Préparation d'une surface d'acier avant un dépôt de cuivre par galvanoplastie

[scarou]

Bonjour à tous,

Je réalise actuellement des décorations sur des lames de couteau par électrolyse. Très artisanale, ma méthode consiste à fabriquer un masque dans du vinyle autocollant, à appliquer ce masque sur la lame à décorer et à attaquer les zones dénudées à l'aide d'un tampon fait maison (manche de fourchette en inox entouré d'un mouchoir en papier jetable imbibé d'eau salée) et relié à un petit transformateur réglable (3 à 12 V ; pôle + sur la lame et pôle - sur le tampon).

Les résultats, bien que limités, sont fort sympathiques pour un coût vraiment modique.
Pour améliorer le rendu de certains motifs, je souhaite appliquer un revêtement de cuivre (dans un premier temps) au fond des motifs. J'ai fait quelques tests encourageants, mais je souhaite fiabiliser l'adhérence du cuivre au fond de ces motifs (parfois il s'écaille, forme des cloques...).
Ma question est la suivante : Comment dois-je nettoyer/préparer/activer ma surface pour que le cuivre que je compte déposer au tampon adhère de façon pérenne ?

Pour mes essais, je dispose du matériel suivant :
- Lames de cutter (c'est là dessus que je m'entraine...),
- Alimentation de courant continu (Petit transformateur universel 0 / 3V / 4,4V / 6V / 7V /9V /12V - 500mA 6VA max),
- Eau salée,
- Solution cuivrée maison (230 ml d'eau déminéralisée ; environ 50 g de cristaux de sulfate de cuivre ; environ 13 ml d'acide sulfurique du commerce),
- Environ 50 g de cristaux de sulfate de cuivre,
- Lessive de soude du commerce,
- Acide sulfurique du commerce,
- Acide chlorhydrique du commerce,
- Essence C du commerce,
- Acétone du commerce,
- Eau déminéralisée (récupération de l'eau de condensation de mon déshumidificateur).

Ma gamme actuelle est la suivante :
- Dégraissage de la lame à l'essence C,
- Application du masque en vinyle,
- Dénudage des zones à attaquer,
- Attaque au tampon d'eau salée (7,5 V) par des applications fixes successives de 3 à 4 secondes (un déplacement du tampon entraine le décollement des parties les plus fines du masque),
- Renouvellement du mouchoir jetable dés noircissement de celui-ci,
- Rinçage à l'eau du robinet.

Problème constaté : Mauvais nettoyage supposé après traitement (gravure) car apparition inégale de corrosion orange/marron au bout de quelques heures/jours.

Voilà, j'ai essayé d'être le plus précis et exhaustif possible afin d'obtenir les conseils les plus judicieux. Ce que je souhaite, c'est déposer du cuivre au fond des motifs obtenus en une couche "durable" pouvant éventuellement servir de base au dépôt d'autres métaux de couleur différente.
Par avance, merci pour aide.

[roseleur]

Si j'ai bien compris, il y a deux problèmes :

• Adhérence du dépôt
• Oxydation après dépôt

En ce qui concerne le premier point, il n'y a, semble t'il, pas d'erreur dans le process. Le problème vient de la nature de la solution de cuivrage acide. Avec ce type de bain sur acier, le cuivre n'est pas adhérent : il faudrait utiliser un bain cyanuré, ce qui n'est pas forcément évident en terme d'approvisionnement et de risque (mais maitrisable si précautions).
Il faudrait consulter electrolyseautampon.com pour savoir quel type de bain ils proposent.

Pour le deuxième point, il s'agit d'une oxydation du cuivre, normale, plus visible sur du cuivre mat qui devrait être plus limitée après neutralisation dans une solution basique (Carbonate de soude ou lessive de soude par exemple).

[scarou]

Merci roseleur pour ton aide.

En fait, je me suis mal exprimé, la corrosion dont je parle est celle qui apparaît sur la lame après gravure lorsque je ne fais pas de dépôt de cuivre ensuite. C'est cette constatation qui me fait supposer qu'il y a des restes de solution saline ou autre qui polluent la surface. Comme je ne fais qu'un rinçage à l'eau, je me dis que ce n'est pas suffisant pour préparer la surface.

Par ailleurs, j'ai vu à maintes reprises qu'il est question "d'activer" la surface avant application du cuivre par électrolyse. Je n'ai pas trouvé en quoi cela consistait précisément.

Pour le type de bain, je vais voir ce que propose electrolyseautampon.com.

[roseleur]

Le sel est très corrosif pour les métaux et en particulier l'acier en raison du chlore qu'il contient. Une électrolyse au tampon avec une solution basique (lessive de soude) devrait permettre d'éviter le problème. Du reste un dégraissage électrolytique avec le même type de solution constituerait une bonne préparation avant cuivrage.

