Témata
Reklama

Metody hodnocení znečištění povrchu

Ke stanovení charakteru nečistot na povrchu kovových materiálů, a tedy jejich příčin a možného způsoby odstranění, lze využít řady metod - vizuálních a analytických.

Výchozí stav kovového povrchu materiálu závisí na předchozím tváření a opracování: bývá různě drsný, poškrábaný, s póry, otřepy, třískami, nerovnostmi, stopami tavidel po sváření, případně zamaštěný, zkorodovaný, zaokujený či jinak znečištěný. Všechny povrchové úpravy, ať jde o nanášení nátěrových hmot, galvanické pokovování či smaltování apod., vyžadují optimální předúpravu povrchu výrobku. Na tom, do jaké míry se podaří povrch očistit a upravit, závisí kvalita a životnost následující povrchové úpravy. Přítomnost některých typů nečistot může také vést ke korozi materiálu.
Reklama
Reklama
Reklama

Druhy znečištění

Znečištění lze obecně rozdělit podle povahy na:
  • nečistoty, které nemají chemickou vazbu k povrchu kovu, jako jsou mastnoty, uhlíkové částice, prach, zbytky brusných prostředků, zbytky kovů po předchozích mechanických úpravách, slévárenský písek, vápno, malta, anorganické soli apod. Na povrchu jsou udržovány pouze fyzikálními silami a tvoří vrstvy různé tloušťky. Někdy jsou hmatem nebo zrakem těžko postižitelné, avšak vždy je nutné je důkladně odstranit;
  • zplodiny chemických přeměn, např. po tepelném zpracování (okuje), či směs kysličníků železa bezvodých i s obsahem volné nebo vázané vody, které mohou být houbovité struktury se schopností absorbovat z okolí další vlhkost i s rozpuštěnými chemickými látkami. Rovněž povrchová vlhkost (v pórech a mikroskopických trhlinkách) může v oblastech průmyslových exhalací obsahovat vždy větší či menší procento rozpuštěných plynů agresivní povahy, hlavně oxidy.
  • Ultrafialové světlo

    Ke stanovení charakteru nečistot na povrchu kovových materiálů, a tedy jejich příčin a možného způsoby odstranění, lze využít řady metod - vizuálních a analytických. Rozměry a tvar částic na povrchu mohou být prvním hlediskem při určování nečistot.
    Přítomnost zbytků zamaštění na povrchu lze prokázat pomocí ultrafialového světla (obr. 1). Metoda umožňuje podle intenzity zabarvení přibližně stanovit tloušťku vrstvy nečistot. Touto metodou není možné stanovit jiný typ znečištění, popř. přítomnost korozních produktů.

    Rentgenová spektroskopie

    K analýze složení vrstev na povrchu lze použít analýzu rentgenovou spektroskopií. V případě nečistot na povrchu obráběných dílců (obr. 2) byl vizuálně zjištěn výskyt světlých a tmavých skvrn. Křemík (Si) a hliník (Al) jsou běžnou složkou prašného znečištění, která se běžně vyskytuje v atmosférickém prostředí. Přítomnost vápníku (Ca) a draslíku (K) může svědčit o usazeninách vody. V nečistotách nebyl stanoven uhlík (C) - nejedná se o zbytky organických materiálů (oleje, apod.). Na základě provedené analýzy lze konstatovat, že nečistoty mají prakticky stejné složení a jde o směs prašného znečištění s úsadami vody. Rozdíl ve zbarvení může být způsoben různou tloušťkou vrstvy, popř. tepelným ovlivněním vrstev s větší tloušťkou. Výskyt nečistot je podmíněn mechanickou nerovnoměrností povrchu.

    Elektronový skenovací mikroskop

    Přesnější analýzu je možné provést např. na elektronovém skenovacím mikroskopu (SEM) s elementární spektroskopickou analýzou (EDAX). Z výsledků analýzy lze pak stanovit, zda se na povrchu vyskytují organické nebo anorganické nečistoty. Např. hodnocením nečistot na pozinkovaném povrchu dodaného dílce z výroby bylo zjištěno, že se na povrchu nacházejí dva typy znečištění (tab. 1 a obr. 3). V případě nečistot A jde o organickou nečistotu, popř. zbytky mastnost (vysoký obsah C, nízký obsah O), částečně i s částicemi prachu (výskyt Al). Nečistoty B tvoří směs nečistot organického a anorganického původu (přítomnost C, Al, O - běžnou složkou prašného znečištění je Al2O3), železo se nepatrně projevuje.

