Témata
Reklama

Problémy spojené se změnami v technologiích povrchových úprav

Předpisy a zákony na ochranu životního prostředí v posledních cca 10 letech omezily nebo zcela vyřadily některé z dlouhodobě používaných technologií povrchových úprav a vyvolaly rozvoj nových technologií.

Povrchové úpravy tvoří předposlední nebo poslední sled technologických operací výroby celku (konečného výrobku). Kromě řady jiných vlastností zajišťují i protikorozní ochranu podkladového materiálu. V současné době je při navrhování technologie povrchové úpravy kovových povrchů rozhodujícím hlediskem kromě obecných požadavků na odpovídající kvalitu, životnost, kapacitní požadavky apod. i ochrana životního prostředí.

Reklama
Reklama
Reklama
Trendy povrchových úprav v automobilovém průmyslu (Volkswagen)

Náhrada šestimocného chromu

Jedním z největších uživatelů povrchových úprav je automobilový průmysl, kde např. Směrnice EU 2000/53/EC End of Life Vehicles používání šestimocného chromu výrazně omezila. Zároveň má automobilový průmysl jedny z nejpřísnějších požadavků na korozní odolnost povrchových úprav. V současné době jsou již na trhu dostupné bezchromátové prostředky, které vykazují srovnatelnou protikorozní ochranu, jako poskytují chromátové konverzní povlaky. Dosti často však tyto povlaky mají jiná omezení. Pravděpodobně se nepodaří nalézt univerzální náhradu chromu ve všech dosud používaných technologiích povrchových úprav a pro jednotlivé povlaky a požadavky na jejich vlastnosti se budou používat specifické prostředky nebo technologie. Po překotném vývoji různých náhradních technologií se v současné době v praxi osvědčily následující povrchové úpravy:

  • elektrolytické zinkové povlaky s konverzními povlaky na bázi trojmocného chromu, popř. s následným utěsněním;
  • zinkové slitinové povlaky především ZnNi, s konverzními povlaky na bázi trojmocného chromu, popř. s následným utěsněním;
  • neelektrolyticky vylučované povlaky a systémy se zinkovými lamelami.
  • REM obraz příčného řezu elektrolytického slitinového zinkového povlaku na ocelovém podkladu

    Ověřování kvality povrchových úprav

    Zavedení nových technologií povrchových úprav s sebou nese i zavedení nových metod pro zkoušení jejich kvality. Např. v případě používání slitinových povlaků ZnNi to znamená, že běžně používaná nedestruktivní metoda pro měření tloušťky vrstvy povlaku na principu elektromagnetické indukce (ČSN ISO 2178 Nemagnetické povlaky na magnetických podkladech. Měření tloušťky povlaku. Magnetická metoda) nelze použít. Obsah niklu v povlaku 12 až 15 % výrazně ovlivňuje elektromagnetické vlastnosti povlaku (nikl je magnetický kov) a měření magnetickými metodami vykazuje velký rozptyl hodnot a je zatíženo chybami. Při měření ZnNi povlaku na ocelovém podkladu magnetickou metodou byl zjištěn rozptyl naměřených hodnot: min. 3,7 µm a max. 10,4 µm, a některé hodnoty vykazovaly i záporná čísla. K přesnému stanovení lze použít pouze destruktivní metody - mikroskopické metody (optický nebo rastrovací elektromagnetický mikroskop) nebo gravimetrickou metodu. V tabulce 1 je uvedeno srovnání výsledků měření tlouštěk povlaku různými metodami - rozdíl mezi zjištěnými průměrnými hodnotami je až 0,7 ?m, tj. min. 10 %.

    Podobné problémy lze očekávat s rozšiřujícími se technologiemi PVD a CVD povlaků a nanotechnologiemi. Pro ověřování kvality těchto velmi tenkých povlaků bude potřeba zavést nové metody hodnocení a náročné přístrojové vybavení.

    Korozní odolnost nových povlaků

    Nové technologie povrchových úprav ovlivňují i metody zkoušení jejich korozní odolnosti. Zinkové slitinové povlaky jsou anodické vůči ocelovému podkladu, a protože jsou elektrochemicky ušlechtilejší než zinek, korodují nižší rychlostí. Řada specifikací zkoušek korozní odolnosti v automobilovém průmyslu předepisuje před zkouškou v prostředí neutrální solné mlhy tepelné namáhání. Ve SVUOM bylo provedeno porovnání korozní odolnosti vzorků automobilových součástek se slitinovým povlakem Zn/Ni o tloušťce 8 µm s následným chromátováním - specifikace Fe/ZnNi (12)8/A, které byly před zkouškou v neutrální solné mlze dle ČSN EN ISO 9227 "Korozní zkoušky v umělých atmosférách. Zkoušky solnou mlhou" vystaveny různému tepelnému namáhání:

