charge
progressivement en ions fer et en boues. Les réactifs de base courants sont des solutions
d’acides Chlorhydrique ou sulfurique, employés respectivement à température ambiante et
supérieure à 60°C. Bien que chaque procédé présente des avantages et des inconvénients, le
décapage chlorhydrique est souvent préféré au décapage sulfurique en raison de son efficacité
à température ambiante et de L’aspect de la surface du produit décapé : faciès homogène de
couleur gris clair métallisé. En effet, tout paramètres égales (concentration, température...), les
milieux chlorhydriques présentent un meilleur pouvoir décapant que les milieux sulfuriques,
propriété attribuable en partie à la différence de solubilité entre les chlorures et les sulfates.
L’agressivité d’un bain de décapage sulfurique peut être améliorée par un ajout d’acide
chlorhydrique. Cette solution mixte permet d’obtenir un état de surface comparable à celui
obtenu par un milieu chlorhydrique [16]. Dans notre cas nous travaillons avec le décapage
chlorhydrique, pour augmenter le pouvoir décapant on ajoute de l’eau oxygénée et la durée de
décapage est de quelques minutes.
La réaction de décapage proprement dite est attribuable au couplage électrochimique en
milieu humide par exemple entre la magnétite (pole positif de la pile de corrosion) et le fer
pole négatif. La magnétite se réduit comme suit
Fe3O4 + 8H3O+ + 2 e- 3Fe2+ + 12H2O
Et le fer s’oxyde selon la réaction suivante
Fe Fe2+ +e-
La réaction globale mise en jeu est la suivante
Fe3O4 + 2Fe +8H3O+ 5Fe2+ + 12H2O
Donc en résumé le décapage permet de débarrasser de toute forme d’oxyde de métal sur la
surface de la pièce à traiter.
VI.3 Dégraissage Chimique
Dans ce cas, on procède à l’immersion de la pièce à traiter dans une solution chimique, durant
un temps déterminé, en employant des solvants, des détergents etc. Il existe plusieurs modes
de dégraissage chimique mais intéressons seulement au dégraissage chimique aux détergents
(commerciaux), on arrive à éliminer toute graisse de quelque nature qu’elle soit grâce à la
présence d’éléments tensioactifs qui diminuent la tension superficielle du bain et qui sont
ajoutés à une solution alcaline. Voici la formulation employée dans les bains alcalins pour
dégraisser chimiquement les pièces.
Nous avons :
✓ La soude caustique 40g/l
✓ Carbonate de sodium 25g/l
✓ Phosphate trisodique hydraté 10g/l
✓ Métasilicate de sodium hydraté 10g/l
✓ Agents mouillants (2-5g/l)
Dans ce milieu, les conditions optimales nécessaire de travail sont les suivantes :

