Marquage et gravure electrolytique

  • Auteur de la discussion Christophe C.
  • Date de début
Christophe C.
Christophe C.
Ouvrier
31 Mai 2016
285
Toulouse
  • Auteur de la discussion
  • #1
Bonjour,

Le sujet a déjà été abordé ici mais ça ne fait jamais de mal de revenir sur de bonnes astuces :)

ATTENTION : manipuler et modifier des appareils électriques reliés au secteur est dangereux, les informations ci-dessous sont données à titre informatif, je ne saurais être tenu responsable d'éventuels accidents:smt021

L'idée est de graver et/ou de marquer des pièces par électrolyse. Concrètement, on fait circuler un courant entre la pièce et une anode, par l'intermédiaire d'une électrolyte (solution liquide), en n'exposant que les surfaces à graver/marquer (le reste de la pièce est caché).

On peux marquer tous les métaux ferreux, l'inox, le titane, l'inconel...

Pour graver (on creuse la surface exposée) on utilise du courant continu; la pièce est reliée à la borne positive. Pour marquer (la surface de la pièce s'oxyde et noircit) on utilise du courant alternatif.

Le matériel nécessaire est assez simple et peu coûteux : une alimentation, une anode, une électrolyte et un "pochoir".

Alimentation à courant continu (pour le gravure)
D'après mes lectures, on a besoin de 5 à 18V et quelques ampères (plus la surface à graver est grande, plus le courant sera important). On trouve sur youtube des exemple avec une pile 9V ou un simple chargeur USB 5V... ce n'est ni très rapide ni très efficace, mais ça fonctionne.

Pour ma part j'utilise une alimentation ATX d'ordinateur, capable de délivrer 10A sous 12V. J'avais modifié cette alimentation il y a quelques années pour l'utiliser comme alimentation pour des chargeurs de batterie d'aéromodélisme; j'ai décrit l'opération ici :

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Pour l'instant je n'ai pas mis de fusible sur la sortie... ça pourrait être une bonne idée!

Alimentation à courant alternatif (pour le marquage)

J'ai acheté assez récemment d'occasion sur le forum@willow74) un module du commerce destiné à cet usage. Bien entendu, première chose une fois la chose en main, je l'ai ouverte...

A l'intérieur, "no rocket science" comme diraient nos amis outre atlantique :

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  • Un bloc connecteur 220V + fusible 4A + interrupteur (qui coupe directement l'arrivée en 220V)
  • Un voyant sur le 220V
  • Un transformateur torique 220V -> 15V, 36VA
  • Un fusible réarmable PPTC 30V qui déclenche entre 3 et 6A (ce genre, modèle XU300)
  • Un PCB simple face... avec des pistes qui font des méandres, mais il n'y a que le fusible dessus
  • Une paire de fiches banane en sortie
En clair, c'est juste un transformateur, un fusible sur l'entrée, un fusible sur la sortie et voilà.

Anode
Le module que j'ai acheté est livré avec une anode "fancy", de 20x20x40mm, en graphite percé d'un trou d'environ 2mm. Sur la face arrière, ce trou débouche dans un tube en plastique qu'on peux remplir d'électrolyte. Un fil est relié au bloc de graphite, avec une fiche banane à l'autre extrêmité pour le relier à l'alimentation. Pour éviter les courts circuits et maintenir de l'électrolyte entre le pièce et l'anode, j'enroule un petit morceau de feutre de 2mm (acheté en magasin de loisirs créatifs) atour du bloc de graphite. Il est maintenu par un simple élastique. Ce feutre est ensuite imbibé d'électrolyte.

Sur youtube, certaines personnes utilisent un morceau de métal conducteur à la place du graphite... ou remplacent carrément tout ça par un coton tige sur lequel ils amènent le courant par une pince crocodile.

