Placage métallique : procédés, applications et perspectives d’avenir

La galvanoplastie est un processus dans lequel une fine couche d'autres métaux ou alliages est déposée sur certaines surfaces métalliques en utilisant le principe de l'électrolyse. Le principe est que la pièce plaquée or est utilisée comme cathode, le métal galvanisé est utilisé comme anode (parfois le métal insoluble dans la solution de galvanoplastie est utilisé comme anode) et le liquide de galvanoplastie est le composé métallique galvanisé. et sels conducteurs, additifs, etc. Lorsque les pôles sont connectés à l'alimentation électrique (courant continu), les ions métalliques contenus dans la solution de placage se déplacent vers la cathode, où sont obtenus les électrons, qui sont réduits et déposés sur la surface de la cathode pour devenir le revêtement.

Le placage métallique a une longue histoire de développement. La première littérature publiée sur la galvanoplastie est le procédé de placage à l'argent proposé par le professeur Brugnatelli en Italie en 1805, et plus tard, il a proposé le procédé de placage à l'or. En 1840, Elkington, en Angleterre, déposa le premier brevet pour l'argent plaqué au cyanure et l'utilisa dans la production industrielle, ce qui marqua le début de l'industrie du placage. La même année, Jaeobi a reçu le premier brevet pour la galvanoplastie du cuivre à partir d'une solution acide.

Dans les années 1840, les alliages de galvanoplastie ont commencé à apparaître, tels que les alliages de cuivre et de zinc (laiton) et les alliages de métaux précieux. Dans les années 1850, des techniques telles que la galvanoplastie du nickel, du cuivre, de l’étain et du zinc se sont développées les unes après les autres. Au début du 20ème siècle, les gens ont réalisé l'utilisation de la galvanisation au sulfate acide sur la surface des bandes d'acier, Proctor a proposé l'électrogalvanisation au cyanure, Fink (C.G. Ink) et Eldridge (C.H.Eldridge) ont proposé la méthode industrielle de chromage, et la galvanoplastie s'est progressivement développée en un système d'ingénierie électrochimique complet.

Les deux guerres mondiales qui ont suivi et la croissance de l'industrie aéronautique ont favorisé le développement et l'amélioration de l'électrodéposition, le développement de technologies commerciales telles que la galvanoplastie du chrome dur et la galvanoplastie des alliages de cuivre, et les équipements de galvanoplastie sont passés d'un fonctionnement manuel à un fonctionnement moderne de chaîne de montage entièrement automatisé.

Étant donné que le revêtement en alliage a de meilleures performances que le revêtement métallique unique, il a été développé depuis l'objectif initial d'obtenir un revêtement en alliage décoratif jusqu'à l'étude du revêtement en alliage décoratif, protecteur et fonctionnel. Galvanoplastie Après plus de 200 ans d'application et de développement, de nouveaux matériaux de galvanoplastie et méthodes technologiques de processus de galvanoplastie continuent d'émerger et le champ d'application continue de s'étendre. Le matériau de revêtement peut être un métal, un alliage, un semi-conducteur, etc., et le matériau de matrice est également expansé du métal aux matériaux céramiques et polymères.

Étape de prétraitement

Le nettoyage des surfaces est une étape importante dans le prétraitement du placage métallique. Les méthodes courantes comprennent le nettoyage chimique, le nettoyage mécanique et le nettoyage par ultrasons. Le nettoyage chimique élimine l'huile et les impuretés des surfaces à l'aide d'agents chimiques spécifiques ; Nettoyage mécanique à l'aide de meulage, de sablage et d'autres moyens pour éliminer la surface de la couche d'oxyde et de la saleté ; Le nettoyage par ultrasons utilise des vibrations acoustiques à haute fréquence pour améliorer l'effet de nettoyage. Le but de ces méthodes de nettoyage est de fournir une surface propre pour les processus de placage ultérieurs, garantissant ainsi l'adhérence et l'uniformité du revêtement.