34
Le pH de la solution doit être maintenu entre (12-14) et le bain doit être chauffé pour faciliter
un bon dégraissage ; donc la température peut varier de 60 à 90°C mais pour d’autre
formulations on peut travailler à des températures inférieures.
VI.4 Dégraissage électrolytique
Un des systèmes les plus utilisé est le dégraissage électrolytique consistant à soumettre les
pièces Agissant comme cathodes, à l’action d’une solution alcaline. Les graisses saponifiables
sont attaquées et saponifiées sous l’action de la solution alcaline, et l’hydrogène résultant de
l’électrolyse sur la cathode favorise la libération des graisses de la pièce. Avec ce système, les
oxydes métalliques se dégagent aussi du fait de leur réduction à travers l’hydrogène [17]. La
formulation souvent utilisée dans ces bains de dégraissage électrolytique ;
Nous avons :
✓ Soude caustique 50-60g/l
✓ Phosphate trisodique hydraté 10-20g/l
✓ Gluconate de sodium 10-30g/l
Et on doit adapter le bain et les pièces à traiter aux conditions suivantes :
• Le pH de la solution doit être maintenu entre (12-14)
• La température de la solution à 80°C
• La densité de courant varie entre (5-10Ampère/dm²)
En effet, il n’existe pas une seule formulation de dégraissage électrolytique mais un ensemble
de techniques, chacune d’entre elles possédant sa spécificité. Il conviendra donc d’adapter le
procédé mais également de choisir les réactifs en fonction de la nature chimique du matériau
de base ainsi que de son état de surface. En effet, à l’échelle industrielle, l’étendue et la
variété des produits traités conduisent à une grande diversité d’états de surface. La pièce à
traiter arrivera au dégraissage plus ou moins souillée par des polluants organiques ou
minéraux, d’origines multiples, accumulés au cours des étapes d’élaboration, de
transformation, de traitements thermiques, de stockage [18]. L’eau et l’huile ne sont pas
miscible, le dégraissage chimique n’agira pas par dissolution mais par réaction physique ou
chimique. Schématiquement, son mode d’action résulte de deux phénomènes différents
complémentaires.
➢ La saponification, qui consiste à dégrader l’huile sous l’action chimique d’une base.
➢ La détergence, qui consiste à enlever les souillures grasses et les encapsuler à l’aide de
molécules tensioactifs.
✓ Saponification :
La saponification est une réaction exothermique, se produit entre une base forte et triglycéride
et donne alors naissance à un sel alcalin d’acide gras (savon) et le glycérol, produit soluble
dans l’eau. La réaction mise en jeu est la suivante.

35
✓ Action des tensioactifs :
Les agents de surface ou tensioactifs, sont des substances dissociant dans l’eau et ayant la
propriété de se concentrer, de s’agréger aux interfaces entre l’eau et d’autres substances peu
solubles dans l’eau, les corps gras notamment. Les tensioactifs présentent au moins une tête et
une queue d’affinité différente, la tête est hydrophile et la queue est hydrophobe. La tête
hydrophile est une extrémité généralement ionique de la molécule. La queue hydrophobe est
généralement constituée d’une chaîne carbonée assez longue et qui doit être linéaire pour être
biodégradable. Ces agrégats de molécules de tensioactifs ainsi formés s’appellent des
micelles. La surface des micelles étant chargée, évite la réagglomération en gouttes plus
volumineuses. L’émulsion ainsi formée sera d’autant plus stable que la taille des micelles sera
faible.
VI.4.1 Dégraissage électrolytique Acier
Cette forme de dégraissage peut avoir des compositions similaires de ce qu’on vient de voir.
Les pièces à traiter sont en acier et constituent la cathode. Sous l’action du courant, la solution
alcaline et le détergeant les pièces seront bien traitées.la formulation utilisée par Lumar est
constituée du PRESOL 7030 [100 g/L] soit 41kg pour 580 litres de bain. Seuls un réglage
judicieux des conditions de polarisation (temps d’électrolyse, densité de courant) permettra de
limiter les risques de fragilisation par hydrogène. Précisons toutefois d’autres paramètres
peuvent également influer fortement sur la décharge de celui-ci : la nature de l’électrolyte
(pH, présence d’ions <<prometteur>> (CN-
et CNS-
)), la nature et l’état structural du métal
(film superficielle et défauts) [19].
VI.4.2 Dégraissage électrolytique Zamak (Zn-Al-Mg-Cu)
Les pièces à traiter sont en matériaux passif tels que (Al, Mg, Zn) ou alliages (ZAMAK)
comme le cas l’entreprise Lumar. Elles constituent la cathode. Sous l’action de courant, la
solution alcaline et le détergeant les pièces seront bien traitées. La formulation utilisée par
l’entreprise Lumar est du PRESOL 7073 [50 g/L] soit 29kg pour 580 litres de bain.
VI.5 Activation acide
Dans cette étape, on élimine surtout les oxydes métalliques de la surface à recouvrir. En
fonction du type d’oxyde à éliminer, on utilise des bains acides à froid. Parmi les principaux
composés, on peut distinguer les suivants :
✓ L’acide chlorhydrique
✓ L’acide sulfurique
✓ Agents inhibiteurs
Mais il faut noter que ce bain d’activation ne pas concentrer comme celui de décapage
chlorhydrique ou nitrique. Il est aussi observé l’utilisation des deux acides mélangés, encore
que quelques activateurs spéciaux de métaux utilisent le bifluorure d’ammonium (F2HNH4),
comme substance d’activation.
VI.6 Rinçage
Après chacun des étapes il est nécessaire que, la surface soit nettoyée à l’eau car elle contient
des produits chimiques résultant de l’action antérieur.

