Úpravy povrchu Pozinkovaný materiál Zinkový povlak - záruka elektrochemického ochranného působení
1 / 16
Aplikace žárově zinkovaných předmětů ¾ Běžnou metodou ochrany oceli proti korozi jsou ochranné povlaky, které vytvářejí bariéru mezi ocelí a korozním prostředím. ¾ Nejčastěji využívaným kovem, který je především v ochraně proti atmosférické korozi schopen zajistit dlouhodobou životnost ocelového dílu, je zinek. ¾ Způsobů nanášení povlaku zinku je několik, ale nejběžněji využívanou technologií je žárové zinkování ponorem. ¾ Používá se v kontinuálních procesech jako je zinkování pásu a drátu, dále na poloautomatizovaných linkách při povlakování trubek nebo fitinků, ale především při zinkovaní různých typů ocelových dílů a konstrukcí v procesu tzv. kusového zinkování.
2 / 16
Výhody ¾ nízká cena, nízké udržovací náklady ¾ dlouhá životnost zinkových povlaků, často zaručují protikorozní ochranu po dobu životnosti výrobku ¾ rovnoměrné a kvalitní povlaky vznikají i na obtížně přístupných místech ¾ na ostrých hranách a rozích vzniká stejně silný, nebo silnější povlak než na rovném povrchu ¾ v případě, že dojde k porušení povlaku drobným poškrábáním, nebo úderem zinkový povlak chrání ocel proti korozi katodicky ¾ žárově pozinkovanou ocel je možné svařovat všemi běžně používanými způsoby svařování ¾ snadná kontrola povlaku
Použití: budovy a konstrukce- mosty, tunely, stožáry vybavení ulic – zábradlí, osvětlovací sloupy energetika – napěťové stožáry, telekomunikační věže, trafostanice doprava – signalizace, napěťové konstrukce, dopravní prostředky, dopravní značky, svodidla ¾ trubky všech průměrů a typů 3 / 16 ¾ ¾ ¾ ¾
Povrchová úprava - pozinkování ¾ Zinek je v podstatě z hlediska korozní odolnosti méně ušlechtilý než železo. ¾ Své dobré protikorozní účinky získá teprve tím, že dojde k chemické reakci mezi čistým zinkem na povrchu pozinkovaných dílů s CO2 obsaženým v atmosféře. ¾ Tak se vytvoří konzistentní a dobře mechanicky i chemicky odolná vrstvička uhličitanu zinečnatého (zinková patina). ¾ Tato vrstvička dosahuje dostatečné tloušťky, která spolehlivě chrání podkladní zinkový povlak proti korozi, až v průběhu několika dnů po pozinkování. ¾ Do té doby jsou pozinkované součásti, pokud jsou vystavené vlhkosti velmi náchylné k napadení tzv. bílou rzí. ¾ Tato ochranná vrstva uhličitanu zinečnatého se ale nevytvoří, jestliže je čerstvý zinkový povrch mokrý, nebo pokud chybí přístup vzduchu a tím i CO2 nezbytného pro chemickou reakci se zinkem. 4 / 16
„Bílá rez“ ¾ Představuje pouze kosmetické postižení povlaku, protikorozní odolnost není snížena. ¾Zinek v reakci se vzduchem reaguje na oxid zinečnatý. Vzhledem k přítomnosti vody ve vzduchu je oxid zinečnatý přeměněn na hydroxid zinečnatý (bílá rez).
