Ch07 – Oxydoréduction | Terminale ICCER | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 3 juin 2026
Comment fait-on tenir une couche de chrome ultra-brillant et inrayable de seulement 5 µm d'épaisseur sur un robinet de cuisine ?
Par électrolyse dans un bain de sels de chrome (acide chromique CrO₃ + acide sulfurique). On force un courant électrique entre une anode de plomb (insoluble) et le robinet en laiton qui sert de cathode.
À la cathode (robinet) : les ions Cr⁶⁺ (chromiques) gagnent des électrons et se déposent en chrome métallique pur. Couche par couche, on construit le revêtement.
5 µm peuvent paraître peu, mais c'est suffisant pour résister à la corrosion, aux rayures, et donner l'aspect brillant caractéristique. Coût ~ 2-3 € par robinet à l'usine, indispensable pour l'esthétique et la durabilité.
Karine, technicienne chez Chromaplus 69 Vénissieux (sous-traitant des robinetiers Grohe, Hansgrohe), supervise une ligne de nickelage brillant. Elle doit régler les paramètres pour obtenir 12 µm de nickel sur des têtes de robinet (laiton).
Écrire les demi-équations cathode et anode pour le nickelage. Couple Ni²⁺/Ni.
Cathode (réduction sur le robinet) : Ni²⁺ + 2 e⁻ → Ni (déposé)
Anode (oxydation du nickel pur) : Ni → Ni²⁺ + 2 e⁻
Bilan global : Ni (anode) → Ni (cathode). Le nickel migre d'une électrode à l'autre, sans modifier la concentration du bain.
Avantage : le bain peut fonctionner des mois sans recharge en nickel (l'anode soluble se consomme et alimente le bain).
Courant total nécessaire. Surface 12 m² = 1 200 dm². Densité 4 A/dm².
I = 4 × 1 200 = 4 800 A.
Énorme. C'est pourquoi les ateliers de traitement de surface ont des transformateurs-redresseurs dédiés (alimentés en triphasé 400 V, sortie 0-12 V continu, 5 000 A).
Masse totale de nickel à déposer (épaisseur 12 µm × 12 m²).
Volume de nickel : V = e × S = 12 × 10⁻⁶ × 12 = 1,44 × 10⁻⁴ m³.
Masse : m = ρ × V = 8 900 × 1,44 × 10⁻⁴ = 1,28 kg de nickel.
Soit 2,13 g par pièce (sur 600 pièces). À ~ 22 €/kg de nickel : 28 € de matière première totale (le bain est récupéré par l'anode soluble).
Temps nécessaire avec la loi de Faraday : m = M·I·t·η / (n·F).
Données : M(Ni) = 58,7 g/mol, n = 2 (Ni²⁺ + 2 e⁻), F = 96 485 C/mol, η = 0,95.
t = m × n × F / (M × I × η)
t = 1 280 × 2 × 96 485 / (58,7 × 4 800 × 0,95)
t = 2,470 × 10⁸ / 267 622 = 923 s ≈ 15,4 min.
Très rapide pour 600 pièces. Plus rapide qu'on l'imagine.
Énergie électrique consommée et coût.
P = U × I = 6 × 4 800 = 28,8 kW.
E = P × t = 28,8 × (923/3 600) = 7,4 kWh pour 600 pièces.
Soit 12 Wh par pièce. Coût : 7,4 × 0,12 €/kWh (tarif industriel) = 0,89 €. Soit ~ 0,15 centime par pièce. Marginal.
Bilan coût nickelage par robinet : 0,05 € matière + 0,001 € énergie + 0,30 € main d'œuvre + 0,80 € amortissement bain = ~ 1,15 € par pièce. Vendu 3-5 € de plus-value au robinetier.
Pourquoi obtient-on un dépôt brillant et non terne ? Effet de la densité de courant.
La microstructure du dépôt dépend de la densité de courant :
| i (A/dm²) | Microstructure | Aspect |
|---|---|---|
| 0,5 | Cristaux gros | Mat, gris |
| 4 (optimal) | Cristaux nanométriques | Brillant miroir |
| 10+ | Cristaux dendritiques + H₂ | Poreux, mat, mauvaise adhérence |
De plus, des additifs « brillanteurs » (saccharine ou butynediol) sont ajoutés au bain pour forcer la croissance par formation de nano-couches lisses (effet « niveleur »).
Une variation de 1 A/dm² peut faire passer d'un dépôt brillant à mat. D'où l'importance du contrôle précis.
Réglementation environnementale. Le bain contient du nickel (CMR catégorie 2). Précautions.
Tendance : remplacement progressif du chromage Cr(VI) par Cr(III) trivalent moins toxique, ou par PVD physical vapor deposition.
Note de poste Karine.
Réglage poste nickelage — Karine (Chromaplus 69 Vénissieux)
• 600 pièces, surface 12 m², épaisseur cible 12 µm Ni.
• Réglages : I = 4 800 A, U = 6 V, T = 55 °C, t = 15,4 min.
• Masse Ni déposée : 1,28 kg (anode soluble compense).
• Conso énergie : 7,4 kWh = 0,89 € pour les 600 pièces.
• Contrôle aval : épaisseur mesurée 11,8 µm (XRF), brillance LF8 OK. Lot conforme.
Le chromage classique utilise du chrome hexavalent Cr(VI) : ion CrO₃ ou Cr₂O₇²⁻. C'est l'élément qui donne le fameux « chrome brillant » des années 1960-1990.
Problème : Cr(VI) est cancérigène catégorie 1A (poumon), pénètre la peau, contamine les eaux. Affaire célèbre : Erin Brockovich (USA 1993) → indemnités record 333 M$ par Pacific Gas and Electric.
Évolution réglementaire :
Alternative moderne : PVD (Physical Vapor Deposition) sous vide. Couche de nitrure de titane TiN ultra-fine. Pas de bain liquide, pas de Cr. Coût ×3-5 mais qualité supérieure et zéro impact environnemental.
📚 §1 (oxydoréduction) + §2 (demi-équations) de la leçon Ch07.