FR2818294A1 - Revetement metallique conducteur anticorrosion, procede de fabrication dudit revetement, et produit utilise dans ledit procede - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un revêtement métallique conducteur anticorrosion et un et procédé de fabrication dudit revêtement, et un produit utilisé dans ledit procédé.A cet effet, l'invention concerne une technique d'électrodéposition d'une couche métallique DEP très conductrice en cuivre ou l'un de ses alliages sur un substrat SUB d'aluminium ou l'un de ses alliages.Elle s'applique notamment au traitement anticorrosion conducteur des portes de cage de faraday, des fils ou câbles, des antennes d'une part, et au traitement anticorrosion conducteur haute performance des caissons faradisés à haute atténuation, des pièces ou structures en alliage léger d'autre part.

Description

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La présente invention concerne un revêtement métallique conducteur anticorrosion et un et procédé de fabrication dudit revêtement, et un produit utilisé dans ledit procédé. Elle s'applique notamment au traitement anticorrosion conducteur des portes de cage de faraday, des fils ou câbles, des antennes d'une part, et au traitement anticorrosion conducteur haute performance des caissons faradisés à haute atténuation, des pièces ou structures en alliage léger utilisées dans des applications spatiales d'autre part.

Dans de nombreuses applications industrielles, on a besoin de matériaux conducteurs électriques ou radioélectriques devant résister à la corrosion. On peut citer notamment les cages de faraday, les pièces de véhicules nécessitant une continuité de masse, les antennes, et les câbles pour le transport d'énergie électrique.

On utilise parfois des métaux massifs ou leurs alliages cependant ces matériaux coûtent cher ou ont des propriétés (tel que le poids) incompatibles avec certaines applications. On utilise aussi des structures bimétal réalisées à partir de métaux en feuilles soudés par explosif. Cependant cette technique coûte cher et nécessite un traitement anticorrosion de la tranche soudée par explosion. En pratique, ces matériaux ne résistent pas à la corrosion dans le temps. De plus, cette technique ne permet pas de traiter tout type de surface.

Un but de l'invention est de pallier les inconvénients précités et notamment d'obtenir un revêtement métallique conducteur anticorrosion durable dans le temps même dans des milieux très agressifs (urbains ou maritimes), et ce à moindre coût.

A cet effet, l'invention concerne une technique d'électrodéposition d'une couche métallique très conductrice en cuivre ou l'un de ses alliages sur un substrat d'aluminium ou l'un de ses alliages.

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Pour réaliser un tel dépôt, la Demanderesse a du vaincre des difficultés techniques, notamment faire adhérer une couche de cuivre ou l'un de ses alliages directement sur un substrat d'aluminium ou l'un des ses alliages. Les bains connus pour réaliser des dépôts de cuivre ou l'un de ses alliages sur un substrat par électrodéposition sont soit acides, soit basiques. Lorsque le substrat est de l'aluminium ou l'un de ses alliages, de tels bains attaquent ledit substrat. Il se crée une couche d'alumine en surface, ce qui empêche l'adhérence d'une couche de cuivre ou l'un de ses alliages.

Par ailleurs, le potentiel du cuivre est très élevé par rapport à celui de l'aluminium. La différence de potentiel de la pile galvanique créée entre le cuivre et l'aluminium est de l'ordre de 550 à 600mV, le cuivre étant la cathode et l'aluminium l'anode. Cette différence de potentiel élevée a jusqu'à présent fait penser qu'un tel dépôt était impossible, car en présence du moindre défaut, le cuivre entraînerait une corrosion de l'aluminium. On admet généralement une différence de potentiel maximale de 200mV entre deux couches.

Afin de réaliser un dépôt de cuivre ou l'un de ses alliages, sur un substrat d'aluminium ou l'un de ses alliages, l'homme du métier utiliserait une couche intermédiaire, telle que le Zinc, pour abaisser la différence de potentiel entre les couches successives d'une part, et empêcher la formation d'alumine d'autre part afin d'assurer l'adhérence du dépôt sur le substrat.