Electrolyte
On trouve chez les revendeurs spécialisés des produits spécifiquement formules, qui doivent contenir de la poudre de perlimpinpin. Pour notre usage, on peux se contenter de dissoudre du sel dans l'eau. Pour ce qui est de la quantité... personnellement j'ai la main lourde, je met du gros sel jusqu'à saturer le mélange. Ca se dissout plus rapidement avec de l'eau chaude. Sur youtube, certaines personnes ajoutent un peu de vinaigre blanc; je n'en avais pas et j'ai fait sans, ça fonctionne comme ça.

Pochoir
Les professionnels utilisent des "stencil" poreux réalisés sur des machines vendues pour. De ce que j'en comprends, c'est simplement des imprimantes thermiques (genre étiqueteuse Dymo) utilisées avec un ruban spécial. On trouve ces rubans en vente sur internet avec les mots clés "stencil tape"; j'en achèterais à l'occasion pour tester sur une Dymo. Je n'ai pas encore testé.

En fait, n'importe quel pochoir isolant électriquement fait le job : du vernis, de la peinture, du scotch, du vinyle autocollant...

J'ai testé du scotch d'emballage découpé au cutter. C'est vraiment pas mal car c'est très fin donc on ne risque pas d'accrocher les bords quand on balade l'électrode dessus, et ça tiens pas mal à la chaleur. Si on l'enlève tout de suite après ça ne laisse pas de traces (ci-dessous, gravure d'un petit triangle).

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J'ai aussi testé du vinyle, découpé avec un plotter de découpe (genre Roland...). Le rouleau était un peu vieux et le vinyle assez épais, et la surface de ma pièce avait de petites marques d'usinage; tout ça n'a pas trop aidé à bien adhérer. La gravure dégage pas mal de chaleur et le vinyle n'a pas très bien tenu, j'ai dû le remplacer à mi-process. Ci-dessous un pochoir en vinyle avec par dessus le film transfert (bien pratique pour le positionner dans déformer les petits morceaux).

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Même résultat avec du scotch d'électricien (ici avec du scotch d'emballage autour pour cacher le reste de la pièce).

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Je n'ai pas testé, mais j'imagine que les vernis photosensibles utilisés pour les PCB pourraient aussi faire l'affaire.

Les essais
J'ai fait mes tests sur un vilain ciseau à bois de brico que j'ai nettoyé rapidement au papier de verre grain 600.

Le pochoir est placé sur la pièce, le feutre de l'électrode est imbibé d'électrolyte pour l'électrode est baladée sur la zone à graver (en la laissant sur place, ça chauffe fort, ça use le graphite et ça commence à cramer le feutre...). On peux s'arrêter à tout moment pour contrôler l'état d'avancement, j'y vais par ~20s à la fois (sur les photos ci-dessous, le fil rouge vas à l'anode, mais il est bien relié à la masse... si on inverse en courant continu, ça bouffe l'anode au lieu de la pièce).

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Voilà les résultats des trois tests que j'ai réalisé :
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  1. Marquage seulement, environ 30s à 1mn... c'était noir, mais ça ne tiens pas au scotch brite
  2. Idemn, avec un peu de gravure avec la polarité inversé en plus :smt021
  3. Gravure pendant 2 à 3mn au total, suivi d'environ 30s à 1mn de marquage. Le résultat est très net et le noir tiens bien (j'ai beaucoup frotté pour l'estomper au milieu). La profondeur de gravure est d'environ 0,3mm.
Il en ressort que le marquage tiens nettement mieux sur une surface qui a été préalablement gravée.

La vraie pièce
Pour offrir à Noël, j'ai usiné un décapsuleur éléphant en 36NiCrMo16, ça fait un joli gadget de 240g, c'est très pratique pour ouvrir les bières, faire des trous dans les poches et casser le carrelage. Histoire de lui donner un peu de vie, j'ai gravé et marqué l’œil et l'oreille.

Le pochoir est en vinyle; comme je l'ai écrit plus haut ça ne s'est pas super bien passé mais je resterais avec du vinyle plus fin et à l'adhésif plus costaud. Le reste de la pièce est protégé avec du scotch d'emballage. La pièce est reliée à la borne + grace à une pince crocodile (avec un fil noir, oui oui...) et l'anode à la masse.

