Témata
Reklama

Zinkové povlaky v lakovnách

Způsob a provedení zinkování ovlivňuje jak základní upravovaný materiál, tak i kvalitu následných povlaků z organických materiálů.

Zinek patří k nejpoužívanějším kovům v oblasti protikorozních ochran kovů a zinkové povlaky se zhotovují téměř všemi dostupnými technologiemi. K nejčastějším patří galvanické (elektrolytické) pokovení, žárové pokovení v lázni a žárové stříkání. Méně časté, ale pro řadu aplikací výhodné jsou technologie termodifuzního a mechanického pokovení. K nejmladším způsobům využívajícím výhodných vlastností zinku patří organické a anorganické povlaky s vysokými obsahy zinku. Mimo klasické technologie nanášení aplikující rozpouštědlové nátěrové hmoty s vyššími obsahy částic zinku jsou v souvislosti s novými ekologickými a technickými podmínkami vyžadovány a používány nové progresivní technologie a povlaky na bázi zinku. Jsou to především:
  • organické povlaky z práškových materiálů (plastů, resp. nátěrových hmot) s vysokými obsahy zinku (minimálně 60 objemových % v povlaku po vytvrzení);
  • anorganické neelektrolyticky nanášené povlaky z mikrolamel zinku, případně hliníku (minimálně 80 objemových % v povlaku po vytvrzení).
  • Reklama
    Reklama
    Reklama

    Nedostatky a příčiny vad při zinkování

    Vzhledem k rozdílným vlastnostem zinkových povlaků (tloušťka, porezita, drsnost, vzhled) a především k negativním vlivům některých operací při zinkování na povlakovaný materiál a následně i další povlaky, zhotovované převážně v lakovnách, je nezbytné obezřetně volit způsob a postupy zinkování. Nejčastějším potenciálním nebezpečím pro materiály "pod" i "nad" zinkem je především vodík. Ten vniká do upravovaného materiálu při operacích moření (žárové zinkování) a při katodických procesech v elektrolytech (odmašťování, galvanické zinkování). Atomární vodík difunduje do krystalové mřížky a pokud nedojde bezprostředně k jeho odstranění tepelnými úpravami materiálu, způsobuje jeho zkřehnutí. Intenzita tohoto poškození je vedle množství vznikajícího vodíku závislá i na chemickém složení a struktuře upravovaného materiálu a na teplotě procesů.
    K dalším negativním jevům při procesu zinkování patří teplotní ovlivnění materiálu, resp. svarů, pokud teplota procesů již ovlivňuje mechanické vlastnosti upravovaných materiálů (žárové pokovení vysokopevnostních ocelí). Podstatně může mechanické vlastnosti materiálů ovlivnit i jeho vnitřní pnutí (procesy tryskání). Především tvar tryskacího prostředku i parametry tryskání ovlivňují zpevnění povrchových vrstev, iniciaci trhlin a následné praskání takto upraveného materiálu.
    Přihlédnout je nutné i k rozdílným požadavkům jednotlivých technologií na konstrukční provedení součástí a detailů. Jmenovat je možno obtížné pokovení vnitřních prostor a nebezpečí plynoucí z nedokonalého odstranění chemikálií i vody, požadavky na dostatek odvzdušňovacích a výtokových otvorů, provedení svarů a spojů, možnost provedení předúprav i pokovení a rozdílné tolerance povlaků.

