28 III.1. INTRODUCTION Les techniques qui consistent à obtenir par

CHAPITRE III GENERALITES SUR L'ELECTRODEPOSITION
Préparation et caractérisation de dépôts composites électrodéposées en présence d'inhibiteurs organiques
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III.1. INTRODUCTION
Les techniques qui consistent à obtenir par voie électrolytique, sur une surface
conductrice, un ou plusieurs revêtements métalliques, composés d’un ou plusieurs métaux,
relèvent de la galvanotechnique. Ces opérations ont pour but de conférer au métal certaines
propriétés de surfaces telles que : la résistance à la corrosion, l’aspect (mat, semi-brillant,
brillant, satiné…), les propriétés optiques, la soudabilité, la conductibilité, la résistance de
contact, la dureté, la ductilité, la résistance à l’usure, à l’abrasion et au frottement, la rugosité,
la tenue au vide et les non-toxicité,...
Le dépôt électrolytique s’élabore lorsque la pièce, en contact avec un électrolyte approprié, est
suffisamment polarisée négativement et dont l’anode polarisée positivement étant soluble ou
insoluble.
Pour protéger un métal envers l’oxydation ou la corrosion, il existe plusieurs méthodes [17].
Fig. (III.1) Différents types des revêtements.
On utilise la technique d’électrodéposition puisqu’elle est moins coûteuse et peut être
appliquée à la fabrication des substrats de géométrie complexe.
Voie humide
Voie sèche
Dépôts électrolytiques
Dépôts chimiques
Dépôts par immersion dans un
métal fondu
Peinture
Placage
Projection thermique
Rechargement par soudure
Dépôts chimiques en phase
vapeur (CVD)
Dépôts physiques en phase
vapeur (PVD)
Traitement de surface
Revêtements

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III.2. CINETIQUE D’ELECTRODEPOSITION
L’électrolyse est utilisée pour déposer une ou plusieurs couches métalliques sur une
surface métallique. Le principe de réalisation d’un dépôt électrolytique est simple : l’électrode
à recouvrir est placée dans un bac à électrolyse pour jouer le rôle d’une cathode sur laquelle
viennent se déposer des ions métalliques fig. (III.1). L’électrolyte est choisi en fonction du
dépôt désiré. La couche obtenue a bien évidemment des caractéristiques précises qui
dépendent des différents paramètres du mécanisme électrolytique [18].
Cette opération a pour but de conférer au métal certaines propriétés de surface [19,20] dont:
la résistance à la corrosion ;
l’aspect (mat, semi-brillant, brillant…) ;
les propriétés optiques ;
la soudabilité ; conductibilité, résistance de contact ;
la dureté ;
la ductilité ;
la résistance à l’usure, à l’abrasion et au frottement.
Fig (III.2) Schéma d’une cellule électrolytique [21].
Générateur
externe
Transport ionique
Cathode
Anode
Gal
vanisation
de réservoir.
Couche galvanisée de
métal
Electrolyte, c-à-d : bain d’électrodéposition (H2O + source de M
n+
+ sel
de conduite + additifs)

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III.3. ELECTRODEPOSITION DE NICKEL PUR
III.3.1. Caractéristiques du nickel
III.3.1.1. Introduction
Le nickelage constitue le procédé de revêtement électrolytique le plus répandu tant par
les quantités utilisées que par le grand nombre d’applications liées à sa relative facilitée de
dépôt à des épaisseurs très variables, à ses propriétés mécaniques et à la variété des substrats
ainsi couverts.
L’application la plus fréquente (95%) du nickelage reste le revêtement mince pour sa
résistance à la corrosion et son aspect décoratif associé au chromage décor, d’où les nombreux
procédés de nickelage brillant ou nivelant en usage industriel.
Cependant, le nickelage épais et fonctionnel se développe en raison de la flexibilité du
procédé qui permet d’ajuster les performances du dépôt en fonction des applications requises :
dureté, résistance à la corrosion, ce dépôt étant associé ou non à d’autres dépôts métalliques
ou non métalliques (nickel composite) [22].
III.3.1.2. Propriétés physiques
Le nickel est un métal blanc à reflet jaunâtre, assez ductile et tenace. Il s’allie par voie
thermique avec de nombreux métaux : fer, cuivre, chrome, cobalt, manganèse etc., mais, par
la voie électrolytique, le nombre de métaux et d’alliages et leurs applications sont
considérablement plus restreints : cobalt, fer, phosphore, tungstène, étain.
Le nickel présente un léger ferromagnétisme (27% par rapport au fer). Les principales
constantes physiques utiles sont reportés dans le tableau suivant[22] :