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Ensuite on commence en courant continu, on ballade l'anode sur la pièce pendant 2 à 3mn en enlevant régulièrement la "boue" qui se forme et en remettant de l'électrolyte. Avec le vinyle, attention à ne pas trop chauffer, ne pas hésiter à refroidir la pièce à l'eau avant que le vinyle ne commence à se décoller...

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Pour finir 30s à 1mn en courant alternatif. Comme le vinyle començait à se décoller, le marquage a un peu débordé.

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Même chose de l'autre côté, un bon coup de scotch brite pour atténuer les "bavures"... je suis très satisfait du résultat!

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Si vous avez des conseils pour améliorer le process ou des questions, n'hésitez pas!
 
Dernière édition:
ilfaitvraimentbeau
ilfaitvraimentbeau
Compagnon
20 Nov 2007
9 412
Près de Rouen
Merci ! C'est super intéressant !
 
Dernière édition par un modérateur:
ilfaitvraimentbeau
ilfaitvraimentbeau
Compagnon
20 Nov 2007
9 412
Près de Rouen
pour la tension et l'intensité, un chargeur de batterie devrait faire l'affaire...
merci encore Christophe, je sens que je vais faire des essais !
:wink:
 
S
speedjf37
Compagnon
15 Oct 2009
2 223
indre et loire
Bonjour,

Pour le continu ?
Pas vu de redresseur dans le montage !!!

JF
 
gustavox
gustavox
Compagnon
16 Déc 2015
1 032
Salut !

Reportage de qualité !!!

Tu pourrais même le soumettre dan la section article du site !:wink:
 
AlliPapa
AlliPapa
Compagnon
27 Fev 2012
1 156
Bonjour,

Chouette petit reportage. ..merci !

Pourquoi une tension alternative noirci ??? Parcequel transfert du graphite vers la pièce ??

Merci
Allipapa
 
AlliPapa
AlliPapa
Compagnon
27 Fev 2012
1 156
Ah oui j'oubliais, les chouette le pti néléfan ..☺
 
Vergobretos
Vergobretos
Compagnon
31 Oct 2008
2 395
Aindien
Hello,
en bimétal l'éléphant ?
le temps de marquage est différent entre l'acier et le bronze ?

Slts
 
serge 91
serge 91
Lexique
18 Fev 2010
6 953
FR-91 Brétigny sur Orge
Bonjour,
Je suis tombé là dessus,
Ca a l'air génial, quelqu'un connait ?
 
Papygraines
Papygraines
Compagnon
21 Jan 2019
2 481
Lorraine
Sympa en effet Serge ! De quoi faire des typons sans avoir à faire des négatifs !
 
R
rabotnuc
Compagnon
16 Avr 2008
5 175
fr-50cherbourg
je n'y connais rien en typons, et je vois pas bien l'application dans le cas ci-dessus, une tite explication?
 
seb89
seb89
Compagnon
20 Fev 2010
705
Auxerre 89000
Bonjour, :smt039

@ serge 91 , Merci pour le lien , je ne connaissais pas, mais je vais en commander à l'occasion pour essayer.
Ce sera peut-être l'occasion pour me débarrasser du vieux fer à repasser et de remettre en service l'insoleuse.
Bien que comme rabotnuc , je n'ai pas bien compris comment cela s'utilise...
Serge.
 
tranquille
tranquille
Compagnon
12 Avr 2008
5 877
FR-12320 - Aveyron - Conques
L'utilisation de stencil sur une Dymo est très pratique, rapide et la définition est bonne

Un essai sur un 2 clous en cours de fabrication

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bop55
bop55
Compagnon
31 Déc 2011
3 368
FR-55 Bar le Duc
Ok, si j’ai bien compris, ça doit être la même chose que ce que je viens de commander ici
Je pense que ça doit marcher aussi avec une imprimante jet d’encre.
 
