Anodisation

Le groupe Verbrugge à repris en 2010 l’activité de Tecal pour créer Tecal-Verbrugge. Notre site Virois (14) est spécialisé dans l’anodisation (OAS) et plus généralement dans le traitement électrolytique et chimique des alliages d’aluminium : coloration électrolytique, brillantage, spectrocoloration…

Nous mettons en valeur et renforçons toutes vos pièces en aluminium dans des secteurs aussi variés que le bâtiment, la mécanique, le mobilier, l’éclairage, l’automobile, l’aéronautique…

Nous avons les capacités d’anodiser des pièces allant jusqu’à : 3000 x 600 x 1600 mm.

Anodisation fiche technique

Anodisation

L’anodisation est un traitement de surface qui protège une pièce en aluminium par oxydation anodique. Doué de remarquables propriétés de protection, d’isolation thermique et électrique, l’oxyde d’aluminium protège également le métal des abrasions et des rayures mécaniques superficielles, du fait de sa dureté. Le film est transparent et devient presque inerte aux agents atmosphériques après avoir subi un traitement de colmatage adéquat.

Anodisation

L’aluminium et ses alliages ont la propriété de se recouvrir en surface d’une faible couche d’oxyde appelée alumine. Cette couche d’alumine a pour caractéristique première de renforcer la résistance de l’aluminium à la corrosion ; résistance d’autant plus élevée que cette couche est épaisse. Notons que pour obtenir 20 mm (20 microns : épaisseur moyenne), il faut traiter l’aluminium durant 45 minutes.

Le procédé d’anodisation

anodisation-schemaEn premier lieu, il faut immerger la pièce en aluminium à traiter dans une solution aqueuse d’acide sulfurique (elle aura le rôle d’anode), ainsi qu’une électrode en aluminium servant de cathode. Ensuite, on provoque l’électrolyse de la solution en faisant traverser le bain par un courant continu provenant d’un redresseur. Ainsi, l’eau se décompose en hydrogène H+ et oxygène O2 : H+ se dégage sur la cathode et O2 se dégage à l’anode. Très avide d’oxygène, l’aluminium l’absorbe pour former un corps nouveau : l’oxyde d’alumine Al2O3, plus communément appelé alumine. anodisation

Pourquoi un film d’alumine ?

Doué de remarquables propriétés de protection, d’isolation thermique et électrique, l’oxyde d’aluminium protège également le métal des abrasions et des rayures mécaniques superficielles, du fait de sa dureté. Le film est transparent et devient presque inerte aux agents atmosphériques après avoir subi un traitement de colmatage adéquat.

Bénéfices :

– décoration de la surface,
– résistance à la corrosion atmosphérique,
– résistance aux produits chimiques,
– propriétés mécaniques,
– isolement thermique,
– aptitude au frottement,
– aptitude au collage,
– résistance à l’usure par abrasion ou érosion.

Contraintes :

– incidence sur les tolérances dimensionnelles et l’état de surface,
– mise en évidence de la structure métallurgique et des défauts de pea

Quels types de films ?
Des épaisseurs différentes

La norme ISO répertorie les types de films classiques (oxydation anodique de dureté 220 HV) en 5 classes d’épaisseur moyenne de couche d’oxyde, elle-même exprimée en microns (1000 microns = 1 millimètre), allant de 5 à 10 microns (en application intérieure), à 15 à 25 microns (en extérieur ; 25 pour les applications maritimes et les zones industrielles à haut taux de pollution). A cette classification s’ajoute l’oxydation anodique renforcée (30 à 40 microns), pour une excellente protection (dureté de 340 HV), bien qu’inférieure à l’oxydation anodique dure (420 à 450 HV). L’oxydation anodique renforcée a pour avantage de se colmater facilement et correctement, permettant une meilleure tenue à la corrosion que l’oxydation anodique classique, et favorisant le glissement par rapport à l’oxydation anodique dure. A cela s’ajoute un prix compétitif vis-à-vis de l’oxydation anodique dure et une maîtrise plus fiable du process. Le choix des épaisseurs doit être défini avec l’utilisateur et est fonction du degré d’agressivité du climat et de l’environnement dans lequel le matériau doit être installé.

