Techniques de métallisation pour moulage galvanoplastique

[Rpe34]

Je suis nouveau sur le forum et très intéressé par la technique de moulage/électrodéposition de cuivre. Ce n'est pas tout a fait dans le cadre de ce sujet mais ça s'en rapproche énormément dans la technique a utiliser.

Je m'explique. Je suis a la recherche d'une méthode pour créer des motifs en cuivre destiné à de l'émaillage.
Pour cela je dois créer des pièces de cuivre de 10-15 cm² (épaisseur de 1,5-2mm) comprenant des cavités de 0,8mm de profondeur.

A ma disposition, j'ai plusieurs techniques :
- fraiser le cuivre à l'aide de fraises au carbure (j'ai déjà testé, long, laborieux et très couteux) ;
- dessiner des contours avec un vernis asphalte et creuser les cavités par de l'acide nitrique ou par corrosion électrochimique (j'ai testé la première qui marche mais les contours sont imprécis ; du fait de l'attaque acide, le vernis ayant tendance à se décoller pendant le processus) .

Je souhaite tester la méthode que vous avez décrite, c'est a dire, travailler avec un moule, le rendre conducteur et électrodéposer du cuivre pour obtenir la pièce.
Mes premiers essais ne donnent strictement rien et je ne parviens pas à déposer de cuivre.
Mon bain est composé d'eau + 8-9% d'acide sulfurique, saturé en sulfate de cuivre à température ambiante.
J'ai une alimentation réglable en courant et intensité (que je positionne vers 2v et ampérage en fonction du dépôt), le + est relié a une plaque de cuivre de 10 cm² et le - relié à la pièce que je veux travailler.

Les dépôts sur pièces métalliques se font (même si le cuivre déposé est très sombre et limite granuleux).

Mais je souhaite appliquer ce procédé sur une surface non conductrice (moule). Mes premiers essais sont complètement négatifs : aucun dépôt ne se formant. Ni la peinture glycéro au cuivre, ni le coloriage au fusain ne donne de résultat.
J'ai vu qu'on pouvait utiliser de la poudre de cuivre : quelqu'un qui a testé le principe, peut-il indiquer où l'acheter et comment l'utiliser ?
Je pense pour ma part réaliser des moules en plastique (type bicouche) ou en plâtre.
Quel serait votre conseil ?

[roseleur]

En préambule, je dirais que je ne suis pas certain à priori que le cuivre déposé par galvanoplastie résiste correctement à l'exposition dans des fours d'émaillage. J'ai personnellement rencontré des difficultés à la brasure avec un chalumeau : cloquage du cuivre dans son épaisseur du probablement à des fragilités internes du métal. Il est possible que sur des dépôts relativement épais comme ceux recherchés ici et suivant les conditions opératoires, le problème ne se pose pas. La soudure est de toute façon réalisable d'après ce que l'on constate sur certains objets galvanoplastiques anciens.

La première réaction est qu'un dépôt sombre indique en principe un excès de courant, ce qui me semble un peu étonnant au vu de la surface exposée et du voltage. Quel est le métal support utilisé ? Quel est le volume de bain et la anode-pièce ?

Pour la question de la métallisation initiale, la poudre de cuivre marche bien. J'en ai achetée il y a déjà quelques temps à la société Tourde (tourde.fr) : on l'utilise directement sèche ou en la mélangeant avec un peu d'acétone et une pointe de vernis (genre en vernis aérosol) pour l'adhérence.
Le début d'électrolyse est un peu délicat : il faut monter très progressivement le courant. Le graphite en poudre fonctionne également.

