Acièrage par éléctrolyse pour obtenir une surface homogène

Aciérage pour Passion Militaria

Qu’est-ce que l’Aciérage? : c’est une opération qui consiste à déposer par électrolyse une fine couche ( quelques dizaines de microns) sur une surface métallique .
L’aciérage est pratiqué  depuis le 19e siècle par les graveurs en taille douce pour recouvrir les plaques de cuivre qu’ils ont gravées( cela se faisait surtout pour les planches à billets ou celles qui servaient à imprimer des timbres poste en taille douce ) . La plaque ainsi durcie permet un plus grand nombre de tirages car elle s’usera moins vite que le cuivre nu sous la pression de la presse d’imprimerie .
Voici à quoi ressemble une plaque tout juste aciérée :

 Quel est l’intérêt de l’aciérage dans la restauration d’armes anciennes ? : Le but final est d’avoir un aspect de surface homogène . Cela recouvrira donc les rebouchages à l’étain, ou les brasures ou les points de soudure Mig ou Tig qui se voient sur l’acier de l’arme restaurée lorsque le métal d’apport est différent de l’acier dont est faite l’arme ( surtout lorsque l’arme est ensuite bronzée)

Matériel :
-Une alimentation courant continu variable entre 0 et 3 V  maxi , pouvant débiter entre  0,5 à 1A
-Si vous utilisez une alimentation de 3V fixe , il faudra une résistance de 27 ou 30 ohms pouvant dissiper une dizaine de Watts  à mettre en série dans le circuit, sur la polarité +
-Fils électriques et pinces crocodiles
-Un bac en plastique ou verre assez large pour tenir la pièce à  aciérer
-Electrolyte :Un litre de perchlorure de fer NEUF , s’il a servi à faire des circuits imprimés et est saturé en cuivre il ne sera pas utilisable.
-De l’acier doux mince pour servir d’électrode : Les plaques de tôle démontées sur un vieux transformateur sont recommandées
-Une paire de pinces brucelles en plastique pour retourner la pièce

Et bien-sûr les habituels EPI lorsqu’on fait une électrolyse :
Lunettes de protection
Gants caoutchouc
L’opération va dégager un petit volume d’hydrogène et de chlore .Il faut donc travailler dans une pièce aérée, ou à l’extérieur . Pas de flamme vive à proximité

Procédé :
J’ai pris comme exemple l’aciérage d’un petit canon cadran solaire ,cadeau d’un ami très bricoleur .


Il a brasé les tourillons du mini canon et le but était de masquer ces vilaines traces.


Bien polir la pièce et les électrodes en acier au papier de verre( ou avec une fine brosse en acier )

Relier la pièce à aciérer au MOINS de l’alim et les deux électrodes   en parallèle au PLUS ( si l’alim est fixe insérer en série la résistance de 27 ohms)
Bien dégraisser la pièce et les électrodes avec un chiffon imbibé d’acétone
Placer la pièce au fond du bac et les deux électrodes de part et d’autre du bac , tenues par les pinces crocodile . Attention  les pinces  crocodile ne devront pas tremper dans l’électrolyte ( perchlorure) QUI NE SERA VERSE qu’au dernier moment.


Les pinces brucelles  isolantes permettront de faire pivoter la pièce , vérifier que cela est faisable sans risquer de venir toucher accidentellement une des électrodes ( court-circuit de l’alimentation) Si non prendre un bac un peu plus grand qui n’ait pas un volume dépassant les  2 litres car cela nécessiterait plus de perchlorure.

Lorsque tout est prêt et raccordé, la pièce posée au fond du bac , mettre l’alimentation sous tension
Verser ensuite doucement le perchlorure de fer , jusqu'à recouvrir entièrement la pièce et environ 1cm au dessus
Vous devez voir des microbulles se former autour de la pièce , preuve que l’aciérage a commencé .
Vérifier la tension entre la pièce et les deux électrodes  dans le cas d’utilisation d’une alim 3V fixe. La résistance de 27ohms fait chuter très légèrement la tension, il faut avoir 2,6 à 2,8V Une tension trop élevée ne donnera pas de bons résultats .
Si la pièce a une surface importante la chute de tension sera trop importante. Vous pouvez alors supprimer une des deux électrodes ,ce qui va diminuer le courant , vérifier que vous vous rapprochez de 3V .
Avec une seule électrode le temps d’aciérage devra être augmenté et la pièce devra être tournée plus souvent pour présenter ses diverses faces à l’électrode .
C’est un peu comme griller les saucisses au barbecue, il faut essayer de présenter toutes les faces de la pièce à l’électrode. Vous pouvez suivre l'évolution en voyant le dépôt d'acier recouvrir  doucement la brasure :


