Détermination des contraintes résiduelles de dépôts électrolytiques de chrome réalisés à partir d’une solution de chrome hexavalent

Residual stresses evaluation of chromium electrodeposits made from an aqueous hexavalent chromium bath

École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne, Département BMTS Laboratoire de Traitement de Surface, 158 Cours Fauriel, 42023 Saint-Etienne Cedex 2

Résumé

Des dépôts de chrome ont été effectués dans un bain standard (250 g/l CrO₃, 2,5 g/l H₂SO₄), à 40 A/dm² et à différentes températures de chromage (25 à 75°C). Les contraintes résiduelles furent déterminées par rayons X et par flexion d’une lame mince. Les résultats montrent que le niveau des contraintes dépend fortement de la microstructure du chrome. Lorsque celle-ci est équiaxe non texturée (température de chromage inférieure à 40°C), les contraintes sont négligeables. Par contre, lorsque les dépôts sont colonnaires et texturés {111} (température de chromage supérieure à 40°C), les contraintes sont élevées. L’évolution des contraintes en fonction de l’épaisseur déposée prouve que le niveau des tensions est contrôlé par la microstructure. Les modèles de l’hydrure et de la coalescence des cristallites ne sont pas satisfaisants. Les désorientations entre grains et/ou le dégazage via les surfaces de contact entre grains semblent jouer un rôle majeur dans la création des contraintes. Des recherches complémentaires doivent être menées afin de conclure sur la validité de l’un ou l’autre des mécanismes microstructuraux étudiés.

Abstract

Chromium deposits were made from an aqueous hexavalent bath (250 g/l CrO₃, 2,5 g/l H₂SO₄) at 40 A/dm² with plating temperatures varying from 25 to 75°C. The residual stresses (RS) were determined by X-ray diffraction and by mean of the curvature of a plated strip. The results show that the RS strongly depend on the microstructure of the chromium coating. When the chromium is composed of equiaxed grains (plating temperature under 40°C), the RS are very low. When the grains are columnar and exhibit {111} texture (plating temperature greater than 40°C), the RS are very high. The evolution of the RS with the coating thickness prove that the RS level not only is influenced but is controlled by the microstructure. The hydride model and the grain boundary model are not satisfying. The role of the disorientation between grains and/or the influence of contact area between grains on the stress level generated during degassing seem to be more important but researches have to be continued before concluding for a specific microstructural mechanism.