36
Le rinçage statique est un prérinçage qui sert à retenir une partie de la pollution en provenance
du bain de traitement. Il n'est pas alimenté en continu par de l'eau fraîche mais
périodiquement renouvelé. Le rinçage statique permet de diminuer la quantité d'eau de
rinçage. Par exemple, un rinçage statique vidangé lorsqu'il atteint 20% de la concentration du
bain de travail permet de diviser la quantité d'eau de rinçage par 5, soit 80% d'économies
d'eau.
Le rinçage courant simple est alimenté par un courant d'eau caractérisé par son débit Q et
aussi ce bain est soumis à une agitation par l’air en continue durant tous les processus de
travaille.
VI.7 Séchage par air chaud
Mode le plus courant de séchage ; l'air soufflé par des fentes ou des buses provoque
l'évaporation de l'eau et des solvants.
En fin pour arriver à obtenir un meilleur résultat d’un processus de traitement de surface il est
obligatoire de bien maîtriser les étapes de la préparation de la surface qui doit recevoir une
couche par la suite que ça soit le Cuivre, Nickel, l’or, zinc ou l’Argent ou alliages etc....

37
Chapitre III : Etude expérimentale
Partie A : Dispositifs d’étude expérimentale
III.1 A Méthodologie et appareillage
III.1.1 A Les solutions d’études expérimentales
Avant d’entamer l’étude nous avons préparé des solutions à des concentrations différentes :
Bain de nickel satiné : 35g/l d’acide borique, 50g/l de chlorure de nickel, 250g/l et 2ml/l de
satin Crystal M30, 10ml/l de Crystal satin D100 comme additif. Le pH étant de 4,6.
Bain de laiton : 160g/l de Sel BRASS 82, 2g/l de chlorure d’ammonium, avec un pH de 10.4
et la température de 40°C.
Bain de nickel brillant : 45g/l d’acide borique, 125g/l de chlorure de nickel, 250g/l de sulfate
de nickel, 0.4ml/l de Crystal 101 brightener, 10ml/l de Crystal carrier 55S, 4ml/l de Crystal
carrier 44 et 6ml/l de Crystal surfact 46M. le pH de la solution est 4.5 avec une température
de 57°C.
Bains de cuivre alcalin : 70g/l de cyanure de cuivre, 93g/l de cyanure de sodium, 5g/l de
soude caustique, 45g/l de sel de Seignette, 5ml/l ACS KN 104031-HAG90-BRILLANTEUR,
10ml/l de l’additif ACS KN 1040320-HAG90-BRILLANTEUR et 1litre d’eau de robinet
pour le bain à l’eau de robinet, 1litre d’eau déminéralisée pour le bain à l’eau déminéralisée.
Les deux solutions ayant un pH de 11.25 et la température de 55°C.
Bain1 de l’alliage (CuNiZn) : 80g/l de sel composé de cyanure de (cuivre et zinc), 8g/l de
sulfate de nickel inorganique, 1ml de brillanteur, 1ml de 3,6,9-triazaundécane-1,11-diamine,
1g/l de chlorure d’ammonium et 1litre d’eau déminéralisée. Le pH de la solution est
approximativement égal à 10.
Bain2 de l’alliage (CuNiZn) : 10g/l de cyanure cuivre, 5g/l de l’oxyde de zinc, 7.2ml/l de
sulfate de nickel inorganique, 12g/l de cyanure de sodium, 20g/l de soude caustique, 2ml/l de
brillanteur, 3ml/l de 3,6,9-triazaundécane-1,11-diamine, 5g/l de sel de Seignette et 1litre d’eau
déminéralisée avec un milieu fortement alcalin de pH qui est compris entre 12 et 14.
Après la préparation des solutions électrolytiques, nous avons effectué la déposition et la
codéposition des métaux et alliages métalliques par la méthode d’écrite ci-dessous. Par la
suite nous avons caractérisé le dépôt en termes d’épaisseurs en µm, de rendement en %,
l’aspect (brillant ou mat). Ce qui nous a permis de faire la comparaison des résultats obtenus
et d’en tirer les conclusions concernant l’usage de l’eau déminéralisée et du robinet.
III.1.2 A Description de la méthode expérimentale
La solution est versée dans la cellule de Hull jusqu'à l'indicateur de niveau. Une anode du
métal pur est placée dans la cellule, du côté plat opposé au côté à l’angle de 50°. Une plaque
standard qui fait office de cathode (acier de 25mm d'épaisseur) est placée sur la paroie
opposée à celle de l'anode. Le dépôt du métal ou alliage se fait sur la plaque à analyser par la
suite.fig (7).

