Témata
Reklama

Přilnavost žárově stříkaných povlaků

Aby byla zajištěna správná přilnavost žárově stříkaných antikorozních povlaků na ocelovou konstrukci, je vždy předepsáno tryskání. U ručního tryskání se jedná vždy o použití ostrohranného tryskacího prostředku. V tom nejjednodušším případě křemičitého písku nebo strusky, případně u vratných způsobů tryskání umělého korundu či ocelové drtě.

Stupeň tryskání tedy výsledná drsnost je rozhodujícím faktorem pro určení přilnavosti žárově stříkaného povlaku. Dalším faktorem, který určuje, jak daný povlak bude držet na podložce, je i metoda nástřiku. V technické praxi se při nástřiku antikorozních povlaků setkáváme se dvěma metodami - s žárovým nástřikem plamenem, tzv. plynovou metalizací a s žárovým nástřikem elektrickým obloukem, tzv. elektrometalizací. Zástupcem té první metody jsou plynové pistole typu AD z bývalého Kovofiniše, dnes ESTu, se kterými se v naší republice pracovalo více než čtyřicet let a do druhé skupiny elektroobloukových zařízení patří zařízení Margarido M45. Vývojem těchto zařízení se zabývá článek v [1]. Obě metody mají své technické i ekonomické přednosti popsané v [2].

Reklama
Reklama
Obr. 1 Metalizační box s vzorky před nástřikem

Žárové stříkání

Vrstvy nanesené žárovým stříkáním mají charakteristickou strukturu, kterou se podstatně liší od homogenních materiálů. V důsledku této odlišné strukturní stavby mají i jiné fyzikální a chemické vlastnosti.

Obecně v procesu žárového stříkání vzniká povlak tak, že částice nanášeného kovu roztavené v tavném ohnisku metalizačního přístroje a nesené proudem tlakového vzduchu dopadají na povrch předem tryskaného základního materiálu, deformují se a po téměř okamžitém ztuhnutí se zakotvují do nerovností pokovovaného povrchu. Přilnavost povlaku je zde pouze výsledkem kontrakčních napětí vzniklých při chladnutí deformovaných částic naneseného kovu zanesených do nerovností základního povrchu.

Obr. 2. Použitý odtrhoměr řady Comtest OP1

Metalizace elektrickým obloukem

Kvalitativní skok znamená v tomto ohledu metalizace elektrickým obloukem. Teplotní a kinetické parametry jsou u elektroobloukového žárového stříkání mnohem výhodnější než u procesu plynového. Vysoká teplota oblouku a jeho větší tepelná kapacita způsobuje větší teplotu částic. Tato částice hliníku reaguje se vzdušným kyslíkem a vzniká exotermická reakce. Ta způsobuje přehřátí částice na teplotu podstatně vyšší, než je teplota tavení. Tyto podmínky umožňují i natavení povrchových oxidů a sferoidizaci částice. Z těchto důvodů je dosahováno dokonalejšího zakotvení částice do otryskaného povrchu a vytvoření mikrodifuzní vazby se substrátem. Toto má za následek podstatně vyšší přilnavost povlaku k základnímu materiálu. Exotermická reakce způsobuje i podstatně větší světelné záření kužele střiku, než je tomu u plynové metalizace, což je patrné z porovnání obr. 7 a 8.

Porovnání přilnavosti žárově stříkaných povlaků

Pro porovnání přilnavosti žárově stříkaných povlaků oběma výše zmíněnými metodami byly vybrány vzorky vyrobené z plechů válcovaných za tepla jakosti 11 373 a tryskaných hnědým korundem. Hnědý korund byl zvolen z důvodu reprodukovatelnosti a velké podobnosti výsledné struktury otryskaného povrchu s tryskáním křemičitým pískem.

Obr. 4. Příklady odtržených ploch pro každou skupinu vzorků z plynové metalizace

V praxi povrchových úprav se často uvádí jako určující parametr drsnosti hodnota Ra. V tabulce 1 jsou uvedeny průměrné hodnoty parametrů drsnosti tryskaných vzorků různou zrnitostí hnědého korundu.

