Le refroidissement du bain d’anodisation

Pendant l’anodisation, le bain se réchauffe car la réaction électrochimique produit de la chaleur.

Contrôler la température du bain d’anodisation est d’une importance capitale ! Non seulement, c’est indispensable pour anodiser correctement, mais c’est aussi le moyen de contrôler l’anodisation, c’est à dire de choisir la forme des pores : large pour optimiser la couleur, fin pour optimiser la dureté de la couche anodique, ou encore un compromis entre les 2. Contrôler la température du bain est aussi une des clefs pour réussir à anodiser certains alliages récalcitrants…

Nous allons voir toutes les solutions de refroidissement, de la plus basique à la plus performante, avec leurs avantages, inconvénients et bien sur leurs coûts.

(Consultez notre tutoriel La sécurité : Pas de paranoïa ! )

 

1ère solution, “Le double bac” :

 

Le principe est simple : Le bac d’anodisation est placé dans un second bac, bien plus grand que nous appellerons “bac de refroidissement”. Dans le bac de refroidissement, de l’eau froide permettra de refroidir le bain d’anodisation. L’échange thermique se fera entre les parois du bain d’anodisation et l’eau froide du bac de refroidissement. Ce tutoriel vous aidera  : Réaliser un bac d’anodisation

Et aussi cette vidéo : 

Cette solution demande un accessoire indispensable : Un système d’agitation pour que la solution du bain d’anodisation soit homogène. Sans agitation, la solution proche des parois sera froide et celle au centre du bac sera bien plus chaude. Vous pouvez fabriquer un agitateur assez facilement avec un petit moteur et une hélice ou un bulleur d’aquarium.

 

Fonctionnement :

 

Si votre bain est trop chaud avant de commencer l’anodisation, mettez en route l’agitateur et baissez la température du bain, en ajoutant de l’eau froide dans le bac de refroidissement pour atteindre la température de départ visée. Ensuite, on peut lancer le cycle d’anodisation. Dès que la température monte, il suffit de rajouter de l’eau froide et/ou des glaçons.

Avantages :

  • Ne revient pas cher et simple à mettre en oeuvre.

Inconvénients :

  • Le plastique du bain d’anodisation n’est pas un excellent conducteur thermique et il y a un grand delta entre l’ajout d’eau froide et la baisse de la température du bain d’anodisation.
  • Il faut un peu d’expérience pour réguler correctement : Pas assez d’eau froide, la température va monter trop haut avant que l’échange thermique se fasse. Trop d’eau froide, la température va baisser trop bas et l’anodisation en pâtir.
  • Ne permet pas une gestion très précise, toujours à cause du temps d’échange.
  • Convient si le bain ne contient pas trop de pièces, sinon la montée en température sera supérieur à la capacité du bain à être refroidi

Variante :

Il est possible d’améliorer l’ergonomie du système avec une vidange sur le bac de refroidissement afin de purger tout ou partie de l’eau réchauffée et rajouter de l’eau froide.

A utiliser pour :

Des petits bains et des alliages qui ne demandent pas des paramètres trop précis. Ne permet pas de descendre très bas en température. C’est cependant un bon système pour petit bain et petit budget et de toute façon, mieux que rien. Idéalement à cumuler avec un autre système !

 

2ème solution, “L’air froid” :

 

La solution consiste à envoyer dans le bain de l’air glacé. Le bullage est déjà en soit un moyen de refroidissement, nous allons grandement augmenter cette capacité ! Pour plus d’informations consultez le tutoriel Bullage et compresseur d’air

Il vous faudra :

– 1 bulleur d’aquarium d’au moins 10 litres/minute (environ 30€)
– Du tube de cuivre recuit 14*16 (5 mètres environ 30€) ou du tube plastique (5 mètres environ 10€)
– Un bac de refroidissement
– Du tube plastique souple diamètre extérieur 16 mm
– Un agitateur

Roulez le tube de cuivre pour en faire un serpentin qui tient dans le sceau. Branchez le bulleur sur l’entrée du serpentin. Sur la sortie du serpentin, branchez le tuyau plastique et faites le courir au fond du bac d’anodisation. Avec une aiguille percez le tube de petit trous. Remplissez le bac d’anodisation d’eau et testez le bullage : Il doit y avoir une production de bulles de bonne taille.

Les précautions à prendre : Attention à prendre un tube de cuivre assez gros, car les bulleurs d’aquarium ne sont pas capables d’une grande pression… Idem pour le serpentin, il ne doit pas être trop long et son diamètre de cintrage trop petit pour ralentir le moins possible le flux d’air.

Fonctionnement :

Donnez-vous une température basse et une température haute d’anodisation, par exemple 18°C et 19°C. Remplissez le sceau d’eau glacée, rajoutez du sel et des glaçons (bouteille sortant du congélateur, bloc de refroidissement de glacière,…). Mettez en route l’agitateur.

Lancez l’anodisation en surveillant la température. Dès qu’elle arrive à 19°, allumez le bulleur. L’air sera refroidit par son passage dans le tube de cuivre et arrivera glacé dans le bain, ce qui va le refroidir. Coupez le bulleur quand la température du bain est à 18°C.