Le décapage est principalement utilisé pour éliminer les oxydes et la rouille des surfaces métalliques. La solution de décapage courante comprend l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique, etc. Le processus de décapage peut activer la surface métallique et améliorer la force de liaison entre le revêtement et le substrat.

Le traitement de pré-placage comprend également l'activation, la passivation et d'autres étapes. Le traitement d'activation peut améliorer l'activité de la surface métallique et rendre le processus de galvanoplastie plus fluide. Le traitement de passivation forme un film protecteur sur la surface métallique pour améliorer la résistance à la corrosion du revêtement.

Étape de galvanoplastie

Dans le processus de galvanoplastie, l’ajustement de paramètres tels que le courant et la température est très important. La densité de courant affecte directement la vitesse de dépôt et la qualité du revêtement. Une faible densité de courant entraîne un taux de dépôt lent et une cristallisation grossière du revêtement. Cependant, une densité de courant trop élevée peut provoquer une brûlure du revêtement et rendre la surface rugueuse. Il est donc nécessaire de sélectionner la densité de courant appropriée en fonction de la composition du bain et des exigences du revêtement.

La température a également un effet significatif sur l’effet de galvanoplastie. L'augmentation de la température peut accélérer le taux de diffusion des ions et améliorer l'uniformité et la densité du revêtement. Cependant, la température élevée peut entraîner la décomposition de la composition du bain et affecter la qualité du revêtement.

La préparation de la solution de placage est la clé pour garantir la qualité du placage. Différents matériaux de revêtement nécessitent différentes formulations de bain, et la proportion et la concentration des différents composants doivent être strictement contrôlées lors de la préparation. Dans le même temps, des facteurs tels que le pH et la conductivité du bain doivent être pris en compte pour garantir la stabilité du bain et obtenir de bons résultats de galvanoplastie.

Étape de post-traitement

Nettoyage est la première étape du post-traitement, qui peut éliminer la solution de placage résiduelle et les impuretés sur la surface du revêtement et empêcher la décoloration et la corrosion du revêtement.

Polissage peut améliorer la planéité et la brillance de la surface du revêtement et rendre son apparence plus belle.

Séchage aide à éliminer l'humidité de la surface du revêtement, évitant ainsi les traces d'eau et la rouille.

Le traitement de scellement forme un film protecteur dense sur la surface du revêtement, améliore encore la résistance à la corrosion et à l'usure du revêtement et prolonge la durée de vie du revêtement. Ces méthodes de post-traitement coopèrent entre elles pour garantir la qualité et les performances du revêtement.

Avantages

Le placage métallique présente de nombreux avantages significatifs. Tout d'abord, la galvanoplastie peut considérablement améliorer la résistance à la corrosion des métaux. En formant un revêtement protecteur sur la surface métallique, il bloque efficacement le contact entre le métal et l'oxygène, l'eau et d'autres substances corrosives dans l'environnement extérieur, prolongeant ainsi considérablement la durée de vie du métal. Par exemple, la résistance à la corrosion des produits en acier galvanisé dans des environnements difficiles a été grandement améliorée.

Deuxièmement, la galvanoplastie peut augmenter considérablement la dureté du métal. Certains métaux revêtus tels que le chrome et le nickel ont une dureté élevée, ce qui peut améliorer la résistance à l'usure du métal après placage sur la surface métallique, le rendant plus durable dans l'environnement de friction et d'usure.

En outre, la galvanoplastie peut également améliorer la conductivité électrique du métal. Par exemple, le placage à l'or, le placage à l'argent et d'autres processus peuvent former une bonne couche conductrice sur la surface métallique, réduire la résistance et améliorer l'efficacité de la conduction du courant, ce qui est d'une grande importance dans la fabrication d'équipements électroniques et de circuits.

En outre, la galvanoplastie peut également améliorer l'apparence du métal, le rendant plus lisse, lumineux, avec une meilleure décoration, pour répondre à différents besoins esthétiques.