Obecně lze předpokládat, že pro přilnavost žárově stříkaných povlaků mají větší význam prohlubně než výstupky profilu, neboť právě prohlubně umožňují lepší zakotvení povlaku v základním materiálu. Naproti tomu výstupky mají spíše negativní význam, protože v místě výstupků je povlak zeslaben a zde dochází při odtrhové zkoušce k porušení.

Metalizační zařízení

Použitá metalizační zařízení byla: Margarido M45 pro elektrometalizaci (U0 = 32 V, Uzat = 30 V, I = 100 A) a pistole AD-3 pro plynovou metalizaci (metalizační plyny: kyslík + acetylen, tlak stlačeného vzduchu při metalizaci 0,6 MPa). Materiálem pro nástřik povlaku byl zvolen hliník ve formě drátu o průměru 2,5 milimetru, v případě pistole AD-3 a dráty o průměru 2 milimetry, v případě zařízení Margarido M45. Samotné nanášení povlaku bylo prováděno v metalizačním boxu se zajištěním odsáváním přestřiků (obr. 1). Tloušťky povlaků se pohybovaly v rozmezí 160 až 200 μm.

Předpokládá se, že hodnoty přilnavosti nebudou stejné pro žárové stříkání plamenem i pro elektroobloukové žárové stříkání. Teoretické hodnoty se u metalizace plamenem pohybují cca do 7 MPa a u elektroobloukové metalizace až do cca 20 MPa.

Obr. 5. Příklady odtržených ploch pro každou skupinu vzorků z elektroobloukové metalizace

Měření odtrhu

Měření odtrhu byla provedena na přístroji Coming řady Comtest OP1 (obr. 2). Postup vychází z normy ČSN EN ISO 4624, kde je uveden přesný postup zkoušky.

Rovněž vyhodnocení této zkoušky je podle výše uvedené normy. Základní problematika vyhodnocování spočívá v tom, že se lom může vyskytovat ve všech částech zkoušeného systému, tj. substrát, povlak (případně více vrstev povlaku), lepidlo. Pro jednovrstvé povlaky je způsob všech možných lomů znázorněn na obrázku. Zde uvedené lomy jsou ze 100 % v celé lomové ploše.

Obr. 3. Hodnocení odtrhu jednovrstvých povlaků

Obecné značení pro vícevrstvé povlakové systémy - do podtisku k obrázku 3

A         - kohezní porušení v substrátu

A/B     - adhezní porušení mezi substrátem a první vrstvou

B         - kohezní porušení první vrstvy

B/-      - adhezní porušení mezi první vrstvou povlaku a další vrstvou povlaku

-/Y      - adhezní porušení mezi poslední vrstvou povlaku a lepidlem

Y         - kohezní porušení v lepidle

Y/Z      - adhezní porušení mezi lepidlem a terčíkem

Výsledky zkoušek odtrhu

U zkoušek [3] přilnavosti hliníkových povlaků nanesených plynovou metalizací (č. vzorků 0055, 0042, 0057 a 0059) téměř u všech vzorků docházelo při odtrhové zkoušce k porušení ve vrstvách substrát/povlak a povlak. Pouze u několika málo vzorků došlo také k porušení ve vrstvách povlak/lepidlo, lepidlo a lepidlo/terčík. Ale i u těchto vzorků mohly být výsledky považovány za velmi dobré, protože šlo jen o několikaprocentní podíl z celkového hodnoceného povrchu. Příklady odtrhů jsou na obrázku č. 4 a celkové výsledky jsou zaznamenány v tabulce 2.

Obr. 6. Vliv drsnosti substrátu na přilnavost povlaku žárově stříkaného hliníku
Obr. 7. Plynová metalizace - detail

U druhé skupiny vzorků (č. vzorků 0056, 0043, 0058 a 0060), tedy u hliníkových povlaků nanesených elektroobloukovou metalizací, se oproti vzorkům z plynového žárového stříkání několik problémů vyskytlo. Byl to především problém s lepidlem pro lepení odtrhových terčíků. U některých vzorků totiž docházelo k porušení i ve vrstvách lepidlo a lepidlo/terčík. Tento jev lze vysvětlit vyšší kvalitou nastříkaného hliníkového povlaku, tedy jeho nižší porézitou a menší drsností na povrchu povlaku. Proto je v tomto případě větší rozptyl naměřených hodnot. I přes tento negativní jev byla však naměřená napětí vyšší, než tomu bylo u vzorků z plynové metalizace, což odpovídá teoretickému předpokladu, viz tabulka 2.

