Témata
Reklama

Povlaky s mikrolamelami zinku

Cílem článku je seznámit odbornou veřejnost s novými technologiemi v oblasti povrchových úprav, které je nezbytné začít používat v souladu s trendy a požadavky v EU.

V článku je podána základní informace o moderní povrchové úpravě - o neelektrolyticky nanášených povlacích s mikrolamelami zinku. Zároveň je vyložen obsah nové normy ČSN EN ISO 10683 Spojovací součásti - Neelektrolyticky nanášené povlaky ze zinkových mikrolamel. Dále jsou zmíněny technologie Delta-MKS (Mikroschicht-Korrosionsschutz-System) a Delta-Protekt německé firmy Dörken MKS-Systeme GmbH & Co. KG a technologie Dacromet a Geomet francouzské firmy Dacral S.A. včetně jejich dostupnosti v ČR a SR.
Reklama
Reklama
Reklama

Vlastnosti zinku

Zinek má měrnou hmotnost 7,13 kg.dm-3, bod tání 419,5 °C a bod varu 906 °C. Je odolný proti povětrnostním vlivům, přičemž na suchém vzduchu je poměrně stálý a na vlhkém vzduchu vytváří povlak zásaditého uhličitanu, který chrání zinek před další korozí. Kyselinám i zásadám odolává málo. Zinek sám nemá takové mechanické vlastnosti, aby mohl být použit jako samostatný konstrukční materiál. Lze ho použít ve slitinách s Al, Cu, Mg, Ti , Ni a Cr. Tyto slitiny Zn mají již dobré mechanické vlastnosti. Největší množství zinku se zpracovává na povlaky.
Důvodem pro používání zinku je jeho větší korozní odolnost ve vodě a anodický charakter vůči oceli. V počátečním stadiu životnosti a při mechanickém poškození povlaku funguje zinek převážně jako obětovaný kov a katodicky chrání obnažená místa oceli, např. řezné hrany a místa poškozená mechanicky.

Související normy a předpisy

Ze současných zinkových povlaků, majících obecnější použití, lze vyjmenovat následující druhy:
  • galvanické (elektrolytické) pokovování;
  • tepelné pokovování ponorem v roztaveném kovu (žárové);
  • tepelné pokovování stříkáním roztaveného kovu (metalizace - šopování);
  • difuzní pokovování (sherardizace);
  • mechanické pokovování;
  • neelektrolyticky nanášené povlaky s mikrolamelami Zn.
  • Vzhledem k zaměření tohoto příspěvku bude dále věnována pozornost moderní povrchové úpravě - neelektrolyticky nanášeným povlakům s mikrolamelami zinku, příp. hliníku. Tato povrchová úprava je v současné době již normalizována. V roce 2000 byla vydána mezinárodní norma a v roce 2001 byla tato norma přijata jako národní. Jedná se o normu ČSN EN ISO 10683 Spojovací součásti - Neelektrolyticky nanášené povlaky ze zinkových mikrolamel. Pro vojenské účely existuje norma MIL-C-87115A Coating, Immersion Zinc Flake/Chromate Dispersion. Dále existují předpisy VDA (Svazu německého automobilového průmyslu) a výrobců automobilů a příslušenství. Tato povrchová úprava zároveň vyhovuje směrnici EU 2000/53/EC, zabývající se výrobou a recyklací automobilů s ohledem na ochranu zdraví a životního prostředí. Jedná se o používání těžkých kovů - olova, rtuti, kadmia, niklu a šestimocného chromu.
    Předmětem normy ČSN EN ISO 10683 je stanovení požadavků na tloušťku, odolnost proti korozi a mechanické a fyzikální vlastnosti neelektrolyticky nanesených povlaků ze zinkových mikrolamel na ocelových spojovacích součástech s metrickými závity.