La densité de courant sera bien plus importante sur les parties de la pièce qui font face à l’électrode . Il faudra en tenir compte et tourner la pièce en essayant de respecter un temps identique pour que la couche déposée soit homogène .
Pour des pièces particulières ( par ex : Un pontet) il peut s’avérer utile de placer l’électrode au centre  

L’opération sera arrêtée lorsque la couche vous semblera suffisante , suivant la surface  à aciérer cela peut prendre entre 30 minutes et une heure . Si l’aciérage est prolongé il faut vérifier les électrodes en acier doux qui sont rongées lors de l’électrolyse . il faut toujours qu’il  y ait au moins 1à 2 cm d’électrode immergée dans le perchlorure.

ATTENTION :ne jamais laisser la pièce dans le bac d’électrolyse si l’alimentation est coupée. Dans ce cas l’acide du Perchlorure va ronger la pièce ( et les électrodes, mais ça c’est moins grave )

Si vous devez sortir entièrement la pièce , coupez d’abord l’alimentation, sortez rapidement la pièce et rincez-la pour stopper l’action du perchlorure . Si vous avez des zones avec des manques il est possible de faire une électrolyse au tampon : Brancher une sorte de coton tige géant fait par exemple avec une baguette de mikado ou une baguette bambou si vous avez mangé au chinois  à 5mm environ du bout du tapon en coton faire une ligature bien serrée de 4 ou 5 tours avec du fil de fer bien décapé au papier abrasif . Il faut du bon vieux fil de fer ,celui qui est galvanisé ou en inox ne fera pas .
Faites remonter le reste de fil de fer le long de la baguette et raccordez-le avec un fil de cuivre au PLUS de l’alim.
Il faut imbiber le coton en le trempant dans le bac de perchlorure et venir le poser sur la zone à aciérer sélectivement .
Vous verrez se former des microbulles au contact. Au bout d’une à deux minutes imbibez de nouveau le coton et recommencez jusqu’à avoir recouvert la zone avec manques

Le perchlorure pourra être reversé dans sa bouteille en plastique et resservir pour un prochain aciérage .

Les électrodes en acier doux seront très rongées , inutile d’essayer de les conserver pour d’autres aciérages .

Pour la finition de la couche d’acier déposée , soit on peut poncer finement avec un abrasif 800 ou 1200 pour obtenir un gris clair .  Soit on carde la couche avec une brosse acier très douce ( fils acier fins de 1 à 2 /10e ) J’utilise la brosse qui me sert à carder pour les bronzages à la couche.
L’aspect obtenu alors est très proche d’un bronzage à la couche , le noir est moins profond, mais est relativement homogène partout …ce qui était le but recherché au départ .
Dans cet exemple le canon a été juste cardé à la brosse acier rotative , tout le reste ( affût et porte loupe) a été bronzé avec du GunBlue

Voici un autre exemple dans lequel il s'agissait de recouvrir des gravures sur un crochet en acier , mais cela aurait pu être des profonds cratères qu'on rencontre sur les pièces de fouille  

Il faut bien décaper à la fraise diamantée montée sur dremel le fond des cratères puis on les bouche avec de l'étain et un fer de puissance suffisante ( ici un 500W )

Comme décrit au dessus la pièce est raccordée au - de l'alim ,les deux électrodes au +3V via la résistance de 27 ohms

Et voici le crochet juste rincé dans un bac d’eau savonneuse pour neutraliser le perchlorure puis  frotté à la brosse rotative après l’électrolyse:

Il reste une zone ou je n'avais pas mis assez d'étain et sur la droite un renflement car je n'avais pas assez poncé le cordon d'étain. Il faut que la surface soit parfaite avant de faire l’électrolyse, car on dépose de l'ordre de 10 microns d'acier : Ce n'est pas ça qui viendra combler des piqures résiduelles ou rattraper des défauts de ponçage

Voilà j'espère que ça vous aura intéressé, et si c'est le cas , reportez-vous à ce sujet ouvert par l'ami Ritalca qui va vous montrer les étapes de restauration d'un revolver 1859 de marine, en employant l'aciérage
https://www.passionmilitaria.com/t265784p30-projet-de-refection-d-un-1859-de-marine-help?ns=09%2FfyqlGmCpcIYWtyhLetA%3D%3D#2282372

Bonsoir JS
Merci pour l'ouverture de ce post. Par curiosité, je vais chercher tout le matériel et je ferai un essai
Suite à la lecture du premier chapitre J'étais en train d'écrire des questions sur le procédé , mais au deuxième chapitre, vous y avez répondu
Avec cette méthode, pourrait on noircir une piece en laiton ?
À la place de l'etain, peut-on mettre de la brasure à l'argent(pour une  meilleure résistance )? 
Le cadran solaire est très beau
Cordialement Robert

Robert,
On peut effectivement recouvrir le laiton, je dois d'ailleurs le faire prochainement sur un petit Remington Pietta cal 31 que m'a confié un ami . Il trouve que Pietta n'a pas respecté la nature des matériaux car la carcasse à l'époque était en acier . Je posterai quelques photos du résultat sur ce fil.

