L'anodisation de l'aluminium permet de former un film d'oxyde par voie électrochimique, tandis que l'électrolyte acide dissout simultanément une partie de ce film. Ce guide explique la structure poreuse du film, sa résistance à l'usure et à la corrosion, ses propriétés d'isolation électrique et thermique, son adhérence, sa transparence et ses applications fonctionnelles. Il présente l’anode, la cathode et les réactions de dissolution chimique en notation HTML native et suit la courbe tension-temps à travers la formation de la couche barrière, le développement des pores et l’épaississement de la couche poreuse jusqu’à ce que la croissance et la dissolution du film atteignent un équilibre dynamique. L’article conserve les conditions de procédé, les unités, les nuances de matériaux et les relations techniques rapportées par la source à des fins de référence pratique.
L'anodisation est un procédé dans lequel un métal sert d'anode dans un électrolyte approprié et où un courant appliqué forme un film d'oxyde à sa surface. Selon les types et les concentrations d'électrolyte utilisés, ainsi que les conditions de traitement, on obtient des films présentant des propriétés variées et dont l'épaisseur varie de quelques dizaines à plusieurs centaines de micromètres. À titre de comparaison, le film d'oxyde naturel présent sur l'aluminium a une épaisseur comprise entre 0,010 et 0,015 μm.
Un film anodique présente une structure poreuse en nid d'abeille. La porosité dépend de l'électrolyte et des conditions de traitement. Les pores adsorbent des substances organiques, des résines, de la cire de paraffine, des substances inorganiques, des colorants et des peintures. Le film peut donc servir de support pour des revêtements ou des placages et peut être teinté pour améliorer son aspect. Une étanchéification est nécessaire pour augmenter la résistance à la corrosion.
La grande dureté du film améliore la résistance à l'usure de la surface. La présence de lubrifiant adsorbé peut encore améliorer les performances en matière d'usure.
Le film est stable dans l'atmosphère et offre une bonne résistance à la corrosion. Ses performances dépendent de l'épaisseur du film, de sa composition, de sa porosité, de la composition du support et de l'intégrité structurelle. Les films anodisés sont généralement scellés ou peints afin d'améliorer leur résistance à la corrosion.
Un film anodique présente une résistance d'isolement et une tension de claquage élevées ; il peut servir de diélectrique dans un condensateur électrolytique ou de couche isolante sur des produits électriques.
Ce film est un bon isolant thermique et reste stable jusqu'à 1 500 °C. Sur les pièces brièvement exposées à des températures élevées, il peut contribuer à empêcher l'aluminium de fondre. Sa conductivité thermique est généralement comprise entre 0,419 et 1,26 W/(m·K).
Comme le film se développe directement à partir du substrat, il adhère très fortement et est difficile à retirer par des moyens mécaniques. Même lorsqu’une pièce en tôle oxydée est pliée jusqu’à se briser, le film reste en place. Son adhérence est donc bien supérieure à celle d’un revêtement déposé.
Les films d'oxyde anodique sont très transparents, et cette transparence augmente avec la pureté de l'aluminium. La pureté du matériau et la composition de l'alliage influent toutes deux sur la transparence.
Des particules fonctionnelles peuvent être déposées dans les pores afin de créer des matériaux dotés de propriétés électromagnétiques, catalytiques, de détection, de séparation et autres.
L'aluminium et les alliages d'aluminium sont généralement anodisés dans des solutions acides présentant un pouvoir de dissolution modéré. Le plomb peut servir de cathode et assure principalement la conduction du courant. Les réactions suivantes se produisent au niveau de l'anode :
H2O → [O] + 2H+ + 2e−
2Al + 3[O] → Al2O3
La réaction suivante se produit à la cathode :
2H+ + 2e− → H2↑
L'électrolyte acide dissout également chimiquement le substrat en aluminium et le film d'oxyde :
2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3 h2↑
Al2O3 + 6 h+ → 2Al3+ + 3 h2O
La formation et la dissolution du film se produisent simultanément. Au début du processus d'anodisation, la formation est plus rapide que la dissolution, ce qui entraîne une augmentation de l'épaisseur du film. À mesure que le film s'épaissit, sa résistance électrique augmente, le courant diminue et la formation ralentit. Lorsque la formation et la dissolution atteignent un équilibre dynamique, l'épaisseur se stabilise.
La courbe tension-temps permet également d'expliquer le processus de formation du film.
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