    Neelektrolyticky nanášené povlaky s mikrolamelami zinku

    Neelektrolyticky nanášený povlak ze zinkových mikrolamel (s integrovaným mazivem nebo bez něj) je povlak, který se vytváří nanášením suspenze zinkových a hliníkových mikrolamel a vhodného pojiva na povrch spojovací součásti. Působením tepla (vytvrzováním) dochází ke spojování mezi mikrolamelami a pojivem, čímž se vytváří anorganický povlak povrchu, který je dostatečně elektricky vodivý pro zajištění katodické ochrany. Povlak nemusí obsahovat chromáty.
    Charakteristickým jevem u tohoto povlaku je to, že během procesu povlakování se nevyvíjí žádný vodík, který by mohl být absorbován spojovacími součástmi. Proto mají být k předběžné úpravě čištěním použity metody, které nevyvíjí vodík ve stavu zrodu (např. čištění tryskáním), čímž je zamezeno v postupu přípravy povrchu vzniku nebezpečí vodíkové křehkosti. Jestliže jsou použity metody čištění, které by mohly vést k absorpci vodíku do upravovaného povrchu (elektrolytické odmašťování, moření), pak pro spojovací součásti s tvrdostí nad 365 HV musí být potvrzeno, že proces je řízen z hlediska vodíkové křehkosti. Toto může být zjištěno na základě zátěžové zkoušky podle ISO 15330.
    Je třeba poznamenat, že neelektrolyticky nanesený povlak ze zinkových mikrolamel má vysokou propustnost vodíku. Ten je, pokud byl absorbován před procesem povlakování, vylučován v průběhu vytvrzování, resp. odvodíkování.

    Tloušťka a jakost povlaku

    Tloušťka povlaku, která může být nanesena na metrický závit v závislosti na závitu spojovací součásti a poloze tolerančního pole (g, f, e pro vnější závity, G pro vnitřní závity) je uvedena v tabulce 1. Povlak nesmí způsobit překročení nulové čáry (základní rozměr) v případě vnějších závitů, ani nesmí klesnout pod tuto čáru v případě vnitřních závitů. Jestliže mají být povlakovány spojovací součásti s metrickým závitem se stoupáním menším než 1 mm (< M6), je požadována zvláštní dohoda mezi dodavatelem a odběratelem.
    Tloušťka povlaku může být měřena magnetickými nebo rentgenovými metodami. V případě sporu musí být referenční zkouškou mikroskopická metoda, popsaná v normě EN ISO 1463. Měřené plochy, které mají být použity pro měření tloušťky, jsou uvedeny na obrázku 1.
    K hodnocení jakosti povlaku se používá zkouška neutrální solnou mlhou podle ISO 9227. Zkouška se provádí na povlakovaných součástech. Po této zkoušce s dobou trvání podle tabulky 2 nesmí být viditelné napadení základního kovu (červenou) korozí železa.

    Označení povlaku

    Označení povlaku spojovacích součástí s neelektrolyticky naneseným povlakem ze zinkových mikrolamel, zahrnující dobu trvání zkoušky v hodinách, je uvedeno na následujících příkladech.
    Šroub se šestihrannou hlavou dle ISO 4014 o velikosti M12, dlouhý 80 mm, třídy pevnosti 10.9 bez povrchové úpravy je označen následovně:
    Šroub se šestihrannou hlavou ISO 4014-M12 x 80-10.9
    Stejný šroub s neelektrolyticky naneseným povlakem ze zinkových mikrolamel (flZn) s požadovanou dobou trvání zkoušky solnou mlhou 480 h je označen následovně:
    Šroub se šestihrannou hlavou ISO 4014-M12 x 80-10.9 - flZn - 480 h
    Jestliže bude pro tento šroub požadován povlak s integrovaným mazivem, pak bude místo flZn označení flZnL.
    Jestliže bude pro tento šroub požadován povlak s dodatečně přidaným mazivem, pak bude vypadat označení následovně:
    Šroub se šestihrannou hlavou ISO 4014-M12 x 80-10.9 - flZn - 480 h - L
    Je-li to nutné, používá se pro povlak ze zinkových mikrolamel (flZn) upřesňující označení flZnnc (bez chromátu) nebo flZnyc (s chromátem).
    Proces povlakování nesmí nepříznivě ovlivnit mechanické a fyzikální vlastnosti spojovacích součástí, stanovené v příslušných normách ISO. Jedná se o vzhled, teplotní odolnost, tažnost, přilnavost a soudržnost, katodickou ochranu a vztah krut/tah (jen pro povlaky s integrovaným mazivem nebo dodatečně přidaným mazivem). Výsledky zkoušek uvedených vlastností jsou využívány ve vztahu mezi výrobcem a odběratelem (blíže viz norma ČSN EN ISO 10683).