    Analytické postupy

    Dalším příkladem využití analytických postupů k hodnocení znečištění nebo korozních produktů je měděný povrch součástky, na kterém se vyskytují tmavé a zelené vrstvy (obr. 4). Odlišný vzhled obou vrstev svědčí o různém vzniku a příčinách. Na části povrchu se vyskytuje velmi tenká vrstva tmavých korozních produktů (obr. 5), kde jsou zřetelné otisky prstů. Korozní působení lidského potu může být velmi intenzivní. Vznik výrazně ostře ohraničených bodů a skvrn zelených až modrozelených korozních vrstev svědčí jednoznačně o kontaminaci povrchu korozně agresivní složkou v atmosféře s nízkou relativní vlhkostí. Povrch měděných součástek byl hodnocen elektronovým skenovacím mikroskopem s následnou analýzou vrstev (tab. 2 a obr. 5). Měření v bodě č. 1 je referenčním měřením na místě, kde se nevyskytují žádné vrstvy. V místě č. 3 je ve vrstvě výrazně vyšší množství uhlíku a vyskytuje se i malé množství křemíku. Složení vrstev ukazuje na přítomnost organických (mastnoty) a anorganických (prach) nečistot. Prakticky na všech místech měděných spojek s vrstvou korozních produktů byly ve srovnání s referenčním měřením zjištěny vyšší koncentrace chloridů i síranů. Analýza vodného výluhu potvrdila přítomnost chloridů v relativně vyšší koncentraci.
    Využitím řady analytických metod a interpretací jejich výsledů lze stanovit příčiny vzniku znečištění na povrchu kovového materiálu, závažnost tohoto znečištění vzhledem k další životnosti materiálu či aplikované povrchové úpravy a navrhnout vhodné postupy k čištění povrchu, popř. k zamezení vzniku dalšího znečištění povrchu výrobků.
    Ing. Kateřina Kreislová,
    SVÚOM
    Reklama
    Vydání #10
    Kód článku: 41047
    Datum: 13. 10. 2004
    Rubrika: Trendy / Povrchové úpravy
    Autor:
    Firmy
    Související články
    Stříkání a lakování - trendy jsou nepochybné

    Nutnost zvyšovat technicko-ekonomickou úroveň firmy je na denním pořádku. Inovace zvyšují podnikovou konkurenceschopnost, kterou lze spatřovat zejména ve flexibilitě, tvorbě přidané hodnoty, efektivnosti a kvalitě. Také v oboru povrchových úprav je trendem automatizace a robotizace.

    Zvýšení výkonu u tribo stříkání

    Stříkání práškových barev systémem tribo je založeno na fyzikálních principech, které do značné míry určují výsledné parametry stříkacího zařízení. Výrobce stříkacích pistolí je postaven před úkol navrhnout optimální konstrukci, která bude poskytovat nejlepší možný výstup, jakým je dostatečně nabitý prášek, který vystupuje v požadovaném množství a s použitelnou rychlostí z ústí nabíjecí trubice. Jak název napovídá, nabíjení prášku tribo je založeno na principu tření.

    Ako zvýšiť kvalitu povrchových úprav

    Dokonale čistý a odmastený povrch dielov je základnou črtou pre všetky povrchové úpravy, ktorý má veľký vplyv na výslednú kvalitu produktu. Predovšetkým rôzne spôsoby nanášania kovov si vyžadujú starostlivú prípravu povrchu, aby sa zabránilo vzniku škvŕn, ktoré vznikajú v dôsledku povrchovej kontaminácie počas tvárnenia kovov.

    Související články
    Vakuové odpařování - technologie budoucnosti

    Vakuové odpařování je v České republice poměrně málo používaná technologie. Má však velký potenciál pro budoucí rozšíření. Tato technologie nachází využití v povrchových úpravách, chemickém, strojírenském, potravinářském a farmaceutickém průmyslu. Firma Kovofiniš je jednou z prvních českých firem, která nabízí vlastní vakuové odparky.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    Kompozitní povlaky jako možná náhrada za povlaky na bázi CrIV

    Tento příspěvek se týká oblasti povrchových úprav, zejména elektrolyticky vyloučených kovových povlaků, a to způsobu vytvoření kompozitní povrchové úpravy na bázi niklu s vysokou odolností proti opotřebení. Výsledkem provedeného výzkumu je technologický postup závěsového pokovení pro nový kompozitní povlak NiP-XLS, který by mohl nahradit povlaky na bázi CrIV.

    Předúprava oceli nízkoteplotním plazmatem pro zvýšení pevnosti lepeného spoje

    V příspěvku jsou shrnuty výsledky výzkumu vlivu plazmochemické předúpravy vzorků oceli DC01 na výslednou pevnost lepeného spoje. Pro předúpravu povrchu vzorků oceli byla použita RF štěrbinová tryska generující plazma. Jako pracovní plyn byl použit argon a argon v kombinacích s dusíkem nebo kyslíkem. Vliv plazmové předúpravy na povrch oceli byl vyhodnocen pomocí měření kontaktních úhlů a výpočtu volné povrchové energie. Po slepení vzorků oceli pomocí běžně užívaného lepidla Weicon Flex 310M HT200 byly testovány výsledné vlastnosti lepeného spoje pomocí standardních mechanických odtrhových testů podle ČSN EN 1465.

