Samotný proces tvrdého chromování má jak řadu výhod, tak i nevýhod. Výhody, jako např. poměrně nízké pořizovací náklady, v poslední době zastiňuje řada nevýhod, k nimž patří především nízká proudová efektivita, nízká odolnost proti chloridům, sírovým kyselinám a tahová zbytková pnutí, způsobující nižší korozní odolnost a snížení únavové pevnosti. K největším nevýhodám však patří zcela jistě neekologičnost celého procesu.
Celosvětová tendence výrazného snižování limitů škodlivin a rovněž řada vyhlášek a vládních nařízení v ČR směřují ke snižování limitů škodlivin, což může v konečném důsledku výrazně prodražit i technologii tvrdého chromování. V průběhu povlakování se vyskytují sloučeniny obsahující šestimocný chrom. Ačkoli kovový chrom a trojmocné chromové sloučeniny nejsou toxické, šestimocné sloučeniny chromu jsou velmi nebezpečné. Chrom patří mezi látky s nejvyšším potenciálem ke způsobení rakovinových onemocnění. Příprava kyselinové lázně vyžaduje používání vysokého stupně ochrany pracovníků.
Výrazné snížení limitů akcelerovalo snahu najít vhodnou náhradu za technologie tvrdého chromování, které je používáno pro velice širokou škálu aplikací. Z toho plyne také mnoho možností náhrady. Mezi ně se řadí například pokovení alternativními slitinami, CVD (Chemical Vapour Deposition) nebo PVD (Physical Vapour Deposition - naprašování, napařování, iontová nitridace) technologie. Největší potenciál k náhradě tvrdého chromování však mají žárově stříkané povlaky. Jak již bylo uvedeno v předešlém článku, který vyšel v lednovém MM Průmyslovém spektru tohoto roku, je nespornou výhodou HVOF (High Velocity Oxygen Fuel) povlaků ve srovnání s tvrdým chromováním možnost materiálové volby a tím splnění přesných požadavků pro danou aplikaci.
Problematika náhrady tvrdého chromování žárově stříkanými povlaky je ve světě v posledních letech velice intenzivně studována, o čemž svědčí celá řada publikací i probíhajících projektů zabývajících se touto problematikou, ale na druhé straně díky konkurenčnímu prostředí je téměř nemožné získat podrobnější informace. Největší úsilí je pozorováno především v leteckém průmyslu, kde se společnosti, jako Boeing, Rolls Royce, Lufthansa a Delta Airlines zabývají náhradou tvrdého chromování na součástech letadel. V současné době Lufthansa již provádí letové zkoušky s letadly osazenými žárově stříkanými díly, které byly dříve tvrdě chromovány, a do budoucna dokonce uvažuje o úplné náhradě tvrdého chromování při opravách všech letadel. Dále např. společnost General Electric ve spolupráci s Pratt and Whitney řeší problematiku náhrady tvrdého chromování pro součásti plynových turbín. Ve Spojených státech byla dokonce založena organizace HCAT (Hard Chromium Alternative Team), zabývající se touto problematikou společně s kanadskými společnostmi. Tento výzkum je sponzorován národními ministerstvy obrany a je zaměřen především do leteckého a zbrojního průmyslu. V podstatě všechny výše zmíněné projekty upřednostňují ze všech technologií žárových nástřiků metodu HVOF. V České republice se problematikou náhrady tvrdého chromování HVOF stříkanými povlaky zabývá společnost Škoda Výzkum, a to v rámci projektu Ministerstva průmyslu a obchodu, jehož náplní je hodnocení tribologických vlastností a vytipování vhodných materiálů povlaků pro aplikace náhrady tvrdého chromování.
Ze všech technologií žárových nástřiků je pro náhradu tvrdého chromování nejvhodnější technologie HVOF (High Velocity Oxygen Fuel). Pomocí této technologie mohou být vytvářeny povlaky na bázi kovů, slitin, superslitin, cermetů, polymerů a keramik na v podstatě všechny běžné druhy základních materiálů. Hlavní předností HVOF stříkaných povlaků je nízká pórovitost (<1 %), vysoká přilnavost (>80 MPa), nízký obsah oxidů (<1 %) i při nástřiku reaktivních kovů. Nejnovější hořáky pro HVOF nástřik, tzv. hořáky 3. generace (jako např. Tafa JP 5000), navíc umožňují při vhodné volbě depozičních parametrů vytvářet povlaky v tlakovém pnutí, což je velice příznivé pro únavové vlastnosti povlakované součásti. Také to současně umožňuje nanášet povlak o tloušťkách až několik milimetrů. Typická aplikace náhrady tvrdého chromování je např. HVOF nástřik na plunžrech protlačovacího lisu.
Mezi hlavní výhody HVOF stříkaných povlaků v porovnání s tvrdým chromováním patří možnost materiálové volby, lepší otěruvzdornost, korozní a únavové vlastnosti, hustější povlaky bez povrchové sítě trhlin, rychlost depozice, nezávislost na základním materiálu díky mechanickému zakotvení stříkaných povlaků, méně časté renovace součástí díky delší životnost, není třeba tepelné zpracování předcházející vodíkové křehkosti - důležité především pro velké součásti. Dalšími výhodami jsou v podstatě neomezená velikost součástí, rovnoměrná tloušťka povlaku, ekologicky přijatelnější řešení, obecně čistější a bezpečnější provoz, technologie odstraňuje problém s čištěním lázní a oplachovou vodou, není třeba skladovat toxické látky a odpad ve formě prostřiku může být recyklován nebo použit jiným způsobem.
Ing. František Zahálka
Ing. Radek Enžl, Ph.D.