DEGRAISSAGE ELECTROCHIMIQUE. 2 Plating Training – M Cote, MARS 2009 Dégraissage électrochimique Les dégraissage électrochimique sont fondamentalement

DEGRAISSAGE ELECTROCHIMIQUE

2Plating Training – M Cote, MARS 2009

Dégraissage électrochimique

Les dégraissage électrochimique sont fondamentalement des solutions fortement alcalines et sont toujours employés avec un courant électrique direct , inverse ou pulsé. Ces systèmes sont conçus pour l'enlèvement des huiles et l'activation du métal. Ces solutions sont fortement alcalines et souvent très chaudes. Typiquement, une première étape de nettoyage précède cette opération, bien que seul le nettoyage électrochimique puisse suffire. Dans le nettoyage électrochimique, l'objet est immergé dans la solution et le courant est appliqué. Quand la solution est électrolysée par le courant électrique, la réaction suivante se produit :

H2O H2 +½O2

L'objectif du nettoyage électrochimique est d'enlever toutes les huiles en surface et d'activer la surface du métal. L'activation est habituellement obtenue en employant le nettoyage électrochimique en courant inversé( anodique). Le dégagement d'oxygène élimine toute trace d’huile en surface du métal et évite aussi toute re-déposition de particules métallique. Une immersion en acide minéral le procédé de dégraissage électrochimique de façon à neutraliser le film alcalin de la surface en métal.


Dégraissage anodiqueAutant que possible, employez le nettoyage électrochimique en anodique pour le nettoyage final. Dans cette situation, la surface en métal est légèrement dissoute en même temps que nettoyée. Cette action enlève les tâches et empêche le dépôt des films et des particules métalliques non-adhérents. Dans le nettoyage inversé, l'objet est l'anode. Dans ce cas, l’oxygène est dégagé à la surface de la pièce et aide à l'enlèvement des huiles et de saleté. En raison du courant inversé, aucune particule métallique dans le bain ne peut se déposer sur la pièce, rendant cette méthode de nettoyage préférable à d'autres .Dans ce processus, la densité de courant, la température, et la concentration, en particulier sur les matériaux non ferreux, doivent être commandées pour éviter d’attaquer ou de ternir les pièces. Ce type de nettoyage n'est pas recommandé pour l'aluminium, chrome, étain, fil, ou d'autres métaux qui peuvent être solubles dans ce type de solution alcalines. A l’interface de la surface anodique de la pièce et la solution, de l’oxygène est libérée. Le frottement ( action mécanique )de ces bulles enlève les graisses.. Pour le dégraissage électrochimique anodique, la basse tension (3-12 volts) est la norme. Les densités de courant varient de 1-2 Ampères / dm2 , selon le type de métal de base à nettoyer et le temps de nettoyage accordé. Un temps de nettoyage de 1/2 - 2 minutes suffisent généralement. Des densités de courant plus forte peuvent être employées quand les temps de nettoyage doivent être plus courts. Tandis que le nettoyage électrochimique alcalin en courant inversé est le meilleur pour préparer beaucoup de métaux, ne l'employez pas pour le nettoyage de l'aluminium , le chrome, l'étain, le fil, le laiton, le magnésium ou aucun métal de base qui est soluble ou qui puisse être attaqué pas des solutions alcalines fortes. Le nettoyage en courant continu est généralement employé pour nettoyer ces métaux et pour nettoyer le nickel poli avant le chromage. Le dégraissage anodique laisserait un nickel passif (pellicule d'oxyde en surface) , qui empêche le dépôt approprié du chrome.


