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Définition de l'anodisation
Procédé
Dans l'oxydation électrolytique, la pièce d'aluminium est plongée dans un électrolyte acide et branchée au pôle positif d'une source de courant continu - elle fait donc office d'anode. Sous l'influence du courant, des anions oxygénés de charge électrique négative passent de la cathode à l'anode, où ils déposent de l'oxygène, qui réagit avec l'aluminium pour produire de l'oxyde d'aluminium. Il se crée d'abord une couche de colmatage très mince, non poreuse et isolante électriquement. Celle-ci oppose une résistance au passage du courant, mais celui-ci traverse tout de même en raison de la tension régnant dans le bain. L'électrolyte s'infiltre dans les pores ainsi créés et forme sur le support d'aluminium une nouvelle couche de colmatage compacte. Seule la couche de colmatage toute fraîche formée directement sur l'aluminium a ce caractère compact et diélectrique. Le processus se répète en permanence, engendrant ainsi une couche d'oxyde poreuse sur la couche de colmatage. Ces pores sont innombrables, de sorte que la couche s'épaissit de manière régulière en progressant dans le métal. Comme l'oxyde d'aluminium prend plus d'espace que l'aluminium métallique, la couche d'oxyde dépasse dans une certaine mesure le niveau de la surface originale de l'aluminium. En raison de sa formation, la couche d'oxyde est fermement ancrée sur le métal et ne peut en être détachée que par la destruction de l'ensemble des couches. La couche d'oxyde anodique constitue un reflet topographique fidèle de la surface originale.
Les entreprises associées à l'ASA offrent un grand nombre de procédés d'anodisation différents permettant de générer des couches d'oxyde aux propriétés très diverses. Selon les procédés, on peut ainsi faire varier l'épaisseur et la structure des couches d'oxyde afin d'obtenir les effets décoratifs souhaités ou de satisfaire à différentes exigences techniques.
Caractéristiques
Anodisation GS (par courant continu dans l'acide sulfurique)
La couche d'oxyde d'aluminium est formée par un courant continu dans un électrolyte d'acide sulfurique à 18 - 20 °C. Sur demande, ces couches peuvent aussi être colorées. La résistance optimale à la corrosion est obtenue ensuite par colmatage (sealing) dans l'eau bouillante. Pour les demi-produits anodisés, on réalise généralement des couches transparentes et incolores. Différents éléments d'alliage (silicium, manganèse, cuivre, zinc, ...) permettent d'obtenir un obscurcissement ou une coloration de la couche d'oxyde. Outre l'alliage d'aluminium, le type de production du demi-produit et les traitements thermiques utilisés sont déterminants pour l'effet décoratif.
L'épaisseur des couches d'oxyde est de l'ordre de 5 à 30 μm selon le champ d'application. L'épaisseur standard de l'anodisation GS est de 10 à 20 μm.
Anodisation dure GSX (par courant continu dans l'acide sulfurique et oxalique)
La couche d'anodisation dure est formée par un courant continu dans un électrolyte d'acide sulfurique et oxalique fortement refroidi. Les couches GSX sont extrêmement dures, résistantes à la corrosion et sensiblement plus épaisses que les couches des autres procédés. Différents éléments d'alliage (silicium, manganèse, cuivre, zinc, ...) permettent d'obtenir un obscurcissement ou une coloration (couleur propre) de la couche d'oxyde. L'épaisseur usuelle des couches est de l'ordre de 30 à 80 μm.
Une épaisseur de 50 μm permet d'obtenir un bon rapport prix-performances. Pour augmenter sa résistance à l'usure et aux frictions, les couches d'oxyde GSX peuvent être dotées d'une pellicule en PTFE.
Anodisation chromique
La couche d'anodisation chromique est obtenue par un courant continu dans un électrolyte d'acide chromique à une température d'environ 40 °C. Ces couches sont très minces, mais particulièrement résistantes à la corrosion. Elles sont élastiques et les pièces traitées peuvent être formées dans une certaine mesure sans causer de fissures ou d'écaillements de la couche. L'épaisseur usuelle se situe entre 1,5 et 6 μm. Selon l'alliage, il se crée une coloration opaque tirant sur le gris-vert. Les couches chromiques non colmatées conviennent particulièrement bien pour les pièces d'aéronautique devant offrir des surfaces adhérentes pour des vernis ou des collages.
Ematal/Ematal dur
Les couches Ematal sont obtenues par un courant continu dans un électrolyte spécial (acide oxalique, borique et citrique, oxalate de potassium-titane) à une température d'environ 40 °C. Leur épaisseur atteint 8 à 20 μm pour l'Ematal et 20 à 30 μm pour l'Ematal dur. Leur structure, qui diffère de celles des couches GS ou GSX, leur confère une surface lisse dont la rugosité n'est que très légèrement augmentée par rapport à la surface originale, d'où une haute résistance aux roulements et aux frictions. Leur résistance extrême à la corrosion leur ouvre de vastes domaines d'application dans les environnements agressifs (industrie chimique, construction de moteurs...). Les couches Ematal ressemblent à l'émail et leur couleur varie du gris clair au bronze selon l'alliage.
Anodisation dure colorée Permalux
La couche d'oxyde dure colorée est générée par un courant continu dans un mélange spécial d'acides organiques. En raison des caractéristiques particulières des couches obtenues, le procédé d'anodisation dure colorée Permalux offre une meilleure résistance aux contraintes mécaniques et chimiques que le procédé GS. Les surfaces Permalux sont utilisées partout où il faut allier esthétique et protection optimale des surfaces.
Colmatage (sealing)
Les pores de la couche d'oxyde obtenue par anodisation sont fermés lors de la phase ultime du processus de travail. La couche perd ainsi la faculté d'absorber des matières étrangères et présente dès lors un caractère vitreux et manipulable. Avant le colmatage, les substances adsorbées (pigments ou sels colorants) sont liées et fixées dans la couche d'oxyde. L'oxyde d'aluminium est hydraté pendant le colmatage, dans un bain d'eau à plus de 97 °C. Cette opération entraîne une augmentation du volume qui provoque la fermeture des pores. Il est extrêmement important que la couche d'oxyde soit bien colmatée pour assurer la haute qualité de la surface des pièces traitées. Le colmatage est donc sévèrement surveillé.
Chromatation (oxydation chimique de l'aluminium)
Les couches de conversion chimique se forment dans des solutions aqueuses d'acide chromique. Depuis peu, des couches de conversion conformes RoHS sont également proposées pour l'industrie électrique, électronique et automobile. Celles-ci ne contiennent plus de Cr6 - uniquement du Cr3 voire pas de chrome du tout. Les couches chromatées sont très fines et ne modifient pas ou très peu les dimensions des pièces. Selon l'application, on utilise des couches chromatées transparentes ou jaunes. En raison de leur résistance limitée à l'abrasion, les couches de conversion chimique n'offrent aucune protection contre l'usure mécanique.
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