L’agitateur qui fonctionne en permanence assurera l’homogénéité du bain même quand le bulleur sera coupé.

Le sel dans le bac permet de baisser la température de l’eau et de gagner quelques °C.

Avantages :

– Ne revient pas cher.
– Action de refroidissement assez rapide

Inconvénients :

– Demande de constamment surveiller la température du bain.
– Les alternances bullage/arrêt bullage modifie le paramètre du bain, un brassage permanent est donc nécessaire.
– Il faut que l’eau du sceau soit vraiment glacée pour que cela fonctionne
– Peut demander pas mal d’essais pour trouver la bonne longueur du serpentin (plus il est long, plus l’air sera froid) et gérer la perte de débit (plus il est long, plus la perte sera importante).

Variante :

Il est possible d’améliorer le système grâce à un bulleur à 2 sorties. La première sortie (A) sera branchée sur le serpentin, la seconde (B) sur un raccord en Y à la sortie du serpentin. Les 2 sorties ont un robinet de coupure, que vous trouverez pour 2 ou 3€ dans les magasins d’aquarium. Quand la température atteint 19°, coupez le circuit B et allumez le A (celui du serpentin). Quand la température est retombée à 18°, faites l’inverse : Coupez le circuit A et ouvrez le B. Vous pouvez aussi ajouter un agitateur qui vous permettra d’avoir constamment un brassage du bain et ainsi piloter le bulleur avec un contrôleur de température

A utiliser pour :

Des bains petits ou moyens en complement d’un double bac. Ne permet pas de descendre très bas en température. Ne permet pas de compenser efficacement des montées rapide de température. Voici un exemple en vidéo :

 

3ème solution, “L’échangeur eau froide” :

 

La solution consiste à envoyer de l’eau froide dans un serpentin placé au fond du bain.

Il vous faudra :

– Un bac en platique qu servira de refroidisseur
– Du tube plastique souple diamètre intérieur 12 mm
– Une pompe de cale immergeable de bateau (12V) (environ 20€)
– Un chargeur de batterie ou une batterie 12V pour alimenter la pompe (si vous avez un chargeur ou une batterie, sinon le rapport qualité/prix avec l’achat du chargeur ou de la batterie ne vaut pas la peine)

Faites un serpentin avec le tube plastique qui sera immergé dans le bain d’anodisation comme sur le schéma ci-contre. Vous pouvez aussi réaliser le serpentin avec du tube PVC “IRO” pour la protection des câbles électriques. Vous trouverez des coudes à 90° à coller et le tube se coupe très facilement. L’avantage de ces tubes c’est qu’ils sont fins,ce qui n’est pas un problème car il n’y a pas de pression. En revanche, c’est plus efficace car l’échange thermique est meilleur.

L’entrée du serpentin est reliée à la pompe, la sortie retourne dans le bac de refroidissement. Plus vous mettrez de longueur de serpentin au fond du bac, meilleur sera le refroidissement (Il n’y en a pas beaucoup sur ce schéma simplement pour qu’il reste clair et lisible…).

L’entrée du serpentin est alimentée par la pompe qui trempe dans le bac de refroidissement. Cette eau froide passe dans le serpentin au fond du bain d’anodisation et va refroidir la solution. Elle ressort du serpentin pour retourner dans le bac de refroidissement. Dans ce bac, de l’eau froide et des glaçons, des bouteilles d’eau glacée, des blocs refroidisseurs de glacière,… Bref, de quoi baisser au maximum la température de cette eau, bien sur sans la geler.

Sur le schéma ci-dessous, vous reconnaîtrez :

– Le bac d’anodisation avec son serpentin immergé,
– Le bac de refroidissement avec :
* Le support de pompe et la pompe en orange
* Les glaçons en bleu

Un régulateur de température (non représenté) va piloter la pompe. Vous pourriez aussi le faire à la main, mais le coût du régulateur permet d’avoir un bien meilleur contrôle pour une somme modique.

Les précautions à prendre : Un serpentin en inox (316L ou A4 !!!) ou titane (Gr1 !!!) serait plus efficace, mais il faudra bien faire attention à ce que les pièces ne le touchent pas !!! Le tube plastique est plus simple et beaucoup moins cher, mais l’échange thermique est aussi beaucoup moins bon… Aussi, si vous achetez un serpentin inox ou titane, tant qu’à faire, allez directement à la solution 4 !

Fonctionnement :

Donnez-vous une température basse et une température haute d’anodisation, par exemple 18°C et 19°C. Remplissez le bac de refroidissement avec de l’eau glacée, rajoutez du sel et des glaçons (bouteille sortant du congélateur, bloc de refroidissement de glacière,…). Mettez en route le bulleur qui restera en marche en permanence.

Lancez l’anodisation en surveillant la température. Dès qu’elle arrive à 19°, allumez la pompe. L’eau froide sera poussée dans le serpentin et va refroidir le bain. Le bulleur va homogénéiser la température du bain. Coupez la pompe quand la température du bain est à 18°C.