Dégraissage cathodique ( direct) Si la pièce est la cathode, le nettoyage est considéré direct. Dans ce cas-ci :

le gaz d'hydrogène est libéré sur la surface de l'objet. Le volume d'hydrogène libéré est deux fois celui de l'oxygène libéré à l'anode pour une densité de courant indiquée. Par conséquent, plus de nettoyage mécanique par dégagement de gaz est réalisé à la cathode qu'à l'anode. Pour cette raison, le nettoyage cathodique est parfois employé comme pré-nettoyage suivi du dégraissage électrochimique anodique. Cependant, les particules chargées (particulièrement métalliques) dans la solution tendront à adhérer à l'objet formant un film. Ce type de nettoyage est généralement employé quand le nettoyage inversé est nocif au travail.

Les particules chargées ou les ions de la solution seront attirés et peuvent être réduits et ensuite déposés sur la surface des pièces. Des films métalliques non adhérents seront déposés de cette manière mais peuvent être difficiles à détecter et enlever. De tels films peuvent causer des problèmes d'adhérence, de la rugosité et/ou la souillure .En conséquence, les dégraissage cathodique seront changés plus souvent que les dégraissages anodiques. On peut aussi avoir un dégraissage anodique suivre un dégraissage cathodique.

Les pièces en injection métallique’ die casting) à base de zinc ou laiton ne doivent pas être nettoyées en dégraissage anodique avec des temps de traitement long ou des densités de courant élevées ou à haute température car sinon , il y a de-zincification et attaque des matériaux de base.


Dégraissage cathodique

Le mêmes équipement, même tensions et mêmes densités de courant spécifiés pour le dégraissage anodique sont généralement satisfaisants pour le nettoyage cathodique. De l'hydrogène plutôt que l'oxygène est libéré sur la surface du travail.

Le nettoyage cathodique est employé pour les applications suivantes :

Pour nettoyer des métaux tels que le chrome, l'étain, le fil, le laiton, le magnésium, et l'aluminium. Ces métaux sont attaqués par le dégraissage anodique.

Pour polir le nickel avant le chromage. L'action d'oxydation du dégraissage anodique produit un film passif sur le nickel. Ceci empêche le dépôt du chrome brillant.


Dégraissage cathodiqueLes pièces après traitement thermique, après soudure ou autres source d’oxydes peuvent exiger souvent un double cycle de nettoyage, selon le degré d'oxydation. Une immersion acide minérale suit habituellement le décapant final, pour neutraliser le film alcalin de la surface en métal.


Autres techniques de dégraissages électrochimique

Courant pulsé (PR : pulsed current)Avec ce type de courant pulsé la pièce est alternativement cathode et anode . On utilise un courant de 6 à 15 volts. Le dégraissage en courant pulsé en solutions alcalines contient des agents complexants et de capture des oxydes et particules métalliques ferreux. Quand ce type de dégraissage est en position final , il est nécessaire que les pièces quittent ce dégraissage en phase anodique du cycle.Courant interropu (IR = interupted current) La théorie derrière ce nettoyage de courant interrompu IR est simple et logique. À l'interface des salissures sur la pièce et la solution de nettoyage, une réaction se produit. Cette réaction fait baisser la concentration des produits chimiques de nettoyage à l'interface. En coupant le courant momentanément, la réaction cesse et la concentration se reconstitue. Quand le courant revient dessus, la concentration de la solution est ce qui devrait être à l'interface. Un cycle typique serait de 8-9 secondes avec le courant appliqué, suivi de 1-2 secondes de repos.


Acid Cleaning

Le nettoyage acide ou activation souvent est souvent employé pour enlever des contaminants de l'objet en utilisant un acide.

Le décapage à l'acide est employé pour enlever les oxydes (rouille) ou la ternissure aussi bien que pour neutraliser n'importe quelle base alcaline demeurant sur les pièces. Le décapage à l'acide emploie des solutions d’acide sulfurique, chlorhydrique, phosphorique, et/ou nitrique. Par exemple, la plupart des allaiges d'acier est nettoyés par des solutions d’ acides sulfuriques ou chlorhydriques bien que l'acide chlorhydrique puisse fragiliser certains types d'acier et est employé seulement dans des applications spécifiques. Dans le processus de dévapage acide , l'objet passe généralement du bain de décapage par une série de rinçages et ensuite l'électrodéposition. Le décapage à l'acide est semblable au nettoyage acide, mais est généralement employé pour enlever les reliquats de découpage ou laminage tandis que le nettoyage acide est habituellement employé pour la préparation finale des surfaces avant galvanoplastie.