    Duplexní povlaky

    Při vhodné konstrukci, technologickém zpracování a provedení zinkových povlaků podle příslušných ČSN, EN, ISO poskytují zinkové povlaky vždy spolehlivou protikorozní ochranu samotné, případně v kombinaci s organickými povlaky. Pokud je na zinkovém povlaku vytvořen následně povlak z nátěrové hmoty či plastu, spočívá ochrana tohoto kombinovaného, resp. duplex povlaku ve spojení bariérového a katodického principu ochrany. Vzhledem k vysoké korozní odolnosti, která je až 2,5násobkem součtu odolností jednotlivých povlaků, jsou tyto kombinace povlaků velmi žádané.
    Nanášení organických nátěrových systémů na anorganický zinkový povlak je však náročné z důvodů logistických a především technologických. Vzhledem k obsahu plynů (hlavně vodíku) v oceli i v zinku dochází při tepelném zpracování povlaků z nátěrových hmot (nejčastěji u práškových materiálů) k místním vzhledovým defektům při jejich chladnutí po tepelném zpracování. Problémem může být i nízká přilnavost nátěrového systému na neupraveném zinkovém povlaku. Důvodem je tvorba korozních produktů na neupraveném povrchu zinku, které vzhledem k jejich značnému objemu působí negativně na přilnavost nátěrů. Je proto nezbytné upozornit na nutnost a důslednost u předúprav zinku při tvorbě kombinovaných povlaků. Předúpravy zinku mohou být vytvořeny některou z dostupných konverzních úprav, tedy vrstev fosfátů, chromátů či oxidů v kombinaci s lehkým tryskáním (sweepováním) vhodným (lehkým) tryskacím prostředkem, a případně i s odplyněním (odvodíkováním) v patřičném pořadí použitých předúprav zinkového povlaku.

    Progresivní technologie zinkování

    V souvislostech s možným vznikem defektů povlaků zinku v lakovnách, náročností a mnohdy nedostupností potřebných předúprav povlaků zinku, požadavků na konstrukční změny i potenciální nebezpečí poškození samotného materiálu u některých aplikací pokovení zinkem se do popředí zájmu dostávají nové progresivní technologie výše zmíněných organických a anorganických povlaků s vysokými obsahy zinku.
    Částice zinku jsou často používaným pigmentem pro povlaky z nátěrových hmot, určených k protikorozní ochraně především do prostředí s vysokou agresivitou, respektive pro dlouhodobou životnost úprav povrchu. Přes rozdílnost názorů odborné veřejnosti na velikost a množství zinkových částic v povlaku, na principy ochrany těchto vysoce odolných povlaků či na mechanismus působení zinku v povlacích našly tyto technologie rychle svá uplatnění především z důvodu vysoké korozní odolnosti takovýchto povlaků, náhrady technologií používajících šestimocný chrom (např. Cr6+ u chromátování po galvanickém zinkování) i konstrukční a technologické nenáročnosti.
    Tyto technologie mohou nahradit některé z technologií pokovení, i když se o způsob "pokovení" samozřejmě zásadně nejedná. Pokovení a povlakování jsou rozdílné technologie, které se však mohou vhodně nahrazovat a doplňovat. Povlaky s vysokým obsahem částic zinku rozšiřují možnosti povrchových úprav, především u vysoce náročných aplikací, přičemž splňují náročné ekologické požadavky nejlepších dostupných technik, tzv. technik BAT (Best Available Technique).

    Povlaky z práškových plastů s vysokým obsahem zinku

    Takovéto povlaky jsou používány jako základní povlaky s přímou aplikací na tryskáním upravený základní ocelový (popř. litinový) materiál s předpokladem následného vrchního povlaku. Tyto materiály jsou dodávány omezeným počtem výrobců práškových plastů na bázi epoxidových materiálů. Tepelné zpracování je shodné s režimem používaným u epoxidových práškových plastů (160 - 180 °C, 10 - 20 minut). Při obsahu 60 objemových % zinku v povlaku, kdy se jednotlivé částice dotýkají, jde o optimální množství zinku, což bylo ověřeno řadou korozních zkoušek. Vlivem elektrochemických reakcí oxidační produkty zinku utěsní dokonale všechny póry mezi částicemi zinku v povlaku. Povlak je nevodivý, protikorozní ochrana je zabezpečena dokonalou bariérou. V případě porušení povlaku vnějším vlivem zinek místně chrání ocel na principu katodické ochrany před podkorodováním a výskytem červené rzi.
    Z výsledků korozních zkoušek v solné mlze (ISO 9227) vyplývá, že samotný epoxidový povlak tloušťky 50 ?m s 60 obj. % Zn chrání ocelový povrch minimálně po dobu 2000 hodin do výskytu červené rzi a dvouvrstvý povlak s tímto základem a vrchním polyesterovým povlakem o tloušťce 60 ?m odolává po dobu 5000 hodin do výskytu červené rzi.
    Tyto dvouvrstvé povlaky vytvářejí vysoce odolnou protikorozní ochranu, což bylo prověřeno nejen korozními zkouškami, ale především praktickými výsledky z aplikací v DK Lakovny Zruč n. S., které jako jedny z prvních zavedly tuto technologii u nás a jako zakázková lakovna ji provádí jak pro zahraniční klienty do náročných klimatických podmínek přímořských oblastí Norska, Francie, USA, tak i pro naše firmy vyrábějící např. ocelové konstrukce, komponenty automobilů či zemědělskou techniku.

