Protecția împotriva coroziunii oferită de straturile de zinc sau aliaj de zinc poate fi îmbunătățită considerabil prin pasivarea produselor. În forma clasică a acestui tratament ulterior, se formează un strat de cromat extrem de subțire, de aproximativ 0,1 µm. Acest strat etanșează porii din stratul de zinc sau aliaj de zinc și fixează, de asemenea, oxigenul.
Straturile tradiționale de cromat conțin adesea crom hexavalent, Cr(VI), și de aceea au o proprietate unică de autoreparare. În cazul unei deteriorări mecanice, sărurile solubile de crom hexavalent din stratul de pasivare repară, sau repasivează, zonele expuse.
Dezavantajul acestui post-tratament este că Cr(VI) este considerat periculos și dăunător mediului, deoarece este toxic și cancerigen. Utilizarea sa în UE este limitată, iar Cr(VI) a fost interzis treptat prin diferite reglementări, inclusiv RoHS și ELV. Detalii despre straturile de conversie pe bază de cromat se găsesc în standardul internațional ISO 4520.
În funcție de grosimea și compoziția stratului de pasivare, culoarea poate varia de la transparent, cunoscut și ca alb, la albastru, galben și negru.
Pasivare albă sau albastră
Acesta este cel mai comun tip pentru elementele de fixare. Oferă protecție scăzută împotriva coroziunii și, prin urmare, este recomandat pentru aplicații de interior.
Pasivare neagră
Pasivarea neagră oferă același nivel de protecție ca pasivarea albă sau albastră și este de obicei aleasă pentru culoarea sa neagră. Pasivarea neagră tradițională poate conține Cr(VI).
Pasivare galbenă
Acest tip de pasivare oferă o rezistență mult mai bună la coroziune și a fost recomandat frecvent pentru aplicații de exterior. Cu toate acestea, popularitatea sa continuă să scadă din cauza conținutului semnificativ de Cr(VI).
Pasivare verde măsliniu
Tipurile de pasivare verde măsliniu sunt utilizate în principal pentru aplicații militare. Rezistența lor la coroziune este comparabilă cu, sau ușor mai bună decât, pasivarea galbenă. Versiunile tradiționale pot conține, de asemenea, Cr(VI).
Pasivare cu crom trivalent Cr(III)
Ca urmare a legislației privind substanțele periculoase, precum RoHS, REACH și ELV, a trebuit dezvoltat un nou tip de strat de pasivare fără Cr(VI). În locul Cr(VI), prezent în straturile tradiționale de cromat negru, galben, maro și verde, majoritatea straturilor de pasivare nou dezvoltate utilizează crom trivalent, abreviat Cr(III).
Unele tipuri de pasivare Cr(III) pot oferi o rezistență mai bună la coroziune decât pasivarea Cr(VI). Acestea sunt adesea denumite pasivare în strat gros. Un strat subțire poate măsura aproximativ 0,08 până la 0,1 µm, în timp ce un strat gros are aproximativ 0,2 până la 0,3 µm.
Pasivarea transparentă în strat subțire este cea mai utilizată. Pasivarea în strat gros este adesea iridescentă, având un aspect albăstrui-gălbui-verzui pe straturile de zinc și gălbui-verzui pe straturile de aliaj de zinc. Aceasta oferă o rezistență la coroziune superioară pasivării galbene Cr(VI). Pentru a îmbunătăți suplimentar rezistența la coroziune și/sau aspectul acoperirii, se poate aplica și un sealant.
Procesul de zincare electrolitică utilizează electricitate pentru a precipita zincul sau aliajele de zinc. Curentul face, de asemenea, ca apa din baie să se electrolizeze parțial în hidrogen și oxigen.
Oxigenul dispare din lichidul din baie, dar ionii de hidrogen pot difuza în materialul elementului de fixare și se pot lega pentru a forma molecule de hidrogen. Acest proces este însoțit de o creștere a volumului, care provoacă tensiuni mari în structura metalică. În prezența forțelor externe de tracțiune, această tensiune poate duce la fracturi fragile întârziate și spontane.
Fragilizarea prin hidrogen poate fi indusă și de decapare, utilizată în procesul de galvanizare la cald, atunci când nu se folosesc inhibitori. Poate rezulta și din călirea și revenirea necorespunzătoare a oțelurilor cu proprietăți mecanice ridicate.
Produsele cu cel mai mare risc
Pericolul de fragilizare prin hidrogen se aplică în principal produselor cu una sau mai multe dintre următoarele caracteristici:
- Rezistență la tracțiune ≥ 1.000 MPa
- Duritate ≥ HV320
- Produse cementate
Reducerea riscului
Pentru a minimiza riscul de fragilizare prin hidrogen, aceste produse trebuie reîncălzite, sau coapte, după procesul de zincare electrolitică pentru o perioadă definită și la o temperatură definită. Standardul internațional pentru acoperiri electrolitice pe elemente de fixare, ISO 4042:1999, precizează că piesele acoperite electrolitic trebuie coapte la o temperatură a piesei de 200°C până la 230°C în termen de patru ore de la zincarea electrolitică, de preferință în termen de o oră, și înainte de cromatare. Temperatura maximă trebuie stabilită luând în considerare materialul de acoperire și tipul materialului de bază.
Pe măsură ce grosimea acoperirii crește, eliminarea hidrogenului devine mai dificilă. Totuși, introducerea unui proces intermediar de coacere atunci când acoperirea are doar 2–5 µm grosime poate reduce riscul de fragilizare prin hidrogen.
ISO 4042 nu oferă condiții exacte de coacere. Opt ore sunt considerate un exemplu tipic de durată de coacere. Cu toate acestea, durate de coacere între 2 și 24 de ore la 200°C până la 230°C pot fi adecvate, în funcție de tipul, dimensiunea, geometria și proprietățile mecanice ale piesei, precum și de procesele de curățare și zincare electrolitică utilizate.
Pentru componente critice, se recomandă ca temperatura și timpul să fie determinate experimental. Temperatura de reîncălzire nu trebuie să depășească niciodată temperatura de revenire. Timpul de reîncălzire începe imediat ce produsele au atins temperatura minimă.
În ciuda tuturor măsurilor luate în timpul procesului, tehnicile actuale de zincare electrolitică pot doar reduce riscul de fragilizare prin hidrogen. Nu îl pot elimina complet. Pentru aplicațiile critice în care acest risc este inacceptabil, trebuie aleasă o altă metodă de acoperire, cum ar fi acoperirile cu fulgi de zinc.
