La protection contre la corrosion offerte par les couches de zinc ou d’alliage de zinc peut être considérablement améliorée par la passivation des produits. Dans la forme classique de ce traitement complémentaire, une couche de chromate extrêmement fine, d’environ 0,1 µm, est formée. Cette couche obture les pores de la couche de zinc ou d’alliage de zinc et y fixe également l’oxygène.
Les couches de chromate traditionnelles contiennent souvent du chrome hexavalent, Cr(VI), et possèdent donc une propriété unique d’auto-réparation. En cas de dommage mécanique, les sels de chrome hexavalent solubles présents dans la couche de passivation réparent, ou repassivent, les zones exposées.
L’inconvénient de ce post-traitement est que le Cr(VI) est considéré comme dangereux et nocif pour l’environnement, car il est toxique et cancérogène. Son utilisation dans l’UE est limitée, et le Cr(VI) a été progressivement interdit par différentes réglementations, notamment RoHS et ELV. Les détails concernant les couches de conversion au chromate sont disponibles dans la norme internationale ISO 4520.
Selon l’épaisseur et la composition de la couche de passivation, la couleur peut varier du transparent, également appelé blanc, au bleu, au jaune et au noir.
Passivation blanche ou bleue
Il s’agit du type le plus courant pour les fixations. Il offre une faible protection contre la corrosion et est donc recommandé pour les applications intérieures.
Passivation noire
La passivation noire offre le même niveau de protection que la passivation blanche ou bleue et est généralement choisie pour sa couleur noire. Les passivations noires traditionnelles peuvent contenir du Cr(VI).
Passivation jaune
Ce type de passivation offre une résistance à la corrosion nettement supérieure et a souvent été recommandé pour les applications extérieures. Toutefois, son utilisation continue de diminuer en raison de sa teneur importante en Cr(VI).
Passivation vert olive
Les passivations vert olive sont principalement utilisées pour les applications militaires. Leur résistance à la corrosion est comparable à celle de la passivation jaune, voire légèrement supérieure. Les versions traditionnelles peuvent également contenir du Cr(VI).
Passivation au chrome trivalent Cr(III)
En raison des réglementations relatives aux substances dangereuses, telles que RoHS, REACH et ELV, un nouveau type de couche de passivation sans Cr(VI) a dû être développé. Au lieu du Cr(VI), présent dans les couches de chromate traditionnelles noires, jaunes, brunes et vertes, la plupart des couches de passivation récemment développées utilisent du chrome trivalent, abrégé Cr(III).
Certains types de passivation Cr(III) peuvent offrir une meilleure résistance à la corrosion que la passivation Cr(VI). Ils sont souvent appelés passivation en couche épaisse. Une couche mince peut mesurer environ 0,08 à 0,1 µm, tandis qu’une couche épaisse mesure environ 0,2 à 0,3 µm.
La passivation transparente en couche mince est la plus couramment utilisée. La passivation en couche épaisse est souvent irisée, avec un aspect bleu-jaune-vert sur les couches de zinc et jaune-vert sur les couches d’alliage de zinc. Elle offre une résistance à la corrosion supérieure à celle de la passivation jaune Cr(VI). Pour améliorer encore la résistance à la corrosion et/ou l’aspect du revêtement, un produit de scellement peut également être appliqué.
Le procédé d’électrozingage utilise l’électricité pour déposer le zinc ou les alliages de zinc. Le courant provoque également l’électrolyse partielle de l’eau du bain en hydrogène et en oxygène.
L’oxygène disparaît du liquide dans le bain, mais les ions hydrogène peuvent diffuser dans le matériau de la fixation et se lier pour former des molécules d’hydrogène. Ce processus s’accompagne d’une augmentation de volume, ce qui provoque de fortes contraintes dans la structure métallique. En présence de forces de traction externes, ces contraintes peuvent entraîner des ruptures fragiles différées et spontanées.
La fragilisation par l’hydrogène peut également être provoquée par le décapage, utilisé dans le processus de galvanisation à chaud, lorsque des inhibiteurs ne sont pas utilisés. Elle peut aussi résulter d’une trempe et d’un revenu mal maîtrisés d’aciers présentant des propriétés mécaniques élevées.
Produits les plus à risque
Le risque de fragilisation par l’hydrogène concerne principalement les produits présentant une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- Résistance à la traction ≥ 1 000 MPa
- Dureté ≥ HV320
- Produits cémentés
Réduire le risque
Pour réduire le risque de fragilisation par l’hydrogène, ces produits doivent être réchauffés, ou étuvés, après le procédé d’électrozingage pendant une durée définie et à une température définie. La norme internationale relative aux revêtements électrolytiques sur les fixations, ISO 4042:1999, indique que les pièces électrozinguées doivent être étuvées à une température de pièce de 200°C à 230°C dans les quatre heures suivant l’électrozingage, de préférence dans l’heure, et avant la chromatation. La température maximale doit être déterminée en tenant compte du matériau de revêtement et du type de matériau de base.
Plus l’épaisseur du revêtement augmente, plus l’élimination de l’hydrogène devient difficile. Toutefois, l’introduction d’une étape d’étuvage intermédiaire lorsque le revêtement ne mesure que 2 à 5 µm peut réduire le risque de fragilisation par l’hydrogène.
ISO 4042 ne fournit pas de conditions d’étuvage exactes. Huit heures sont considérées comme un exemple typique de durée d’étuvage. Toutefois, des durées de 2 à 24 heures à 200°C à 230°C peuvent convenir selon le type, la taille, la géométrie et les propriétés mécaniques de la pièce, ainsi que les procédés de nettoyage et d’électrozingage utilisés.
Pour les composants critiques, il est recommandé de déterminer expérimentalement la température et la durée. La température de réchauffage ne doit jamais dépasser la température de revenu. Le temps de réchauffage commence dès que les produits ont atteint la température minimale.
Malgré toutes les précautions prises pendant le processus, les techniques actuelles d’électrozingage ne peuvent que réduire le risque de fragilisation par l’hydrogène. Elles ne peuvent pas l’éliminer complètement. Pour les applications critiques où ce risque est inacceptable, une autre méthode de revêtement doit être choisie, par exemple les revêtements zinc lamellaire.
