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[Tuto] Plaquage du cuivre DIY - Galvanoplastie - cuivrage

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Message par tarsonis Dim 5 Avr 2020 - 0:17

Hello,
cela fait plusieurs années que je voulais faire un tuto sur la plaquage du cuivre sur un objet métallique; maintenant que l'on est en pleine épidémie, je pense qu'il est temps de l'écrire.

En revanche, je n'ai clairement pas le temps pour la rédaction, donc ce sera loin des tutos habituels; excusez l'ensemble un peu expéditif, j'ai tout calé en 1h30.

Plaquer du cuivre, c'est quoi ?
Il s'agit de recouvrir un objet métallique de cuivre. En général, la plupart des métaux s'y prêtent bien, sauf l'aluminium ou le nickel et ceux protégés de la corrosion.

Plaquer du cuivre, pourquoi ?
Pour beaucoup c'est un but esthétique; à la base je préparais le tuto pour un forum Steampunk, avant d'arriver sur Olduvaï, c'est dire si ça date...
Mais dans notre contexte, le cuivre a de nombreuses propriétés antimicrobiennes.

Contre les microbes, le retour du cuivre?
Le dispositif de l'expérience menée à l'université de Southampton: chaque microscope est relié à un écran. A gauche l'acier, à droite le cuivre, où les bactéries ont commencé à régresser.
Eurocopper

D'un côté, une petite plaque de cuivre avec une goutte contenant 10 millions de cellules de staphylocoque doré; de l'autre une plaque d'acier inoxydable avec la même quantité de cellules bactériennes connues pour leur résistance aux antibiotiques. Les deux sont placées sous un microscope. Grâce à une coloration verte fluorescente, la population bactérienne est visible. Dix minutes plus tard : la plaque de cuivre est presque redevenue noire, tandis que l'autre est toujours vert fluo. L'expérience (voir la vidéo) vaut mieux qu'un long discours pour comprendre que le cuivre est une surface antibactérienne très efficace.

Cette démonstration a été réalisée en direct à l'Université de Southampton, en Grande-Bretagne, dans le service du Pr Keevil, avec l'Institut européen du cuivre. A l'occasion de la Journée mondiale de la santé du 7 avril -dont le thème est cette année la lutte contre les résistances microbiennes- cet institut veut faire connaître les travaux récents sur les propriétés antibactériennes du cuivre.
Bactéries et virus meurent rapidement

A température ambiante, plus de 99% des bactéries meurent sur une surface de cuivre au bout de deux heures d'exposition, annonce l'IEC. Y compris des bactéries qui posent de graves problèmes de santé publique, comme le staphylocoque doré résistant à la méticilline (SARM). Idem pour le virus de la grippe A, d'après les travaux du Pr William Keevil : il perdure longtemps sur l'acier inoxydable (qui ne revendique aucune propriété antimicrobienne) mais meurt rapidement sur le cuivre.

L’efficacité du cuivre contre les bactéries confirmée 
Métal naturellement antibactérien, le cuivre a permis de faire baisser significativement la présence de bactéries au sein du service néo-natalité du CHU d’Amiens (1). À Rambouillet en région parisienne, le taux d’acquisition de bactéries multi-résistantes par les patients du service de réanimation a diminué pendant toute la durée de l’expérimentation (2). Ces deux études françaises montrent que l’utilisation du cuivre est une piste de plus en plus concrète pour combattre le fléau des maladies nosocomiales

Les quelques tests concernant le Sars-Cov-2 montrent également qu'il persiste très peu de temps sur du cuivre.
https://www.lequotidiendumedecin.fr/specialites/infectiologie/le-sars-cov-2-survit-3-jours-sur-le-plastique-et-lacier
e SARS-CoV-2 est très stable sur des surfaces comme le plastique ou l'acier, plus que sur le cuivre ou le carton. Du virus viable était en effet toujours présent 72 heures après son application sur du plastique ou de l'acier, avec une titration qui restait supérieure à 100 TCID50.

Sur le cuivre, il n'y avait plus de virus viable quatre heures après y avoir été déposé. Sur le carton, le SARS-CoV-2 avait disparu au bout de huit heures.
L'étude en question, déjà évoquée sur le forum :
https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMc2004973
La demi-vie médiane est parmi les plus faibles pour le cuivre :
[Tuto] Plaquage du cuivre DIY - Galvanoplastie - cuivrage Captu351

[Tuto] Plaquage du cuivre DIY - Galvanoplastie - cuivrage Captu352


A défaut d'avoir des objets en cuivre pur (ce qui est assez rare au quotidien), il est possible de réaliser un plaquage de cuivre, ou "cuivrage", permettant de déposer une couche de cuivre sur la surface, donc d'avoirs des propriétés similaires de contact.

