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L’anodisation noire fait référence au processus d’anodisation d’une pièce en aluminium, puis de sa teinture en noir à l’aide d’un colorant approprié. Elle ne doit pas être confondue avec le revêtement d’oxyde noir qui ne convient pas aux pièces en aluminium. L’aluminium anodisé offre une meilleure résistance à l’usure et à la corrosion, tandis que les pièces anodisées noires ont les avantages supplémentaires d’être absorbantes pour la lumière tout en étant capables de rayonner efficacement la chaleur. Cet article décrit ce qu’est l’anodisation noire, comment elle fonctionne, ainsi que ses différents avantages et inconvénients.
Qu’est-ce que l’anodisation noire ?
L’anodisation noire fait référence au processus électrochimique de noircissement d’une pièce en aluminium en effectuant d’abord une anodisation standard pour créer une couche d’oxyde d’aluminium semi-poreuse. La couche d’oxyde est ensuite teinte en noir à l’aide de l’une des trois techniques de teinture suivantes : teinture organique, teinture inorganique ou teinture électrolytique à l’aide de sels métalliques.
Les métaux qui peuvent être anodisés en noir sont l’aluminium, le magnésium et le titane. L’aluminium, cependant, est le matériau le plus couramment utilisé pour l’anodisation noire. Il convient de noter que toutes les qualités d’aluminium ne peuvent pas être anodisées en noir. Seules les séries en aluminium 5, 6 et 7 peuvent être anodisées.
Comment fonctionne l’anodisation noire ?
L’anodisation noire fonctionne en anodisant d’abord la pièce en utilisant le procédé d’anodisation standard avec un procédé d’anodisation de type II ou de type III. Une épaisseur minimale de revêtement anodisé de 25 microns ou plus est recommandée pour une résistance optimale des couleurs. Une fois anodisée, la pièce aura une structure de surface semi-poreuse. Ces pores sont utilisés pour retenir le colorant noir.
Il existe trois types de techniques de teinture, comme décrit ci-dessous :
- Pigments organiques : Ces colorants sont dissous dans de l’eau chaude puis placés dans le bain de teinture. La pièce est immergée dans le bain de teinture et le colorant remplit la surface semi-poreuse de la couche anodique. En règle générale, la teinture noire nécessite un temps de teinture supplémentaire par rapport aux couleurs plus claires. Les pièces à teinture organique ne sont pas recommandées pour une utilisation en extérieur.
- Pigments inorganiques : Ces pigments ne sont pas solubles dans l’eau. Les pigments inorganiques produisent des revêtements avec une excellente résistance à la lumière. Pour l’anodisation noire, des pièces peuvent être produites avec des sels inorganiques de sulfure de cobalt.
- Teinture électrolytique : Après une anodisation normale, les pièces sont placées dans un autre bain d’électrolyse avec une solution contenant des sels de métaux lourds. La couche anodique sert de cathode, et une électrode en acier inoxydable est placée dans le bain d’électrolyte acide. Les sels métalliques sont ensuite déposés au fond des pores. Les sels de nickel, de cobalt et d’étain sont utilisés pour produire différentes couleurs, un processus exclusif qui produit des pièces avec une excellente tenue des couleurs.
Après la teinture, les pores de la couche anodique doivent être scellés pour éviter le lessivage des couleurs. Le scellement se fait généralement par hydratation du revêtement, ce qui ferme les pores par réaction avec la couche anodique. Partout où il y a un pore, AI2O3H2O est formé ; cela est moins résistant à l’abrasion que la surface normale en oxyde d’aluminium. Alternativement, un scellement chimique peut être mis en œuvre, par exemple en effectuant un scellement à l’acétate de nickel ou au dichromate.
Le temps nécessaire à l’anodisation noire d’une pièce dépend de l’épaisseur de couche anodique souhaitée, de la méthode de teinture et de la technique de scellement après teinture. En général, il faut cinq minutes pour anodiser 2,5 microns. Ainsi, pour anodiser l’épaisseur minimale recommandée d’anodisation noire de 25 microns, il faudra environ une heure. Le processus de teinture peut durer jusqu’à 20 minutes. Cependant, ces délais dépendent également des processus de nettoyage et de rinçage.
