La conversion électrochimique ou anodisation

L’anodisation est un procédé électrolytique qui implique également le passage d’un courant électrique à travers le métal à recouvrir. Dans ce cas la pièce est située à l’anode de la cellule électrochimique et la tension, ou le courant imposé, conduit à une oxydation de la surface de l’alliage. Différents types d’anodisation peuvent exister qui se différencient par la composition chimique du bain utilisé et le mode d’application du courant (potentiostatique, galvanostatique ou alternatif).

Ci-après, nous citons les procédés d’anodisation qui font l’objet d’études et de développements commerciaux, utilisés pour la protection des alliages de magnésium dans l’industrie automobile et aéronautique.

Anodisation en acide fluorhydrique modifié : Cette anodisation nécessite l’utilisation d’une solution de difluorure d’ammonium, dichromate de sodium et de l’acide phosphorique, avec l’application d’un courant alternatif [60]. Ici, le revêtement est constitué de composés de chrome (III) et (VI), en mélange avec des phosphates, hydroxydes, chromates et fluorures de magnésium [53]. Ce dépôt présente une bonne stabilité en milieu humide et à haute température.

Procédé Anomag : Ce procédé consiste en une solution d’ammoniac et phosphate de diammonium, exempt de l’utilisation de chrome. Le dépôt résultant est principalement constitué d’oxyde et

hydroxyde de magnésium, mélangé avec du phosphate de magnésium. Les revêtements formés par ce procédé sont denses et résistants, souvent utilisés comme base d’adhésion pour des peintures [53,61].

Procédé Magoxid : La production d’un plasma à la surface de l’électrode de travail fait fondre partiellement celle-ci. Il se développe ainsi une couche céramique d’oxydes sur le substrat de magnésium. Le bain comporte des anions tels que des phosphates, borates, silicates, aluminates ou fluorures, ajusté à des valeurs de pH entre 8 et 9. Composé majoritairement de MgO, Mg(OH)2,

MgF2 et MgAl2O4, ce revêtement comporte 3 couches d’épaisseur et de morphologie différentes,

notamment au niveau de la porosité, et peut servir comme base d’accroche pour des peintures [53,61].

Procédé Dow17 : Développé par la compagnie Dow Chemical Company, c’était le premier traitement de conversion électrochimique du magnésium dans les années 1940. Le courant appliqué dans ce procédé peut être soit alternatif ou continu, avec un potentiel d’environ 100 V. L’électrolyte consiste en une solution de traitement contenant du dichromate de sodium, di-fluorure d’ammonium et de l’acide phosphorique. La composition de la couche anodique est principalement du MgF2,

NaMgF3, Mgx+y/2Ox(OH)y et quelques traces de Cr2O3 [53,61].

Procédé HAE : Appelé ainsi par son inventeur, Harry A. Evangelides en 1952, le procédé consiste en l’application d’un courant alternatif à un potentiel d’environ 125 V, dans un électrolyte composé de Al(OH)3, KF, K2MnO4, Na3PO4 et KOH, à des valeurs de pH autour de 14. Le revêtement

résultant présente des bonnes caractéristiques anti-abrasion, et de résistance à la corrosion [53,61,62].

Revêtement anodique Tagnite : Ce traitement de surface a été développé en 1990 aux Etats Unis, comme un procédé d’anodisation alternatif aux composés de chrome. Le bain électrolytique comporte des hydroxydes, fluorures et des silicates, qui sont incorporés au revêtement. Ce dernier est composé majoritairement de MgO et des traces de silicates (SiO2) à la surface [53]. Les

concepteurs de ce traitement affirment que ce procédé présente des caractéristiques anticorrosion, anti-abrasion et d’adhérence supérieures à celles des procédés Dow17 et HAE [53,61].

Procédé Keronite : Initié en Russie et développé au Royaume Uni, ce procédé est basé sur l’oxydation micro-arcs (PEO, plasma electrolytic oxidation). La surface de magnésium est transformée en céramiques complexes, principalement composée de MgAl2O4, avec la présence de

SiO2 et SiP. Le revêtement résultant présente de bonnes propriétés de dureté, résistance à l’abrasion,

Autres revêtements anodiques : Dans la perspective de développer des procédés de traitement de surface exempts de composés à base de chrome, d’autres revêtements anodiques alternatifs aux procédés commerciaux présentés précédemment ont été étudiés par différents auteurs.

La production d’une couche anodique de MgO et Mg(OH)2 sur un alliage Mg-Zn-Ca est rapportée

par Lei et al [63], dans une solution de KOH à pH compris entre 6 et 10 , avec un potentiel imposé de 1 V pendant 2 heures. Les couches obtenues dans le bain à 6 mol∙L-1 en KOH montrent une morphologie poreuse et lamellaire, alors que pour une concentration de 10 mol∙L-1 la couche est plus compacte et couvrante. Les revêtements ont été étudiés par polarisation potentiodynamique en milieu chloruré de NaCl à 3,5% massique. L’auteur montre que pour 10 mol∙L-1 de KOH, est obtenue la plus faible densité de courant de corrosion, ainsi qu’un potentiel de corrosion plus noble que ceux obtenus à 6 mol∙L-1 en KOH.

L’alliage AM60 a été traité par Verdier et al. [64] dans une solution contenant du KOH, KF et Na2HPO4, avec l’ajout de NaAlO2 à différentes concentrations, avec des courants anodiques de 2,5

à 100mA∙cm-². Les dépôts obtenus sont constitués de Mg17Al12, MgO et MgAl2O4, et recouvrent

pratiquement la totalité de la surface du substrat. Cependant, le comportement en corrosion des revêtements n’est pas rapporté.

Des paramètres tels que la composition du substrat ont une influence sur la morphologie des couches anodiques, comme le montrent Shi et al. [65] sur des alliages Mg-Al de contenu variable en Al de 5, 10, 22 et 41% massique. Plus le contenu en aluminium est important, plus grande est la portion de la phase β dans l’alliage. La couche anodique développée sur la phase α montre qu’elle est plus homogène que celle formée sur la phase β de l’alliage, la dernière présentant des porosités et défauts qui diminuent la résistance à la corrosion du substrat en milieu chloruré (5% massique de NaCl). Les auteurs montrent dans une autre étude, la possibilité de contrôler la morphologie des couches anodiques par ajustement de la densité de courant anodique appliquée au bain électrolytique [66].