Cuivrage du fer

[TheEponymus]

Suite à vos réclamations justifiées, votre présent forumeur s'exécute en atomisant les sujets qu'il voulait primitivement développer dans un post unique.

Ce post traitera donc du "cuivrage" du fer. De ses avantages , de ses possibilités....

Je précisais dans mon post antérieur qu'une réaction chimique s'opérait du simple fait de tremper le fer dans du sulfate de cuivre.
On remarque un dépôt (pellicule) de cuivre sur le fer.
Cette réaction est décrite ici :
http://loiclecardonnel.free.fr/oxy/oxycours.htm
http://lyc-renaudeau-49.ac-nantes.fr/ph ... article545 (server down).

On me fit remarquer -très justement- que cette pellicule était très peu adhérente et reste de surcroit très fine. Ce qui pourrait poser problème. et conduire par la suite à un effet de peeling :
http://www.finishing.com/276/27.shtml

D'après ce que j'ai vu , il existe pourtant des solutions pour la maintenir d'après certaines personnes (puisque ça se fait, c'est donc possible).
c'est partiellement expliqué ici : lien
et ici pour l'aluminium : lien

en résumé :
il suffit de tremper le fer bien dégraissé dans de l'acide sulfurique ... et electrolyser pour augmenter l'épaisseur et l'adhérence :

ex :
L'acide sulfurique facilite le maintien du cu sous forme cuivrique, augmente la conductibilité du bain, et l'attaque des anodes. Il permet l'optention d'un grain + fin
une composition type d'un bain :
sulfate de cu 200 g/l
ac sulfurique 50 g/l
gélatine 0,01g/l (brillanteur)
ddc : 1 à 10 a/dm2
T° 20 à 30

A noter que c'est essentiellement pour des raisons de cout que je mentionne cette possibilité (d'après ce que j'ai pu remarquer une plaque de cuivre coute 5x plus cher ).

[TheEponymus]

Je suis tombé sur une méthode DIY un peu particulière : http://pagesperso-orange.fr/F4DXU/htacc ... -acier.pdf

"20 cl de vinaigre blanc (acide acétique) dans lequel est dissout une grosse cuillère à soupe de sel de mer (chlorure de sodium), le réacteur est prêt à recevoir le cuivre sous une forme de sel dissout.
Faire tremper dans ce mélange toutes sortes d’objets en cuivre ou contenant du cuivre comme certains alliages ou pièces de monnaie. Après quelques secondes de trempage, ces objets retrouvent la couleur caractéristique du cuivre non oxydé.
Dès lors n’importe quelle pièce de fer ou d’acier préalablement brossée peut être cuivrée par immersion dans la solution. Le temps pour déposer une fine couche de cuivre est assez long puisse qu’il faut compter une bonne heure"

A voir et très simple à mettre en place.

[cuprite]

Extrait et traduit de « Metal plating and patination ». S. La Niece et P. Craddock. 1993.

"les cloches en fer forgé (ou battu) sont nettoyées et recouvertes intérieurement et extérieurement de lamelles d’alliage cuivreux. L’ensemble est recouvert d’argile additionnée de crottin de cheval pour la rendre poreuse. La masse est chauffée et tournée régulièrement pour régulariser la température. Le mouvement doit continuer durant le refroidissement, après quoi, l’argile est brisée et la cloche finie. Le fer et l’alliage cuivreux fusionnent sans flux.

L’alliage cuivreux peut être appliqué par trempage. Le fer nettoyé est trempé dans l’alliage fondu. Lorsque la température est atteinte par le fer, l’alliage cuivreux adhère au fer. Un placage par immersion crée un film cohérent sur le fer par des composés d'alliage. Le fer se dissout dans le cuivre en fusion : 2,8% à 1100 °C, 6% à 1200 °C, 20% à 1400°C."

La couche de cuivre (ou d'alliage) est épaisse, mais irrégulière. Elle peut servir à souder les bords des sonnailles en tôle battue. Cette technique peut être pratiquée dans un foyer de forge et ne nécessite que peu de matériel.

[roseleur]

Il y a effectivement plusieurs méthodes pour cuivrer les métaux ferreux:
-chimique (ou "par déplacement")
-électrolytique avec intervention du courant électrique ou parfois grâce à l'effet de pile que peut provoquer le zinc.
-thermique comme la méthode que cite cuprite plus haut (quoiqu'il s'agisse plus dans ce cas d'alliages cuivreux du type laiton ou bronze)
-par adhésif: cuivrage à la feuille

Le cuivrage chimique sur métaux ferreux sera toujours très fin donc très peu résistant puisque le processus s'arrête dès que le métal est isolé du liquide réactif par le dépôt déjà réalisé.D'autre part il est souvent peu adhérent.

Le cuivrage électrolytique sur métaux ferreux se réalise généralement avec des bains cyanurés ce qui présente la difficulté de se procurer du cyanure de cuivre ou du cyanure de potasium et la dangerosité de son utilisation.
Les bains électrolytiques au sulfate de cuivre ne conviennent pas en raison des phénomènes de cuivrage chimique qui se produisent en début d'électrolyse et de la réactivité de l'acide sulfurique sur le fer.

Une recette de cuivrage chimique

Cuivrage du fer au trempé (Alfred Roseleur)
Sulfate de cuivre: 100 grammes
Acide sulfurique: 100 grammes
Eau 5 à 10 Litres

Il y a dans l'ouvrage d'Alfred Roseleur différentes recettes de cuivrage par électrolyse :lien

[roseleur]

Une autre recette de cuivrage au trempé avec du carbonate de cuivre:

Cuivrage du fer au trempé ( Marcel Bourdais )
Carbonate de cuivre: 100g
Acide sulfurique: 10g
Eau distillée: 1litre
Il suffit de tremper le fer 15 à 20 secondes dans ce bain pour obtenir le cuivrage
(Livre d'or des connaissances utiles. Marcel Bourdais)

Ci dessous une recette de cuivrage au trempé en milieu basique et par contact (à ranger plus haut dans la catégorie électrolytique "grâce à l'effet de pile que peut provoquer le zinc")
Il s'agit de faire contact avec du zinc dans le bain.

Cuivrage du fer au trempé, par contact ou par électrolyse ( Weil )
Eau: 10 litres
Tartrate double de sodium et de potassium (Sel de Rochelle): 1,5kg
Sulfate de cuivre: 300 g
Soude caustique à 60%: 800g
(Formule de Weil citée dans L'électrodéposition des métaux par Dr.W.Pfanhauser)

La teneur élevée en soude a pour but de maintenir en solution le tartrate de cuivre qui est presque insoluble dans l'eau.Ce bain constitue en même temps un bon décapant pour les objets en fer , car les solutions alcalino-organiques disolvent l'oxyde de fer sans attaquer le fer métallique.Selon Weil le cuivrage peut être effectué dans son bain de plusieurs manières dont celle par déplacement:

1. On peut introduire les objets de fer attachés avec des fils de zinc ou mis en contact avec des lames de zinc.Dans ce cas le cuivrage s'effectue par contact.
2. L'ancienne méthode des vases poreux introduits dans le bain . Le bain contenant alors les piles nécessaires à la production du courant (sans intérêt)
3. L'électrolyse

[TheEponymus]

Merci beaucoup ...
les deux dernières méthodes me plaisent . Je vais les tester.
Et vous ferai part de mes essais.

[roseleur]

La deuxième permet en principe d'obtenir un dépôt plus épais mais il doit falloir prolonger l'immersion.
Pour la durée il faut faire des essais.