Cependant, un tel dépôt n'est pas stable dans le temps, car une différence de potentiel subsiste, et l'ajout d'une couche de Zinc complique le process industriel, ce qui augmente les coûts.

L'invention a pour principaux avantages qu'elle permet de simplifier le procédé industriel pour déposer un revêtement conducteur anticorrosion adhérent. Par ailleurs par le fait qu'elle se trouve exempte de défauts, elle permet une très bonne tenue à la corrosion dans le temps par rapport aux autres techniques connues. Ceci entraîne une réduction notable des coûts de réalisation et de possession de tels produits.

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D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre et dans la figure annexée qui représente un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

On décrit maintenant un produit utilisé pour la mise en oeuvre du procédé de dépôt électrolytique. Ce produit est l'électrolyte, appelé aussi bain électrolytique. Il comprend au moins un agent complexant. Cet agent complexant permet de fixer le sel de cuivre ou l'un de ses alliages, avec lequel il forme un complexe, avant dépôt sur le substrat d'aluminium ou l'un de ses alliages. L'agent complexant comprend un inhibiteur de corrosion organique basique. L'inhibiteur comprend au moins une fonction amine. En d'autres termes, c'est une base de la famille des Amines. La formule chimique de l'inhibiteur de corrosion peut comprendre un élément trivalent formant une ou plusieurs fonctions. Cette formule chimique peut s'écrire de la manière suivante pour une amine primaire :,

où R, R'et R"sont des fonctions hydrocarbonées.

La fonction amine N permet d'une part d'inhiber la corrosion de l'aluminium ou l'un de ses alliages par le cuivre ou l'un de ses alliages, et d'autre part d'assurer une bonne adhérence du cuivre ou l'un de ses alliages sur le substrat d'aluminium ou l'un de ses alliages. En effet, l'électrolyte contenant des amines permet d'éviter la formation de l'hydrate d'alumine qui réduirait l'adhérence du cuivre ou l'un de ses alliages. Ainsi, l'électrolyte selon l'invention permet de fixer une couche de cuivre ou l'un de ses alliages sur un substrat d'aluminium ou l'un de ses alliages, malgré leur différence de potentiel, et en évitant la formation d'une couche d'hydrate d'alumine.

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Le pH de l'électrolyte est de l'ordre de 8 à 14, compris préférentiellement entre 11 et 12 pour un meilleur rendement. D'une manière générale, l'électrolyte est alcalin, c'est à dire de pH supérieur à 7, de manière à éviter l'oxydation du substrat.

Avantageusement, l'électrolyte est une solution aqueuse pour faciliter le rinçage à l'eau.

On se réfère maintenant à la figure 1 pour décrire un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

On peut réaliser d'abord un dégraissage de la pièce à revêtir SUB.

Ce dégraissage peut se faire par une succession de phases de dégraissage électrolytiques. Chaque phase de dégraissage électrolytique comprend par exemple une polarité normale, une polarité inverse, puis un rinçage à l'eau.

La tension utilisée peut être comprise entre 10 et 15 volts et l'intensité comprise entre 1 et 15 ampères.

On réalise ensuite le dépôt d'une couche DEP de cuivre ou l'un de ses alliages par électrodéposition en utilisant un électrolyte ELC selon l'invention. Ce dépôt peut être réalisé par exemple localement sur les surfaces à traiter, avec une anode ANO entourée d'une enveloppe ENV imbibée de la solution électrolytique ELC. L'anode ANO et la pièce à revêtir SUB sont reliée à une alimentation AL continue. On utilise préférentiellement une tension de l'ordre de 5 à 20 volts, et une densité de courant moyenne de l'ordre de 0,2 à 0,8 A/cm2, afin d'assurer un meilleur rendement.

Avantageusement, le rapport anode sur cathode de l'ordre de 10% à 40% pour avoir un bon rendement d'une part, et pour assurer une bonne qualité de dépôt d'autre part. L'électrodéposition peut être réalisée à température ambiante.