Obr. 8. Elektrooblouková metalizace

Zvyšující drsnost = zvyšující přilnavost

Z konečného grafu na obrázku 6 je jasně vidět, že se zvyšující se drsností základního povrchu se zvyšuje i přilnavost povlaku. U plynové metalizace tato závislost nestoupá tak výrazně jako u elektroobloukové a dalo by se tedy říci, že předúprava povrchu nemá tak zásadní vliv na kvalitu výsledného povlaku. Nutno však dodat, že byly zkoušeny pouze povlaky z hliníku a u povlaků ostatních typů, např. Zn nebo ZnAl, mohou být hodnoty přilnavosti odlišné. Taktéž by se mohl měnit tvar křivky za hranicemi mnou měřených hodnot, což by vyžadovalo další rozsáhlejší měření, které by zahrnovalo více typů tryskacích prostředků, aby bylo dosaženo širší škály drsnosti. Elektrooblouková metalizace tedy dosahuje přibližně dvakrát větších hodnot oproti plynové, i když je nutné zdůraznit, že jde o hodnoty relativní, neboť nebylo dosaženo výše uvedených teoretických hodnot. Důvodem může být rozdílná tloušťka, materiál povlaku a skutečnost, že k porušení docházelo ve všech částech zkoušeného systému, a ne pouze na rozhraní substrát/povlak.

Literatura:

[1] SEDLÁČEK, A., PAVLICA, S. Žárové stříkání - odkazy minulosti a trendy současnosti. Povrchové úpravy 4/2010.

[2] SEDLÁČEK, A., PAVLICA, S. Zkušenosti s elektroobloukovým metalizačním zařízením.

Sborník přednášek 5. mezinárodního odborného semináře Progresivní a netradiční technologie povrchových úprav, Brno 2008.

[3] SEDLÁČEK, A., PŘIKRYL, J. Zkoušky přilnavosti žárově stříkaných povlaků. Interní výzkumná zpráva 1/08, SAF Praha, Praha 2008.

Ing. Alexander Sedláček

ASedlacek@saf.cz

SAF Praha

Tabulky a grafy naleznete v tištěné verzi časopisu MM Průmyslové spektrum.

Reklama
Vydání #4
Kód článku: 110428
Datum: 13. 04. 2011
Rubrika: Komerční příloha: Povrchové úpravy / Předúpravy povrchů
Autor:
Firmy
Související články
Voskování před chromováním

V dnešní době jsou druhy pokovení v galvanovnách značně zredukovány a ve většině případů jde o výrobu na linkách.

Závěsný tryskač ve slévárenském provedení

Stále větší a těžší odlitky si vyžádaly u firmy UWS Rothenseer Guss- und Metallbearbeitungs investici do nového tryskacího systému. Zakázkový podnik se rozhodl pro plně automatický závěsný tryskací systém RHBE 40/30 od firmy Rösler.

Odstraňování otřepů elektrotechnickým obráběním

Po dlouholetých zkušenostech s odjehlováním přivedl Imtos na český a slovenský trh společnost stoba Sondermaschinen – specialistu na definované a bleskurychlé odstraňování otřepů technologií ECM.

Související články
Ekonomická řešení čištění - základní faktor úspěchu

Kvalitní čištění dílů je v průmyslu stále důležitější. Většina firem klade hlavní důraz na výrobu. Samozřejmě nelze přehlížet vazby mezi výrobním procesem a čištěním. Výrobce čisticích zařízení Pero AG proto svým zákazníkům nabízí vedle moderních technologií i komplexní poradenství pro ekonomiku a efektivitu čisticích procesů. Přesvědčit se o tom, a získat informace o aktuálních inovacích, mohli návštěvníci zákaznických dnů Pero 2018.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Procesní analýza snižuje náklady

Technologie broušení hrají v moderním obrábění významnou roli. Jsou využívány při výrobě přesných nástrojů nebo lékařské techniky, v energetice, při výrobě ozubení nebo v leteckém a kosmickém průmyslu. I když může být podíl nákladů na povrchové čištění nízký, technická čistota většinou rozhoduje o možnosti dodat výrobky. V souvislosti s kvalitou povrchů zhotovených obrobků však o nákladech na čištění rozhoduje dimenzování celého výrobního procesu.