    Komplexní způsob kontroly procesu odmaštění

    Článek pojednává o možnostech komplexní kontroly procesu odmaštění v průmyslových aplikacích, tj. především o možnostech kontroly stavu povrchu výrobků před procesem odmaštění a po něm a o kontrole stavu odmašťovacích kapalin pomocí UV-VIS spektroskopie.

    Šetrné a účinné čištění těžko dostupných míst

    Klasické postupy čištění ve vodě se dostávají na hranice svých možností, když jde například o kapilární struktury nebo komplexní geometrie. Za takové situace se nově na scénu dostávají tzv. CNP technologie (Cyclic Nucleation Process). Tato technologie pracuje na principu cyklické nukleace (tvorby krystalových zárodků z přesycených roztoků).

    Vývoj epoxidových barev na konstrukce

    Trendem dnešní doby je snižování nákladů na nátěrové systémy na konstrukce. Tyto systémy jsou ve většině případů složeny ze základní nátěrové hmoty (NH) epoxidového typu a vrchního polyuretanového emailu. V rámci úspory nákladů byla vyvinuta NH, která plní funkci obou těchto nátěrových hmot, to znamená, že má antikorozní vlastnosti, splňuje funkci vrchní NH a je možné ji aplikovat pouze v jedné vrstvě.

    Plazmová předúprava povrchu - povrchová energie versus adheze

    V oblasti úprav povrchů materiálů je obecně přijímáno, že povrchová energie je jedno z rozhodujících kritérií pro adhezi nátěrových hmot, barev, lepidel nebo speciálních povlaků. Čím vyšší je povrchová energie, tím lepší by měla být přilnavost. Na základě získaných výsledků z oblasti předúpravy povrchu plazmatem nebo ionizací však nebyla prokázána přímá korelace mezi volnou povrchovou energií materiálů povrchově upravených různými technologiemi a výslednou adhezí nátěrové hmoty nebo lepidla.

    Zvýšení odolnosti polymerních nátěrů pomocí nano/mikrogelů

    Polymerní nátěrové hmoty aplikované na výrobcích plní různé funkce, nejčastěji estetickou a ochrannou. Moderní typy nátěrových hmot by měly tyto funkce kombinovat a rovněž i vyhovovat stále se zpřísňující chemické legislativě a požadavkům kladeným na ochranu životního prostředí a pracovních potřeb. Přirozeným důsledkem je neustálá potřeba vyvíjet a zavádět nové sofistikované formulace nátěrových hmot, a to jak v oblasti rozpouštědlových, tak i vodouředitelných nátěrových hmot.

    Tryskání a hlavní příčiny, které snižují životnost ocelových konstrukcí

    Nové metody abrazivního tlakovzdušného tryskání, které oproti tradičním technologiím staví na přesném nastavení a elektronické kontrole procesu, jsou určeny pro dokonalou a včasnou přípravu povrchu ocelových konstrukcí před nanášením povrchových úprav. Jsou spolehlivější, rychlejší, tím i výrazně úspornější v provozních nákladech a také v celkové ekonomice technologie.

    Lehké konstrukce automobilů - Specifické povlaky hlubokotažných ocelí

    Na konstrukční materiály používané při stavbě automobilové karoserie jsou kladeny mimořádné požadavky. Specifické podmínky musejí splnit zejména vnější povrchové díly karoserie, které jsou nositeli designu vozu a které tím i do značné míry rozhodují o prodejnosti a úspěšnosti daného modelu. Kromě základních mechanických podmínek musejí povrchové díly splnit perfektní lakovatelnost, mimořádnou korozní odolnost, ale také musejí mít schopnost bezproblémového zpracování – ať už lisováním, nebo rozmanitými technologiemi spojování, jako je laserové pájení a lepení.

    Otěruvzdornost povlaků žárového zinku s přídavkem cínu

    Žárové zinkování ponorem představuje jeden z nejrozšířenějších způsobů ochrany ocelových materiálů kovovými povlaky. Životnost takto zhotovených povlaků je v běžném prostředí více než 50 let, a proto nevyžadují údržbu. Vlastnosti zinkového povlaku lze navíc podle použití částečně ovlivňovat přídavkem některých prvků do oceli nebo zinkové lázně. V rámci výzkumu na Ústavu strojírenské technologie ČVUT v Praze bylo cílem zhodnotit odolnost proti otěru zinkového povlaku v závislosti na obsahu cínu v zinkové tavenině.

    Reklama
    Předplatné MM

    Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

    Proč jsme nejlepší?

    • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
    • Vysoký podíl redakčního obsahu
    • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

    a mnoho dalších benefitů.

    ... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

        Předplatit