Plaquer du cuivre, comment ?

Il y a des pelletées de tutos sur le net. Tous plus excellents que les autres.
Mais le professionnalisme de certains les excluent de facto de la plupart des lecteurs, tandis que d'autres présentent amha quelques dangers. Notamment ceux à partir de sel, car on se retrouve avec les réactions parasites qui dégagent de dichlore (cf le tuto sur la javel), que je ne permettrais pas de détailler ici...notamment pour les lecteurs confinés sans labo sous la main.

Je vous propose ici un tuto en pur DIY, qui amha présente le moins de dangers : pas de dégagement de dichlore, ni de formation de chlorures de cuivres (si acide chlorhydrique), le tout avec des produits usuels.

Matériel ?
- Du cuivre : câble domestique ou bien issu de la tuyauterie.
- des fils de connexion (si possible en cuivre).
- un objet à cuivrer.
- un contenant en verre ou plastique.
- une alimentation 5V pour smartphone, ou n'importe quoi capable d'offrir une borne + et une borne -, au dessus de 2V. Un pile plate 4,5V fait largement l'affaire.
- une résistance >150Ω 1/4W ou une "ampoule" de lampe de poche : on va dire que c'est facultatif, mais préférable. Faute de mieux, vous pouvez vous servir d'une mine de crayon. (cf le tuto sur la javel, pour faire une électrode).

- de l'eau distillée, ou faute de mieux de l'eau déminéralisée, ou faute de mieux de l'eau en bouteille faiblement minéralisée, ou faute de mieux de l'eau du robinet clind'oeil

- Un peu d'acide sulfurique (de batterie de voiture). Attention, ça bouffe pas mal de chose, c'est dangereux & co. Veuillez toujours avoir du bicarbonate de soude à proximité afin de neutraliser toute projection. N'oubliez pas le nécessaire pour toute expérience de chimie : blouse, lunettes et masque. Ceci n'est donc qu'à but informatif ni moi ni le forum ne pourront être tenus responsables en cas d'accident ou de dommages. Etc.


Il y a en fait deux tutos :

A) J'ai le temps et j'aime bien les trucs "propres et nets".


1) Préparation du Sulfate de Cuivre

Tout comme dans le tuto sur le bleu de Prusse, on va réaliser des cristaux par attaque d'un acide sur du cuivre. En gros, acide sulfurique+ cuivre = sulfate de cuivre, qui a pas mal d'usages au passage.

On verse 20mL d'eau distillée dans un contenant (en plastique ou en verre, pas de métal), puis 20mL d'acide sulfurique (de concentration type "batterie de voiture") et on plonge un objet en cuivre dedans. Placer l'ensemble dans un endroit aéré.

On laisse le tout reposer. L'acide va attaquer le cuivre et former du sulfate de cuivre en solution. Quand l'eau va s'évaporer, la concentration en sulfate va augmenter, au point de dépasser son seul de solubilité. Tout comme avec le sulfate de fer du bleu de Prusse, le sulfate de cuivre va commencer à former des cristaux.

Ici, cette expérience avec un morceau de tuyau : on voit les cristaux se former au fond de la solution, mais aussi le cuivre se faire attaquer en dehors, à cause de l'évaporation, de l'eau mais aussi un peu d'acide, d'où l'importance de laisser ça dans un coin aéré.
[Tuto] Plaquage du cuivre DIY - Galvanoplastie - cuivrage Captu353

On récupère ces cristaux qui serviront à d'autres expériences.

Ici, de beaux cristaux de sulfate de cuivre de l'année dernière :
[Tuto] Plaquage du cuivre DIY - Galvanoplastie - cuivrage Captu354

2) Préparation du bain de cuivrage.

On va dissoudre quelques grammes de cristaux dans un verre d'eau :
[Tuto] Plaquage du cuivre DIY - Galvanoplastie - cuivrage Captu355

[Tuto] Plaquage du cuivre DIY - Galvanoplastie - cuivrage Captu357

On peut touiller un peu avec une fourchette en plastique, afin de bien dissoudre les cristaux clind'oeil

[Tuto] Plaquage du cuivre DIY - Galvanoplastie - cuivrage Captu358

3) Préparation de l'objet à cuivrer.

