V V, VV

Tension aux bornes —

dant un temps appréciable, et la surface devient de nouveau lisse. Sans préjuger de son mécanisme, ni des propriétés de la surface obtenue, j appellerai « polissage électrolytique » cette attaaue anodique d’un genre particulier, conduisant à l'obtention de surfaces de cuivre dont l'aspect extérieur est, à première vue, semblable à celui que donne le polissage classique ; ce dernier sera appelé maintenant « polissage mécanique ».

Nous venons de voir que le polissage est possible dans deux régions de densité de courant, celle qui correspond aux très fortes intensités (70 à 100 ampères par dm’) n'étant facilement applicable que pour les très petites surfaces, il était important de préciser les conditions exactes du polissage à basse densité de courant.

La détermination de la densité de courant minimum s'obtient en traçant la courbe intensité-tension aux bornes, au moyen du dispositif classique schématisé figure |. Prenons comme électrolyte une

solution aqueuse d’acide ortho où pyrophosphorique renfermant par litre 500 grammes d'acide libre. Les électrodes sont deux lames de cuivre horizontales, la face inférieure de l’anode étant isolée au moyen d’un vernis. Si l’on augmente régulièrement l'intensité du courant, et qu’on note pour chacune de ses valeurs la tension aux bornes de la cellule, on obtient une courbe du type indiqué figure 2. Cette courbe se compose de quatre régions : la partie BC correspond à une dissolution normale de l’anode qui reste mate. Pour une valeur | de l'intensité on observe une aug- . mentation brusque de la tension, elle passe de la valeur V à la valeur V,, en même temps que l'intensité décroît de I à [,. En continuant à déplacer le curseur C, la tension augmente toujours tandis que l'intensité reste pratiquement constante. C’est suivant cette portion C’D de la courbe que les rayures qui pouvaient exister sur la surface de l'anode commencent à disparaître, et celle-ci devient de plus en plus brillante. En continuant à diminuer la résistance du circuit, il arrive un moment où l'intensité croît rapidement, tandis que le voltage varie très peu (branche DE de la courbe). À partir du point D, la surface anodique se recouvre de bulles gazeuses devenant de plus en plus abondantes. La dissolution du cuivre ne pouvant pas se faire aux endroits où les bulles adhèrent, la surface anodique présente de nombreuses saillies, mais elle est toujours brillante.

En conclusion, l’anode de cuivre devient lisse et brillante dans les conditions de densité de courant et de voltage qui correspondent à la branche C'D de la courbe. La forme de cette branche montre que seul le voltage permet de contrôler le processus, puisque l'intensité ne varie pas jusqu'à l'apparition du dégagement gazeux, qui doit être évité. La tension aux bornes peut se déterminer avec précision, et on devra s'arranger à la maintenir à une valeur V, nettement inférieure à V,, par exemple si V,=2,1 volts, on choisira V,—1,8 à 1,9 volt. Si l’électrolyse est effectuée avec une tension trop inférieure à V,, par exemple 1,4 volt dans l’exemple précédent, on observe bien la disparition progressive du relief de la surface anodique, mais celle-ci devient légèrement mate et l'examen microscopique montre que la structure du métal est mise en évidence. Cette structure n'apparaît pas, en général, lorsque la tension est fixée à une valeur convenable.

Le voltage aux bornes étant fonction, comme je le montrerai plus loin, de certains facteurs tels que

la concentration de l’électrolyte, le rapport des :

surfaces et la distance des électrodes, il est néces-

saire de tracer expérimentalement la courbe intensité-voltage en se plaçant dans des conditions choisies une fois pour toutes.

En supposant déterminée à l’avance la valeur V, de la tension aux bornes, la technique du polissage anodique d’une surface de cuivre sera la suivante :

L'anode, dont la surface à polir a été rendue grossièrement plane en la frottant sur du papier émeri, est placée dans l’électrolyte (solution d'acide ortho ou pyrophosphorique à 400-550 gr. par litre), sa position par rapport à la cathode étant indiquée sur la figure | (*). En déplaçant le curseur C, on augmente peu à peu l'intensité. Dès que le voltage augmente rapidement, on règle la résistance de. manière à ne pas dépasser la valeur V,. Au fur et à mesure que le polissage progresse, la tension diminue légèrement, et on doit par suite la rétablir. La durée de l'attaque anodique est évidemment fonction de l’état primitif de la surface et du degré de poli que l’on désire. À titre d'indication, si l'on part d'une surface frottée avec du papier émeri : n° (5, on obtient un polissage suffisant pour l'examen micrographique en une vingtaine de minutes d'électrolyse. L'opération doit être effectuée de préférence dans une cuve à faces parallèles permettant de suivre facilement les modifications d’aspect superficiel de l’anode. Dès que l'échantillon est sorti de la solution, on le lave sous un courant d’eau pendant | à 2 minutes, puis on l’immerge quelques secondes dans une solution aqueuse diluée d'acide orthophosphorique. On le lave de nouveau sous l’eau courante, puis à l’eau distillée. Enfin, la surface est séchée rapidement à l'alcool absolu et à l'éther chimiquement pur.

