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Bloc-notes - 14 juin 2006

Deuxième expérience d'électrozingage : résultat très encourageant !

Notes en vrac :

HCl commercial, à 30% environ, et donc à environ 10 mol / l.

500 ml de HCl : 5 mol de HCl, donc 5 mol de chlore.

5 mol de Cl se combinent à 2.5 moles de Zn pour former 2.5 mol de ZnCl2.

Masse molaire du zinc = 65.4 g / mol

Donc, 500 ml de HCl commercial "consomment" 2.5 * 65.4 = 163 g de Zn. Comme un gland, j'ai oublié de peser... Mais au besoin, en mesurant la densité de la solution, il est possible de connaître sa concentration.

La concentration de la solution concentrée produite est théoriquement 163 g / 500 ml soit 326 g / l.

Cette solution est diluée 1 / 20 (250 ml pour faire 5 litres). La concentration est donc divisée par 20.

Donc, l'électrolyte est à 326 / 20 = 16.3 g / l.

Une information trouvée sur le net pour les bains d'électrozingage zinc / acide :

5 A / dm² soit 50 mA / cm² -> 1µ / mn
avec chlorure de zinc (teneur en Zn²+ de 30 à 40 g / l), à pH 5.2, à 25-45°C

Informations trouvées un peu tard...

Le bain préparé est à la moitié de la concentration indiquée ci-dessus...

En supposant que la concentration de 30 g / l soit la concentration idéale, il faut diluer à 1 pour 10, et non 1 pour 20.

Ensuite, il faut régler le courant à 50 mA / cm² de surface à traiter. Par exemple, pour 5 cm², le courant devrait être réglé sur 250 mA, avec un "dépot" de 1 µm / mn. Donc 10 mn pour obtenir 10 µm soit 1 / 100ème de millimètre. La quantité d'ions déplacés est directement proportionnelle au courant (en principe). Chaque paire d'électrons qui passe dans un sens "attire" un ion zinc dans l'autre sens (vers la cathode). Pas besoin a priori de calculs et de conversions d'ampères heures (ou ampères minutes) en coulombs et vice-versa. On fait confiance aux chimistes... Reste le problème de la conductivité à des concentrations plus faibles, avec ou sans ajout d'additifs... En première approximation, on peut démarrer l'expérience suivante sur la base d'un échantillon d'acier de 5 cm², avec un courant 250 mA, et une durée doublée, soit 20 minutes, pour un dépôt de 10 µm. Pas de balance assez précise pour peser l'échantillon avant et après. pas non plus de rectifieuse pour calibrer l'épaisseur et mesurer avant et après. La rugosité de surface peut en effet considérablement augmenter la surface réelle ! Electropolissage de l'acier possible : électrolyse, acier à l'anode (on enlève des électrons pour libérer du Fe++), dans un bain d'acide phosphorique ou d'acide sulfurique (à vérifier) ou d'un mélange des deux.

Dans l'industrie, des "grain refiners" sont utilisés pour limiter la granulosité, ainsi que d'autres additifs pour donner un brillant direct : cadmium, chrome, nickel, etc... et trucs secrets. Difficilement applicable en "DIY".

On trouve, avec les mots clés "electroplating zinc home" ou "electroplating zinc DIY" des tas de réponses avec des kits qui semblent vendus à prix d'or par rapport à ce dont ils sont composés...

Préparation d'échantillons identiques taillés dans du fer plat de 20 mm, et grossièrement décapés / polis au disque ondulé sur disqueuse.

20 mm x 30 mm seront immergés : 12 cm² pour les deux faces. Les bords sont négligés.

Juste avant immersion dans le bain :

  • dégraissage à l'acétone (surtout pas de solvant gras comme l'essence F ou le white-spirit)
  • 1 mn dans l'acide chlorhydrique pour désoxydation
  • immersion immédiate sans aucun rinçage pour éviter l'apparition d'une quelconque oxydation, fût-elle microscopique
Une résistance de 5.6 ohms. Chute de tension de 3.7 V ce qui donne un courant de 3.7 / 5.6 = 660 mA, valeur visée pour un courant de l'ordre de 50 mA par cm². 10% de plus en fait, et la surface des bords (épaisseur 2.5 mm) est ainsi approximativement prise en compte.

10 minutes plus tard. On constate que le dépôt est beaucoup plus régulier, moins granuleux, que dans l'expérience de la veille.

Quasiment pas de cristaux. Ceux que l'on aperçoit sur le papier absorbant sont ceux restant de l'expérience de la veille.

Comparaison entre les deux tests. La différence saute aux yeux après passage d'un coup de brosse. Le brillant apparaît immédiatement au passage de cette dernière, et il n'y a plus besoin d'insister.

L'état de surface de la zone zinguée est identique à celui de la zone qui n'a pas été traitée. La couche de zinc et très (trop) mince, et augmente la visibilité de ces défaut en réfléchissant la lumière. L'aspect n'est en tout cas pas granuleux.

test de résistance : la couche de zinc est grattée avec l'angle d'un morceau de fer plat : le zinc résiste très bien, et devient simplement plus brillant. Il n'est pas éliminé.
Photos prises sur fond blanc pour obliger l'appareil à exposer un peu moins moins. C'est suffisant, inutile de jouer sur les réglages manuels.
Premier échantillon, pris sur fond blanc, et agrandi au maximum. Courant de 2.3 A, environ 14 cm², soit 165 mA / cm², pendant 30 minutes. Une catastrophe ! (mais c'est du costaud !)

Deuxième échantillon, pris sur fond blanc, et agrandi au maximum. 50 mA / cm² pendant 10 mn. Au toucher, le métal est plus lisse et "glissant" que celui des échantillons non traités. La couche est résistante. En fait, l'aspect est assez proche de celui de certains produits industriels de bas de gamme. Un vrai polissage des pièces à traiter améliorerait sans doute beaucoup le fini.

But du jeu : traiter les pièces usinées et restaurer de la visserie et des pièces galvanisées ternies et un peu oxydées sur une Yamaha XT 600.

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