Facteurs affectant le dégraissage électrochimique

Afin d'évaluer correctement le nettoyage, quatre paramètres

doit être analysé : le substrat, le degré de propreté requis, la nature des graisses et la qualité de l'eau entrante.

SubstratLa composition, les propriétés physiques, et la chimie du métal de base influence le choix du procédé de nettoyage. La dureté, la porosité, le coefficient d'expansion thermique, la conductivité, le point de fusion, la chaleur spécifique, et l'effet de la fragilisation par l'hydrogène doivent être considérés. Par exemple, les aciers durcis et d'autres métaux, tels que le titane, peuvent devenir fragiles par l'hydrogène. Pour cette raison, ces métaux doivent être manipulés convenablement pour réduire au minimum la fragilisation.


Facteurs affectant le dégraissage électrochimique

Degré de propreté requis Le degré de nettoyage exigé varie selon le traitement final qu'il recevra. Par exemple, les pièces plaquées avec une solution à base de cyanures n'ont pas besoin d'un haut niveau du nettoyage parce que les solutions à base sur cyanure nettoient la pièce pendant l'opération d'électrodéposition. Pour qu'un dépôt de nickel adhère à une surface en métal, cependant, la surface doit être extrêmement propre. Puisque le bain d'électrodéposition ne contient pas le cyanure, il ne nettoie pas la pièce. Par conséquent, le nettoyage rigoureux est nécessaire avant l'électrodéposition de nickel.

Nature de la contamination Afin de concevoir correctement le système de nettoyage et l'ordre des bains ou d'autres opérations, il est important de connaître la composition des contaminants sur la surface du matériau. Généralement, des graisses peuvent être décomposés en deux catégories : organique et inorganique.

Organique : Saponifiable - huiles animales et végétales

Non saponifiable - huiles minérales et cires


Factors which affect Electrocleaning Divers - contaminants formés in situ ou inhibiteurs de certains acides forts- redeposition sur le métal

Inorganique : oxyde et résidus métalliques Composés de polissage - abrasifs, rectifiant, et résidus ou granulations de polissage Contaminants divers - la poussière ou pâte à braser D'autres graisses sont des résidus de peintures, de nettoyage, des empreintes digitales, des enduits inorganiques, et des préventifs de rouille.

La méthode et le milieu utilisés pour l'enlèvement des graisses dépend de la composition et de l'état de ces graisses aussi bien que de ses propriétés physiques et chimiques. Souvent un procédé de nettoyage peut être recommandé basé sur les propriétés chimiques de la graisse stipulant qu'un changement chimique ne s'est pas produit après application en raison de l'âge ou son desséchement. Par exemple, des décapants alcalins sont souvent employés pour enlever les graisses lourdes et quelques huiles lourdes. Des décapants et les abrasifs acides sont employés principalement pour enlever l'oxydation et la rouille.


Factors which affect Electrocleaning

Qualité de l'eau L'état de l'eau entrante est souvent négligé dans le nettoyage des métaux. L'eau calcaire peut diminuer l'efficacité d'un système de nettoyage. L'eau avec une dureté dépassant 25 est certainement un problème et doit être traitée afin de rendre opérationnel les systèmes de nettoyage. Plusieurs des additifs chimiques qui sont employés dans le nettoyage peuvent être neutralisés par des minerais trouvés dans l'eau du robinet. La filtration et la désionisation peuvent être employées pour corriger des problèmes de qualité de l'eau


Plan our dégraissage électrochimique

Mettre un courant adéquat. Pour passer le courant du redresseur à la cellule, les barres de cuivre ,l’anode et les crochets / blocs contacts de la cathode doivent être conçus pour supporter l’ampérage requis pour la densité de courant à appliquer. Ces connections doivent aussi être correctement serrées et maintenus très propres, afin de réduire la résistance et d’éviter la surchauffe.