La figure 3 montre sous un fort grossissement l'aspect d’une surface de cuivre frottée sur du papier émeri n° 05. La figure 4 correspond à la même surface après le traitement anodique, aucune structure cristalline n’est visible, celle-ci apparaît (fig. 5) lorsque le voltage aux bornes est maintenu pendant quelques secondes à une valeur nettement inférieure à V,.

Pour obtenir des surfaces parfaitement polies, sans aucun défaut, il est indispensable de prendre quelques précautions :

1° Le métal lui-même doit être très pur et exempt de défauts physiques tels que : inclusions, fissures, etc... Une surface de cuivre électrolytique de quelques cm? convient très bien;

2° L'’électrolyte ne doit pas renfermer de parti- (*) Au moyen d’un vernis stable en milieu acide (à base

de caoutchouc chloré) on isole les faces qui ne doivent pas subir le polissage.

Fig. 3. — x1.200.

cules solides en suspension, celles-ci peuvent pro-

venir en particulier du dépôt cathodique pulvéru-

lent;

3° On doit éliminer, avant passage du courant, les bulles qui apparaissent quelquefois sur la surface dès son immersion dans le bain.

Influence de divers facteurs.

Les facteurs de l’électrolyse ne modifient pas d'une manière sensible l'allure générale de la courbe intensité-tension aux bornes schématisée figure 2, mais ils peuvent avoir un effet important sur la valeur de la densité de courant minimum correspondant à la branche C'D. Je passerai rapidement en revue quelques-uns de ces facteurs.

1° Nature de l’acide. — Les acides ortho et pyrophosphorique donnent sensiblement les mêmes résultats à concentrations égales. Par contre, avec l'acide métaphosphorique, l’anode se recouvre dès le début d'une croûte solide blanc-bleuñâtre, et la dissolution du métal se fait très irrégulièrement, d où la formation de nombreuses cavités. Ce comportement spécial sera expliqué plus loin.

2° Concentration de l'acide. — La densité de courant minimum nécessaire pour produire le polissage est d'autant plus élevée que la solution est plus diluée. Avec des concentrations en acide infé-

rieures à 200 gr. par litre, les résultats sont peu

satisfaisants. Une solution d’acide orthophospho-

rique à 500 gr. par litre exige une densité de cou-

rant de 9 ampères par dm°, et cette intensité n’est plus que de 4 ampères par dm? pour une solution à 990 er. par litre. Ces résultats montrent qu’on aurait intérêt à utiliser des solutions très concentrées, mais celles-ci étant très visqueuses les bulles dégagées à à la cathode ont tendance à rester en suspension dans l’électrolyte et à se fixer sur la sur-

Fig. 4. —— x1.200.

face anodique. En fait, la concentration de 600 er. par litre ne doit pas être dépassée, à moins que l'on ait un intérêt spécial à travailler à la plus basse intensité possible.

3° Température. — L'élévation de la température nécessite une augmentation de la densité de courant. Pratiquement la solution est maintenue entre 20 et 25°C.

4° Agitation. — Si on agite l’électrolyte, on doit élever beaucoup l'intensité du courant. Les résultats ne sont jamais aussi bons qu'en solution non agitée, à cause de la difficulté de maintenir un régime d'agitation absolument constant. Par exemple, chaque variation de la vitesse de rotation de l’agitateur se traduit immédiatement par un saut brutal de la tension aux bornes, d’où la possibilité de dépasser la valeur V., et de faire apparaître le dégagement gazeux anodique.

5° Position de l’anode. — La position de la surface anodique a une influence très nette sur la densité de courant minimum. Celle-ci est par exemple de 9,5 ampères par dm? avec une anode verti-

Se

cale, et de 6 ampères par dm? si la même surface est disposée horizontalement sous la cathode. La distance anode cathode n’a aucune influence sensible sur la densité de courant nécessaire au polissage, elle modifie seulement la valeur de la tension aux bornes.