seb89
seb89
Compagnon
20 Fev 2010
705
Auxerre 89000
Bonjour, :smt039

ça doit être la même chose
Je ne pense pas, j'ai déjà essayé ce type de papier et je n'aime pas trop.
je n'ai pas utilisé de jet d'encre pour le typon, car dans le mode d'emploi, il parle plutôt de laser.
Si le circuit comporte des plans de masse, le transfert ne se fait pas bien (des morceaux de typon se décollent du cuivre.)
Et je trouve qu'il reste, après le transfert une espèce de résidu de colle entre les pistes, ce qui fait que la gravure à l'acide n'est pas très nette.
Mais peut-être que je ne l'utilise pas bien... :smt017

Serge.
 
Christophe C.
Christophe C.
Ouvrier
31 Mai 2016
285
Toulouse
  • Auteur de la discussion
  • #21
Hello,

Merci pour vos retours :)

Pour bien préciser les choses, j'ai utilisé deux alimentations différentes (j'ai édité mon premier message pour rendre ça plus clair) :
- une alimentation en courant continu, sur base d'une alimentation ATX d'ordinateur, qui sort du 12V continu pour la gravure
- une alimentation en courant alternatif, qui est en fait un simple transfo avec des fusibles sur l'entrée et la sortie, qui sort du 15V alternatif pour le marquage

Je ne sais pas exactement pourquoi la pièce noircit en courant alternatif (marquage), de ce que j'en comprend c'est une oxydation. Ca fait quelques années que je n'ai pas fait de chimie ^^ En tout cas le graphite n'y est pour rien, ça fait la même chose avec une électrode métallique ou pas électrode du tout (simplement avec un feutre imbibé d'électrolyte relié à une des bornes).

@Vergobretos l'elephant est en acier. Je ne pense pas que ce process fonctionne sur le bronze, le cuivre ou le laiton, de ce que je comprend il faut un électrolyte différent pour la gravure et le marquage n'est pas possible. Voilà un exemple :

Le film photosensible ça pourrait fonctionner mais il faut que ça tienne la chaleur et le frottement de électrode. Et ça impose de travailler vite et dans un local pas trop éclairé.

Le papier transfert c'est plus prometteur, à voire comment le toner adhère sur du metal (surtout s'il y a de petites stries d'usinage comme ici). J'essayerais de tester! Il y a des chances que ça tienne bien la chaleur. Et on peux faire la même chose avec du papier photo glossy, ou même certains papiers de magazine bien glossy... bon, au prix du papier transfert ça vaut pas forcement le coup de batailler. Par contre en jet d'encre c'est mort, il faut du laser ou du toner.

Dernier truc, que j'avais utilisé pour faire des PCB en gravure chimique, c'est de peindre la pièce, puis de graver la peinture au laser pour exposer les parties à graver. Il faut passer un coup d'alcool à bruler ensuite pour enlever les résidus de peinture "gravée", sinon ça ne marche pas bien.

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La découpe laser du Fablab a en plus un mécanisme pour graver sur des surfaces cylindriques, ça pourrait permettre de faire verniers... bon, à voire pour la précision!

Pour l'article, je pourrais faire ça quand j'aurais expérimenté un peu plus de techniques pour le pochoir!

Affaire à suivre!
 
Christophe C.
Christophe C.
Ouvrier
31 Mai 2016
285
Toulouse
  • Auteur de la discussion
  • #23
Hello,

J'ai été silencieux, mais pas inactif...

Premièrement, j'ai fabriqué from scratch une alim pour la gravure en m'inspirant de celle que j'avais. Je mettrais à jour mon premier message avec quelques explications et photos; ça pourra servir à ceux qui voudraient se lancer.