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Tableau (III.1) Constantes physiques du nickel
Symbole…………………………………………… Ni
Masse atomique……………………………………..(u) . 58,71
Masse volumique………………………………..(g/cm3) 8.907
Température de fusion……………………………..(C° ) 1453
Coefficient de dilatation……………………………(K-1) 12,8.106- à 20 °C
Conductivité thermique……………………… (w.m-1.K-1) 94 à 0 °C
Résistivité électrique ……………………………(µΩ.cm) 7,2 à 20 °C .
Résistance à la rupture Rm……………………….(M Pa) 350
Limite d’élasticité Re……………………………(M Pa) 150
Allongement A………………………………………..(%) 30 à 40
Dureté………………………………………………..(HV) 150
Température de curie…………………………………(°C) 359
Cristallisation………………………………………….cubique à faces centrées
Champ coercitif Hc(1) ……………………………..(A/m) 280 à 480
(Fer)…………………………………………………(A/m) 50 à 80
Alimentation à surtension (1)………………………….(T) 0,61
(Fer)……………………………………………………(T) 2,61
III.3.1.3. Propriétés électrochimiques
Le nickel présente le degré d’oxydation +II et exceptionnellement +IV. Métal
légèrement noble, il se ternit à l’air par formation d’oxyde NiO qui le passive, alors que l’eau
pure est sans action sur lui.
Le potentiel standard du couple Ni/Ni++ (-0,25 V/EHN) le rend plus noble que le fer
(-0,44 V), juste au dessus du cobalt (-0,28 V). Mais du fait de la forte irréversibilité de la
réaction Ni Ni2+ +2e- et une forte surtension de dégagement d’hydrogène sur le nickel
(=1), le nickel ne se corrode pratiquement pas dans une très large étendue de pH (milieux
alcalin, neutre ou même légèrement acide) en absence d’oxydant et de complexant.
Sur le domaine pH = 2 à pH = 5, domaine de travail des électrolytes de nickelage et aux
concentrations généralement utilisées [23], ces deux réactions se produisent quasiment
simultanément (en théorie jusqu’à pH voisin de 4, le dégagement d’hydrogène se produit
avant le dépôt de nickel).

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Les acides sulfurique et chlorhydrique dilués ne corrodent que lentement le nickel au contraire
des acides phosphorique et nitrique où l’attaque est accentuée.
Toute fois la passivation est aisée en phase anodique (solution non chlorurée) ou en présence
de certains oxydants.
Le nickel peut former de nombreux complexes, par ordre de stabilité croissante : chlorurés,
aminés, oxaliques, cyanurés [22].
III.4. ELECTROLYTES DE NICKEL
III.4.1. Introduction
Les revêtements métalliques constituent l’un des moyens de la protection anti-
corrosion. Plusieurs possibilités sont offertes pour les réaliser, parmi lesquelles la voie
électrochimique à partir d’une phase aqueuse, sous ses deux variantes essentielles :
- l’électrolyte pour élaborer les revêtements électrolytiques,
- le dépôt chimique.
Dans les deux cas, on cherche à provoquer une réaction de réduction.
- Au plan le plus général, cette réaction s’écrit : Mn+ + ne- M où Mn+ est un cation
métallique, ainsi dans notre cas nous allons obtenir des dépôts par voie électrolytique[13].
Les dépôts de nickel s’effectuent à partir des solutions de sels simples : sulfate, chlorure,
sulfamate. Ces dépôts peuvent être mats ou brillants, durs ou tendres, ductiles ou tendus.
De nombreux additifs, souvent brevetés, apportent une incomparable flexibilité au procédé
[5].
Le procédé de dépôt électrolytique, le caractère et les propriétés du dépôt dépendent en grande
partie de la nature de l’anion du sel utilisé comme électrolyte. Ces effets sont liés au
changement de l’activité du cation du métal déposé (le pôle négatif) de la formation des
complexes entre le cation et l’anion utilisés [24].
Les bains d’électrodépositions utilisés par la préparation des différentes compositions
anioniques avec une concentration optimale de la composition du bain seront utilisés pour
réussir la déposition de la poudre du nickel à partir de bain de sulfate [25].