Témata
Reklama

Nové poznatky s využitím trosky ako tryskacieho prostriedku

Povrch sa vo všeobecnosti chápe ako rozhranie dvoch fáz, kde sa odohrávajú rozmanité procesy, ako je adsorpcia cudzích látok, korózia a pod. Zvlášť dôležité je definovať povrch, ktorý vzniká pri technológiách predúprav. Tento povrch je určujúcim faktorom kvality následne aplikovaného povlaku, resp. povlakovacieho systému.

Hodnotenie kvality povrchu substrátu pred následným povlakovaním zohráva dôležitú úlohu ako u funkčných, tak aj u ochranných povlakov, predovšetkým z hľadiska ich životnosti. Jedným z druhov mechanických predúprav povrchu je aj predúprava tryskaním. Pri tomto spracovaní povrchu tryskací prostriedok ako nástroj v okamihu dopadu vyvoláva v jeho povrchových vrstvách kvalitatívne zmeny, pričom vzniká charakteristická morfológia povrchu. Povrchová vrstva materiálu je hranicou kovu, ktorá narúša celistvosť jeho kryštalických zŕn, je vystavená účinkom okolia a nachádzajú sa v nej koncentrátory napätia, pričom sa znižuje únavová pevnosť.

Aktivita je charakterizovaná schopnosťou korózneho roztoku rozpúšťať hydroxid kovu, ktorý pri anódovom rozpúšťaní vzniká. Opakom je pasivita, ktorá je z hľadiska ochrany veľmi výhodná, nakoľko zabezpečí spomalenie alebo úplné zastavenie korózie v agresívnych prostrediach.

Za pasívny je považovaný taký stav povrchu kovu, pri ktorom na mieste predpokladanej intenzívnej korózie v určitom prostredí sa kov stal korózne odolným a jeho potenciál sa posunul k ušľachtilejším hodnotám. Príčiny účinného zníženia korózie pri prechode do pasívneho stavu sa vysvetľujú vytvorením bariéry - medznej vrstvy medzi kovom a prostredím, ktorá spomaľuje ich vzájomnú reakciu. Pasivita nastane vytvorením bariéry buď adsorpciou niektorých látok (prevažne kyslíka z roztoku na povrchu kovu) alebo existenciou tenkej vrstvy zlúčeniny (zvlášť oxidov na povrchu kovu).
Reklama
Reklama
Reklama