38
Figure7
III.1.3 A Liste des matériels utilisés pour la réalisation des dépôts
a) une plaque chauffante
b) l’anode de nickel pour la déposition de (Nickel brillant, satiné et l’alliage Cu-Ni-Zn)
c) l’anode de cuivre pour la déposition du cuivre
d) l’anode de laiton pour le dépôt de laiton brillant
e) plaque en acier pour cellule de Hull (cathode) ou autre substrat
f) un pH-mètre
g) un thermomètre
h) un générateur de courant électrique
i) une balance permettant de peser les produit utilisés et le substrat avant et après dépôt
j) un fichier scope X-Ray XULM pour la détermination d’épaisseurs électrodéposées
k) un agitateur magnétique
l) Béchers 250 ml, erlenmeyers 250 ml, fiole jaugée 1000 ml.
m) Eprouvette 100ml, burettes, pipettes et propipettes.
III.1.4 A Paramètres physiques
Distance anode-cathode : (allant de 5cm jusqu’à 12.5 cm)
Gamme de densité de courant : I(A/dm2) (0.1 à 5)
Gamme de température : pour le dépôt de cuivre et de nickel nous avons travaillé à 55°C.
Pour le bain de laiton la température était de 40°C. Et enfin pour le dépôt de CuNiZn nous
avons Travaillé à basse température pour éviter la dégradation de sulfate de nickel
inorganique car ce produit contient des polyamines dans sa formulation facilement transformé
en l’ammoniac et NOx toxique.
Temps d’électrolyse : est compris entre 2 minutes à 15 minutes.