Il est important de le "décaper" un peu. Ici j'ai volontairement choisi une vieille clef oxydée. Il faut lui passer un petit coup d'acide. On peut prendre du vinaigre d'alcool, c'est plus sécurisé. Il convient ensuite de le dégraisser un peu (facultatif) avec un peu d'alcool afin de retirer les éventuels dépôts de gras (empreintes, etc.).

L'objet grossièrement décapé :
[Tuto] Plaquage du cuivre DIY - Galvanoplastie - cuivrage Captu359

4) Le cuivrage.


Le schéma électrique est assez simple.



- La borne + est reliée à l'objet en cuivre (un plaque, un fil de cuivre, etc), l'idéal avec une grande surface.
- La borne - est reliée à l'objet à cuivrer
- En série dans ce circuit se trouve une résistance, ou une lampe de même voltage que l'alimentation.


[Tuto] Plaquage du cuivre DIY - Galvanoplastie - cuivrage Cuivra10



Brève explication : le cuivre de l'électrode en cuivre cède des électrons (2 par atome) et passe en solution pour devenir un ion (Cu2+). Il est attiré par l'électrode négative, qui est notre pièce à cuivrer. Il s'y dépose en récupérant deux électrons pour redevenir un atome de cuivre (Cu). La solution est conductrice et perd autant d'ions cuivre qu'il s'en recrée.

[Tuto] Plaquage du cuivre DIY - Galvanoplastie - cuivrage Captu362

La résistance ou la lampe sert à protéger l'alimentation, car il est assez fréquent lors de ces bidouillages, que les électrodes se touchent, donc réalisent un court-circuit sur l'alimentation. Dans ce cas, cela alimente la lampe, qui par bonheur est de même voltage que la source, donc se met à briller.
Si la solution est très conductrice (beaucoup d'ions cuivre, issus du sulfate), il se peut que la lampe brille même sans court-circuit, c'est normal.

La résistance est la version un peu plus évoluée : Si on utilise une alim USB qui débite 5V, on va choisir un résistance de protection de court-circuit.

Comme les résistances usuelles sont calibrées pour 1/4W, on va tabler sur 200mW max. P=UxI donc I=P/U=0,2/5 = 0,04A donc 40mA max sous 5V.
La loi d'Ohm permet de donner sa valeur avec R=U/I donc 5/0,04 soit 125Ω; c'est la valeur minimale requise.
Perso j'ai pris une 330Ω (1W d'ailleurs), qui convient sans soucis.

Il faut par ailleurs réaliser le plaquage avec un courant faible. Si on plaque avec 1 ampère, le courant sera trop important et on risque de plaquer de l'oxyde de cuivre (noir-brun), qui n'attachera pas.

Ici, au bout de 20 minutes, le plaquage n'est pas complet mais néanmoins résistant à l'agression (rien sur les doigts ou l'éponge grattante).

[Tuto] Plaquage du cuivre DIY - Galvanoplastie - cuivrage Captu361

La qualité finale va dépendre surtout du métal de l'objet à plaquer, ainsi que de son prétraitement.
Résultat complémentaire demain.

N'hésitez pas à poster vos réalisations, ou à demander un peu d'aide si le tuto n'est pas clair clind'oeil

Appendix : Tuto B) J'ai pas le temps.
On peut à la limite squeezer l'étape de fabrication de sulfate de cuivre en plongeant l'objet à cuivrer dans la solution acide et démarrer le plaquage. Cela finit par produire du sulfate, donc la réaction va démarrer malgré tout.

Note : j'avais testé l'ensemble avec du vinaigre d'alcool (acide acétique) pour former de l'acétate de cuivre. La réaction est très lente, et le plaquage inefficace (principalement un oxyde de cuivre). Donc inutile de tenter l’expérience avec clind'oeil

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Message par pvo12 Dim 5 Avr 2020 - 7:19

Encore un excellent tuto. pouce Merci !
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Message par Kyraly Jeu 7 Mai 2020 - 10:22

Merci pour cet excellent tuto. je me le PDFise de ce pas.

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Message par tarsonis Jeu 7 Mai 2020 - 11:36

Merci !
Je vais voir pour exporter le brouillon en PDF et peut être le coller sur le serveur Oldu clind'oeil

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Message par corriganne Jeu 7 Mai 2020 - 16:34

Merci infiniment c’est simple en fait et la profane que je suis en la matière va s’y essayer
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Message par corriganne Jeu 7 Mai 2020 - 16:35

Je rajoute une demande l’argent aussi c’est interessant  Comment fait on pour plaquer en argent ?


Dernière édition par corriganne le Jeu 7 Mai 2020 - 16:36, édité 1 fois (Raison : Faute de frappe !)
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