OAT : Oxydation anodique sulfurique (titane)

Comparativement aux anodisations chromique, sulfurique et dure réalisées sur alliage d’aluminium, la structure du film obtenu sur titane par anodisation sulfurique est différente Dans ce dernier cas, il s’agit d’un film de type barrière, c’est-à-dire mince, compact et non poreux.


Description du procédé

Dans la plupart des cas, ce traitement sera réalisé sur du titane pur, T40 ou T60, ou sur du titane allié, TA6V, TA5Zr, TU2…

A titre d’exemple, les paramètres de traitement peuvent être réglés comme suit :

  • Concentration H2SO4 : 150 à 300gr/l
  • Température : 15 à 30°C
  • Densité de courant : 0,2 à 2,0 A/dm2
  • Temps : 5 à 30 min

II convient cependant de préciser que ces conditions opératoires ne sont données qu’à titre indicatif et que, en particulier, des acides différents peuvent être utilisés.

Dans la mesure où il n’existe pas de « partie poreuse » surmontant la « partie barrière »l’opération de colmatage n’est pas pratiqué, contrairement au cas des alliages légers, pas plus que l’opération de coloration.

Le traitement se limitera donc en général à une opération de dégraissage alcalin (le dégraissage en milieu solvant chloré est la plupart du temps évité pour ne pas risquer de fragiliser le titane par inclusion d’hydrogène), à une opération de décapage dans un bain fluo-nitrique puis à l’anodisation proprement dites.

Après le traitement d’anodisation, un traitement complémentaire sera souvent appliqué. Il pourra s’agir d’une peinture ou d’un lubrifiant sec tel que vernis à base de MoS2 ou de P.T.F.E. II convient de noter que les surfaces de titane traitées par anodisation sont très sensibles aux manipulations et se tachent facilement.

L’anodisation permet d’obtenir des films d’oxyde d’épaisseur contrôlée et la couleur résulte de l’interférence optique de la lumière blanche.

L’effet d’interférence optique provient du fait que la lumière incidente est en partie réfléchie, en partie transmise et réfractée dans le film d’oxyde. La lumière atteignant l’interface métal / oxyde est de nouveau en partie absorbée, mais pour la majeure partie réfléchie dans le film d’oxyde. Plusieurs réflexions peuvent avoir lieu, pendant lesquelles il se produit un déphasage. Le faisceau qui émerge finalement, procure l’interférence optique ayant pour résultat une lumière de longueur d’onde réduite, autrement dit, une lumière colorée arrivant à l’œil.

L’épaisseur du film anodique dépend du voltage appliqué et, comme la couleur est fonction de l’épaisseur du film, cette couleur peut être contrôlée par le voltage d’anodisation. Le tableau suivant indique la relation entre le voltage de formation et la couleur des films anodiques obtenus en milieu sulfurique.

Voltage Épaisseur Couleur du film d'oxyde
2 volts 25 Å argent
10 volts 180 Å or pale
14 volts 242 Å or foncé
18 volts 260 Å or foncé/pourpre
22 volts 349 Å bleu/pourpre
30 volts 610 Å bleu clair
  • Aspect : généralement bleu métallique
  • Épaisseur : de l’ordre du dixième de µm
  • État de surface : absence de dégradation
  • Coefficient de frottement : comportement inchangé par rapport au métal de base
  • Abattement en fatigue : peu de données
  • Résistance à la corrosion : ne modifie pas la très bonne tenue intrinsèque du métal. Attention au risque de couplage galvanique avec un autre métal. Le titane est plus noble que la plupart des métaux

Dans la majorité des cas, l’anodisation sera conduite de manière à obtenir un film de teinte bleue. Néanmoins, des exceptions existent pour des films à vocation décorative (bijouterie, lunetterie…) ou à vocation technique qui sont d’épaisseur et de teintes différentes.

Substrats

Toutes nuances d’alliages et pour tous les modes de transformation (laminé, forgé, coulé, extrudé, usiné)

Variantes

Utilisation de bains constitués d’acide chromique ou d’acide phosphorique.Variantes de cycles de tension.

Applications

Base d’accrochage de revêtements organiques (peintures, colles…). Repérage par rapport à d’autres métaux (inox…) du fait de la teinte obtenue. Coloration à fin esthétique pour la bijouterie, lunetterie, articles de sport …

Secteurs concernés : aéronautique,  fixations …

Impact environnemental

Ce procédé n’est pas impacté par les réglementations VHU, RoHS ou REACH.

Référentiels

  • NF EN 2808 : anodisation du titane et des alliages de titane, secteur aérospatial