39
III.1.5 A Conditions des dépôts
Bain de nickel satiné :
Le dépôt de Nickel satiné sur des substrats en acier à différentes densités de courant à partir
d’une solution préparée à l’eau de robinet a été étudié. Les expériences sont effectuées à la
même température soit 55°C, les concentrations des espèces sont mentionnées dans la partie
descriptive du bain de nickel satiné. Nous avons pris une densité I(A/dm2
) de 1, 1.5 et 2. Dans
une première série d’expériences (1R à 3R) nous avons réalisé les étapes de rinçage à l’eau de
robinet et dans une seconde série (1D à 3D) les étapes de rinçage sont effectuées à l’eau
déminéralisée. Les résultats obtenus en termes d’aspect des différentes séries d’expériences
sont illustrés dans le tableau 2 (résultats et discussions).
Bain de laiton :
Le dépôt du laiton sur des plaques en acier nickelé brillant avec les étapes de rinçages sont
effectuées à l’eau de robinet pour la série d’expériences (1R à 3R) et à l’eau déminéralisée
pour la série d’expériences (1D à 3D). Les expériences sont réalisées dans les mêmes
conditions : une densité de courant 0.1A/dm2, une tension de 2volts et la température de 40°C
à des concentrations de (13g/l de cuivre et 6g/l de zinc) à un pH de 10.4. Les résultats obtenus
en termes d’aspect sont mentionnés dans tableau 3 (résultats et discussions).
Bain de Nickel Brillant :
Le Dépôt du nickel brillant a été effectuée sur des éprouvettes en acier. Les étapes rinçages
sont menée à l’eau de robinet pour la série d’expérience (1R à 3R) et à l’eau déminéralisée
pour la série d’expérience (1D à 3D). Les expériences sont effectuées à la même température
57°C, concentration du bain (80g/l de nickel), le temps de dépôt est 10min et le pH de la
solution (4.5). Pour l’ampérage nous avons pris trois valeur 5, 4 et 3 Ampère respectivement
série 1 ; 2 et 3. Les résultats obtenus sont illustrés dans tableau 3 avec les figures montrant
l’évolution des épaisseurs et les rendements.
Bain de cuivre alcalin :
Le Dépôt du Cuivre a été effectuée sur des éprouvettes en acier. A partir des deux solutions de
cuivrage alcalin cyanuré montées (l’une à l’eau de robinet(R) et l’autre à l’eau
déminéralisée(D)) pour faire des études comparatives. Les rinçages sont effectués à l’eau
déminéralisée pour la série d’expériences (1D à 3D) et à l’eau de robinet pour la série
d’expériences (1R à 3R). Les expériences sont réalisées à la même température soit 55°C,
concentration du bain, le temps de dépôt est 15min et le pH de la solution est 11.25. Pour
l’ampérage nous avons opté pour la valeur 0.4 Ampère pour la série d’expérience (1D et 1R),
0.8 Ampère pour la série (2D et 2R) et 1.2 Ampère pour la série (3D et 3R). Vue qu’il y a des
fluctuations de la densité de courant, nous avons pris les densités de courant moyennes pour
chaque expérience. Le Tableau 4 illustre l’aspect du dépôt obtenu ; accompagné des figures
montrant l’évolution des épaisseurs et les rendements.

40
Bain de codéposition (CuNiZn) :
Le codépôt de l’alliage CuNiZn a été effectuée sur des substrat en acier décapé pendant
quelques minutes, dégraisser et activer. Pour les éprouvettes le décapage est suffisant suivi
d’un rinçage. Pour les pièces nickelées nous avons effectué l’activation à l’acide sulfurique
puis un rinçage. Pour toutes les expériences, les étapes de rinçage sont à l’eau de robinet.
Nous avons utilisé une densité de courant comprise entre I(A/dm2
) (0.1 à 0.25) pour Le bain à
base de cyanure de Zinc et le pH de la solution est 10. Le bain à base de l’oxyde de Zinc nous
avons pris une densité de courant comprise entre I(A/dm2) min<0.2 et I(A/dm2) max <1.4 et
le pH est compris entre 12 et 14. Le Temps d’immersion est de 2 à 5 min. La codéposition a
été réalisée à température ambiante. L’aspect du dépôt (CuNiZn) obtenu avec les deux bains
est illustré dans le Tableau 6, 7 et 8.
Partie B : Résultats et discussions :
III.1 B Résultats et discussions de l’étude de Rinçage à l’eau de robinet/déminéralisée lors de
Nickelage satiné
Expériences
et I(A)
Résultats Expériences et I(A) Résultats
1R (1A) 1D (0.7071A)
2R (1.55A) 2D (1.4825A)
3R (2A) 3D (2A)
Tableau2
On constate que les dépôts obtenus pour la série d’expériences (1R à 3R) sont moins brillants
par rapport à des dépôts obtenus pour la série (1D à 3D). Les expériences (1Ret 2R) accusent
des densités de courant supérieur à celles (1D et 2D). Pour les expériences (3R et 3D) les
dépôts sont effectués à des densités de courant égales mais toujours le dépôt obtenu aux
traitements à l’eau déminéralisée est bien meilleur du point de vue visuel. On note enfin une
variation de densité du courant avec le changement de la nature de l’eau utilisée.