Metodika experimentu

Práca je zameraná na získanie nových poznatkov pri uplatnení trosky ako tryskacieho prostriedku v nadväznosti na koróznu odolnosť organických povlakov.
Na experiment boli použité skúšobné vzorky za studena valcovaného plechu ocele triedy 11 373 hrúbky 2 mm. Vzorky boli nastrihané z tabule plechu v smere valcovania na rozmer 120 x 70 x 2 mm. Každá vzorka bola odihlená po strihaní a jej povrch bol odmastený liehom.
Všetky vzorky, použité pri experimente, boli otryskané pneumaticky za použitia pneumatického tryskacieho zariadenia firmy Škoda Plzeň, a to nutným množstvom tryskacieho prostriedku tak, aby plocha, na ktorej bolo uskutočnené meranie, vykazovala rovnomerné pokrytie stopami po dopade zŕn tryskacieho prostriedku (v ďalšom TP). Boli použité tieto druhy tryskacích prostriedkov:
a) kovový tryskací prostriedok: oceľová drvina (v ďalšom OD) zrnitosti dz = 0,56 mm,
b) nekovové tryskací prostriedky: korund (v ďalšom K) zrnitosti d= 0,7 mm a demetalizovaná oceliarenská troska (v ďalšom DOT), vedľajší produkt pri výrobe ocele vo U. S. Steel Košice, zrnitosti d= 0,9 mm. Troska použitá pri experimente bola v odležanom stave, triedená, s následným chemickým zložením: 43,53 % CaO, 13,5 % SiO2, 1,68 % Al2O3, 28,15 % Fe2O3, 6,15 % MgO, 3,84 % MnO, 0,94 % SO3, 1,95 % surového železa.
Rôzne zrnitosti týchto TP boli volené s cieľom získania zrovnateľných povrchov z hľadiska drsnosti na základe predchádzajúcich riešených experimentálnych prác na materskom pracovisku. Ako etalón bol zvolený povrch obrábaný, získaný hobľovaním s parametrami obrábania, ktoré zabezpečia približne rovnakú drsnosť povrchu v relácii s otryskaným povrchom, meranú v kolmom smere na smer obrábania. Tým sa vytvorí možnosť porovnania aktivity uvedeného trieskovo obrobeného povrchu s povrchmi otryskanými rozdielnymi tryskacími prostriedkami.
Otryskané povrchy boli vyhodnotené z hľadiska mikrogeometrie dotykovým profilometrom Surftest SJ - 301, firmy Mitutoyo.
Za účelom stanovenia aktivity predupravených povrchov boli vzorky exponované vo vonkajšej atmosfére, kde v každom časovom úseku (okamžite po tryskaní, ďalej po 2, 6, 24, 120 a 192 hodinách) bola odmeraná dvojica vzoriek a výsledná hodnota bola ich aritmetickým priemerom.
Meranie aktivity povrchu bolo realizované pomocou kalomelovej elektródy, ktorá je referenčnou elektródou. Voči tejto elektróde sa určil príslušný potenciál skúmaného otryskaného povrchu a jeho hodnoty sa merali milivoltmetrom s vysokým vstupným odporom. Pri meraní bola celá vzorka ponorená v príslušnom aktivačnom roztoku (3? HCl). Pre meranie napätia bolo použité zariadenie od fy Keithley, model 616 s vnútorným odporom 1014 ohmov. Meranie aktivity povrchu otryskaných vzoriek podľa uvedeného časového harmonogramu bolo realizované na tých istých vzorkách. Všetky vzorky boli exponované v rovnakej vonkajšej atmosfére.
Za účelom stanovenia vplyvu druhu tryskacieho prostriedku pri predúprave povrchu tryskaním pred následným povlakovaním a stanovenia koróznej odolnosti povlakov boli vzorky otryskané 2 druhmi TP: DOT o veľkosti zrna dz = 0,9 mm a OD o veľkosti zrna dz = 0,71 mm. Okamžite po tryskaní boli na vzorky aplikované nasledovné povlakové systémy:
Aqua DS - jednovrstvový vodou riediteľný náter výrobcu Medvode Slovinsko. Náterový systém 1: základný náter S 2003 - rýchloschnúca základná syntetická farba na kovy výrobcu Pragoformex, použité riedidlo S 6005, vrchný náter S 2013 - email syntetický vonkajší výrobcu Chemolak Smolenice, použité riedidlo S 6006. Náterový systém 2: základný náter S 2003 - rýchloschnúca základná syntetická farba na kovy výrobcu Pragoformex, použité riedidlo S 6005, vrchný náter C 2001 - email nitrocelulózový vonkajší výrobcu Chemolak Smolenice, použité riedidlo C 6000.
Pre hodnotenie koróznej odolnosti povlakov bola použitá urýchlená laboratórna skúška ochrannej účinnosti povlakov v kondenzačnej komore za prítomnosti oxidu siričitého a vodnej pary v zmysle STN 67 3094 a STN EN ISO 3231. Použitím oxidu siričitého ako znečisťujúceho činiteľa boli dosiahnuté podmienky simulujúce priemyselnú atmosféru. Celková doba trvania skúšky bola 21 dní.

