Les boîtiers usinés CNC associés à une oxydation anodique offrent généralement des finitions de haute qualité et des textures esthétiques supérieures, bien qu'ils souffrent de coûts de production élevés et de longs délais de livraison.
Prenons l'exemple d'un châssis de smartphone : avec le fraisage CNC, la découpe initiale à elle seule prend plus de 30 minutes ; avec les opérations de finition, le temps de cycle total avoisine une heure. En revanche, le procédé de moulage sous pression ne nécessite que 20 à 30 secondes pour le moulage, et avec la finition, l'ensemble de la tâche peut être réalisé en 10 à 20 minutes. Le moulage sous pression utilise des moules pour un formage à grande vitesse, réduisant considérablement les temps de traitement et les coûts. Cependant, l'aluminium moulé sous pression est réputé difficile à anodiser.
Pourquoi l’aluminium moulé sous pression est-il difficile à anodiser ?
L'oxydation anodique est un procédé électrochimique. La pièce en alliage sert d'anode, tandis que l'acier inoxydable, le chrome ou un électrolyte conducteur fait office de cathode. Sous des conditions de tension et de courant spécifiques au sein de l'électrolyte, l'anode s'oxyde pour former un film d'oxyde anodique à la surface de la pièce. Pour obtenir une anodisation colorée, un traitement à l'acide sulfurique est généralement nécessaire.
Contraintes liées aux matériaux dans l'anodisation à l'acide sulfurique
La présence d'éléments d'alliage peut dégrader la qualité du film d'oxyde. Dans des conditions identiques, l'aluminium pur permet d'obtenir le film d'oxyde le plus épais, le plus dur, le plus résistant à la corrosion et le plus uniforme. Pour des résultats optimaux, la teneur en aluminium du matériau doit généralement rester supérieure à 95 %.
- Cuivre: Elle provoque une coloration rougeâtre du film d'oxyde, dégrade la qualité de l'électrolyte et augmente les défauts d'oxydation.
- Silicium: Le film d'oxyde devient gris, surtout lorsque sa teneur dépasse 4.5 %.
- Fer à repasser: En raison de ses caractéristiques intrinsèques, le fer apparaît sous forme de taches noires à la surface après le processus d'anodisation.
Alliages d'aluminium moulés sous pression
Les alliages d'aluminium coulés et les pièces moulées sous pression contiennent généralement une forte teneur en silicium, ce qui entraîne la formation de films d'oxyde foncés. L'obtention d'un film incolore et transparent est pratiquement impossible ; à mesure que la teneur en silicium augmente, la couleur du film évolue du gris clair au gris foncé, puis au gris noirâtre. Par conséquent, les alliages d'aluminium coulés standards ne conviennent pas à l'anodisation décorative.
Les alliages d'aluminium moulés sous pression couramment utilisés peuvent être classés en trois groupes principaux :
- Alliages Al-Si : Principalement YL102 (ADC1), YL104 (ADC3, A360).
- Alliages Al-Si-Cu : Principalement YL112 (A380, ADC10), YL113 (A383, ADC12), YL117 (B390, ADC14).
- Alliages Al-Mg : Principalement 302 (5180, ADC5, ADC6).
Alliages d'aluminium Al-Si et Al-Si-Cu
Comme leurs noms l'indiquent, le silicium et le cuivre sont les principaux constituants, outre l'aluminium. La teneur en silicium varie généralement de 6 % à 12 %, son rôle principal étant d'améliorer la fluidité de l'alliage en fusion. Le cuivre est le deuxième élément le plus abondant ; il sert à renforcer la résistance et les propriétés de traction. La teneur en fer est généralement maintenue entre 0.7 % et 1.2 % afin d'optimiser le démoulage.
Compte tenu de leur composition, ces alliages ne peuvent être anodisés de manière efficace. Même après désiliconisation, les résultats sont rarement satisfaisants. De plus, les alliages Al-Si ou à haute teneur en cuivre peinent à former un film d'oxyde stable ; la couche obtenue est souvent mate, grise et sans éclat.
Alliages d'aluminium-magnésium
Les alliages Al-Mg se distinguent par leur capacité à former des films d'oxyde de haute qualité, susceptibles d'être anodisés en couleur. Il s'agit d'un avantage décisif par rapport aux autres alliages moulés sous pression. Cependant, ils présentent plusieurs inconvénients :
- Le film anodique présente une non-uniformité et une porosité élevée, ce qui rend difficile l'obtention d'une résistance optimale à la corrosion.
- Le magnésium a tendance à provoquer un écrouissage et une fragilité, réduisant l'allongement et augmentant la propension à la fissuration à chaud. Les alliages comme l'ADC5 et l'ADC6 présentent une large plage de solidification et un retrait important, ce qui entraîne souvent des porosités de retrait et des fissures. Leur faible aptitude au moulage limite leur utilisation pour les pièces de géométrie complexe.
- Les alliages Al-Mg commerciaux présentent souvent des compositions complexes et une faible pureté en aluminium. Lors de l'anodisation à l'acide sulfurique, ils ont tendance à former un film protecteur opaque et blanc laiteux plutôt que transparent, ce qui nuit à leur aptitude à la teinture.
Conclusion
En résumé, les alliages d'aluminium moulés sous pression couramment utilisés ne conviennent généralement pas à l'anodisation à l'acide sulfurique. Cependant, cette règle n'est pas absolue. Les alliages spéciaux, tels que l'Al-Mn-Co (par exemple, DM32) et l'Al-Mn-Mg (par exemple, DM6), offrent un excellent compromis entre performances de moulage sous pression et aptitude à l'anodisation.
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