Ochranu proti korózii, ktorú poskytujú vrstvy zinku alebo zinkovej zliatiny, možno výrazne zlepšiť pasiváciou výrobkov. V klasickej forme tejto následnej úpravy sa vytvorí extrémne tenká chromátová vrstva s hrúbkou približne 0,1 µm. Táto vrstva utesňuje póry vo vrstve zinku alebo zinkovej zliatiny a zároveň viaže kyslík.
Tradičné chromátové vrstvy často obsahujú šesťmocný chróm, Cr(VI), a preto majú jedinečnú samoregeneračnú vlastnosť. V prípade mechanického poškodenia rozpustné soli šesťmocného chrómu v pasivačnej vrstve opravia, alebo znovu pasivujú, odkryté miesta.
Nevýhodou tejto následnej úpravy je, že Cr(VI) sa považuje za nebezpečný a environmentálne škodlivý, pretože je toxický a karcinogénny. Jeho používanie v EÚ je obmedzené a Cr(VI) bol postupne zakázaný rôznymi predpismi vrátane RoHS a ELV. Podrobnosti o chromátových konverzných povlakoch možno nájsť v medzinárodnej norme ISO 4520.
V závislosti od hrúbky a zloženia pasivačnej vrstvy sa farba môže meniť od transparentnej, nazývanej aj biela, cez modrú a žltú až po čiernu.
Biela alebo modrá pasivácia
Ide o najbežnejší typ pre spojovací materiál. Poskytuje nízku ochranu proti korózii, a preto sa odporúča pre vnútorné aplikácie.
Čierna pasivácia
Čierna pasivácia poskytuje rovnakú úroveň ochrany ako biela alebo modrá pasivácia a zvyčajne sa volí pre svoju čiernu farbu. Tradičná čierna pasivácia môže obsahovať Cr(VI).
Žltá pasivácia
Tento typ pasivácie poskytuje oveľa lepšiu odolnosť proti korózii a často sa odporúčal pre vonkajšie aplikácie. Jeho používanie však naďalej klesá pre významný obsah Cr(VI).
Olivovo zelená pasivácia
Olivovo zelené typy pasivácie sa používajú najmä pre vojenské aplikácie. Ich odolnosť proti korózii je porovnateľná so žltou pasiváciou alebo mierne lepšia. Tradičné verzie môžu obsahovať aj Cr(VI).
Pasivácia trojmocným chrómom Cr(III)
V dôsledku legislatívy týkajúcej sa nebezpečných látok, ako sú RoHS, REACH a ELV, bolo potrebné vyvinúť nový typ pasivačnej vrstvy bez Cr(VI). Namiesto Cr(VI), ktorý je prítomný v tradičných čiernych, žltých, hnedých a zelených chromátových vrstvách, väčšina novo vyvinutých pasivačných vrstiev používa trojmocný chróm, skrátene Cr(III).
Niektoré typy pasivácie Cr(III) môžu ponúkať lepšiu odolnosť proti korózii ako pasivácia Cr(VI). Často sa označujú ako hrubovrstvová pasivácia. Tenká vrstva môže mať približne 0,08 až 0,1 µm, zatiaľ čo hrubá vrstva má približne 0,2 až 0,3 µm.
Najčastejšie sa používa transparentná tenkovrstvová pasivácia. Hrubovrstvová pasivácia je často iridescentná, s modro-žlto-zeleným vzhľadom na zinkových vrstvách a žlto-zeleným vzhľadom na vrstvách zinkových zliatin. Ponúka vyššiu odolnosť proti korózii v porovnaní so žltou pasiváciou Cr(VI). Na ďalšie zlepšenie odolnosti proti korózii a/alebo vzhľadu povlaku možno použiť aj sealant.
Proces elektrolytického zinkovania využíva elektrinu na vylučovanie zinku alebo zinkových zliatin. Prúd tiež spôsobuje, že voda v kúpeli sa čiastočne elektrolyzuje na vodík a kyslík.
Kyslík z kvapaliny v kúpeli mizne, ale vodíkové ióny môžu difundovať do materiálu spojovacieho prvku a viazať sa za vzniku molekúl vodíka. Tento proces je sprevádzaný zväčšením objemu, ktoré spôsobuje vysoké napätie v kovovej štruktúre. V prítomnosti vonkajších ťahových síl môže toto napätie viesť k oneskoreným a spontánnym krehkým lomom.
Vodíková krehkosť môže byť vyvolaná aj morením, ktoré sa používa v procese žiarového zinkovania, ak sa nepoužívajú inhibítory. Môže tiež vzniknúť v dôsledku neodborného kalenia a popúšťania ocelí s vysokými mechanickými vlastnosťami.
Výrobky s najvyšším rizikom
Riziko vodíkovej krehkosti sa týka najmä výrobkov s jednou alebo viacerými z nasledujúcich vlastností:
- Pevnosť v ťahu ≥ 1 000 MPa
- Tvrdosť ≥ HV320
- Cementované výrobky
Zníženie rizika
Na minimalizovanie rizika vodíkovej krehkosti sa tieto výrobky musia po procese elektrolytického zinkovania opätovne zohriať, alebo vypaľovať, počas stanovenej doby a pri stanovenej teplote. Medzinárodná norma pre elektrolytické povlaky na spojovacom materiáli, ISO 4042:1999, uvádza, že elektrolyticky pokovené diely by sa mali vypaľovať na teplotu dielu 200°C až 230°C do štyroch hodín po elektrolytickom pokovení, najlepšie do jednej hodiny, a pred chromátovaním. Maximálna teplota by sa mala určiť s ohľadom na materiál povlaku a typ základného materiálu.
So zvyšujúcou sa hrúbkou povlaku sa odstraňovanie vodíka stáva náročnejším. Zavedenie medzivypaľovania, keď má povlak hrúbku iba 2–5 µm, však môže znížiť riziko vodíkovej krehkosti.
ISO 4042 neposkytuje presné podmienky vypaľovania. Osem hodín sa považuje za typický príklad trvania vypaľovania. Vhodné však môžu byť doby vypaľovania od 2 do 24 hodín pri 200°C až 230°C v závislosti od typu, veľkosti, geometrie a mechanických vlastností dielu, ako aj od použitých procesov čistenia a elektrolytického zinkovania.
Pri kritických komponentoch sa odporúča určiť teplotu a čas experimentálne. Teplota opätovného ohrevu nesmie nikdy prekročiť teplotu popúšťania. Čas opätovného ohrevu začína, keď výrobky dosiahnu minimálnu teplotu.
Napriek všetkej starostlivosti počas procesu môžu súčasné techniky elektrolytického zinkovania riziko vodíkovej krehkosti iba znížiť. Nemôžu ho úplne odstrániť. Pre kritické aplikácie, pri ktorých je toto riziko neprijateľné, by sa mala zvoliť iná metóda povlakovania, napríklad zink-lamelové povlaky.
