Cette question est apparue pour la première fois le 1er décembre 2016 sur ProductsFinishing.com dans la clinique de placage. Par Derek Vanek.
La clé d’une distribution d’épaisseur uniforme est une distribution de courant uniforme. En supposant une efficacité de 100%, les lois fondamentales de l’électrochimie (c’est-à-dire la distribution du courant) ne permettent pas toujours un dépôt uniforme. Le courant continu recherche toujours le chemin de moindre résistance de l’anode à la cathode (substrat/pièce). En conséquence, les chemins de moindre résistance tels que les arêtes vives ou les saillies recevront un dépôt plus lourd, tandis que les zones telles que les coins/rayons internes recevront une quantité de dépôt nettement inférieure. L’objectif du placiste et du concepteur est de fournir le moins de variation d’épaisseur sur une pièce. Les considérations de conception prennent en compte plusieurs variables : la conception de l’anode (géométrie, masquage et mouvement de l’outil), la pièce à usiner (masquage et vol), les variables du bain (densité de courant, température, additifs et distribution du débit), pour n’en nommer que quelques-unes. Ici, nous nous concentrerons principalement sur la conception des anodes.
Le placage sélectif (brosse) est une méthode bien conçue de galvanoplastie d’épaisseurs contrôlées de dépôts tels que le cuivre, le cadmium, le cobalt, l’or, le nickel, l’argent, l’étain, ainsi que des alliages comprenant du babbitt, du cobalt-tungstène, du nickel-tungstène et du zinc -nickel sur tous les matériaux de base couramment utilisés pour les composants industriels.
Comme son nom l’indique, le processus se concentre sur une zone “sélectionnée” spécifique d’un composant. La zone à plaquer, ainsi que les zones adjacentes à masquer sont d’abord nettoyées avec un solvant adapté. La pièce est ensuite masquée pour isoler la zone à plaquer et protéger les zones adjacentes des effets des processus chimiques. Les matériaux de masquage typiques comprennent les rubans en aluminium et en vinyle, les peintures de masquage et les fixations spéciales.
Le processus de placage sélectif (au pinceau) proprement dit consiste en plusieurs étapes préparatoires au cours desquelles la zone de travail est préparée électrochimiquement pour recevoir un dépôt final adhérent, dont l’épaisseur est contrôlée par des ampères-heures (facteur x surface x épaisseur = ampères-heures).
- Le facteur est un taux de placage bien établi qui est spécifique à une solution de placage. Il s’agit des ampères-heures nécessaires pour déposer le volume de métal équivalent à un pouce d’épaisseur sur un pouce carré de surface.
- La surface est la surface totale à plaquer.
- L’épaisseur correspond à l’épaisseur de dépôt souhaitée après placage
La distribution uniforme du dépôt est principalement obtenue par la sélection, la conception appropriée et l’utilisation de l’outil de placage ainsi que par un masquage approprié pour l’application.
Couvrir toute la longueur d’une surface extérieure, intérieure ou plane avec un outil permet d’obtenir relativement facilement une épaisseur uniforme. Lorsque l’outil ne couvre pas toute la longueur, des problèmes surviennent. Prenons par exemple le cas d’une tentative de plaquer un diamètre extérieur de 3 pouces de long avec un outil qui couvrira 2 pouces de la longueur. Si l’outil est déplacé comme illustré dans le croquis n° 1 en haut, au centre de la figure 1, le centre de 1 po est toujours couvert. Aux extrémités, il y a moins de temps de couverture. Une distribution de dépôt comme indiqué en bas en résulte. L’alternative à cela est de déplacer l’outil comme indiqué dans le croquis #2 à gauche de la figure 1. Une distribution uniforme du dépôt est obtenue, mais maintenant un peu de temps est perdu avec l’outil hors de la pièce. Ce mouvement, également, peut ne pas être pratique s’il y a une épaule d’un côté. La même situation s’applique à l’ID et aux surfaces planes. En résumé, essayez toujours de faire en sorte que l’outil couvre toute la longueur du diamètre extérieur ou intérieur ou toute la longueur ou la largeur d’une surface plane. Esquisse #3. L’anode peut en outre être masquée le long du périmètre extérieur avec un léger chevauchement sur la surface de travail pour minimiser l’accumulation de dépôt le long des bords de la pièce à travailler.
Lorsque l’outil est déplacé comme indiqué en haut au centre, on obtient plus de placage au centre et moins aux extrémités. Lorsque l’outil est déplacé comme indiqué en bas à gauche, un dépôt uniforme est obtenu, mais beaucoup de temps est perdu avec l’outil hors de la pièce.
Figure 1 : Difficultés rencontrées lorsqu’un outil de placage ne couvre pas toute la longueur d’un diamètre extérieur.
Une autre considération pour l’uniformité du dépôt est d’assurer une distribution uniforme de la solution de placage sur la zone à plaquer. Pour de meilleurs résultats, la solution de placage doit être pompée vers la zone de travail à travers l’outil de placage – et être uniformément répartie sur la zone de travail. Une répartition inégale de la solution fraîche sur la zone de travail entraînera une épaisseur de dépôt inégale.
Voici quelques généralisations :
- Plus le dépôt est épais, plus il est difficile de plaquer une tolérance serrée
- Il est plus facile de plaquer avec précision sur une petite surface qu’une grande surface
- Il est plus facile de maintenir des tolérances serrées sur des formes simples sans interruption que sur des formes complexes ou des formes avec des interruptions ou un grand pourcentage de zone de bord à haute densité de courant
- Le mouvement mécanique de la pièce ou de l’anode va produire des résultats plus cohérents que le mouvement de la main
- Il est plus facile de plaquer avec précision une faible épaisseur sur une petite surface que de plaquer une épaisseur élevée sur une grande surface