Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy
Protikorozní ochrana podvozků motorových vozidel Bakalářská práce
Vedoucí práce:
Vypracoval:
Doc. Ing. Vlastimil Chrást, CSc.
Brno 2007
Ivo Nedbálek
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Protikorozní ochrana podvozků motorových vozidel vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana AF MZLU v Brně.
v Brně dne
3
ABSTRAKT V této bakalářské práci jsou zpracovány poznatky o korozi, činitelích ovlivňujících korozi, dělení koroze a o ochraně materiálu před jejím působením. Zvláštní pozornost je zde věnována nátěrovým hmotám, zvláště pak nátěrovým hmotám určeným k ochraně podvozků motorových vozidel. Součástí této práce jsou pak laboratorní zkoušky devíti nátěrových hmot určených k ochraně podvozků motorových vozidel. Část vzorků byla uložena v kondenzační komoře, druhá část pak v prostředí solné mlhy. Následovalo porovnávání vzorků s etalonem a zkoušení vzorků. Byly provedeny zkoušky odolnosti v ohybu, odolnosti při hloubení a zkouška přilnavosti mřížkovou metodou. Výsledky byly zapsány a následně porovnány.
Klíčová slova: koroze, nátěrové hmoty, korozní zkoušky
ABSTRACT In this bachelor work are processed findings about corrosion, agents influencing corrosion, dividing of corrosion and about protection materials to corrosion. The special attention is devoted to coatings compositions, especially compositions intended for protection car chassis. The next part is devoted to laboratory tests of nine coatings compositions intended for protection car chassis. Fraction of exhibits was in condensation chamber and second part was in atmosphere of salt fog. Ensued the comparing exhibits with etalon and tests (bend resistance, excavating resistance, adhesion grid method). Results was registered and confronted.
Key words: corrosion, coatings compositions, corrosion tests
4
OBSAH 1
Úvod ................................................................................................................................... 8
2
Cíl práce ............................................................................................................................. 9
3
Koroze ................................................................................................................................ 9 Hlavní činitelé ovlivňující korozi............................................................................... 9
3.1 3.1.1
Stav materiálu..................................................................................................... 9
3.1.2
Stav korozního prostředí .................................................................................... 9
3.1.3
Konstrukce výrobku ......................................................................................... 10
3.2
Rozdělení koroze...................................................................................................... 10
3.2.1
Dle mechanizmu korozních dějů...................................................................... 10
3.2.1.1
Koroze chemická.......................................................................................... 10
3.2.1.1
Koroze elektrochemická............................................................................... 10
3.2.1.2
Koroze biologická ........................................................................................ 11
3.2.2
Dle druhu korozního poškození ....................................................................... 11
3.2.2.1
Koroze rovnoměrná...................................................................................... 11
3.2.2.2
Koroze nerovnoměrná .................................................................................. 11
3.2.3 3.2.3.1
Atmosférická koroze .................................................................................... 12
3.2.3.2
Koroze ve vodách......................................................................................... 12
3.2.3.3
Koroze v půdách........................................................................................... 12
3.2.3.4
Koroze ve specifických prostředích ............................................................. 12
3.3
4
Dle druhu korozního prostředí ......................................................................... 12
Koroze automobilů ................................................................................................... 13
3.3.1
Kosmetická koroze ........................................................................................... 13
3.3.2
Perforační koroze ............................................................................................. 13
Ochrana materiálu proti korozi......................................................................................... 13 4.1
Volba materiálu karoserie ........................................................................................ 13
4.1.1
Ocel .................................................................................................................. 14
4.1.2
Hliník................................................................................................................ 14
4.2
Protikorozní opatření při konstrukci ........................................................................ 14
4.3
Protikorozní opatření ve výrobě ............................................................................... 15
4.3.1
Svařovna........................................................................................................... 15
4.3.2
Lakovna ............................................................................................................ 15
5
4.3.3 5
Montáž.............................................................................................................. 17
Ochranné povlaky ............................................................................................................ 17 5.1
Oxidické povlaky ..................................................................................................... 17
5.1.1
Povlaky chemické oxidace ............................................................................... 18
5.1.2
Povlaky elektrochemické oxidace.................................................................... 18
5.2
Anorganické povlaky ............................................................................................... 18
5.2.1
Kovové povlaky ............................................................................................... 18
5.2.1.1
Chemické pokovování.................................................................................. 18
5.2.1.2
Elektrochemické pokovování ....................................................................... 19
5.2.1.3
Tepelné pokovování ..................................................................................... 19
5.2.2
Konverzní povlaky ........................................................................................... 19