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Suite à ça, j'ai testé plusieurs méthodes pour créer des pochoirs. Dans la lignée de mes premiers essais, j'ai continué avec la machine de découpe vinyle mais cette fois j'ai découpé du scotch d'emballage, que j'avais collé sur le papier support du vinyle. J'ai testé des petits détails (de l'ordre de 0,5mm); des fois ça passe, des fois non, c'est très aléatoire (le scotch se déchire ou un morceau se décolle du support). J'ai baissé la vitesse de découpe à 1cm/s et la pression sur le couteau à 30g, ça améliore beaucoup les résultats (pour le vinyle on peux aller bien plus vite et on appuie plus fort). J'ai essayé de mettre une double épaisseur de scotch mais ça n'est pas mieux.

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En se cantonnant à des lettres plus grosses, ça marche (presque) à tous les coups. Au pire la matière est pas chère et c'est vite découpé... Ci-dessous des lettres de 10mm de haut, les barres des lettres font environ 3mm de large.

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Ce n'est pas très facile à appliquer sur la pièce car c'est très fragile, on a vite fait de le déchirer. Pour le marquage avec ces pochoirs, j'y vais beaucoup plus soft qu'au début : 5s dessus, puis je retrempe l'électrode dans l'électrolyte pour la refroidir. Je ne frotte plus l'électrode sur la pièce pour ne pas risquer décoller le pochoir; je la pose bien à plat puis je la retire au bout de 5s... et je recommence autant de fois que nécessaire. La clé est de ne pas trop faire chauffer la pièce sinon le scotch commence à se décoller. Mais c'est quand même nettement mieux que le vinyle!

Dégraissage, pose du pochoir... je protège plus largement pour ne pas risquer de marquer le reste de la pièce. Pour ces essais je travaille sur une tôle d'inox de récup, c'est bien mais comme c'est fin ça chauffe rapidement!

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Gravure en courant continu...

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Marquage en courant alternatif...

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On enlève le pochoir, un petit coup de scotch brite, nettoyage à l'alcool, et voilà! Ces lettres font 10mm de haut. On voit que je n'ai pas collé le milieu du A très droit, et que les pointes très fines à l'intérieur du M ont commencé à se déformer, mais à 50cm ça ne se voit pas trop.

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Spoiler alert : j'ai pas trouvé mieux... c'est vraiment le top car le scotch résiste plutôt bien à la chaleur, ce qui permet de faire une gravure assez profonde.

Deuxième chose que j'ai testé, les pochoirs "pro" pour imprimante thermique genre étiqueteuse. A ma connaissance il y en a uniquement pour les imprimantes de marque Brother. Je suis parti sur le ruban STe151 de 24mm de large, la cassette coûte environ 15€.

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Et je me suis trouvé une imprimante Brother P-touch P700 sur leboncoin pour 20€ (compter plutôt 60€ d'ordinaire...) :

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Cette imprimante n'est pas sur la liste des imprimantes compatibles avec les stencil de gravure, mais celles qui sont compatibles et pilotables par ordinateur coûtent les yeux de la tête (du genre plus de 500€). Avec celle ci on peux créer son motif au moyen d'un petit logiciel brother qui permet de générer facilement du texte ou d'importer des images. Sinon si c'est juste pour du texte, il y a des imprimantes portable assez basiques à bas prix (pas sur qu'elles soient réputées compatibles avec les stencil non plus).

Première déception, ce n'est pas autocollant... qu'à cela ne tienne, un peu de scotch autour et en avant! On voit à peine que le pochoir est "imprimé", il est en fait simplement micro-perforé selon le motif qu'on a dessiné.

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Voilà le résultat de deux essais de marquage; j'ai fait quelques essais avec gravure, mais ça devient vite "flou" car de l'électrolyte s'infiltre sous le pochoir et ça marque un peu n'importe ou.