Obr. Bílá rez způsobená skladováním materiálu ve vlhkém prostředí 5 / 16
6 / 16
Při běžném zinkování se struktura zinkovaného povlaku skládá z 5 fází: ¾ fáze α - maximální rozpustnost zinku ve feritu při 450°C je 4% ¾ fáze γ - Fe5Zn21, velmi tenká (méně než 5% tloušťky povlaku) ¾ fáze δ - tuhý roztok FeZn7, tvoří sloupkovité krystaly kolmé na ¾ povrch povlaku (hlavní strukturní fáze) ¾ fáze ξ - FeZn13 tvoří hrubé sloupcové krystaly s předností orientací kolmo na povrch ¾ fáze η - tuhý roztok železa v zinku (0,008 %) [4]
7 / 16
TECHNOLOGIE / NANÁŠENÁ TLOUŠŤKA
¾ galvanické pozinkování
2,5 – 10 µm
¾ žárové pozinkování
10 – 30 µm
¾ žárové stříkání Zn
50 – 120 µm
¾ nátěrové systémy na bázi Zn
100 – 300 µm
8 / 16
Princip katodické ochrany ¾ Zinková vrstva zajišťuje ocelovému základnímu materiálu ochranou bariérou, která zabraňuje styku oceli s korozním prostředím. ¾ V případě porušení zinkové vrstvy pak poskytuje tzv. katodickou ochranu. ¾ V rozrušeném místě za přítomnosti korozního prostředí elektrolytu (např. dešťová voda) vznikne díky rozdílným elektrochemickým potenciálům obou kovů ve styčné oblasti miniaturní galvanický článek Fe - Zn, v něm. Zn je katodou a tudíž dochází přednostně ke koroznímu úbytku zinku a ocel je v daném místě chráněna proti degradaci. ¾ Produktem oxidace zinku je pak Zn2O3, který zaujímá větší objem než zinek před oxidací a má tudíž tendenci zaplnit vzniklou mezeru. Tento jev dokáže ochránit přerušení Zn vrstvy až 1 - 2 mm široké.
9 / 16
¾ Katodické ochrany lze dosáhnout polarizací tzv. obětovanou anodou (protektorováním) nebo vnějším zdrojem proudu. ¾ Obětovaná anoda (protektor) je vodivě spojena s chráněným povrchem, produkuje vlastní anodickou reakcí (rozpouštěním) potřebný polarizační proud a napětí a zastaví rozpouštění katodického (chráněného) kovu. ¾ Pro ocel a litinu se v neutrálních prostředích používají méně ušlechtilé (zápornější potenciál) kovy nebo slitiny na bázi Zn, Mg a Al. ¾ Při polarizaci vnějším zdrojem proudu je anodou v daném prostředí málo rozpustný elektricky vodivý materiál (např. grafit v chloridovém prostředí, titan či korozivzdorné oceli v půdě). V tomto případě se potřebný potenciál (v praxi -0,85 V) udržuje potenciostatem nebo proudově napětím článků. ¾ Technická aplikace této ochrany se soustřeďuje převážně na ochranu uložených potrubí, ropovodů, plynovodů ap., další oblastí jsou zařízení vystavené korozi mořskou vodou. ¾ Výkon jedné zdrojové stanice podle vodivosti půdy postačuje k ochraně 10 až 20 km potrubí /obr. následující slide/
10 / 16
Obr. 4.10: Schéma katodické ochrany kovového potrubí /1chráněné kovové potrubí, 2- napájecí stanice, 3- anoda, 4- místo připojení, 5,6- katodické a anodické vedení, 7- měření potenciálu, 8- srovnávací elektroda, 9,10- potenciální a kontrolní vývody/ 11 / 16
I profily ¾ Na povrchu vzorků, na straně vytvořeného žlábku, jsou patrné rezavé korozní skvrny nepravidelné velikosti, rozložení a umístění. ¾ Makroskopicky je ochranný povlak zinku souvislý, bez zjevných necelistvostí (pórů, dutin, trhlin apod).
12 / 16
¾ Pro kontrolu kvality přilnutí vrstvy zinku k ocelovému podkladu a pro zjištění tloušťky vrstvy Zn a mikrostruktury byl proveden metalografický výbrus na příčném řezu výložníku.
neleptaný stav
13 / 16
¾ Feriticko perlitická struktura. Leptáno NITAL - (3% roztok kyseliny dusičné v ethylalkoholu)
14 / 16
¾ leptáno NITAL
¾Snímky dokumentují ochranné působení zinkového povlaku při působení vnějšího korozního prostředí, kterým je nejen atmosféra, ale i použité leptadlo. 15 / 16
¾ Vrstva Zn zde funguje jako obětovaná anoda, která se bude snáze rozpouštět působením korozního prostředí a bude tak chránit ocelový podklad, o čemž svědčí nenaleptaný pruh oceli pod vrstvou zinku. ¾ Tak působí elektrochemická ochrana zinkového povlaku, který je ve srovnání s ocelí elektrochemicky méně ušlechtilý a bude se tedy snáze rozpouštět.
16 / 16