  • vzorek 1 - tepelné namáhání 2 h při 150 ?C
  • vzorek 2 - tepelné namáhání 24 h při 120 ?C
  • vzorek 3 - bez tepelného namáhání.
  • Korozní produkty zinku ve formě bílých a šedých skvrn se na všech vzorcích vyskytly po 48 hodinách expozice. K prvnímu koroznímu napadení podkladového kovu došlo u vzorku bez tepelného namáhání po 1008 h expozice. K prvnímu koroznímu napadení podkladového kovu ve formě velmi malého korozního bodu došlo u vzorku tepelně namáhaného po dobu 2 h při 150 ?C až po 1680 h expozice. Zkouška byla ukončena po 2016 h expozice. Z výsledků zkoušky je zřejmé, že korozní odolnost ZnNi povlaku s následným chromátováním trojmocným chromem je výrazně ovlivněna tepelnou úpravou. Podmínky tepelné úpravy (teplota, doba) mají jen malý vliv na korozní odolnost povlakového systému.

    Korozní napadení vzorků po 2016 h expozice v NSS
    Korozní napadení vzorků po 2016 h expozice v NSS
    Korozní napadení vzorků po 2016 h expozice v NSS

    Náhrada chromátování při předúpravách hliníku

    Chromátování patřilo mezi velmi často používané technologie při předúpravě hliníku před nanášením organických povlaků. Velkou výhodou tohoto procesu je spolu s vhodným nátěrovým systémem dosažení vysoké korozní odolnosti. Náhrada šestimocného chromu se tedy týká i této technologie. Možnosti náhrady chromátování při úpravě hliníku jsou:

  • speciální slitiny hliníku, které nevyžadují vytvoření konverzního povlaku;
  • náhrady chromu při vytváření konverzních vrstev jiným kovem - titan, zirkonium, cer, vanad, atd., např. na bázi dusičnanů vzácných zemin (ceru, yttria a lantanu);
  • pasivace na bázi směsi kyseliny hexafluorotitaničité s polymery? ověřován byl i prostředek na bázi H2ZrF6;
  • hydrotalcitové konverzní povlaky - sloučenina Mg6Al2(OH)16CO3.4H2O s vrstevnatou krystalovou strukturou, v níž se pravidelně střídají kladně nabité hydroxidové vrstvy o složení [Mg1-xAlx(OH)2]x+ s vrstvami hydratovaných aniontů o složení [(CO3)x/2.yH2O]x. Povlak se vyznačuje aktivní ochrannou účinností a je schopen zacelit případné mechanické poškození pasivní vrstvy. Odolnost hydrotalcitových vrstev ve zkoušce dle ISO 9227 (neutrální solná mlha) je nižší než chromátových konverzních povlaků, ale je vyšší než korozní odolnost neupravené hliníkové slitiny;
  • zinečnaté fosfátování;
  • silany na bázi trialkoxysilanů, např. vodným roztokům směsi bis[trimetoxysilylpropyl]aminu a vinyltriacetoxysilanu nebo směsi bis[trimetoxysilylpropal]aminu a vinyltriacetoxysilanu (bis-aminosilan/VTAS směsi);
  • speciální technologie, např. SAM (Self Assembling Molecules), tj. aplikace uhlovodíkových sloučenin, které mají na jednom konci reaktivní skupinu s vysokou afinitou k hliníku a na druhém konci skupinu s vysokou afinitou k nátěrovému systému. Na povrchu hliníku se vytváří tenká monomolekulární vrstva, která je transparentní. Samotná vrstva bez nátěrového systému má nízkou korozní odolnost. V současné době se technologie používá při výrobě hliníkových kol.
  • Vzhled hliníkových vzorků s povrchovou úpravou práškovou barvou a odlišnou předúpravou po urychlené zkoušce dle ČSN EN ISO 9227

    Korozní odolnost těchto náhradních technologií ale není dosud srovnatelná v chromátováním. Jedním z důvodů je i zavedení zkoušky normou ČSN EN 12206-1 Nátěrové hmoty - Povrchová úprava hliníku a hliníkových slitin pro stavební účely - Část 1: Povlaky zhotovené z práškových nátěrových hmot v mlze okyseleného roztoku chloridu sodného a chloridu měďnatého (CASS) pro hodnocení kvality organických povlaků na hliníku a hliníkových slitinách. Korozní agresivita zkoušky CASS je vyšší než zkoušky NSS a především pro hliníkové slitiny, jejichž korozní rychlost v přítomnosti iontů mědi je podstatně vyšší než uhlíkové oceli.

    Ing.Kateřina Kreislová

    Ing. Jaroslava Benešová

    SVUOM

    www.svuom.cz

    kreislova@svuom.cz

    Reklama
    Vydání #4
    Kód článku: 70456
    Datum: 25. 04. 2007
    Rubrika: Trendy / Povrchové úpravy
    Autor:
    Firmy
    Související články
    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.

    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.

    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
    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).

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    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.

    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.

    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.

    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.

    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.

    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.

    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.

    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