Vyhodnotenie experimentu

Na základe získaných výsledkov hodnôt veličín strednej aritmetickej odchýlky Ra, najväčšej výšky profilu Rz, strednej šírky prvkov profilu RSm, ako aj grafického záznamu povrchov, možno konštatovať, že charakter juvenilných povrchov získaných všetkými použitými druhmi TP bol približne zodpovedajúci. Na základe predchádzajúcich výskumov na pracovisku je možné vysloviť záver, že najčlenitejší povrch sa dosahuje pri tryskaní korundom. Táto skutočnosť sa využíva potom pre predúpravu povrchov, u ktorých má byť aplikovaný funkčný povlak z dôvodu jeho vyššej adhézie k základu.
Porovnaním nameraných hodnôt aktivity povrchov pred expozíciou vo vonkajšej atmosfére:
1. neorientovaných otryskaných: oceľovou drvinou (-613 mV), korundom (-626 mV), demetaliz. oceliarenskou troskou (-499 mV), 2. orientovaných hobľovaných (-628 mV)
možno konštatovať, že zo všetkých experimentálne overovaných povrchov sa líši nameranou počiatočnou hodnotou aktivity povrch otryskaný demetalizovanou oceliarenskou troskou.
Keď za etalón aktivity kovového povrchu bol zvolený povrch hobľovaný, u ktorého bol dosiahnutý použitou výrobnou technológiou najčistejší a teda okamžite po odbere triesky aj najaktívnejší povrch, potom povrchy, pripravené tryskaním oceľovou drvinou a korundom vykázali zrovnateľnú aktivitu. Jedine pri tryskaní demetalizovanou oceliarenskou troskou získaná aktivita je výrazne nižšia. Uvedené je možné zdôrazniť vysokou prašnosťou použitého tryskacieho prostriedku, prípadne možnými zapichnutými zrnami tryskacieho prostriedku v kovovom povrchu.
Na základe vzájomného porovnania priebehov zmien aktivity oceľových povrchov po tryskaní použitými troma druhmi tryskacích prostriedkov v závislosti na dobe expozície vo vonkajšej atmosfére, možno konštatovať, že u všetkých troch získaných povrchov dochádza k poklesu aktivity, tj. napätia smerujú ku kladnejším hodnotám.
Pri vzájomnom zrovnávaní účinku oboch druhov tryskacích prostriedkov, tj. DOT a oceľovej drviny, na koróznu odolnosť následne aplikovaných povlakov boli zistené zásadné rozdielnosti. Ide tu predovšetkým o tvorbu pľuzgierikov, ktoré mali rozdielny charakter u povrchov otryskaných DOT ako u povrchov otryskaných oceľovou drvinou. Zatiaľ čo pod pľuzgierikmi, vzniknutými na povlakoch aplikovaných na povrchy otryskané DOT neboli identifikované žiadne splodiny korózneho napadnutia oceľového základného materiálu, pľuzgieriky na povrchoch otryskaných oceľovou drvinou boli jedným z centier korózneho napadnutia základného materiálu.
Uvedený jav je možné vysvetliť účinkom reakcie koróznej atmosféry so základným kovovým povrchom, ktorý nesie stopy po znečistení použitým tryskacím prostriedkom - troskou. Keď hovoríme o znečistení, myslí sa tým sekundárne znečistenie zaprášením povrchu prachovými časticami DOT (konkrétne chemickými zlúčeninami na báze Ca, čo vyplýva z chemickej analýzy DOT).
Porovnaním koróznej odolnosti jednotlivých náterov aplikovaných na povrch otryskaný DOT bol najodolnejší náterový systém S 2003 + S 2013, menej odolný náterový systém S 2003 + C 2001 a najmenej náter AQUA DS. Pri aplikácii na povrch otryskaný oceľovou drvinou bol najodolnejší náterový systém S 2003 + S 2013, menej odolný náter AQUA DS a najmenej odolný náterový systém S 2003 + C 2001.
Cieľom experimentálnej práce bolo hodnotiť mikrogeometriu, aktivitu oceľového povrchu a koróznu odolnosť povlakov po tryskaní rôznymi druhmi tryskacích prostriedkov.
Na základe realizovaných výskumov je možné vysloviť záver, že najčlenitejší povrch sa dosahuje pri tryskaní korundom, čo je využívané pre predúpravu povrchov tryskaním pod povlaky.
Stanovenie optimálnej doby od tryskania po povlakovanie je podmienené vypracovaním nových metodík, ktoré umožnia určiť túto dobu. V práci bola použitá na hodnotenie aktivity povrchu metóda kontaktná, založená na zmene potenciálu dvojice elektróda - skúšobný povrch ponorom v elektrolyte.
Pri expozícii vzoriek vo vonkajšej atmosfére dochádza k znižovaniu aktivity povrchu chemickými reakciami medzi kovovým povrchom a vonkajšou atmosférou. Materiál nadobudne postupne ustálený potenciál, ktorý len mierne stúpa, a aktivita povrchu mierne klesá. Každým poklesom aktivity povrchu dochádza ku ďalšej degradácii juvenility. Uvedený záver odpovedá teoretickým poznatkom o aktivite povrchov, teda navrhnuté zariadenie ako aj použitá metodika merania v experimentoch je vhodná pre diagnostikovanie tryskaných povrchov z hľadiska ich aktivity.
Pri hodnotení koróznej odolnosti následne aplikovaných povlakov na povrchoch otryskaných rôznymi druhmi TP boli bezprostredne po tryskaní zistené rozdielnosti v ich prejavoch korózneho napadnutia. U povrchov otryskaných DOT bola zaznamenaná tvorba pľuzgierikov s odlišným charakterom ako u povrchov otryskaných OD. Pod pľuzgierikmi, vzniknutými na povlakoch aplikovaných na povrchy otryskané DOT, neboli identifikované splodiny korózneho napadnutia, na rozdiel od povrchov otryskaných OD, kde práve pľuzgieriky boli prejavom korózneho napadnutia základného oceľového materiálu. Túto rozdielnosť je možné vysvetliť znečisťujúcim účinkom DOT zaprášením kovového povrchu prašným podielom (sekundárne znečistenie), obsahujúcim CaO, ktoré reaguje s atmosférou v miestach pórov. Z uvedeného dôvodu využitie DOT ako TP sa javí reálne pod povlaky vykazujúce nízku pórovitosť alebo pre povlaky, u ktorých z estetického hľadiska tvorba pľuzgierikov nie je na závadu.
Príspevok bol spracovaný v rámci riešenia grantového vedeckého projektu MŠ SR VEGA č.1/2203/05.
Doc. V. Bačová, Ing. D. Draganovská
Katedra technológií a materiálov, Strojnícka fakulta TU Košice
Reklama
Vydání #4
Kód článku: 50443
Datum: 13. 04. 2005
Rubrika: Odborná příloha / Povrchové úpravy
Autor:
Firmy
Související články
Perfektní povrchová úprava