Vérifier que les barres de cuivre et toutes les connexions électriques sont en ligne avec les besoins électriques.

Règle : 6 mm de cuivre porte jusqu’à 1000 ampères.

Une autre règle en électricité : au dessus de 1000 ampères, on génère de la chaleur mais plus de conductivité!

Un guide général pour la distance anode-cathode : un volt pour 25 mm de distance.


Plan de réaction pour dégraissage électrochimique

Vérifiez la polarité. Parfois le problème est simplement que les pièces à nettoyer ne sont pas à la bonne polarité: Vous pensez que le nettoyage est anodique, mais il est vraiment cathodique. Il y a des manières simples de repérer ce problème. Si l'acier ou le cuivre devient noir dans un dégraissant, la pièce est probablement cathodique. S'il s’éclaircit au lieu de ternir, la polarité est probablement anodique.

Évitez le dégraissage par solvant. Si des tâches inertes sont sur la pièce avant qu'il entre dans le dégraissage électrochimique , la pièce a pu avoir été dégraissée par solvant. Généralement des pièces peuvent être dégraissées plus facilement si elles n'ont pas été dégraissées au solvant auparavant. Si le pré-nettoyage est nécessaire, le nettoyage alcalin est moins coûteux que le dégraissage par solvant.

Vérifiez la tension et la concentration. L'acier sortant d’un dégraissage électrochimique avec les bords noirs ou d’aspect rouille, et des pièces en injection mécanique sous pression(die cast) sortant attaquées , indique que la concentration de la solution de dégraissage est trop basse et/ou que le voltage appliqué est trop fort. Une température de dégraissage trop haute est également une possibilité.



Éliminez les couches de flottement. Des couches de flottement sur la surface de la solution du dégraissage électrochimique peuvent être provoquées par la résurgence des sels provenant des agents tensio-actifs. C'est souvent le résultat quand on dépasse la concentration recommandée du dégraissant. Ou, la température peut être trop haute. En outre, de l'acide a pu avoir été introduit dans la solution accidentellement, abaissant l'alcalinité de la solution.

Densité de courant. Si le nettoyage est secondaire, essayer de réduire le nombre de pièces dans la cellule, de ce fait la densité de courant va augmenter. Si le nettoyage est alors satisfaisant, réduisez la surface des pièces, ou augmentez le courant. Fréquemment un temps plus court à une densité de courant plus haute donnera de meilleurs résultats qu’un temps plus long à une densité de courant plus basse.



Vérifiez les électrodes. Si le courant est bas et la tension haute, vérifiez l'état des électrodes. Enlevez toute trace de graisse à leur surface. Assurez-vous que des contacts support et la barre de cuivre soient en bon état et les connections correctes( pas à la masse par de la corrosion ou des salissures).S »assurer que toutes les connections ne soient pas en surchauffe ce qui indique une mauvaise jonction. Vérifiez que les électrodes des deux côtés du support fonctionnent. Soyez certain qu'il n'y a aucune autre charge de la même source d'énergie, qui « volerait » le courant.Vérifiez le courant continu et la densité de courant. Si la tension et l'ampérage sont bas, vérifiez le redresseur. Le courant continu AC a pu avoir été diminué et donc le rendement a chuté. Faites vérifier par un électricien le redresseur pour voir si des ponts sont utilisés. Si l'ampérage et la tension sont apparemment normaux, vérifiez le secteur de la charge de travail pour être sûr que la densité de courant est selon les spécifications. Plus de secteurs que la normale ont pu avoir été tirés, réduisant la densité de courant en-dessous de ce qui est exigé pour un dégraissage adéquat.