[Rpe34]

Merci pour la réponse.
Si ce que vous dites est exact, je vais avoir du mal a mettre en pratique cette technique. Afin de le vérifier il faut que je me procure du graphite ou du cuivre en poudre afin de générer une forme "decolable" que je cuirai au four pour voir comment elle se comporte. J'ai donc a réaliser cette première étape et j'en suis encore loin. Pour répondre aux questions et vérifier si mon installation est bien dimensionnée, voici dans quoi je travaille pour le bain a 9-10% d'acide sulfurique sature en CuSo4:
Cuve de 15cm de diamètre, anode et cathode séparée de 10-12 cm profondeur 7-8cm, agitation magnétique, a 20°C, et anode en cuivre pur (plaque de cuivre 7x5 ep 1mm).
La tension continue est inférieure a 3v et l'intensité inférieure a 1A, fournies par une alimentation de laboratoire achetée chez Conrad (Max 30v). Les connexion sont faites a l'aide des câbles d'origine termines par des pinces crocodiles.

Je vous tiendrai informe de mes avancées des que j'aurai broyé le fusain que j'ai acheté, je vais choisir un objet plat non poreux sur lequel je vais passer la poudre de graphite. Pour le cuivre, je ferai le meme test des que j'en aurai. Je ne sais pas quel est le bon moyen pour connecter l'objet et assurer le meilleur contact.
Bref, pas mal de choses a tester avant de parvenir a quelquechose. Je n'ai pas d'idée sur le temps nécessaire pour une électrodéposition de 1mm minimum.

A suivre.

[roseleur]

La dimension de la cuve est relativement petite, il serait souhaitable d'agrandir un peu le volume : une dizaine de litres minimum me semblent nécessaires pour être un peu plus à l'aise.

En ce qui concerne le contact, il est préférable au départ d'en faire plusieurs quitte à les supprimer en quasi totalité dès que le processus est correctement enclenché et que le moule est revêtu uniformément.
Pour ce faire, je suspends le moule à un crochet en cuivre et j'établis le contact entre le crochet et le moule (en élastomère) en enfonçant les extrémités des morceaux de fil laiton de 4/10ème directement dans l'élastomère avant de passer la poudre de cuivre.

Le temps nécessaire pour l'électrodéposition du cuivre est assez long : pour 1 mm, il faut compter plusieurs jours ; c'est variable et fonction du voltage.

Pour ce qui concerne l'agitation, j'ai obtenu de bons résultats sans. Je la déconseille en début de processus tant que le moule n'est pas entièrement métallisé, la poudre de cuivre risque de s'enlever sous l'action des remous. Ensuite, elle ne posera pas de problème et améliorera l'homogénéité du dépôt.

[Rpe34]

Très bien, je vais intégrer ces points pour la suite de mes tests. La dimension de la cuve a été limitée par le manque de sulfate de cuivre. Je dois également en acheter sur internet car je ne sais pas si celui vendu en jardinerie est assez pur... sinon, où en trouve-ton en grosse quantité ?

[roseleur]

On en trouve chez Parant Michaux.

[Rpe34]

J'ai donc passé commande sur internet pour acheter du sulfate de cuivre en quantité suffisante pour fabriquer mon bain cuivrique (de l'ordre de 5 litres dans un contenant de 25 cm de large, agité).
Mes premiers essais avec le petit bain actuel m'ont quand même permis de réaliser une électrodéposition de qualité (1mm sur un motif métallique après 10h de travail sous 1V environ et 0,7-0,9 A).
Le dépôt assez épais me semble de bonne nature, couleur orange-crème mat, et très brillant une fois brossé au touret. Le passage sur la partie abrasive du touret montre une bonne solidité, ce qui est intéressant pour la suite. Il reste à vérifier la tenue à 800-900°C.

Q1 : Pour l'anode, est-t-il possible d'utiliser du tuyau en cuivre de plomberie ?

Je dois ensuite appliquer la technique sur un matériau non conducteur qui servira de moule.
Je dois préalablement choisir la nature du support tendre à utiliser pour réaliser mon moule. Je vais utiliser une fraise pour réaliser le "négatif" et je peux utiliser du bois, du plâtre ou du plastique ou autre. Des essais sont à réaliser afin de choisir.
Pour l'instant, je n'ai eu aucun résultat, ni avec peinture conductrice, ni avec un fusain gras broyé : aucun dépôt de cuivre et le fusain broyé n'accroche pas et se disperse dans la solution de sulfate...
J'ai commandé du graphite en poudre pour poursuivre.
J'ai aussi contacté Tourde pour acheter du cuivre en poudre, mais il n'en vendent pas ou plus.

