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Analyse et technologie des surfaces
(16.7)
où F est la constante de Faraday.
Ces principes expliquent pourquoi les distinctions techniques faites dans le
tableau 16.1 sont si floues.
L’art de l’ingénieur, qui veut traiter la surface d’un ensemble d’objets avec une
géométrie donnée, consiste alors en une simplification suffisante pour rendre ce système maîtrisable. Il utilisera les moyens suivants:
• Un transport forcé de l’électrolyte: brassage ou circulation forcée, qui rendra toutes les concentrations uniformes.
• Une thermostatisation pour garder la température constante avec un chauffage/refroidissement conçu pour la rendre uniforme.
• Une géométrie des électrodes qui définit une distribution de potentiel
simple: plane, cylindrique, avec une forme qui épouse l’objet à revêtir (anodes de forme) ou dispersé (électrode fluidifiée).
• Un mélange de substances chimiques qui définit une cinétique simple, où
seule la concentration de une ou deux substances jouera un rôle. C’est l’art
de la conception d’un bain électrolytique.
Pour un traitement de surface, on choisira souvent des conditions qui assurent que:
•
(c 1 (x, y, z, t), c 2 , c n , T(x, y, z, t), V(x, y, z, t)) est égal à zéro partout sauf
à l’interface entre l’électrolyte et la surface à revêtir. Toute autre configuration implique des pertes de transport. Les conditions idéales sont celles où
est constant le long de la surface – autrement on a un revêtement non
uniforme.
• Le potentiel chimique est lié à la concentration d’un réactif B qui forme avec
A le produit AB plus ou moins soluble ou dissocié.
• Le réactif A est le seul à échanger des électrons avec l’électrode qui est formée de l’objet à traiter. La valeur de
à la surface détermine la distance
du système de l’équilibre.
Pour les dépôts à partir d’un électrolyte, il existe une relation très simple entre
les flux de déposition et les flux de décapage de la substance A et
:
0 < α < 1
(16.8)
où α est le coefficient de Tafel.
En cinétique chimique, α est la proportion de l’entropie libre de la réaction
considérée par laquelle son énergie d’activation est diminuée. α = 0 correspond
ainsi à une réaction endothermique sans barrière cinétique. α = 1 correspond à une
réaction exothermique sans barrière cinétique. L’équation (16.9) est la seule forme
analytique que nous connaissons pour le coefficient κ:
µ e
A C A x y z t
, , ,
(
)
(
)
zFV x y z t
, , ,
(
)
=
∆µ e
A
∆µ e
A
∆µ e
A
∆µ e
A
flux de dépôt
flux de décapage
---------------------------------------ln
α
F
RT
------
∆µ e
A
=
Analyse et technologie des surfaces
(16.7)
où F est la constante de Faraday.
Ces principes expliquent pourquoi les distinctions techniques faites dans le
tableau 16.1 sont si floues.
L’art de l’ingénieur, qui veut traiter la surface d’un ensemble d’objets avec une
géométrie donnée, consiste alors en une simplification suffisante pour rendre ce système maîtrisable. Il utilisera les moyens suivants:
• Un transport forcé de l’électrolyte: brassage ou circulation forcée, qui rendra toutes les concentrations uniformes.
• Une thermostatisation pour garder la température constante avec un chauffage/refroidissement conçu pour la rendre uniforme.
• Une géométrie des électrodes qui définit une distribution de potentiel
simple: plane, cylindrique, avec une forme qui épouse l’objet à revêtir (anodes de forme) ou dispersé (électrode fluidifiée).
• Un mélange de substances chimiques qui définit une cinétique simple, où
seule la concentration de une ou deux substances jouera un rôle. C’est l’art
de la conception d’un bain électrolytique.
Pour un traitement de surface, on choisira souvent des conditions qui assurent que:
•
(c 1 (x, y, z, t), c 2 , c n , T(x, y, z, t), V(x, y, z, t)) est égal à zéro partout sauf
à l’interface entre l’électrolyte et la surface à revêtir. Toute autre configuration implique des pertes de transport. Les conditions idéales sont celles où
est constant le long de la surface – autrement on a un revêtement non
uniforme.
• Le potentiel chimique est lié à la concentration d’un réactif B qui forme avec
A le produit AB plus ou moins soluble ou dissocié.
• Le réactif A est le seul à échanger des électrons avec l’électrode qui est formée de l’objet à traiter. La valeur de
à la surface détermine la distance
du système de l’équilibre.
Pour les dépôts à partir d’un électrolyte, il existe une relation très simple entre
les flux de déposition et les flux de décapage de la substance A et
:
0 < α < 1
(16.8)
où α est le coefficient de Tafel.
En cinétique chimique, α est la proportion de l’entropie libre de la réaction
considérée par laquelle son énergie d’activation est diminuée. α = 0 correspond
ainsi à une réaction endothermique sans barrière cinétique. α = 1 correspond à une
réaction exothermique sans barrière cinétique. L’équation (16.9) est la seule forme
analytique que nous connaissons pour le coefficient κ:
µ e
A C A x y z t
, , ,
(
)
(
)
zFV x y z t
, , ,
(
)
=
∆µ e
A
∆µ e
A
∆µ e
A
∆µ e
A
flux de dépôt
flux de décapage
---------------------------------------ln
α
F
RT
------
∆µ e
A
=