Reaction plan on Electrocleaning

Examiner les blocs contacts, éviter la bi-polarité. Examiner les contacts électriques. Ils sont prévus pour porter le courant. Est-ce qu’ils sont en bon état? Si ils ont une bi-polarité , ils doivent être remis en état.

Réguler la formation de mousse . Une mousse excessive peut se former à cause des mélanges graisse et agents nettoyants. Ces aganets nettoyants agissent comme des mouillants ou des agents moussants. Cette formation de mousse excessive peut être causé par une eau trop dure , une acidité arrivant dans cette section , ou par un agent mouillant provenant d’une section antérieure ou déjà présent sur les pièces.


Alternatives

Dégraissage sous vide : Un four sous vide utilise la chaleur et le vide pour vaporiser les huiles des pièces. C type de dégraissage peut être appliqué où le dégraissage par vapeur de solvants est employé pour nettoyer des pièces. Il peut également enlever l'huile des pièces non métalliques. Bien que les couts d’investissement pour le dégraissage sous vide soient hauts, les frais d'exploitation sont bas. À la différence d'autres technologies propres, le dégraissage sous vide ne laisse pas les pièces nettoyées imbibées d'eau ainsi elles n'ont pas besoin d'être séchées. Puisque le temps et la température du processus de dégraissage dépend du matériel à nettoyer et des types de graisse à enlever, les ajustements pourraient être nécessaires pour chaque nouveau produit, graisse, ou les deux. En outre, les pièces doivent pouvoir résister à la température et à la pression de vide.


Alternatives

Gaz Pressurisé

Cette méthode utilise un gaz propre, sec et inerte ou de l’air qui a été préalablement traité et pressurisé pour être appliqué sur les pièces afin d’enlever par pression tous les contaminants de surface . Les avantages de ce procédé est un faible cout d’investissement et le fait d’utiliser des gaz inflammables. Mais cette technique n’est pas toujours efficace avec toutes les graisses et peut aussi faire des dommages aux pièces.


Alternatives

Ablation Laser : Dans cette méthode, des impulsions courtes du rayonnement laser sont employées pour chauffer rapidement et vaporiser les couches minces des surfaces du matériau qui formeront un nuage dense des vapeurs chaudes qui condenseront et qui peuvent re-contaminer la surface s’ils ne sont pas enlevé immédiatement. L'ablation doit être effectuée dans un environnement de gaz inerte pour éviter davantage de contamination. L'ablation laser peut faire un nettoyage localisé dans un petit secteur sans affecter la pièce entière. L'ablation laser des pièces atteint des buts de minimisation des rejets ,sans solvants et même sans solutions aqueuses . Le seul rejet est un peu de matière enlevée de la surface de la pièce ayant été nettoyée.


Alternatives

Nettoyage liquide supercritique

Ce processus implique l'application des fluides supercritiques aux températures et aux pressions au-dessus de leur point critique pour enlever les contaminants des pièces. L'anhydride carbonique (CO2) est le fluide le plus utilisé généralement dans ce processus parce qu'il est largement disponible et considéré comme sain. Le nettoyage liquide supercritique est compatible avec l'acier inoxydable, le cuivre, l'argent, les métaux poreux, et la silice. Il ne laisse aucun résidu de solvant après nettoyage et a de faible couts d'exploitation. Cependant, les frais d’investissement sont très hauts.


Alternatives

Nettoyage de plasma

Cette méthode emploie un gaz électriquement chargé contenant les atomes ionisés, les électrons, les radicaux libres fortement réactifs, et électriquement les espèces neutres pour enlever les graisses. Des plasmas peuvent être employés dans un large éventail de températures et de pressions. Les avantages de ce processus incluent des frais faible d'exploitation . Cependant, les frais d’investissement initiaux peuvent être hauts.

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