Průmyslové využití nejvýkonnějších laserů

Již několik desetiletí jsme svědky postupného nabývání významu a upevňování pozice laserů nejen v průmyslových provozech, ale i ve zdravotnictví, metrologii a mnoha dalších oblastech. Na stránkách tohoto vydání je uvedeno hned několik možností jejich využití, všechny jsou však velmi vzdálené možnostem laserů vyvíjených v centru HiLASE. V Dolních Břežanech u Prahy totiž vyvíjejí „superlasery“.

Koroze napříč všemi obory

Mezinárodní konference Eurocorr, která každoročně přiláká k účasti tisícovku zástupců komerční i akademické sféry včetně nejvýznamnějších celosvětově uznávaných korozních inženýrů, řadu sponzorů a vystavovatelů z oblastí povrchových úprav a povlaků kovů, chemických úprav prostředí, elektrochemických protikorozních ochran, korozního monitoringu, inspekce a zkušebnictví a mnoha dalších, se letos v září díky Asociaci korozních inženýrů poprvé v historii konala v Praze.

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.

Cyklické zkoušky pro reálnější simulace

Životnost, trvanlivost, odolnost, ale i třeba degradace jsou důležitými pojmy, pokud se bavíme o životním cyklu jakékoliv součásti. Kupující nebo odběratel požaduje záruky, že právě obdržený díl, zařízení či konstrukce bude fungovat předem stanovenou dobu, navíc je-li ve hře také otázka bezpečnosti. Udělení certifikace či určení doby trvanlivosti často předcházejí různé zkoušky. Důležitou skupinou z nich jsou urychlené korozní zkoušky. Nejen jimi se v úzké spolupráci s průmyslem zabývají ve vědecko-technickém parku v Kralupech nad Vltavou.

Zvyšování produktivity při obrábění

Obrábění patří ke klíčovým výrobním technologiím. Hlavní předností obrábění je schopnost realizovat téměř neomezenou škálu tvarů a velikostí obrobků s potřebnou přesností a jakostí povrchu v kusové i sériové výrobě. Pro obrábění součástí na CNC strojích jsou dnes běžně komerčně dostupné všechny potřebné nástroje: softwarová CAD+CAM podpora včetně virtuálních simulací a postprocesorů na jedné straně, hardwarová realizace v podobě moderních obráběcích strojů a nástrojů na straně druhé.

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.

Jedna a jedna je více než dvě

Kuřimský výrobce kuličkových šroubů KSK Precise Motion (dříve Kuličkové šrouby Kuřim) a, výrobce kapotáží a teleskopických krytů – vyškovská společnost Hestego a brněnský Ideal-Trade Service dodávající technologické celky a chemikálie pro povrchové úpravy a kompresory pro stlačený vzduch – tyto tři společnosti patří do jednoho koncernu.

Lze zastavit časový rozvoj opotřebení řezných nástrojů?

Je to noční můra výrobců řezných materiálů, ale sen jejich uživatelů. Ve své podstatě již Taylorovy konstanty cT vyjadřují velkoryse čas obrábění řeznou rychlostí 1 m.min-1 (řádově 109÷1013). Ten však představuje v extrémním případě fantastických 19 milionů let obrábění – 24 hodin denně, 365 dnů v roce. To se však nestane, protože se nástroj zničí mnohem dříve jinými mechanismy opotřebení.

Plazmová povrchová úprava nanovlákených polymerních struktur

Technologie plazmových povrchových úprav spočívá v navázání funkčních skupin na povrch řetězce polymeru v plazmovém výboji. Jedná se převážně o hydroxylové skupiny. Nepolární charakter povrchu materiálu se tímto mění na polární, tedy hydrofobní povrch se stává hydrofilním či naopak. Tato technologie nachází stále širší uplatnění v různých průmyslových, ale i medicínských aplikacích.

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