Merci pour le cadran dont le mérite revient à l'ami qui l'a construit. Le canon est fonctionnel...à blanc  chargé avec 0,5g de poudre noire et une bourre papier,ça pète assez fort pour me faire sursauter pendant que je filmais et faire partir sous le canapé le courageux teckel qui ne chassera jamais le sanglier   Il a peur des coups de fusil

Merci pour votre réponse sur le laiton 
Magnifique, j'adore la mise à feu pour donner le départ de l'apéro
Sur la video vous parlez de 3 à 6 V ?
Votre ami découpe avec un plasma ou un lazer ?

C'était une des premiers acierages que je faisais et j'ai une alimentation de labo qui permet d'aller jusqu’à 50V . Mais ace l'expérience j'ai constaté que plus la tension est faible et moins on a de "grain" dans le dépôt . Il faut donc travailler entre 2 et 3V , quitte à augmenter la durée de l'électrolyse , mais on n'est pas pressés

Je viens de retrouver d'autres exemples ,sur des chiens qui ont été réparés par brasure suite à la cassure de la crête ( un classique quand on tire à sec   )


Electrolyse comme décrit au dessus:

Voici les chiens au sortir du bain :

Et voici l'état des électrodes; je suppose que tout l'acier qui manque n'est pas allé sur les chiens mais qu'il a été dissous dans le bain de perchlorure  

Le gros chien ayant d'origine une finition poli blanc, il n'était pas question de le carder ce qui lui aurait donné un aspect bronzé. Je l'ai donc poli à la drémel. Je me suis aperçu que la couche d'acier déposé est TRES dure , on voit encore des traces grises qu'il a fallu que je repolisse :

J'ai par la suite patiné un peu ( au perchlorure dilué ) les zones qui brillaient trop ; les traces de brasure ont disparu ...comme par magie . Attention ça ne masquera pas définitivement une réparation Ce n'est pas le but, la zone soudée se verra pour un œil averti:

Mais le résultat est plus sympa que voir un cordon de brasure

Robichon a écrit:

Votre ami découpe avec un plasma ou un lazer ?

Il les dessine avec Autocad puis il donne le fichier Dxf à un sous-traitant qui les découpe au laser pour les fines et en electroérosion je crois pour les + épaisses

En effet, le résultat est très satisfaisant
Et, on arrive à toiler et polir le dépôt sur la brasure, sans enlever le centièmes de la couche ?
Sans refaire apparaître le "jaune"? Ça doit être assez délicat ?
Par contre ? 
Pas de découpe par electroerosion ? À part le robot fil, mais l'état de surface est nickel 
Pour avoir fait découper des outils de production avec cette méthode, je peux vous montrer la différence 
Sur l'épaisseur, on est plus sur un chalumeau ou un plasma, on aperçoit les défauts et sûrement que les arrêtes ne sont pas perpendiculaires. Plus le métal est epais, plus il y a de la dépouille. 
Le lazer c'est pareil, mais comme c'est moins epais, on ne le voit pas 
J'ai travaillé, dans les années 2000,avec le fil, le lazer, et l'oxycoupeur  26 ans d'outillages (outils de, decoupe, emboutissage, pliage)

merci de cette restauration!!!
étant moi même dans la restauration de serrures anciennes, je refabrique souvent des pieces et ce procéder va m'aider pour cacher la brasure sur le paneton de clef notamment.
par contre serait t il possible d'avoir un dessin shéma? car les photos de présentation sont pas claire pour moi.
merci à vous!!
merlin

Bonjour Js et merci pour ce tuto très sympa
J'avais déjà utilisé ce procédé pour galvaniser ou nickeler des pièces de moto avec les électrodes ad-hoc, mais je ne connaissais pas l'aciérage.
Pour ceux qui tenteront l'expérience, prudence tout de même, l'ampérage est suffisamment costaud pour générer une électrisation qui peut faire mal...
Pas de contact direct avec le bain, pas d'eau au sol, et équipements de protection isolants sont de rigueur.
Cordialement,
Bosco.