Ten, kdo vytváří povlaky, může dosáhnout bezvadných výsledků pouze důkladnou předpřípravou povlakovaného povrchu. Také za tímto účelem investovala firma Bot Oberflächentechnik z Kulmbachu do nového zařízení – a dosáhla tak nakonec fascinujících výsledků.

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).

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.

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
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.

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.

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.

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.

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.

Kompaktní řešení Zapoj a spusť

Surffinisher je inovační metoda inline omílání vysoce kvalitních, geometricky složitých součástí během výrobního cyklu , která otevírá nové možnosti pro automatizované, vysoce přesné obrábění definovaných ploch jednotlivých součástí. Kompaktní omílací systém Zapoj a spusť lze snadno integrovat do výrobních linek.

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.

Jak zefektivnit proces stříkání práškovými barvami?

Jak již název článku uvádí, bude se v něm pojednávat o aplikaci práškových barev. Konkrétně se jedná o méně známou a využívanou možnost automatizace a mechanizace stříkání, kterou jsou postřikové stěny.

Funkční materiály pomocí depozice atomových vrstev

Depozice atomových vrstev (ALD – Atomic Layer Deposition) je technologie využívající depozice tenkých vrstev na povrch substrátu s přesností v atomovém měřítku, založená na řadě reakcí výchozí látky v plynném stavu s povrchem substrátu. Většina ALD reakcí používá dvě chemické látky, které se nazývají prekurzory.

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.

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