La protección contra la corrosión que ofrecen las capas de zinc o aleación de zinc puede mejorarse considerablemente mediante la pasivación de los productos. En la forma clásica de este tratamiento posterior, se forma una capa de cromato extremadamente fina, de aproximadamente 0,1 µm. Esta capa sella los poros de la capa de zinc o aleación de zinc y también fija oxígeno.
Las capas de cromato tradicionales suelen contener cromo hexavalente, Cr(VI), y por ello poseen una propiedad única de autorreparación. En caso de daño mecánico, las sales solubles de cromo hexavalente presentes en la capa de pasivación reparan, o vuelven a pasivar, las zonas expuestas.
La desventaja de este postratamiento es que el Cr(VI) se considera peligroso y perjudicial para el medio ambiente, ya que es tóxico y cancerígeno. Su uso en la UE está limitado, y el Cr(VI) se ha ido prohibiendo progresivamente mediante distintas normativas, incluidas RoHS y ELV. Los detalles sobre los recubrimientos de conversión de cromato se encuentran en la norma internacional ISO 4520.
Según el espesor y la composición de la capa de pasivación, el color puede variar desde transparente, también conocido como blanco, hasta azul, amarillo y negro.
Pasivación blanca o azul
Es el tipo más común para los elementos de fijación. Ofrece baja protección contra la corrosión y, por tanto, se recomienda para aplicaciones interiores.
Pasivación negra
La pasivación negra proporciona el mismo nivel de protección que la pasivación blanca o azul y se elige normalmente por su color negro. La pasivación negra tradicional puede contener Cr(VI).
Pasivación amarilla
Este tipo de pasivación proporciona una resistencia a la corrosión mucho mayor y se ha recomendado habitualmente para aplicaciones exteriores. Sin embargo, su uso sigue disminuyendo debido a su importante contenido de Cr(VI).
Pasivación verde oliva
Los tipos de pasivación verde oliva se utilizan principalmente para aplicaciones militares. Su resistencia a la corrosión es comparable o ligeramente superior a la de la pasivación amarilla. Las versiones tradicionales también pueden contener Cr(VI).
Pasivación con cromo trivalente Cr(III)
Como consecuencia de la legislación sobre sustancias peligrosas, como RoHS, REACH y ELV, fue necesario desarrollar un nuevo tipo de capa de pasivación sin Cr(VI). En lugar de Cr(VI), presente en las capas de cromato tradicionales negras, amarillas, marrones y verdes, la mayoría de las capas de pasivación desarrolladas recientemente utilizan cromo trivalente, abreviado como Cr(III).
Algunos tipos de pasivación Cr(III) pueden ofrecer una mejor resistencia a la corrosión que la pasivación Cr(VI). A menudo se denominan pasivación de capa gruesa. Una capa fina puede medir alrededor de 0,08 a 0,1 µm, mientras que una capa gruesa mide aproximadamente de 0,2 a 0,3 µm.
La pasivación transparente de capa fina es la más utilizada. La pasivación de capa gruesa suele ser iridiscente, con aspecto azul-amarillo-verde sobre capas de zinc y amarillo-verde sobre capas de aleación de zinc. Ofrece una resistencia a la corrosión superior a la pasivación amarilla Cr(VI). Para mejorar aún más la resistencia a la corrosión y/o el aspecto del recubrimiento, también puede aplicarse un sellante.
El proceso de galvanizado electrolítico utiliza electricidad para precipitar zinc o aleaciones de zinc. La corriente también hace que el agua del baño se electrolize parcialmente en hidrógeno y oxígeno.
El oxígeno desaparece del líquido del baño, pero los iones de hidrógeno pueden difundirse en el material del elemento de fijación y unirse para formar moléculas de hidrógeno. Este proceso va acompañado de un aumento de volumen, que provoca altas tensiones en la estructura metálica. En presencia de fuerzas externas de tracción, esta tensión puede provocar fracturas frágiles retardadas y espontáneas.
La fragilización por hidrógeno también puede ser inducida por el decapado, utilizado en el proceso de galvanizado en caliente, cuando no se emplean inhibidores. También puede deberse a un temple y revenido inadecuados de aceros con altas propiedades mecánicas.
Productos con mayor riesgo
El riesgo de fragilización por hidrógeno se aplica principalmente a productos con una o más de las siguientes características:
- Resistencia a la tracción ≥ 1.000 MPa
- Dureza ≥ HV320
- Productos cementados
Reducir el riesgo
Para minimizar el riesgo de fragilización por hidrógeno, estos productos deben recalentarse, u hornearse, después del proceso de galvanizado electrolítico durante un periodo de tiempo definido y a una temperatura definida. La norma internacional para recubrimientos electrolíticos en elementos de fijación, ISO 4042:1999, establece que las piezas galvanizadas electrolíticamente deben hornearse hasta una temperatura de pieza de 200°C a 230°C dentro de las cuatro horas posteriores al galvanizado electrolítico, preferiblemente dentro de una hora, y antes del cromatado. La temperatura máxima debe determinarse teniendo en cuenta el material de recubrimiento y el tipo de material base.
A medida que aumenta el espesor del recubrimiento, resulta más difícil eliminar el hidrógeno. Sin embargo, introducir un proceso de horneado intermedio cuando el recubrimiento tiene solo 2–5 µm puede reducir el riesgo de fragilización por hidrógeno.
ISO 4042 no proporciona condiciones exactas de horneado. Ocho horas se considera un ejemplo típico de duración del horneado. Sin embargo, pueden ser adecuadas duraciones de 2 a 24 horas a 200°C a 230°C, según el tipo, tamaño, geometría y propiedades mecánicas de la pieza, así como los procesos de limpieza y galvanizado electrolítico utilizados.
Para componentes críticos, se recomienda determinar experimentalmente la temperatura y el tiempo. La temperatura de recalentamiento nunca debe superar la temperatura de revenido. El tiempo de recalentamiento comienza en cuanto los productos alcanzan la temperatura mínima.
A pesar de todo el cuidado aplicado durante el proceso, las técnicas actuales de galvanizado electrolítico solo pueden reducir el riesgo de fragilización por hidrógeno. No pueden eliminarlo por completo. Para aplicaciones críticas en las que este riesgo sea inaceptable, debe elegirse otro método de recubrimiento, como los recubrimientos de zinc lamelar.