41
laitonnage brillant.
Expériences(R) Résultats Expériences(d) Résultats
1R 1D
2R 2D
3R 3D
Tableau3
Dans ces séries d’expériences, nous constatons clairement la différence d’aspect du laiton
obtenu avec traitement à l’eau de robinet et à l’eau déminéralisée (3R et 3D). D’où l’intérêt à
porter sur la nature de l’eau utilisée. Cette eau nous aide à améliorer l’aspect du dépôt et
d’éviter d’autres problèmes tels que la contamination de ce dernier par d’autres impuretés. Le
dépôt obtenu avec rinçage à l’eau déminéralisée est plus brillant avec moins de taches. (Voir
Tableau3 Ci-dessus).
Nickelage brillant
Expériences(R) Résultats Expériences(D) Résultats
1R 1D
2R 2D
3R 3D
Tableau 4

42
La comparaison des épaisseurs obtenues de deux process (déterminée par le Fischer scope)
-5
0
5
10
15
20
25
0 2 4 6 8 10
EpaisseursduNienµm
distance entre les points analysés en Cm
Expériences(3R et 3D)
E(µm) Ni avec rinçage à l'eau de robinet
E(µm) Ni avec rinçage à l'eau déminéralisés
Le dépôt de nickel brillant sur des substrats en Acier a été parfaite dans les deux séries
d’expérience (série(R) et série(D)). D’un point de vue visuel on constate qu’il y a une légère
différence de Brillance du dépôt obtenu des deux sériées faite, la brillance obtenue avec
rinçage à l’eau déminéralisée (série(D)) est légèrement supérieure.
Pour chercher plus de détails, nous avons procédé à la comparaison des épaisseurs et
rendements obtenus à des densités de courants à peu près égales. Ainsi, Pour chacune des
expériences (série(R) et série(D)) on a effectué des tests à 5 ,4 et 3 Ampères afin de tirer des
Conclusions. Pour le test de 5 et 4 Ampères, on constate qu’au-delà de 3cm en s’éloignant à
des distances trop grandes par rapport à l’anode, les épaisseurs obtenues dans les deux séries
((R) et (D)) deviennent presque confondues mais celle obtenue avec rinçage à l’eau
déminéralisée présente une légère supériorité.

43
Pour le test à 3 Ampère on note une différence d’épaisseurs lorsque la distance anode-cathode
est inférieur à 6 cm. Au-delà de cette valeur les épaisseurs deviennent presque confondues.
La comparaison des rendements obtenus de deux process (par la méthode de calcul)
Quant au rendement, nous accusons une legère difference ; pour (1R,1D) le gain calculé en
terme de rendement est de 1.7%, sérié (2R,2D) 2.33% et pour la série (3R, 3D) la différence
de rendement est seulement 0.64%.
On constate à forte densité de courant le rendement baisse vraisemblablement lié à la
réduction d’hydrogène ou autre espèce présentes dans le cas de l’eau de robinet.
Tel qu’il ressort de ces expériences, la nature de l’eau utilisée a une importance à ne pas
négliger. Ainsi la composition de la solution peut altérer significativement le processus de
réduction. L’usage de l’eau déminéralisée s’avère plus adéquat que l’eau de robinet.
III.4 B Résultats et discussion de l’étude de cuivrage alcalin cyanuré à l’eau de
robinet/déminéralisée
Ii(A)et Im(A) Expériences(D) avec
eaux
Déminéralisées
Ii(A)et Im(A) Expériences(R) avec
eaux de robinet
Ii=0.4
Im=0.4
Ii=0.4
Im=0.375
Ii=0.8
Im=0.826
Ii=0.8
Im=0.795
Ii=1.2
Im=1.0625
Ii=1.2
Im=1.0475
Tableau5

44
Suite aux deux séries d’expériences (D et R) effectuées, on constate que Le dépôt de cuivre
obtenu est moins brillant pour la solution à l’eau de robinet, la série (R) nous donne des
variations de densités de courant plus importantes par rapport à la série (D).
A des intensités élevées, on note pour les deux séries une vitesse d’oxydation de l’anode plus
importante en prenant pour valeur de référence le réel 0.8 A/dm2. Par conséquent on obtient
une forte dissolution de l’anode. Qui entraine à son tour l’apparition d’un produit bleu-vert
qui se dépose au fond de la cellule.
Afin d’éviter ce problème de produit bleu-vert et le phénomène de forte oxydation de l’anode,
il est fortement recommandé de travailler à des basses densités de courant dans le but
d’obtenir de dépôt brillant avec des bons rendements.
Les différences d’épaisseurs, vitesses, aspects et rendement des deux séries d’expériences
peuvent être expliquées par les espèces qui interfèrent au sein des deux solutions.