La dureté

La dureté propre de l’alumine est très grande, se situant entre les chiffres 7 et 8 de l’échelle de Mohs, soit entre le quartz et la topaze.

La coloration conventionnelle

coloration-anodisationLa porosité de la couche d’alumine varie selon les conditions de travail ; il suffit de modifier sa structure pour obtenir les résultats désirés. Pour colorer les surfaces anodisées, il suffit de remplir les pores des cellules avec une matière appropriée de la couleur désirée pour que la transparence de la couche d’oxyde d’aluminium donne l’illusion que la totalité de la masse d’oxyde est colorée. Cette opération est suivie d’un colmatage. anodisation

Le colmatage

Le colmatage, en hydratant la couche d’alumine, dilate et ferme les pores en emprisonnant le colorant.

L’aspect final

L’aspect final est fortement influencé par la composition du métal. D’autre part la coloration permet de réaliser des effets décoratifs remarquables et ouvre, en combinaison avec les différentes préparations de surface, des perspectives presque infinies d’aspect, de présentation, de décor.

Anodisation renforcée

Ce procédé a l’avantage de donner une couche plus souple et moins sensible à la dilatation et au faïençage que l’oxydation anodique dure. Il a aussi la possibilité d’être colmaté correctement par rapport à l’oxydation anodique dure, ce qui lui confère une absence de pollution par des éléments en contact lors de son utilisation.

Anodisation renforcée

Voisin de l’oxydation anodique dure (mais plus souple et moins sensible à la dilatation), ce procédé permet d’atteindre une dureté superficielle de 450Hv (en fonction des alliages). A l’origine ce traitement était destiné pour les pistons et maîtres cylindre des systèmes de freinage type ABS de grands groupes comme TEVES ALLEMAGNE, BOSCH, ainsi que sur des répartiteurs hydrauliques du système de freinage du TGV : SAB WABCO, actuellement FAIVELEY TRANSPORTS.

Des fabricants de poulies aluminium (THYSSEN KRUPP) nous ont transféré leur production de pièces à problématiques d’usure dus à des frottements (poulie de refroidissement moteur AUDI, PORSCHE, RENAUL, RVI).

Nous l’employons actuellement chez des concepteurs de machines spéciales pour la même finalité. (Pharmacie, Médical, Agroalimentaire, Nucléaire) Ce procédé est aussi utilisé dans la prothèse médical lorsque le titane est exclu.

Ce traitement, sur le plan dureté, est garanti à 340 HV/15g (hors alliage fortement allié avec du cuivre) et peut atteindre 450 HV sous 50 g suivant certains alliages. Il est plus performant sur des alliages de la gamme 6000 ou 5000 que la gamme 2000.

Soit 120 HV de plus que l’oxydation classique et 100 HV de moins que l’oxydation anodique dure.

Valeurs très approchantes de l’anodisation dure. Fiabilité : plus de 10 ans d’antériorité chez AUDI

Ce procédé a l’avantage de donner une couche plus souple ; moins soumise à de grandes variations de dilatation ou de faïençage que l’oxydation anodique dure.

Il a aussi la possibilité d’être colmaté correctement par rapport à l’oxydation anodique dure, ce qui lui confère une absence de pollution par des éléments en contact lors de son utilisation.

Le process de base est différent de l’oxydation anodique dure :

La température n’est plus à 4° mais une température de 16°. Les voltages ne sont plus de 80 à 100 volts, mais dans des valeurs plus basses 18 à 20 volts. Les temps de traitement sont sensiblement identiques à l’anodisation dure.

L’oxydation anodique renforcée n’est pas un dépôt électrolytique d’un métal mais une transformation superficielle de la surface ce qui lui confère une adhérence identique à un traitement thermique.

dual

Autres avantages importants :

Les Valeurs d’usinage Ra Rt et Portance sont beaucoup moins détériorées que lors de l’anodisation dure : ce qui assurent, pour des transports de fluides ou d’air chargé de particules en contact sous haute pression, une longévité plus importante.

Avantages à prendre en compte :

– Prix très compétitif par rapport à l’anodisation dure.
– Fiabilité du process.
– Maîtrise du process ( + de 10ans d’antériorité)

TECAL possède sur son site de VIRE l’outil qui lui permet d’effectuer ce traitement dans d’excellentes conditions et sur de grandes séries.