Applications de l’anodisation noire
L’aluminium anodisé noir présente tous les avantages de l’aluminium anodisé standard avec les avantages supplémentaires offerts par la coloration en noir. L’aluminium anodisé noir est utilisé dans les applications où le revêtement noir est bénéfique. Voici quelques exemples d’applications :
- Composants satellites qui s’appuient sur le revêtement anodique noir pour
- rayonner efficacement la chaleur dans l’espace
- Équipement optique qui repose sur la capacité des revêtements noirs à absorber toute lumière réfléchie parasite
- Ébarbages architecturaux dans lesquelles les couleurs noir foncé sont esthétiquement agréables tout en offrant une excellente résistance à la décoloration, et la finition de surface offre une meilleure résistance à l’abrasion.
Un revêtement anodisé peut durer entre 10 et 20 ans selon l’application, l’épaisseur du revêtement et si les étapes de scellement pertinentes ont été effectuées ou non après l’anodisation. Lorsque des sels métalliques sont utilisés pour la teinture, la couleur ne s’estompe pas. Cependant, les colorants organiques s’estompent avec le temps.
Avantages de la finition anodisante noire
Les avantages de l’anodisation noire comprennent une résistance accrue à l’usure et à la corrosion. Cette finition garantit que les pièces en aluminium anodisé ne seront pas sujettes à la rouille. La rouille est généralement utilisée pour décrire la formation d’une couche destructrice d’oxyde écaillé sur les métaux ferreux. Lorsqu’une couche d’oxyde se forme sur l’aluminium, elle adhère à la surface métallique et empêche une oxydation supplémentaire du matériau de base.
Cependant, l’anodisation noire présente quelques avantages spécifiques supplémentaires décrits ci-dessous :
- Émissivité thermique : les composants en aluminium sont souvent teints en noir pour augmenter leur émissivité ; les applications peuvent inclure des dissipateurs thermiques ainsi que des composants satellites.
- Absence de dégazage : les pièces anodisées noires, si elles sont correctement scellées après la teinture, ne subissent pas de dégazage lorsqu’elles sont exposées au vide. Cet absence de dégazage aide à protéger les équipements sensibles, en particulier les équipements spatiaux sensibles.
- Résistance à la décoloration : les pièces anodisées noires, en particulier si elles sont teintes avec des sels inorganiques ou métalliques, ont une excellente résistance à la décoloration, ce qui signifie qu’elles conservent généralement leur couleur lorsqu’elles sont exposées à la lumière UV (ultraviolette).
Limitations de l’anodisation noire
Bien que l’anodisation noire soit un processus de finition robuste avec des avantages notables, il est important de reconnaître ses limites inhérentes. En naviguant au-delà de ses élégantes propriétés esthétiques noires et de sa résistance à la corrosion, certaines contraintes façonnent les limites de son applicabilité.
- Fissuration de surface : Lorsqu’elles sont exposées à un cycle thermique, les pièces anodisées noires formeront des fissures dans le revêtement anodique. Ces fissures sont principalement dues à la différence de taux de dilatation thermique du substrat et du revêtement.
- Des matériaux limités : toutes les séries en aluminium ne peuvent pas être anodisées en noir. En général, les séries d’aluminium les plus couramment anodisées sont 5, 6 et 7, la série 6 étant la plus couramment anodisée.
- Décoloration : Si des colorants organiques sont utilisés, les pièces anodisées en noir perdront leur couleur car ces colorants ne conviennent pas à l’exposition à la lumière UV.
Sommaire
En conclusion, l’anodisation noire apparaît comme un procédé polyvalent et essentiel dans le paysage manufacturier. Ses deux avantages, une résistance accrue à la corrosion et une finition noire attrayante, en font un choix privilégié dans des industries allant de l’aérospatiale à la robotique.
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