Passivations trivalentes des dépôts de zinc et zincs alliés électrolytiques
N.B : Les informations contenues dans cette fiche proviennent de sources dignes de foi. Néanmoins, elles sont fournies sans aucune garantie, expresse ou tacite, de leur exactitude.
Principe :
Le zinc est trop sensible à la corrosion atmosphérique pour pouvoir rester longtemps à l’extérieur sans altération. Il est d’usage de protéger le zinc par conversion chimique au chrome. Par conversion chimique, une fine pellicule superficielle de 1 à 2 μm de zinc est dissoute en milieu en acide oxydant et forme un sel de zinc protecteur. Le chrome est l’élément le plus efficace et forme l’ensemble des passivations chromiques de couleur variées : clair irisé, bleu, jaune irisé, vert ou noir. Le chrome hexavalent (génère les chromatations sur zinc), aujourd’hui banni pour l’industrie automobile et toutes pièces comportant un système électrique ou électronique, est remplacé principalement par le chrome trivalent (génère des passivations sur zinc aussi appelées chromitations).
Historique des passivations
Le chrome est très dangereux dans sa forme oxydée au degré 6 : CrVI ou Cr6 mais sa variante trivalente ne l’est plus. La protection des employés au poste de travail imposait que le législateur prévienne les risques toxicologiques lors de la manipulation des pièces à la fois lors de la fabrication mais aussi en utilisation quotidienne. Les Directives Européennes sur les véhicules hors d’usage (VHU or Directive 2000/53) et sur l’utilisation des substances dangereuses (RoHS ou Directive 2002/95) ont banni l’utilisation du Chrome hexavalent dans les passivations de conversion au chrome. En ciblant les pièces électriques ou électroniques, la Directive 2002/95 a de fait touchée beaucoup d’industries et rares sont les applications des chromatations ou le CrVI est encore permis.
Les passivations n’ont pas de bonnes propriétés de frottement et s’utilisent très souvent avec des finitions organo-minérales ou finitions renforcées. Les premières finitions renforcées sont apparues dans les normes de PSA (B 15 4100 et suivantes) et de Renault (série des 01-71-002) dans les années 90. Elles concernaient particulièrement la visserie-boulonnerie pour laquelle ces propriétés lubrifiantes sont particulièrement recherchées pour le contrôle du coefficient de frottement. L’évolution des normes automobiles coïncide avec la recherche de qualité. Notamment les exigences de résistance à la corrosion sont passées en termes de tenue au brouillard salin NF 41 002 de 200h avant rouille rouge en 1985 à 400h en 1992, puis 600h en 2000 pour atteindre 720h en 2002. Cette évolution est comparable à tout ce qui s’est passé en Europe de l’Ouest dans la même période où pratiquement tous les constructeurs automobiles ont choisi la même politique de recherche de qualité.Procédés
La chromatation au CrVI :
La chromatation du zinc était très répandue et s’appliquait facilement après zinc électrolytique par formation d’une couche complexe épaisse jusqu’à 4 μm pour les couches noires sur zinc-fer. Le zinc immergé dans la solution acide chromatante est dissout en surface jusqu’à 2 μm et se redépose sous forme d’un sel insoluble complexe suivant les réactions suivantes :
Oxydation du zinc par l’acide chromique :
Réduction d’une partie du CrVI en CrIII :
Formation d’un sel complexe :
La chromatation forme une couche riche en eau et assez molle. Il s’agit d’un gel qui ne supporte pas les montées en température et perd ses capacités protectrices au-delà de 120°C. La parade consiste à déposer des couches de finitions organo-minérales dont la silice garantit le maintien de l’hydratation et par là-même des propriétés anti-corrosion.
La passivation au CrIII :
L’oxydation du zinc a lieu en milieu acide en général en présence de nitrates oxydants :
Suivi de la formation de sels de chrome :
La passivation composée d’hydroxydes se déshydrate facilement au séchage et devient très dur. Son épaisseur atteint 200 nm ou 400 nm pour les passivations renforcées avec de la silice.
Les couleurs de ces couches de passivations plus fines que les chromatations sont plus claires et varient du clair irisé au jaune claire. La couleur noire est obtenue grâce à la présence d’oxydes de fer, de nickel ou de cobalt. Sa teinte est renforcée par une finition organo-minérale indispensable sur ce type de dépôt car la passivation noire ne garantit pas à elle seule une bonne résistance à la corrosion. La finition organo-minérale peut être remplacée par une finition supplémentaire purement minérale à base de phosphate de chrome aussi appelée post-dip.
Applications
L’application des chromatations ou passivations se fait en général au trempé, intégré dans une ligne de zingage.
Au trempé, les pièces subissent des traitements humides :
à l’attache, les pièces suspendues sur un montage suivent tous les traitements de zingage depuis la préparation jusqu’au séchage avant déchargement. Une FOM ou Finition Organo-Minérale de nature filmogène avec des résines ou des vernis peut être appliquée avant séchage pour une meilleure protection et résistance au frottement.
en vrac, les pièces zinguées dans des tonneaux pour l’électrolyse sont transférées dans des paniers de centrifugeuses, en général en acier. Ces paniers servent à la passivation et à l’immersion dans la finition renforcée. Les centrifugeuses à vitesse variable peuvent être inclinées pour une meilleure rotation des pièces et un traitement uniforme. Les FOM sont adaptées avec moins de produit filmogène et une viscosité réglée en fonction des conditions de centrifugation. La conversion à base de CrVI ou de CrIII doit être protégée des chocs par une rotation particulièrement lente évitant ainsi les chocs mécaniques pouvant entraîner des dommages aux couches de conversion.
Mise en œuvre
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