Conversion chimique ou passivation

Transformation chimique de la surface de l’aluminium par dépôts d’oxydes ou de sels insolubles et adhérents types Alodines, Surtec, etc. Ces traitements constituent une préparation avant peinture ou une protection pour le stockage.

Préparation de surface

Avant le traitement d’anodisation (oxydation anodique) de l’aluminium, il est possible de lui donner l’aspect de son choix : satiné, poli, brillant, granuleux, rugueux, à motifs… Il existe plusieurs types de préparation de surface :

A / Polissage mécanique manuel ou automatique.

Permet l’élimination par abrasion mécanique des défauts de surface (rayures, coups etc.
Obtention d’aspect brillant ou semi brillant lapidé finition Scotch brite.mat

B / Traitement par impact microbillage, sablage, grenaillage.

Permet de nettoyer la surface et donner un aspect décoratif semi brillant ou diffusant.

C / Voie chimique Satinage :

Permet par dissolution superficielle du métal l’ élimination de frayures défauts de filage et l’obtention d’une matité plus ou moins prononcée.

D / Voie chimique : brillantage :

Obtention par suppression des reliefs microscopiques d’un pouvoir réfléchissant maximal. (Effet miroir)

Préparation de surface

Avant le traitement d’anodisation (oxydation anodique) de l’aluminium, il est possible de lui donner l’aspect de son choix : satiné, poli, brillant, granuleux, rugueux, à motifs…
Il existe plusieurs types de préparations de surface, mécaniques ou chimiques.

Le brillantage

annodObtenir un aspect Grand Brillant sur Aluminium

Par érosion chimique (attaque chimique de la partie superficielle de la pièce), la surface de la pièce est lissée, éliminant ainsi les aspérités que le polissage mécanique n’est pas capable de supprimer. Ce procédé permet ainsi d’obtenir des pièces dont l’aspect se rapproche fortement du chrome ou du miroir. Pour exemple, nous produisons les enjoliveurs de baies latérales pour Renault VelSatis et Peugeot 607, ainsi que des réflecteurs pour le secteur de mobilier urbain et du luminaire). anodisation
anodisation

annodengLe polissage mécanique

Un polissage traditionnel et un polissage automatisé

Par frottement (érosion mécanique), la surface de la pièce est lissée, éliminant ainsi les aspérités les plus importantes, et permettant d’obtenir une surface uniforme et plus ou moins réfléchissante. Ce procédé peut ainsi permettre de donner plus de profondeur à l’aspect de la pièce. Nous possédons des ateliers de polissage mécanique manuel ainsi que 2 automates.

Le satinage

satinageObtenir un aspect mat sur aluminium

Le satinage est un procédé d’abrasion chimique permettant d’éliminer les rugosités de surface, tout en donnant à la pièce un aspect mat plus ou moins prononcé. satinage

sablageLe sablage

Obtenir un aspect satiné sur aluminium

Le sablage est un procédé de satinage mécanique par projection de grains abrasifs à arrêtes vives, de dimensions déterminées.

Le grenaillage

Le grenaillage est un procédé de satinage mécanique par projection de grenailles métalliques. Il permet aussi d’augmenter la limite de fatigue des pièces coulées ou matricées.

Coloration

A/ Coloration chimique :

Immersion de pièces d’aluminium anodisées dans un colorant minéral ou organique. La nuance varie selon le temps de l’immersion.
Ce procédé par absorption, assimilable à la teinture permet d’obtenir de nombreuses couleurs.

coloration électrolytique
 supcolor
La colorisation électrolytique : Comment ça marche ?
boule

Une fois la couche d’oxyde créée (anodisation couleur), les pièces en alliage d’aluminium sont immergées dans un colorant minéral organique durant un temps variable selon la nuance à obtenir : c’est la coloration électrolytique par absorption. Les possibilités de couleurs pour l’aluminium anodisé sont nombreuses.

Toutefois cette technique souffre de 2 inconvénients majeurs :

– les disparités de coloration sont possibles d’une série à l’autre par rapport à l’échantillon,

– l’impossibilité de garantir la tenue de la plupart des coloris en milieu extérieur (dégradation causée par les rayonnements ultraviolets).
chantillon

Dans ce dernier cas, ne sont utilisées que les nuances de champagne (or minéral).

