Témata
Reklama

Vzhled povlaků vytvořených žárovým pozinkováním ponorem

Mezi žárovými zinkovnami a jejich zákazníky je poměrně často diskutována otázka vzhledu povlaku vytvořeného žárovým pozinkováním. Investoři poukazují na jeho nestejnou vizáž, pozinkované plochy jsou jednou hladké a krásně lesklé s výrazným květem, jindy matné až temně šedé s povrchem hrubým nebo posetým puchýřky. Výhrady jsou především u součástí svařených z více různých prvků, kde se taková nejednotnost projeví na jediném dílu. Co je příčinou tohoto jevu?

Všechny estetické efekty na povrchu žárově pozinkované součásti jsou výsledkem spolupůsobení několika faktorů. Je to především reaktivita železa se zinkem, která je významně ovlivňována chemickým složením oceli. Do uklidněných konstrukčních ocelí je jako dezoxidační činidlo přidáván křemík, který (někdy za spolupůsobení fosforu) významně zvyšuje vzájemnou reaktivitu železa a zinku. Povlak vytvořený žárovým zinkováním ponorem je tvořen intermetalickými fázemi vznikajícími vzájemnou difúzí atomů železa a zinku (tzv. tvrdý zinek). Tato reakce je iniciována zahřátím oceli na teplotu zinkové taveniny a trvá ještě po vynoření, dokud její teplota neklesne pod zhruba 200 °C. Kromě slitin Fe-Zn, vytvořených na součásti v průběhu ponoru, ulpí vždy na jejím povrchu tenká vrstva čistého zinku, který se vyznačuje lesklým vzhledem. Součásti vyrobené z neuklidněné oceli s relativně malou tloušťkou stěny rychle zchladnou. Zinková slupka u nich přetrvává a díly zůstávají lesklé. Naproti tomu součásti z reaktivní oceli již několik sekund po vynoření nabývají matného vzhledu, neboť čistý zinek z povrchové slupky rychle difunduje dovnitř do tvořícího se povlaku a z povrchu součásti zcela mizí. Popsaný jev je možno velmi dobře pozorovat u odstupňovaných trubkových stožárů, kde pro spodní část je aplikována silnostěnná bezešvá trubka z uklidněné oceli. Horní, méně namáhaná část je pak vyrobena ze svařované trubky o menší tloušťce stěny.
Reklama
Reklama
Reklama

Vliv křemíku a doby chladnutí

Bezešvé trubky se mohou vyznačovat nadměrným a nehomogenním rozptýlením křemíku (přidávaného v okamžiku odlévání jako dezoxidační činidlo) v jejich povrchové vrstvě. Tato skutečnost vede až k nekontrolovatelné reakci zinku s tímto materiálem a následkem toho se může vytvořit plastický reliéf. Zinkovna nemá možnost předejít výskytu takového jevu. Ani extrémně dlouhé doby moření nevedou k lepšímu výsledku. Pokud by povrch takto postižených dílů měl být na závadu jejich použití, musí být před mořením dostatečně otryskány. V této souvislosti však je nutno vědět, že do povrchu oceli se tryskáním vnáší značný energetický potenciál, který může iniciovat výrazný nárůst tloušťky povlaku.
Masivní díly chladnou na vzduchu velmi dlouho, a nejsou-li krátce po pozinkování ochlazeny ve vodní lázni, vzhled pozinkového povlaku je u nich zpravidla matný. Tyto matné povlaky mají odolnost proti korozi srovnatelnou s lesklými. Jejich tloušťka je zpravidla výrazně větší než u lesklých povrchů, proto poskytují ochranu proti korozi na značně delší dobu.
Vlivem specifických podmínek může dojít i k tomu, že jednolitá plocha (např. plechové bočnice) je částečně lesklá a částečně matná. I tato záhada má jednoduché vysvětlení v poznání procesů, které při pozinkování ponorem probíhají. Popsaná nerovnoměrnost vzhledu může mít několik příčin - od nehomogenního materiálu až po mikroklimatické podmínky, za kterých byl daný díl pozinkován. Nejčastější příčinou je právě toto mikroklima. Proces difúze čistého zinku z povrchové slupky je po vynoření přerušen poklesem teploty pod 200 °C právě v okamžiku, kdy na některých partiích plochy byl tento zinek zcela spotřebován na vytvoření intermetalických fází Fe-Zn, jinde ho ještě část zbyla. Součást pak působí dojmem, jako by byla něčím politá.

Tvrdý zinek sedá ke dnu

Jak bylo v úvodu článku vysvětleno, při žárovém pozinkování dochází ke vzájemnému rozpouštění železa a zinku. Tento proces tvorby tvrdého zinku samozřejmě neprobíhá pouze v povrchové vrstvě dílu, ale i v zinkové tavenině. V roztaveném stavu je kašovitý a má mírně větší specifickou hmotnost než zinek. Usazuje se na dně vany a je nutno ho pravidelně vybírat. U rozměrného dílu, kde není možno při vynořování ze zinkové lázně na jeho určitých plochách dosáhnout dostatečně rychlého odplavování vytvořeného tvrdého zinku z povrchu, nelze vyloučit ulpívání drobných krupiček ve formě puchýřků na povrchu.