Inconvénients

Cependant, le placage métallique présente également certains inconvénients qui ne peuvent être ignorés. Tout d'abord, le processus de galvanoplastie produira une grave pollution de l’environnement. Les eaux usées de galvanoplastie contiennent généralement un grand nombre d’ions de métaux lourds, tels que le chrome, le nickel, le cadmium, etc., ainsi que diverses substances acido-basiques et polluants organiques. Si les eaux usées sont rejetées directement sans traitement approprié, elles provoqueront une grave pollution du sol et de la source d'eau, mettant en danger l'environnement écologique et la santé humaine.

Deuxièmement, un traitement inapproprié pendant la galvanoplastie peut avoir un effet contre-productif. Par exemple, les problèmes de fragilisation par l’hydrogène peuvent rendre le revêtement et le métal de base fragiles, réduisant ainsi leurs propriétés mécaniques. Si les étapes de post-traitement du processus de placage ne sont pas parfaites, cela peut entraîner des défauts dans le revêtement, affectant ses performances et sa durée de vie.

En outre, la galvanoplastie doit consommer beaucoup d'énergie et de ressources, et le processus est relativement complexe et le coût est élevé. Dans le même temps, pour certaines petites entreprises, il peut y avoir un manque d'équipements et de technologies efficaces de lutte contre la pollution et il est difficile de répondre aux exigences de protection de l'environnement.

Domaine de décoration protectrice

Dans le domaine de la décoration protectrice, le placage métallique a un large éventail d'applications. Les robinets sanitaires sont généralement traités avec un placage en cuivre/nickel/chrome, ce qui leur donne non seulement un aspect brillant, mais offre également certaines propriétés protectrices pour prévenir la rouille et l'usure de la surface du robinet. Les bijoux artificiels sont également un cas d'application courant, comme la galvanoplastie imitant l'or, l'or, l'argent et d'autres revêtements métalliques, ou l'utilisation d'un processus d'anodisation de l'aluminium, de sorte qu'ils aient une couleur et une texture similaires à celles des métaux précieux, pour répondre aux besoins de beauté des gens. et la décoration. De plus, les ferrures avec des contacts quotidiens fréquents, comme les poignées de porte, sont souvent galvanisées pour améliorer leur beauté et leur durabilité.

Domaine de la protection contre la corrosion

Dans le domaine de la protection contre la corrosion, le placage métallique joue un rôle important. La tôle galvanisée est un matériau anticorrosif courant, le placage d'une couche de zinc sur la plaque de fer peut améliorer considérablement la résistance à la corrosion de la plaque de fer et est largement utilisé dans la construction, l'automobile et d'autres industries. Le chromage est également un revêtement anticorrosion courant, et ce procédé est souvent utilisé dans le passé sur les jantes des vieux vélos. En outre, des processus tels que le nickelage autocatalytique et l'anodisation peuvent également améliorer efficacement la résistance à la corrosion des métaux, fournir une protection fiable aux produits métalliques dans des environnements difficiles tels que l'industrie et l'extérieur, et prolonger leur durée de vie.

Domaines de performances améliorés

En termes d'amélioration des performances, le placage métallique fonctionne bien. Nous savons que les plastiques sont à l'origine non conducteurs, mais sous certaines exigences particulières, une couche de métal conducteur est plaquée sur la surface des plastiques par un processus spécial, tel que le placage d'argent ou de cuivre, qui peut donner aux plastiques des propriétés conductrices, de sorte que à utiliser dans les équipements électroniques, les circuits intégrés et d’autres domaines. Cette méthode de placage confère au matériau de nouvelles propriétés et élargit sa gamme d'applications.