    Neelektrolyticky nanášené povlaky z mikrolamel zinku

    Tyto progresivní technologie protikorozních úprav povrchu, vyvinuté v 70. letech v USA původně pro automobilový průmysl, se především v posledních letech pod označením Dacromet, Geomet, Delta-MKS, Delta-Protekt a Zintek (ISO 10683) rozšiřují i u evropských výrobců, a to především z důvodu ekologických požadavků kladených na úpravu povrchů. Investiční nároky na tuto technologii a legislativní podmínky výrobců těchto materiálů zatím omezovaly širší rozšíření této technologie u nás.
    V porovnání s klasickými technologiemi zinkování i ostatními povlaky poskytují tyto technologie poměrně tenkými (4 - 20??m) povlaky mimořádně dlouhodobou ochranu proti korozi a vylučují poškození základního upravovaného materiálu zkřehnutím v důsledku vázání vodíku. Tyto elektricky vodivé povlaky zabezpečují oceli ochranu na principu katodické ochrany (náhrada galvanického zinku u spojovacích součástí), dosahují ochrany i proti chemicky agresivním látkám, případně zlepšují i tribologické vlastnosti upravovaných povrchů. Povlaky se nanášejí technologií dip-spin coating (namáčením, stříkáním, odstředěním) v jedné či více vrstvách podle požadavků na povlak na základní kovově čistý povrch nebo na zinkový či fosfátový základ. Následně se povlaky tepelně vytvrzují při teplotě 200 - 350 °C dle typu materiálu. Povlaky obsahují až 80 obj. % Zn, resp. Zn a Al ve speciálních anorganických pojivech. Vysoká korozní odolnost těchto povlaků (240 - 1000 hodin v solné mlze dle ISO 9227) spočívá v charakteristickém tvaru částic zinku, bezporéznosti povlaku a vlastnostech pojivové složky, která při tepelném vytvrzení reaguje s upravovaným základním materiálem. Tyto povlaky jsou vzhledem k možnostem hromadného povlakování aplikovány především u spojovacích elementů pružin a drobných dílců.
    Vzhledem k nárůstu požadavků průmyslu na tyto technologie je budou v nejbližší době zakázkově provádět DK Lakovny Zruč n. S., kam si již nyní zájemci o tyto povlaky zasílají své vzorky pro praktické ověření vlastností těchto technologií, jež bude nutné v blízké budoucnosti používat především z důvodů požadavků evropské legislativy.
    Ing. Vladimír Vyšohlíd
    Ing. Viktor Kreibich, CSc.
    Reklama
    Vydání #10
    Kód článku: 41052
    Datum: 13. 10. 2004
    Rubrika: Trendy / Povrchové úpravy
    Autor:
    Firmy
    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).

    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.

    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.

    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.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    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.

    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.

    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.

    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.

    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.

    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.

    Otěruvzdornost povlaků žárového zinku s přídavkem cínu

    Žárové zinkování ponorem představuje jeden z nejrozšířenějších způsobů ochrany ocelových materiálů kovovými povlaky. Životnost takto zhotovených povlaků je v běžném prostředí více než 50 let, a proto nevyžadují údržbu. Vlastnosti zinkového povlaku lze navíc podle použití částečně ovlivňovat přídavkem některých prvků do oceli nebo zinkové lázně. V rámci výzkumu na Ústavu strojírenské technologie ČVUT v Praze bylo cílem zhodnotit odolnost proti otěru zinkového povlaku v závislosti na obsahu cínu v zinkové tavenině.

    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.

    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.

    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