Je ne vois pas non plus à quoi correspond cette "activation" , à ma connaissance l'acier se traite par un bain de dégraissage électrolytique avant un bain basique (de cuivre par exemple) ou un bain de dégraissage électrolytique suivi d'un bain chimique de déroche (acide sulfurique dilué à 10%) avant un bain acide (nickelage par exemple).

[scarou]

Pour info, j'ai constitué mon bain sur la base de ces informations suivantes : lien et ici, il est dit une chose et son contraire au sujet de l'adhérence du cuivre en sulfate. A savoir

Ta méthode ne peut pas fonctionner, car le sulfate de cuivre attaque l'acier, même sans courant électrique. Dès que tu tremperas ta pièce d'acier dans ta solution, avec ou sans acide, avec ou sans courant, le fer va se recouvrir de cuivre pulvérulent qui n'adhérera pas, et ta pièce d'acier sera corrodée d'autant.

Ce à quoi il est opposé

l'acide sulfurique est justement là pour éviter le problème cité par moco.
Avec du sulfate de cuivre et de l'eau, le cuivre se dépose tout seul avant de faire passer du courant, mais il ne tient pas.
Avec de l'acide sulfurique, ça tient.
Bien sûr qu'il est inutile d'acheter de l'acide sulfurique concentré pour y mettre de l'eau
avec le l'acide sulfurique pour batterie ça va aussi bien, je laisse les chimistes matheux calculer les proportions exactes.

Chez moi je fais le contraire : je prends de l'acide sulfurique de batterie sans sulfate de cuivre et je fais passer le courant entre une anode en cuivre et la pièce en fer : au début, le fer ne reçoit que de l’hydrogène : au fur et a mesure que l'anode en cuivre se fait bouffer, l’électrolyte s'enrichit en cuivre, le cuivrage commence, et ça adhère bien.

Il ne faut pas tremper le fer dans l’électrolyte sans courant, il faut tremper la pièce à cuivrer sous tension.

Dans mon cas, l'utilisation d'un tampon ne simplifie sans doute pas le problème...

Je vais commencer par changer l’électrolyte de gravure par une solution basique comme tu le suggères. A ce propos, je dispose de lessive de soude du commerce (Hydroxyde de sodium 30,5%) : faut-il l'utiliser telle quelle ou la diluer ?

[roseleur]

L'électrolyse basique ne gravera pas le métal. C'est une étape supplémentaire à rajouter après gravage et pour limiter la corrosion ultérieure.

Pour l'adhérence du cuivrage acide, je maintiens ce que j'ai dit ; je rajouterais avec certitude que les électrolytes acides de cuivrage conviennent pour le plomb, métaux cuivreux et nickel mais pas pour le fer, l'aluminium et le zinc.

L'utilisation du tampon ne pose pas vraiment problème ; si le liquide est renouvelé régulièrement, cela doit fonctionner ; ce qui est en cause est bien la nature du bain.

[scarou]

L'électrolyse basique ne gravera pas le métal. C'est une étape supplémentaire à rajouter après gravage et pour limiter la corrosion ultérieure.

Je m'en suis rendu compte dés les premiers essais... (solution basique utilisée : 1 cuillère à café de cristaux de soude "Saint Marc" dans 250 ml d'eau déminéralisée). On obtiens bien un léger marquage mais s'agit-il d'un enlèvement de matière ou d'une pollution de la surface ? Quoi qu'il en soit, j'en suis venu à la même conclusion et voici ma gamme actuelle :

Gamme d’ornementation + cuivrage motifs sur lame
1. Dégraissage Essence C
2. Application du masque
3. Dénudage des zones à attaquer
4. Retouche du masque et des détails
5. Attaque électrolyse solution salée : (+) sur la lame ; (-) sur le tampon ; 7,5 V ; 3 à 4 s par application
6. Rinçage N°1 eau déminéralisée
7. Rinçage N°2 eau déminéralisée
8. Inverser la polarité !
9. Baisser le voltage à 3V !
10. Dégraissage Alcalin : (+) sur l'anode inox ; (-) sur la lame ; 3V ; 2 minutes maxi
11. Rinçage N°1 eau déminéralisée
12. Rinçage N°2 eau déminéralisée
13. Cuivrage au tampon : (+) sur le tampon imbibé de solution cuivrée ; (-) sur la lame ; 3V

Bien qu'étant inadaptée, la solution de cuivrage utilisée actuellement semble "mieux" adhérer aux motifs. Ce qui tend à confirmer l’efficacité du nettoyage. Cependant, cela ne sera probablement pas suffisant pour obtenir un cuivrage "pérenne".
Je vais essayer de trouver une solution de cuivrage alcaline si possible non cyanurée.