Avantages :

– Ne revient pas très cher si on a un chargeur de batterie 12V mais demande un peu de bricolage et quelques connaissances électriques.
– Action de refroidissement assez rapide avec un échangeur inox ou titane ou un échangeur en plastique très long.

Inconvénients :

– Demande de constamment surveiller la température du bain.
– La capacité de refroidissement du système est dépendant de la température de l’eau : il faut qu’elle soit beaucoup plus froide que la température du bain : entre 1 et 5°C ce qui est contraignant car l’eau qui ressort du serpentin sera quasiment à 18/19°C. Il faut donc aussi un grand volume de bain de refroidissement.

Variante :

Il est possible d’améliorer grandement le système grâce à un contrôleur de température : il va démarrer automatiquement la pompe à la température maximum programmée et la couper automatiquement à la température minimum programmée.

A utiliser pour :

Des bains petits ou moyens et des alliages qui ne demandent pas des paramètres trop précis, à moins que vous ayez un régulateur de température. Ne permet pas de descendre très bas en température.

 

4ème solution, “L’échangeur acide” :

 

La solution “royale” ! Elle consiste à pomper l’acide pour le refroidir dans un serpentin en inox 316L (A4) ou titane (Gr1) placé dans un bac de refroidissement.

Il vous faudra :

– Un bac en plastique qui servira de refroidisseur
– Un serpentin en inox 316L (A4) ou titane (Gr1 ou Gr2)
– Une pompe à acide ICI
– Un contrôleur de température ICI

La pompe aspire l’acide chaud du bain d’anodisation et le pousse dans le serpentin qui est dans le bac de refroidissement. L’acide y est refroidit et retourne dans le bain d’anodisation.

Vous pouvez aussi utiliser du tube plastique pour l’échangeur, mais comme pour les autres solutions, il en faudra une bonne longueur. Suivant votre installation, la pompe peut avoir du mal à suivre… Attention aussi : Beaucoup de matières plastiques résistent mal au froid et deviennent cassantes ! Choisissez bien votre tube !

Les précautions à prendre :

Là, ce n’est pas de l’eau qui circule, mais de l’acide. Donc, prenez soin d’avoir de bons raccords et il est conseillé que la pompe soit dans un bac en plastique fermé en cas de fuite. Un petit flotteur de cale pour bateau (10€) placé dans ce bac plus bas que la pompe détectera une fuite et coupera l’alimentation.

Le pompage doit se faire dans le fond du bac d’anodisation ! Ces pompes ne sont pas auto-amorçantes !!! La pompe doit donc être sous le niveau du bac afin que l’amorçage se fasse par gravité.

Ce sont des pompes à entrainement magnétique, très sures pour ce type d’application.

Fonctionnement :

Donnez-vous une température basse et une température haute d’anodisation, par exemple 18°C et 19°C. Remplissez le bac de refroidissement avec de l’eau glacée, rajoutez du sel et des glaçons (bouteille sortant du congélateur, bloc de refroidissement de glacière,…). Mettez en route le bulleur qui restera en marche en permanence.

Lancez l’anodisation inutile de surveiller la température : Dès qu’elle arrive à 19°, le contrôleur de température va mettre en marche la pompe et la couper à 18°C. Vous verrez que l’action est très rapide : La pompe est capable d’un débit moyen de 7 litres/minute ! Ce qui veut dire que sur un bain de 40 litres il ne faudra que quelques secondes pour baisser la température de 19 à 18 °C. Pour réaliser une anodisation dure avec un bain à 5 °, il faudra cependant faire le maximum pour baisser la température du bain : le plus simple est d’utiliser des blocs de réfrigération de glacière directement dans le bain d’anodisation avec le bullage en fonctionnement pour brasser. Une fois que votre bain est froid, vous pouvez lancer l’anodisation.

Avantages :

– Action de refroidissement très rapide.
– Permet de descendre très bas en température et de faire des anodisations dures !
– Brassage du bain et filtration automatique et permanente : il suffit de rajouter un petit filtre dans le circuit !

Inconvénients :

– Système le plus cher…

Variante :

Comme l’acide sulfurique a un point de congélation plus bas que l’eau, il est possible de descendre très bas pour réaliser des anodisations dures. Si vous avez un petit congélateur d’occasion, testez le point de congélation de votre acide (entre -10 et -20°C suivant la concentration en acide de votre bain) et réglez le thermostat du congélateur pour arriver à 2 ou 3 degrés de ce point (gardez une marge de sécurité ! Si l’acide gel, la pompe ne va pas aimer…). mettez dans le congélateur un bac avec de l’antigel de voiture et dans ce bac votre serpentin. Avec une bonne gestion (calorifugeage des tubes, pas trop de distance de tuyau),il sera assez facile de travailler avec un bain entre 0 et 5°, ce qui vous ouvre les portes de l’anodisation dure !

A utiliser pour :

Tous type de bain. C’est la taille de la pompe et de votre échangeur qui fait le refroidissement. Vous pourrez travailler les alliages qui demandent des paramètres très précis.

Voila, vous savez tout ce qu’il y a à savoir sur le refroidissement du bain d’anodisation…

A bientôt et bonne anodisations 😉

janvier 25th, 2018 by