    Technologie povlakování

    V Evropě se nejčastěji používají technologie Delta-MKS (Mikroschicht-Korrosionsschutz-System) a Delta-Protekt německé firmy Dörken MKS-Systeme GmbH & Co. KG (skupiny Ewald Dörken AG), původem od Magni Industries (USA), a technologie Dacromet a Geomet francouzské firmy Dacral S. A. (Dacromet pro obsah CrVI již nevyhovuje směrnici EU), původem od Metal Coatings International (USA). Dále se používají technologie Zintek a Techseal od německé firmy Kunz GmbH. Ve Francii působí ještě firma Magni Europe, pobočka již zmíněné Magni Industries.
    Povlaky se nanášejí máčením, stříkáním a technologií dip-spin coating (namáčením a odstředěním v bubnu) s následujícím vysušením a vytvrzením, v jedné i více vrstvách. Jsou určeny k povrchové úpravě spojovacího materiálu (šroubů, svorníků, vrutů, matic, podložek aj.), některých druhů nýtů a elementů pro mechanické spojování plechů, pružin, spon, svorek a jiných kovových dílů a sestav. Výhodou systémů Dörken je nízká teplota vytvrzení do 200 °C, která nezpůsobuje ztrátu pevnosti popuštěním u pevnostních šroubů a pružin (povlak Dacromet se vytvrzuje při 350 °C, Geomet při 300 °C). Výhodou systémů Geomet je, že basecoat i topcoat jsou na vodné bázi.
    Příklady korozní odolnosti povlaků Delta-MKS a nových povlaků Delta-Protekt jsou uvedeny v tabulce 3.

    Povlakování mikrolamelami zinku v ČR a SR

    V ČR již téměř 10 let provozuje v licenci technologii Delta-MKS společnost SVÚM, a. s., Praha, od roku 2002 též SVUM-CZ, s. r. o. Jedná se o povlaky basecoat Delta-Tone a topcoaty Delta-Seal, Delta-Seal GZ, Delta-Flex, Delta-Seal FAN a nový topcoat Deltacoll. Na konci roku 2001 byla zavedena nejnovější technologie Delta-Protekt, spočívající v povlacích Delta-Protekt KL 100, Delta-Protekt VH 300 a Delta-Protekt VH 301 GZ (kluzné provedení). Povlak Delta-Protekt KL 100 je basecoat, neobsahující CrVI, opět na bázi jemného mikrolamelárního zinku v anorganickém rozpouštědlovém pojivu jako jeho předchůdce Delta-Tone.
    V Ostravě provádí povlaky Deltacoll společnost Deltacol CZ, s. r. o., na Slovensku v Brezové pod Bradlom zavedl výrobce pružin PFS, a. s., povlaky Delta-Tone.
    V ČR se povlakování systémy Dacromet ani Geomet neprovádí, ale spojovací materiál s úpravou Dacromet se dováží ze zahraničí. Jedná se o obchodní společnost Fabory-CZ, s. r. o., se sídlem v Brně a pobočkami v Praze, Ostravě, Hradci Králové a Plzni. Uvedená společnost je součástí mezinárodního řetězce poboček nizozemského koncernu Borstlap International B. V. Kromě jiného nabízí spojovací materiál povrchově upravený Dacrometem 500 LC.
    Na Slovensku v Martině ve společnosti Volkswagen Slovakia, a. s., se provádějí povlaky brzdových kotoučů materiálem Geomet 360/D
    Autoři článku shromažďují případné zájemce o tyto technologie za účelem jejich zavedení na nové aplikace. Případní zájemci si mohou u autorů článku nechat zhotovit vzorky těchto technologií.
    Ing. Vratislav Hlaváček, CSc.
    SVÚM, a. s., Praha
    Ing. Viktor Kreibich, CSc.
    Ústav strojírenské technologie, Fakulta strojní, ČVUT v Praze
    Reklama
    Vydání #10
    Kód článku: 41093
    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.

    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).

    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.

    Související články
    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.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    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.

    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.

    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.

    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.

    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.

    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.

    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.

    Maskování pro povrchové úpravy

    Před mnoha lety, než jsem se začal zabývat povrchovými úpravami a maskováním, jsem netušil, jak komplexní obor to je a co všechno zahrnuje. Problematika je natolik obsáhlá a speciální, že by si zasloužila samostatný studijní obor na univerzitě. Zkusím proto v tomto článku popsat alespoň část svých dosavadních zkušeností a poznatků z mojí univerzity života.

    Čištění energetických zařízení

    Vnitřní povrchy otopných a chladicích systémů jsou během svého provozu postupně pokrývány, vlivem chemických a fyzikálně chemických reakcí, pevnými úsadami nečistot, minerálů a korozních produktů. Vzniklé látky jsou tepelným izolantem a brání přestupu tepla. To má za následek omezení účinnosti systémů, zvýšení energetických a tlakových ztrát ale i omezení možnosti regulace a celkově snížení účinnosti těchto systémů.

    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.

    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