ROLES DES ORGANIQUES M Cote , 02/2009

Roles des additifs organiques Une définition a été donnée par Bieleman : « Les additifs sont des substances qui sont additionnées en petites quantités dans des matériaux ou des bains d’électrolyse afin d’améliorer ou de modifier certaines propriétés du revêtement ou du matériau durant sa fabrication, son stockage, son transport ou ses applications ». Les expressions « améliorer et modifier certaines propriétés » ne référent pas seulement aux propriétés techniques, des aspects économiques comme la réduction du coût de production doivent être inclus lors du choix de l’additif. Cours : Les traitements de surface 2

Roles des additifs organiques Pour faciliter ce choix, une tentative de classification a été effectuée dans le cas d’élaboration de métaux par voie électrolytique. Les auteurs ont répertorié les différents additifs selon : - leur nature chimique : composé organique ou minéral ; - leur activité interfaciale : surfactant (anionique, cationique ou non ionique) et tensioactif ; - la dimension des particules : solution moléculaire ou colloïdes ; - leur mécanisme d’adsorption sur le substrat ; - leur effet sur le revêtement : agent brillanteur ou nivelant. Cours : Les traitements de surface 3

Roles des additifs organiques La présence d’additifs, dans l’électrolyte, a pour effet de modifier parfois radicalement les propriétés chimiques (comme la composition de l’alliage), les propriétés physiques (comme les structures et les propriétés réflectrices, l’aptitude à recouvrir le substrat) les propriétés mécaniques (comme la dureté, l’état de contrainte, la fragilité…) des revêtements Ces changements affectent non seulement - l’organisation collective des cristallites (texture, structure dendritique) - l’organisation interne (microstructure) de chaque cristallite : taille, morphologie, défauts structuraux, inclusions, etc. les additifs organiques peuvent avoir des effets significatifs sur le rendement de la réaction de réduction des espèces métalliques en influant sur le dégagement concurrentiel d’hydrogène et sur la résistance à la corrosion. Cours : Les traitements de surface 4

Roles des additifs organiques Rôle d’affineur. Agent affineur  lorsque les cristaux métalliques électrodéposés ont une taille plus petite que celle observée en l’absence de tout additif. Ces substances de hautes masses moléculaires, s’adsorbent préférentiellement sur les sites actifs et ralentissent de ce fait leur développement ; elles égalisent ainsi les vitesses de croissance des cristaux et concourent à une structure plus fine et globalement plus régulière. Comme exemple d’additif de type « agent affineur », on peut citer la gélatine. Rôle de brillanteur. La brillance d’une surface métallique résulte du fait que la lumière incidente sur cette surface est fortement réfléchie dans une certaine direction, avec un angle de réflexion égal et opposé à l’angle d’incidence par rapport à la normale. La surface est d’autant plus brillante, c’est-à-dire proche d’un miroir idéal, qu’elle diffuse moins de lumière et qu’elle la réfléchit davantage suivant la loi optique de Descartes, c’est-à-dire de façon spéculaire. Une surface apparaît mate lorsque la lumière subit une réflexion diffuse. La brillance est le plus souvent appréciée visuellement, éventuellement par rapport à des étalons. Cours : Les traitements de surface 5

Roles des additifs organiques Avec Additif 1 Sans addtif Avec Additif 2 Cours : Les traitements de surface 6

Roles des additifs organiques Rôle de nivelant : La nivelance représente l'aptitude pour un électrolyte à compenser les micro-inégalités du substrat. La nivelance est donc observée lorsque le dépôt métallique est d’épaisseur relativement importante dans les zones creuses du substrat métallique et d’épaisseur moindre au niveau des zones de relief du métal de base. Si le caractère brillant des revêtements a trait à la production de couches à surface réfléchissante et donc à l’échelle microscopique (< au µm), la nivelance concerne l’atténuation du relief initial de la surface à l’échelle macroscopique (> au µm). C’est en quelque sorte le pouvoir de répartition à l’échelle macroscopique. Il faut distinguer deux types de nivellement : le nivellement géométrique : Si la répartition du courant est uniforme, il se produit un remplissage progressif des creux. Ce nivellement n’intéresse que de faibles rugosités et est fonction de la densité de courant. le nivellement électrochimique : Il apparaît en présence d’additifs organiques. Il provient cette fois d’une répartition non uniforme du courant avec un courant plus fort dans les creux que sur les pics. Ce type de nivellement est plus rapide que le nivellement géométrique. Cours : Les traitements de surface 7

Roles des additifs organiques Rôle de Tensioactifs : Ils sont encore appelés mouillants, surfactants... Les tensioactifs sont des molécules qui se distribuent aux interfaces et diminuent la tension superficielle, c'est-à-dire la force qui règne à la surface de séparation air- liquide, ou la tension interfaciale, c'est-à-dire la force qui règne à la surface de séparation de deux liquides ou d'un liquide et d'un solide. Il est ainsi possible de solubiliser une phase organique dans une solution aqueuse. Entre autres actions, ils permettent d'éviter la présence de bulles d'hydrogène à la surface des revêtements en cours de formation et d'empêcher ainsi l'apparition de piqûres qui nuisent à la qualité des revêtements. Cours : Les traitements de surface 8