45
La comparaison des rendements obtenus de deux process (par la méthode de calcul)
D’après ce diagramme de comparaison des rendements, on remarque une fois de plus que
l’eau déminéralisée nous donne des rendements bien meilleurs que ceux obtenus à partir de
l’eau de robinet.
L’illustration de la différence de rendement obtenu pour les deux séries d’expériences
effectuées nous fait gagner en termes de rendement 1.91% pour la série (1D et 1R), 4.9% pour
la série (2D et 2R) et 13.75% pour la série (3D et 3R). Ce qui confirme qu’on doit utiliser
l’eau déminéralisée pour monter les bains de traitement de surface afin d’éviter la réduction
des autres éléments tels que le calcium, le magnésium ou autres espèces que l’eau peut en
contenir. Dans les deux séries d’expériences la réduction d’hydrogène à la cathode est omni
présente ce qui explique la baisse du rendement à de fortes densités de courant. Pour éviter
cette réduction on doit travailler à basse densité de courant.
III.5 B(a) Résultats et discussion de la codéposition d’alliage ternaire (CuNiZn) en milieu
alcalin cyanuré
Les images suivantes montrent les résultats obtenus de la tentative de réalisation d’un dépôt
d’alliage ternaire (CuNiZn) pour des applications décoratives et de luttes contre à la
corrosion. En première lieu, nous avons travaillé sur des substrats en acier et après avoir
obtenu le résultat de cette codéposition ; nous nous somme focaliser en deuxième lieu sur les
pièces d’accessoire de la serrure qui sont déjà nickelées brillant dans le processus de tests et
contrôles.
L’image du test1 montre les essais réalisés sur une plaque en acier neuve, l’image du test2
celui d’une plaque en acier réutilisée après décapage suivit d’un dégraissage et rinçage
(tableau 6).

46
Test1(I<0.2A/dm2
) 3volts Test2(I<0.2A/dm2)3.5vols
Tableau6
Tableau7
Le codépôt d’alliage CuNiZn a été parfaite dans la mesure où l’expérience se réalise à des
valeurs tensions respectivement : (2 à 3.5 volts) pour le substrat (plaque en acier) et (1 à
2volts) pour les pièces d’accessoire de la serrure.
Pour de fortes densités de courant on arrive à des résultats non attendus car l’aspect du dépôt
obtenu est semblable à l’aspect de la plaque(test2) de largeur comprise entre (0 et 2cm) et qui
est d’aspect blanc.
Pour des densités de courant supérieur on risque d’avoir un dépôt d’aspect semblable au dépôt
compris entre (2 et 3.2cm) de la plaque(test2) de même pour l’expérience réalisée sur les
accessoires de la serrure(expérience2).
Pour de faibles densités de courant nous avons obtenu un dépôt vert brillant sans dégagement
d’hydrogène pour le dépôt sur les deux plaques en acier (test1 et 2) de largeur comprise entre
(4 et10cm) et aussi pour les expériences 1 et 3 réalisées sur des pièces d’accessoire en acier
nickelés brillant. On constate aussi une déposition de CuNiZn trop aisée à basse densité de
courant sans dégagement d’hydrogène. Le temps de déposition n’est pas trop important juste
N° expériences Densité de courant
Voltage
Image
d’illustration
1
I<0.1A/dm2
V=1volts
2
I<0.2 A/dm2
V=2volts
3
I<0.2 A/dm2
V=1.5 volts
Résultats
finales L’ensemble des
Pièces traitées

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