Domaines d'exigences de performance particulières

Pour des exigences de performances particulières, le placage métallique peut également être satisfait. En cas de besoin d'occasions résistantes à l'usure, telles que la surface de certaines pièces mécaniques, une couche de matériaux résistants à l'usure peut être plaquée, telle qu'une couche de carbure de tungstène ou un revêtement en carbone de type diamant (DLC), améliorant considérablement l'usure. Résistance des pièces, réduction de l'usure et des dommages et prolongation de la durée de vie. Dans le cas de l'autolubrification, une couche de revêtement nanocomposite de graphite peut être plaquée sur la surface du matériau pour réduire le coefficient de frottement, obtenir un effet d'autolubrification et améliorer l'efficacité de fonctionnement et la stabilité de l'équipement.

Perspective du marché

Avec le développement continu de l’industrie automobile, la demande de placage métallique continuera d’augmenter. Automobile Les composants extérieurs et intérieurs, tels que les pare-chocs, les roues, les tableaux de bord, etc., afin d'atteindre une esthétique et une résistance à la corrosion plus élevées, il existe une demande croissante de processus de galvanoplastie de haute qualité. Dans le même temps, l'essor des véhicules à énergies nouvelles, les exigences en matière de composants de batterie, de composants électroniques et d'autres plaques de protection sont également plus strictes. Dans le industrie de l'électroménager , les produits haut de gamme et intelligents sont devenus courants, et les exigences des consommateurs en matière d'apparence et de durabilité des produits ont incité les fabricants d'appareils électroménagers à adopter des technologies de galvanoplastie plus avancées, telles que le nanoplacage, pour améliorer la compétitivité des produits. Dans le domaine de aérospatial , avec l'avancement de l'exploration spatiale et l'amélioration continue des performances des avions, des exigences plus élevées sont mises en avant pour les caractéristiques de résistance à haute température, de résistance à l'usure et de résistance à la corrosion des pièces, ce qui favorisera le développement de la technologie de placage métallique vers une technologie plus raffinée et plus orientation haute performance. On s’attend à ce que la demande de placage métallique dans ces industries continue de maintenir une forte tendance à la croissance à l’avenir.

Innovation technologique

En termes de nouveaux matériaux de galvanoplastie, l'application des nanomatériaux et des matériaux composites devrait devenir le centre de la recherche et du développement . La technologie de nanoplacage améliorera encore les propriétés du revêtement, telles que la dureté, la résistance à l'usure et la résistance à la corrosion. Parallèlement, de nouveaux matériaux d'alliage, tels que des alliages de cuivre aux propriétés particulières, des alliages de nickel, etc., seront également développés pour répondre aux différents besoins industriels. En termes d'innovation de processus, les lignes de production de galvanoplastie intelligentes et automatisées deviendront la tendance de développement, ce qui pourra améliorer l'efficacité de la production, garantir la cohérence de la qualité des produits et réduire les coûts de main-d'œuvre. En outre, le développement et l'application de procédés de galvanoplastie sans cyanure et de galvanoplastie à faible teneur en chrome basés sur des concepts de protection de l'environnement écologiques seront plus étendus afin de réduire la pollution de l'environnement.

Protection de l'environnement et durabilité

Dans le processus de développement du placage métallique, la protection de l’environnement, les économies d’énergie et la réduction des émissions sont cruciales. Les exigences du gouvernement et de la société en matière de protection de l'environnement sont de plus en plus strictes et les entreprises doivent accroître leurs investissements dans les équipements et technologies de protection de l'environnement afin de garantir que les eaux usées, les gaz résiduaires et les résidus de déchets soient rejetés conformément aux normes. La recherche, le développement et l'utilisation de procédés de placage plus respectueux de l'environnement, tels que la technologie de placage sans émissions de solutions de placage, deviendront l'orientation future du développement. Dans le même temps, en optimisant le processus de production, améliorez l'efficacité de l'utilisation de l'énergie, réduisez la consommation de ressources et réalisez un développement durable. Renforcer le recyclage et la réutilisation des déchets de galvanoplastie peut non seulement réduire la pollution environnementale, mais également créer une certaine valeur économique. En bref, ce n’est qu’en se concentrant sur la protection de l’environnement et le développement durable que l’industrie du placage métallique peut avoir un large avenir.