je viens mettre mon grain de sel, etant en plein dedans!
alors, 1ere chose qui me semble evidente, la protection: ont travail a l'acide, alors port de gant et lunette est obligatoire et pas seulement conseillé!
pour ce qui est de l'électrisation, ont travail a 3V , 2.5A donc de ce coté, s'électrocuté avec ça, c'est un peu comme vouloir ce suicider en sautant par la fenetre,
d'un sous sol !
mais bon, deux précaution valent mieux qu'une !
a part ça, Jean a tout dit, j'insisterais sur quelques points, la préparation de la pièce, pour un beau résultat, elle doit étre parfaite, n'allez pas pensez que l'aciérage va masquer quoi que ce soit, bien au contraire, sortie du bain, l'acide faisant resortir le carbonne la pieèe est devenu gris sombre, en la nettoyant le moindre défaut va ressortir par contraste des couleurs
heu je suis clair la ?
autre chose dont je discutais hier avec Jean, au court du bain, il est avantageux de sortir la piece toute les 10Mn et la brosser avec une brosse a dent (ou un balai suivant la taille de la piece)
ca limite l'accumulation de cette pellicule difficile a retirer sur les pieces, le 1ere fois, j'y suis allé au papier de verre 120, resultat, j'ai du reprendre un bain.
le mieux reste la brosse metallique mais pour les petites pieces c'est pas simple!
ha oui, ca ha été dit et redit mais c'est TRES important, la piece doit etre SUPER PROPRE, alcol, acétone ou autre mais complètement dégraissée autrement l'aciérage ne fonctionnera pas!
et puis pour finir, prenez votre temps, plonger votre pieces laissez la 10Mn, brossez, replonger renettoyer replonger et si au bout de 30Mn vous vous dite que ca marche pas, dite vous que vous n'avez fait qu'une partie du chemin, que la piece que vous traitez a attendue des dizaines voir centaines d'années, alors ont est pas a une journée prèt hein ? bon, je dits ca, mais je suis le 1er a vouloir finir avant de commencer

Merci pour cet exposé trés pédagogique ! ( la comparaison avec les saucisses du barbecue m a bien parlé !)
Comme quoi avec peu de materiel on peut realiser du travail digne de l industrie !

Bonjour Ritalca,
Je ne parle pas d'électrocution mais d'électrisation, nuance ...
Electricité, eau et corps humain n'ont jamais fait bon ménage, et il est toujours bon de rappeler les règles de prudence élémentaires pour les éventuels apprentis sorciers qui tenteront l'expérience...
Bonne continuation pour votre restauration,
Cordialement,
Bosco.

Merci messieurs, je suis ravi si vous avez aimé .

@Bosco , tu as raison on n'est jamais assez prudent dès qu'on manipule l’électricité . L'utilisation même sous de faibles voltages d'un auto-transformateur pourrait par exemple s’avérer dangereuse . Il faut avant de se lancer dans des manips qui utilisent le secteur avoir un minimum de connaissances en électricité , par exemple reconnaître le symbole du double isolement sur un bloc d'alimentation.

J'ai eu une grosse frayeur lors du chromage d’oculaires pour télescope ( l'astronomie était ma passion du moment ) On m'avait fourni le bain de chrome ad hoc et j'utilisais comme générateur un poste à souder car il fallait débiter des dizaines d'ampères sous une 40e de volts . A un moment j'ai voulu sortir la pièce du bain pour voir le dépôt de chrome et il y a eu une explosion, cela avait projeté de l’électrolyte partout ...et comme je faisais ça au boulot après les heures j'étais bien em...é pour aller me rincer tout seul sous le robinet .
En sortant la pièce du bain j'avais interrompu le circuit et créé ainsi une micro étincelle qui avait suffi  à faire exploser le mélange oxygène air + H2 dégagé en abondance lors de l'électrolyse .

Depuis je suis devenu TRÈS prudent lorsque je fais de la galvanoplastie, je coupe les alimentations; je n'utilise que des électrolytes communs qu'on trouve en grande surface ou des magasins grand public d’électronique ( Conrad pour le perchlorure) J'ai des lunettes et je travaille dans un local sec,aéré , sans matières combustibles à proximité
Restaurons mais en toute connaissance des risques et sinon abstenons nous.

Pour Merlin, j'ai  fait un petit croquis du montage qui est extrêmement simple :

Le rhéostat maison bricolé à partir de la résistance d'un vieux décapeur thermique   :