Passivation

En technologie des surfaces, on parle de passivation lorsqu'une couche protectrice se forme à la surface d'un matériau métallique. Cette couche protectrice peut se former spontanément, comme c'est le cas par exemple sur l'acier inoxydable ou le chrome, ou être générée de manière ciblée à l'aide de procédés de technologie des surfaces. La couche protectrice ainsi formée a pour but d'empêcher ou de ralentir considérablement la corrosion du matériau de base.

Info : Protection contre la corrosion 
La protection contre la corrosion désigne les mesures visant à éviter les dommages causés par la corrosion sur les composants métalliques.

Le fait que les métaux se corrodent ou non, et à quelle vitesse, dépend de leurs propriétés intrinsèques. À cet égard, le fait que les métaux puissent ou non générer spontanément une passivation et qu’il soit possible de leur appliquer une couche protectrice par un procédé de passivation joue un rôle déterminant.

Lorsque le métal nu entre en contact avec l'air ou un autre environnement corrosif, il peut, selon sa nature, se corroder. Ainsi, les métaux précieux comme l'or et le platine ne se corrodent que très lentement. Les métaux moins précieux, tels que le zinc, le fer et l'aluminium, se corrodent plus rapidement.

La corrosion des métaux, ainsi que sa vitesse, dépendent de la présence ou non d’une couche de passivation, ou de leur capacité à en former une. Le chrome, par exemple, possède une fine couche d’oxyde invisible. Une couche d’oxyde se forme lorsqu’un alliage est chauffé à l’air libre. Elle isole le métal de l’atmosphère. Cela signifie qu’aucune corrosion supplémentaire n’est possible. C’est pourquoi le chrome est souvent utilisé pour la finition des robinets de salle de bains. Ceux-ci conservent ainsi leur éclat pendant des années.

Par ailleurs, l’acier inoxydable peut lui-même former une couche de passivation. Ce métal contient du chrome. À partir d'une teneur en masse de 10,5 %, le chrome forme une couche d'oxyde de chrome. Celle-ci empêche l'oxydation, responsable de la corrosion. Si la couche d'oxyde est endommagée, le métal nu entre en contact avec l'atmosphère. Une nouvelle couche passivante se forme alors automatiquement.

Outre le chrome, l’aluminium, le nickel, le titane, le zinc, le silicium et le plomb peuvent également former une couche passive. L’acier ordinaire en est incapable. En effet, la couche de corrosion – c’est-à-dire la rouille – est constituée d’une couche d’oxyde qui se développe rapidement. Celle-ci ne peut pas ralentir la corrosion.

Si l'acier inoxydable présente une teneur en chrome supérieure à 12 %, la couche de passivation naturelle déjà présente peut être encore améliorée. Cela est possible grâce à l'acide nitrique et à l'acide citrique. Ceux-ci réduisent les particules de fer libres à la surface. Le chrome restant forme alors une couche de passivation par oxydation.

Dans ce contexte, l'acide citrique est recommandé pour la passivation. Son utilisation est plus sûre et plus efficace. L'acide nitrique présente l'inconvénient de réduire non seulement la teneur en fer, mais aussi celle des autres composants de l'alliage. Conséquence : la couche d'oxyde de chrome ne peut se former que de manière limitée.

Certains métaux forment certes spontanément une couche de passivation. Il peut toutefois s’avérer intéressant de réaliser la passivation de manière technique. C’est notamment le cas pour l’aluminium, le magnésium, le cadmium, le zinc et l’argent. Dans le cas de l’aluminium, on ne parle pas de passivation, mais d’anodisation.

Pour le magnésium, le cadmium, le zinc et l’argent, la passivation ne sert pas seulement à offrir une meilleure protection contre la corrosion. Elle constitue également une base pour les étapes suivantes du processus. De plus, la passivation protège l’argent contre le ternissement et contre les traces de doigts.

Le chromatage des couches de zinc revêt une importance technique particulière. Il génère une couche de passivation capable de retarder considérablement la corrosion du zinc. Cette couche peut être bleue, noire, olive, jaune ou transparente. Sa couleur dépend du procédé utilisé. Certains procédés produisent une passivation contenant de l’oxyde de chrome(VI) toxique. Cette passivation est interdite dans l’UE dans la construction automobile (véhicules particuliers < 3,5 t) et pour les appareils électroménagers.

Une alternative aux couches de passivation contenant de l’oxyde de chrome(VI) toxique est la passivation sans chrome(VI). Celle-ci ne permet toutefois pas toujours de ralentir la corrosion de manière aussi efficace. Une autre alternative réside dans les procédés de passivation modernes qui utilisent du chrome(III) ou qui sont exempts de chrome. Dans le cas de la passivation sans chrome, la couche est constituée d’oxyde de titane ou de zirconium. La passivation à couche épaisse des couches de zinc, par exemple, est exempte de chrome(IV) et offre une protection contre la corrosion allant de bonne à très bonne.