L'épaisseur de la couche DEP déposée sur la pièce SUB est préférentiellement supérieure à 5 microns de manière à garantir une bonne résistance à la corrosion.

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Le revêtement de cuivre ou l'un de ses alliages obtenu est assez souple (dureté comprise entre 220 et 260 vickers), il en résulte une bonne tenue mécanique (pas de cassure du revêtement lors d'un pliage par exemple). Bien entendu, ce revêtement peut être traité thermiquement pour en faire varier la dureté.

Ce revêtement, à base d'une mono-couche de cuivre ou l'un de ses alliages, peut être utilisé pour réaliser par exemple : des portes de cage de Faraday en aluminium ; . des fils et câbles en aluminium ou en alliages à base d'aluminium, recouverts de cuivre ou l'un de ses alliages ; des antennes ; de la connectique des câbles utilisés dans les avions.

Afin d'améliorer les propriétés conductrices du revêtement, on peut réaliser ensuite un dépôt électrolytique d'une autre couche. Cette autre couche peut être un métal ou un alliage, précieux ou non, comme par exemple du nickel, de l'argent, de l'or, de l'étain, ou un métal de la mine du platine.

Ce revêtement, à base d'une sous-couche de cuivre ou l'un de ses alliages, et d'une couche finale d'un autre métal ou l'un de ses alliages, peut être utilisé pour réaliser par exemple : 'des traitements conducteurs haute performance sur les interfaces

CEM/IEM des caissons faradisés, haute atténuation ; * des traitements conducteurs haute performance sur des pièces ou structures en alliages léger mais nécessitant des continuités de masse électriques ou radioélectriques dans des applications spatiales.

L'invention concerne aussi une interface conductrice comprenant un revêtement conducteur anticorrosion selon l'invention placé sur un substrat en aluminium ou l'un de ses alliages.

Claims (11)

1. 

   REVENDICATIONS 1. Electrolyte caractérisé en ce qu'il est destiné à être utilisé pour réaliser le dépôt de cuivre ou l'un de ses alliages sur de l'aluminium ou l'un de ses alliages et qu'il comprend au moins un agent complexant basique, ledit agent ayant au moins une fonction amine.
2. 2. Electrolyte selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est constitué par une solution aqueuse.
3. 3. Electrolyte selon l'une des revendication précédentes caractérisé en ce que son pH est compris entre 11 et 12.
4. 4. Procédé de dépôt de cuivre ou l'un de ses alliages sur un substrat d'aluminium ou l'un de ses alliages caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape de dépôt par électrolyse, l'électrolyte étant défini dans l'une quelconque des revendications précédentes.
5. 5. Procédé de dépôt selon la revendication 4 caractérisé en ce que la tension utilisée pour réaliser l'électrolyse est de l'ordre de 5 à 20 volts, et la densité de courant moyenne est de l'ordre de 0,2 à 0,8 A/cm2.
6. 6. Procédé de dépôt selon l'une quelconque des revendications 4 à 5 caractérisé en ce que le rapport anode sur cathode de l'ordre de 10% à

   40%.
7. 7. Procédé de dépôt selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de dépôt d'un autre métal conducteur, après l'étape de dépôt par électrolyse de cuivre ou l'un de ses alliages.
8. 8. Revêtement conducteur anticorrosion caractérisé en ce qu'il est obtenu par la mise en oeuvre du procédé de dépôt selon l'une quelconque des revendications 5 à 7.

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9. 9. Câble conducteur caractérisé en ce qu'il comprend un coeur en aluminium ou l'un de ses alliages et un revêtement selon la revendication 8.
10. 10. Interface conductrice caractérisée en ce qu'elle comprend un revêtement selon la revendication 8 placé sur un substrat en aluminium ou l'un de ses alliages.
11. 11. Connecteur caractérisé en ce qu'il comprend un corps en aluminium ou l'un des ses alliages sur lequel est placé un revêtement selon la revendication 8.