Skryté trhliny

Bezešvé ocelové trubky větších rozměrů tvářené za tepla se mohou vyznačovat značným narušením povrchu. Tento povrch je v nakoupeném stavu na pohled poměrně hladký, avšak je v něm přítomno velké množství podélně orientovaných trhlin, které až do okamžiku žárového pozinkování nejsou patrné. Teprve následkem reakce zinku se železem vlivem vytvoření intermetalických fází dochází ke změně krystalové struktury a k objemovým změnám v povrchové vrstvě materiálu. Vychlípí se z ní jehličky nebo šupinky, které jsou z převážné části tvořeny prorostlým tvrdým zinkem, v patě však mohou mít uprostřed ocelové jádro. I přesto, že manipulace s takovým dílem je vzhledem k nebezpečí poranění obtížná, nedoporučuje se povrch přebrušovat, neboť by došlo k obnažení ocelového podkladu.
Jiným jevem, který bývá diskutován, je změna povrchu součástí, které před pozinkováním byly hladké a jejich svarové spoje pečlivě přebroušené. Následkem různé reaktivity zinku se železem obsaženým v konstrukčním materiálu a ve svarovém kovu může svarová housenka vystoupit z původně jednolité plochy nebo povrch svaru výrazně zhrubne.

Bílá rez a popel

Odolnost zinkového povlaku proti korozi je dána jeho schopností vytvářet na svém povrchu nepropustnou vrstvičku oxidů, která brání další reakci s prostředím. Tato ochranná vrstvička se vytvoří až v průběhu několika dní po pozinkování. Do té doby je zinkový povlak velmi náchylný k napadení tzv. bílou rzí. Bílá rez je vrstva solí na bázi oxidů zinku, kterou se součást pokryje, je-li krátce po pozinkování vystavena působení vlhkosti. Zejména v zimním topném období vzhledem ke zvýšenému výskytu kyselého deště je toto nebezpečí akutní. Bílá rez představuje kosmetickou vadu povlaku, avšak nesnižuje odolnost proti korozi. Proto výskyt tohoto jevu nemůže být podle normy ČSN EN ISO 1461 důvodem k oprávněné reklamaci.
V průběhu ponoru se vyvíjí popel a nelze vyloučit, že jeho některé zlomky ulpí na povrchu dílu a zanechají po sobě stopu - tmavou matnou skvrnu. Je způsobena reakcí zbytků tavidla obsaženého v popelu s povlakem. Součástí kvalitně odvedené práce ze strany zinkovny je očištění dílů od tohoto popela. Tmavé skvrny na povrchu jsou přípustné, pokud tloušťka povlaku na nich splňuje požadavky normy ČSN EN ISO 1461. Nedoporučuje se vyspravit je opravným zinkovým sprejem, neboť skvrny po čase následkem působení povětrnostních vlivů na povrchu povlaku zaniknou. Naproti tomu zinková barva si svůj lesk zachová dlouho a vyspravená místa se na postupně tmavnoucím podkladu zvýrazní.

Vynikající, ale nedekorativní ochrana

Důvod ke spokojenosti mají zákazníci, kteří upřednostňují patinovaný povrch, neboť neošetřený lesklý pozinkový povlak vystavený povětrnostním vlivům během určité doby do takového vzhledu přirozenou cestou "vystárne". Ten, kdo však očekává, že jeho zábradlí zůstane po pozinkování trvale lesklé, je zklamán a hledá nápravu u zinkovny.
Každý, kdo se rozhodne pro systém protikorozní ochrany žárovým pozinkováním ponorem, by měl vědět, že tato technologie poskytuje spolehlivou ochranu proti korozi bez nutnosti následné údržby na několik desítek let. V žádném případě však od takového povlaku nelze očekávat dekorativní účinek. Norma ČSN EN ISO 1461 ve své kapitole 6.1 na tyto jevy upozorňuje a stanoví, že jejich výskyt nesmí být důvodem k zamítnutí ze strany zákazníka.
Zpracovala společnost Wiegel Žebrák, s. r. o., která se žárovým zinkováním a s tím spojenou problematikou zabývá.
Reklama
Vydání #5
Kód článku: 20516
Datum: 16. 05. 2002
Rubrika: Trendy / Povrchové úpravy
Autor:
Firmy
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.

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.

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.

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
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.

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.

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.

Plazmová předúprava povrchu - povrchová energie versus adheze

V oblasti úprav povrchů materiálů je obecně přijímáno, že povrchová energie je jedno z rozhodujících kritérií pro adhezi nátěrových hmot, barev, lepidel nebo speciálních povlaků. Čím vyšší je povrchová energie, tím lepší by měla být přilnavost. Na základě získaných výsledků z oblasti předúpravy povrchu plazmatem nebo ionizací však nebyla prokázána přímá korelace mezi volnou povrchovou energií materiálů povrchově upravených různými technologiemi a výslednou adhezí nátěrové hmoty nebo lepidla.

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.

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.

Předúpravy povrchů velkorozměrných ocelových konstrukcí

V letech 2014 až 2016 budovala jako generální dodavatel firma S.A.F. Praha, spol. s r. o., technologická zařízení pro mechanické předúpravy povrchu, odmašťování a termické nástřiky ve výrobním závodě polské firmy Famet v blízkosti města Opole. Investor a uživatel vyrábí zařízení pro energetiku, plynárenský a ropný průmysl, jejichž součástí jsou velké ocelové svařence s hmotností do 250 tun.

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