Observation de la structure des pores d’anodisation
Question
L’anodisation est un traitement de surface couramment appliqué sur l’aluminium, le titane ou d’autres métaux pouvant être passivés. Cette oxydation anodique peut renforcer la tenue à la corrosion, améliorer la dureté et la résistance à l’abrasion, diminuer le coefficient de frottement, augmenter l’accroche d’un revêtement terminal ou simplement modifier l’aspect (incolore ou teinté) de la surface.
Selon l’électrolyte employé, l’anodisation peut conduire à la formation d’une structure colonnaire poreuse qui permet, par exemple, l’imprégnation d’un colorant.
Comment caractériser la structure poreuse obtenue par anodisation en vue de l’optimiser ?
Expertise
Materia Nova possède une grande expertise sur le procédé d’anodisation [Anodisation - Materia Nova - innovation center] et des capacités de développement à l’échelle pilote [Ligne pilote de galvanisation et d'anodisation (450mm*300mm*300mm) - Materia Nova - innovation center].La préparation des surfaces, la composition et de la qualité des bains ainsi que les conditions d’application définissent la taille, la forme, l’épaisseur et la composition de la couche poreuse. Nous présentons ici la manière dont on peut caractériser la structure nanométrique d’une couche d’anodisation poreuse.
Des tests « macroscopiques » simples sont souvent effectués pour vérifier la qualité des couches produites. Ces techniques sont généralement insuffisantes dans le cadre du développement et de l’optimisation de nouveaux procédés. En effet, il faut pouvoir observer et caractériser la structure fine des porosités et leur composition : la taille moyenne des pores et leur densité surfacique sont des paramètres clés pour maitriser son process. Ceci est particulièrement critique quand des duretés élevées sont exigées ou si l’aspect esthétique prime.
L’observation des pores est réalisée avec un Microscope Electronique à Balayage (MEB) [Microscope Electronique à Balayage (MEB) - Materia Nova - innovation center] à haute résolution. La figure ci-dessous montre une image en coupe de la couche d’anodisation après cryofracture de l’échantillon :
La structure colonnaire est clairement visible sur cette image. L’épaisseur moyenne de la couche est de 2.4 µm. Vue de dessus (ci-dessous, image de gauche), on peut clairement voir les pores ouverts. Les images obtenues à grandissement élevé sont retraitées avec un logiciel d’analyse (image de droite) afin de déterminer la taille moyenne des pores, leur distribution et la densité surfacique.
Traitement d’image
La densité surfacique, obtenue grâce à l’image traitée, est de 30 %.
Le graphique suivant illustre la distribution de taille. Dans ce cas, le diamètre moyen des pores est de 34 nm. Un quart des pores a un diamètre compris entre 33 et 35 nm. Environ 56 % des pores ont un diamètre de +/- 3 nm autour de la valeur moyenne.
Solution
Materia Nova possède un parc d’équipements et des compétences techniques permettant de caractériser finement la porosité des couches d’anodisation afin d’optimiser leur morphologie.