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Après un petit coup de scotch brite c'est pas mal, mais c'est quand même pas très esthétique. Mon logo "Custom Jazz" sur lequel je m'acharne fait un peu moins de 25mm de large; la barre arrondie fait à peine plus de 0,5mm de large. A droite c'est une petite miniature d'une fraiseuse allemande, celui qui la reconnait aura prouvé au monde tout son bon goût en matière de machines CNC de la fin des années 80 :)

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Ci-dessous d'autres essais sur mon pauvre ciseau à bois bas de gamme, avec un peu de gravure sur le "CCD" et son cadre. Le texte "très petit" fait 3mm de haut. Les polices et motifs générés avec le logiciel de l'imprimante sont moins pixelisés que les images, quelque soit la résolution qu'on importe... dommage.

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Bilan des courses, ça va pour du marquage "technique"; je l'utiliserais surement pour marquer mes outils ou ce genre de choses, mais pas à des fin esthétiques.

Troisième méthode que j'ai testé, la papier transfert. C'est vraiment celui pour lequel j'avais le plus d'espoir... et le résultat est mitigé.

J'ai acheté ce papier transfert (mots clés A4 Heat Toner Transfer Thermal Paper sur ebay) :

Ca passe dans une imprimante Laser ou Toner, en forçant tous les paramètres de qualité d'impression au max et en activant les options genre "noir plus noir". Ça va dépendre de l'imprimante. C'est un peu tricky à faire passer dans l'imprimante car le papier est un peu courbé du fait qu'ils l'expédient en rouleau, j'ai eu quelques bourrages.

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Faites pas comme moi... imprimez en miroir, sinon vous allez avoir une surprise à la fin. On découpe le modif largement et on l'applique côté encre sur le support à marquer. Ensuite on passe un coup de fer à repasser bien chaud au dos, en appuyant partout. Les premières secondes sont les plus importantes comme ça risque de glisser; une fois que ça commence à transférer l'encre adhère au métal et ça ne bouge plus. J'avais mis une petite bande de scotch pour aider à le tenir au début.

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Ensuite on décolle gentiment le support, si tout s'est bien passé l'encre reste sur la pièce. Et tadaa, c'est à l'envers.

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Un peu de scotch pour protéger en dehors de la zone...

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Gavure, puis marquage... vous commencez à connaître la musique...

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Ensuite nettoyage à l'acétone pour enlever l'encre... c'est très prometteurs, les petits détails ressortent bien mais il faut vraiment pas trop chauffer...

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J'ai refait un essai avec des glaçons derrière la tôle et en prenant tout mon temps, puis en le frottant vigoureusement au scotch brite... c'est mieux mais le fond est quand même bien piqué.

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Voilà ou j'en suis, j'ai pas testé les techniques d'insolation mais ça m'emballe pas trop. Je pense que le transfert thermique a du potentiel mais il faut éviter tout échauffement. Je referait surement des tests avec la pièce dans un bain d'électrolyte, toute emmitouflée sauf la zone à graver.

Je mettrais à jour mon premier message avec les différentes techniques au fur et à mesure que les résultats seront la!

Y en a d'autres qui se sont lancés?
 
serge 91
serge 91
Lexique
18 Fev 2010
6 953
FR-91 Brétigny sur Orge
Y en a d'autres qui se sont lancés?
J'ai commencé...
Avec le film cité plus haut, ça a l'air top mais dans l'atelier gelé, j'ai remis à plus tard les essais.
Je vais m'y remettre, je ferais un rapport....
 
M
metalux
Compagnon
11 Jan 2009
5 352
nord
bonjour
sympa ces expérimentations!

Je n'ai pas testé, mais j'imagine que les vernis photosensibles utilisés pour les PCB pourraient aussi faire l'affaire.
tu peux oublier! j'ai longuement essayé d'utiliser ce type de vernis dans le passé et c'est pour ainsi dire inexploitable
pourquoi? parce que quand on pulvérise, la couche de vernis déposée n'est pas uniforme en épaisseur et il est quasiment impossible de calculer le temps d'insolation UV a cause de cela...
J'ai connu un prof de lycée technique qui avait bricolé un plateau rotatif pour pulvériser, disons que ça marchotait

je ne sais m^me pas si ça se vends encore ce produit de nos jours


 
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