Q2 :Connaissez vous d'autres fournisseurs, quelles tailles de particules faut-il demander (en microns) ?

Q3 : Dernier point concernant l'argenture. Si j'ai bien compris, les bains de type cyanure d'argent basique ne donnent pas de dépôt brillant. Si tel est le cas, ou peut-on se procurer ce type de bain et quel est son coût ?
Merci pour l'aide, je vais avancer.

[roseleur]

Réponse 1 : Je pense qu'il n'y a pas de problème à utiliser du cuivre de plomberie, je ne connais pas sa pureté mais le bain de cuivrage mat est par expérience relativement tolérant aux impuretés ou métaux parasites.

Réponse 2 : Je n'en connais pas d'autres mais il me semble que sur les moteurs de recherche on obtient des résultats avec la requête "poudre cuivre". Pour la taille des particules je ne sais pas mais je sais que leur forme peut avoir une importance, les formes dendritiques auraient une meilleure accroche. La taille des particules, de mon point de vue doit être la plus petite possible.

Réponse 3 : Le fournisseur cité plus haut (Parant-Michaux) distribue aussi ce type de bains.

D'autre part, moins le matériau de moulage sera lisse et poli et mieux il accrochera la poudre. Comme je l'ai dit plus haut, la poudre peut être mélangée dans de l'acétone et quelques goutes de vernis afin d'améliorer l'adhérence.
Il faut également éviter l'agitation en début de processus.

[Rpe34]

Merci pour ces derniers conseils. J'attends de recevoir tout mon matériel et commence mes essais sérieux. Je donnerai un état d'avancement la semaine prochaine probablement. J'ai regardé une autre approche qui consiste a utiliser du copperclay (une pâte de cuivre) qui se travaille a froid et se cuit au four a emaux pour donner du cuivre métal mais le moulage semble complique.

[Rpe34]

Voici quelques nouvelles de mes tests : j'ai reçu de la poudre de cuivre assez fine d'une part et j'ai préparé mon bain cuivrique de 6 litres (H2SO4 concentre 500 g + eau dem. 5,5 litres avec ajout de 1kg de sulfate de cuivre - environ 200g sont restés au fond non solubilisés -).
La cuve mesure 30 X 20 et 15 cm de solution. J'ai la possibilité d'agiter magnétiquement avec un barreau aimanté.
La cathode et l'anode sont espacées de 8-10cm environ.

J'ai préparé deux "suspensions conductrices" :
- graphite poudre + acétone + quelques gouttes de vernis
- cuivre fin + acétone + quelques gouttes de vernis

Résultats des essais :

1- moule en bois, enduit de graphite sur sa moitié et avec cuivre sur son autre moitié.
- séchage de la pièce, positionnement d'une pince crocodile a cheval sur les deux zones (graphite et cuivre)
- immersion dans le bain, sans agitation
tension de 1,2 V et intensité 0,7 ampère
après une nuit dans ces conditions:
- partie graphite : aucun dépôt
- partie cuivre : dépôt de 1mm environ, non homogène, "boursouflé" et très friable par endroit, de couleur orange foncé/rouge après rinçage et séchage, décollage difficile et cassures a plusieurs endroit. Seule une partie un peu plus solide est restée intacte. Elle est de couleur sombre mais on retrouve les formes du moule.

2- Moule en PVC blanc, dans le lequel a été creusé un sillon de 2mm de profondeur, enduit de cuivre poudre.
Après une nuit (1,4V-0,75 A), il y a un dépôt très granuleux et très fiable. Les photos montrent le résultat. Le décollage est impossible. Seule une petite zone vient d'un bloc et on retrouve le contour du moule.

Bref, le résultat initial est moyen mais je ne maitrise probablement pas la technique.
A la lecture de ces résultats, avez vous des conseils ?
Merci de votre aide.