Obtenue avec des bases minérales, la teinte se maintient dans le temps sans s’altérer, mais le choix est limité, allant de la coloration champagne (or minéral, clair à foncé) à la coloration noire, en passant par le bronze (clair à foncé).De la même façon on peut obtenir la coloration noire ainsi qu’une coloration dite canon de fusil Ÿ (teinte bleue foncée irisée tirant vers le gris anthracite).

B/ Coloration Electrolytique ou électro coloration :

Electrodéposition sous courant alternatif d’un sel généralement d’étain dans la couche anodisée.
La quantité de sels déposés permet d’obtenir des couleurs allant du bronze clair au bronze foncé (chocolat) et saturation noir.

Coloration Electrolytique ou Electrocoloration

Le principe consiste à déposer un métal dans les pores d’une couche d’alumine non colmatée. Le métal se dépose au fond des pores en phase cathodique et les teintes obtenues sont fonction de la quantité déposée et de la nature des ions métalliques. La plupart des procédés utilisent un courant alternatif pour réaliser le dépôt. En théorie tous les métaux peuvent être déposés dans une couche d’alumine : Le principal reste le sel d’étain (sulfate stanneux) .Ce procédé permet d’obtenir des teintes variant du bronze clair au bronze foncé. La teinte noire est obtenue lorsqu’il a saturation de la couche d’alumine.

Ces procédés ne peuvent être utilisés sur des alliages au cuivre ou au silicium (Al Si / Al –Cu) les montages eux aussi doivent être réalisés en aluminium ( titane à proscrire) L‘avantage de cette coloration reste son excellente tenue aux UV et est par conséquent bien adaptée au secteur du bâtiment et en règle générale pour les applications extérieures.

C/ Spectrocoloration :

Ce procédé de coloration révolutionnaire est obtenu à l’aide d’une combinaison de paramètres chimiques et électriques gérés par un process informatique permettant la formation d’une couche superficielle d’alumine contrôlée dans sa dimension, sa distribution et son orientation. Ce procédé permet d’obtenir les teintes pastel Ÿ de l’arc en ciel.

Spectrocoloration

allcouleur

Les couleurs, ça se discute

prismeLa lumière est une onde, composée d’un spectre (lumineux), c’est-à-dire un ensemble de rayons lumineux (se déplaçant par paquets) qui se différencient et s’identifient grâce à leurs longueurs d’onde propres (longueur d’un paquet, évaluée en nm (nanomètres), i.e. en millionième de millimètre). A chaque longueur d’onde correspond une nuance de couleur.

La particularité de la lumière blanche (la lumière naturelle) est l’étendue de son spectre : elle est composée de l’ensemble de toutes les couleurs comprises entre les infrarouges (lambda> 780 nm) et les ultraviolets (lambda< 380 nm).

Une lumière paraît colorée lorsque certaines couleurs la composant sont prédominantes.

Par exemple, l’océan paraît bleu car les rayons de longueur d’onde correspondant au bleu sont plus intenses que les rayons des autres couleurs.
oeilprismePour illustrer, sur l’image ci-contre (représentant le spectre d’une lumière), on s’aperçoit que la lumière émet toutes les couleurs, mais principalement du rouge. On peut donc conclure que la lumière émise semble de couleur rouge. Lorsqu’un rayon percute une épaisseur de verre, il est dévié. A chaque longueur d’onde (donc à chaque couleur) correspond un angle de déviation différent.

megaprismeAinsi, on peut observer des phénomènes de diffraction (décomposition de la lumière, tel un filtre) lorsqu’on utilise un prisme. Le phénomène est le suivant :

– tous les rayons composant la lumière blanche arrivent tous parallèles entre eux vers le prisme (toutes les couleurs sont alors confondues)

– une fois dans l’épaisseur du verre, chaque rayon est dévié de manière différente, ce qui provoque la séparation des couleurs.

Notre oeil est alors capable de distinguer chacune des couleurs composant la source lumineuse.

Une idée ancestrale, un procédé ultra-moderne

Lors de l’anodisation de la pièce d’aluminium (voir plus loin), celle-ci se recouvre d’une peau incolore poreuse (de 3 à 40 microns). Une fois la pièce entièrement traitée, les pores (correspondant aux endroits d’attaque électrique de la pièce, nécessaires pour l’anodisation) sont colmatés.

Dans le cas d’une pièce uniquement anodisée, cette peau joue le rôle d’un verre transparent, sur le plan optique (laissant apparaître la couleur naturelle grise de l’aluminium).

oneprisme

Notre technologie (développée et maîtrisée), la spectrocoloration, est un procédé exceptionnel permettant de colorer cette peau (qui tient alors le rôle de verre teinté ou coloré, sur le plan optique) sans utiliser d’additif.

Le principe est de déformer les pores existants de telle manière qu’y apparaissent des facettes sur l’ensemble de la surface intérieure des pores. Chacune de ces facettes va jouer le rôle de prisme, et ainsi, diffracter la lumière reçue. Par un ingénieux procédé d’orientation de ces prismes, et par le biais de multiples réflexions (rayons réfléchis) et réfractions (rayons absorbés) à l’intérieur de chacun des pores, certaines longueurs d’ondes sont absorbées, les autres sont réfléchies ; ce sont ces dernières que notreoeil perçoit.

Ce procédé de coloration révolutionnaire est obtenu à l’aide d’une combinaison de paramètres chimiques et électriques gérés par un process informatique permettant la formation d’une couche superficielle d’alumine contrôlée dans sa dimension, sa distribution et son orientation.

Si le métal paraît coloré, c’est en raison des propriétés de la lumière blanche, composée d’un spectre de couleur allant du rouge au violet.

Ainsi, entre la lumière solaire (le rayon incident émis) et le rayon réfléchi passant par la couche orientée, l’interférence supprime certaines longueurs d’ondes, ce qui a pour conséquence le fait que l’oeil ne perçoit que certaines teintes (les couleurs qui n’ont pas été absorbées) : la pièce n’est pas colorée, c’est une illusion d’optique.

Comme on peut le voir sur le schéma précédent, le procédé de spectrocoloration permet de ne laisser passer que des couleurs que l’on définit auparavant. Ainsi, si l’on souhaite obtenir la couleur turquoise , il suffit d’orienter et positionner les facettes de telle manière qu’elles absorbent les rayons rouges et laissent passer (réfléchissent) les verts et les bleus.

Un matériau et des couleurs inaltérables – Un atout design

La tenue de la coloration aux UV est excellente : le produit est stable et possède une très bonne protection contre la corrosion (du fait de l’anodisation). De plus, sa tenue est même garantie pour certains milieux agressifs tels que les vapeurs salines ou chlorées, les agents chimiques (de synthèse, ou naturel comme la sueur), les produits cosmétiques et les vapeurs d’essence.

Le maintien parfait de la coloration en utilisation extérieure est donc nettement supérieur à celui obtenu par pigmentation. De surcroît, sa résistance aux solvants est totale.

La spectrocoloration permet de colorer l’aluminium, tout en gardant ses caractéristiques propres, tant sur le plan mécanique, qu’esthétique : éclat métallique, toucher métallique, veines du métal.

Ce procédé évite aussi le phénomène de damier (se manifestant lors de la teinte du métal), permettant une très bonne homogénéité et précision dans les couleurs.

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Un procédé totalement écologique

La coloration obtenue ne nécessite aucun ajout de colorant et ainsi ne produit aucune pollution. Ceci donne à l’entreprise ainsi qu’à ses clients une image de protection de l’environnement et de modernité.

Ce procédé possède un avantage net sur le plan du recyclage, sachant que l’aluminium brut est 100% recyclable. En effet, en fin de vie, l’aluminium peut être refondu directement, contrairement à la coloration par peinture (pour laquelle il est nécessaire de décaper la pièce au préalable avant recyclage).

Où produisons-nous ?

Nous spectrocolorons vos pièces d’aluminium sur notre chaîne entièrement automatique d’anodisation et de spectrocoloration, gérée par terminal numérique :
– L. 3000 mm / l. 600 mm / H. 1600 mm
– à 7 500 ampères & 25 V
– 3 bains d’anodisation
– 2 bains de brillantage pour 1 bain toutes les 10 minutes

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