5.2.3
Sklovité a keramické povlaky .......................................................................... 19
5.3
Organické povlaky ................................................................................................... 19
5.3.1
6
Nátěrové hmoty ................................................................................................ 20
5.3.1.1
Dělení nátěrových hmot dle účelu................................................................ 20
5.3.1.2
Hlavní složky nátěrových hmot.................................................................... 20
5.3.1.3
Značení nátěrových hmot dle druhu pojidla................................................. 21
5.3.1.4
Značení nátěrových hmot dle typu ............................................................... 21
5.3.1.5
Značení nátěrových hmot dle odstínu .......................................................... 21
5.3.1.6
Technologický postup při nanášení nátěrových hmot.................................. 22
5.3.2
Plastové povlaky .............................................................................................. 23
5.3.3
Dočasné povlaky .............................................................................................. 24
5.3.3.1
Konzervační oleje......................................................................................... 24
5.3.3.2
Konzervační vazelíny................................................................................... 24
5.3.3.3
Konzervační vosky....................................................................................... 24
5.3.3.4
Dočasné nátěrové hmoty .............................................................................. 25
Korozní zkoušky .............................................................................................................. 25 6.1
Dlouhodobé zkoušky v reálných provozních podmínkách ...................................... 25
6.2
Laboratorní zkoušky................................................................................................. 26
6.2.1
Simulační zkoušky ........................................................................................... 26
6.2.2
Cyklické zkoušky ............................................................................................. 26
6.2.3
Zrychlené zkoušky ........................................................................................... 26
6.3 6.3.1
Zkoušky nátěrových hmot ........................................................................................ 26 Zkouška v kondenzační komoře dle ČSN 038131 ........................................... 26 6
7
8
6.3.2
Zkouška solnou mlhou dle ČSN EN ISO 9227................................................ 26
6.3.3
Zkouška v kondenzační komoře s přídavkem SO2........................................... 27
Hodnocení nátěrových hmot ............................................................................................ 27 7.1
Měření tloušťky nátěru ............................................................................................. 27
7.2
Měření přilnavosti nátěru ......................................................................................... 27
7.3
Měření odolnosti při ohybu ...................................................................................... 28
7.4
Měření tažnosti ......................................................................................................... 28
7.5
Měření tvrdosti ......................................................................................................... 28
Vlastní zkouška vybraných nátěrových hmot .................................................................. 28 8.1
Podmínky zkoušky ................................................................................................... 29
8.1.1
Příprava vzorků ................................................................................................ 29
8.1.2
Nanášení nátěrových hmot ............................................................................... 29
8.1.3
Zasychání nátěrových hmot ............................................................................. 30
8.2
Zkušební prostředí.................................................................................................... 30
8.3
Hodnocení nátěrových hmot .................................................................................... 30
8.3.1
9 10
Výsledky zkoušky hloubením, mřížkové a ohybové zkoušky ......................... 30
8.3.1.1
Tab. 1 - hodnocení vzorků na ocel. plechu – solná mlha ............................ 31
8.3.1.2
Tab. 2 - hodnocení vzorků na pozink. plechu – solná mlha....................... 31
8.3.1.3
Tab. 3 - hodnocení vzorků na ocel. plechu – kondenz. komora............... 32
8.3.1.4
Tab. 4 - hodnocení vzorků na pozink. plechu – kondenz. komora............ 32
Diskuse výsledků.............................................................................................................. 33 Závěr............................................................................................................................. 33
7
1
ÚVOD
Koroze je nežádoucí a škodlivé rozrušování tuhých látek chemickými, elektrochemickými, případně biologickými vlivy okolního prostředí. Norma ČSN EN ISO 8044 definuje korozi jako fyzikálně chemickou interakci mezi kovem a prostředím, která vede ke změnám vlastností kovu a která může často způsobit zhoršení funkce kovu, prostředí, či technického systému, jehož jsou kov a prostředí součásti.
Během svého využívání jsou všechny konstrukční materiály vystaveny okolnímu prostředí, koroznímu prostředí. Jeho působením na kov dojde k více či méně intenzivní korozi, jejímž důsledkem je snížení užitných vlastností materiálu, tj. zhoršení estetických vlastností, snížení pevnostních a plastických hodnot, lomových charakteristik, až v krajním případě dojde k úplné ztrátě funkce, což může v nejhorším případě zapříčinit například dopravní nehodu s vážnými následky. Sekundární dopad koroze je ekonomický. V průmyslově vyspělých státech se celkové ztráty způsobené korozí odhadují na 4 až 5% hrubého domácího produktu (Bystrianský, 2000)
Správná volba kovových materiálů snižuje škodlivý vliv koroze. Snahou každého konstruktéra vozidla je dosáhnout vyrovnané životnosti celého vozidla, tj. všech jeho komponent. Že je to těžko splnitelný úkol vyplývá z toho, že každé vozidlo je provozováno za jiných podmínek a tedy i jinak namáháno. Další velmi důležitý je ekonomický aspekt při volbě materiálu, zda použít levnou, ale korozně málo odolnou ocel, či například hliník.
8
2
CÍL PRÁCE
Cílem této bakalářské práce je zpracovat přehled o korozi, o korozních vlivech působících na podvozky motorových vozidel a navrhnout vhodnou protikorozní ochranu. Podrobně jsou pak zde popsány možnosti ochrany podvozků automobilů nátěrovými hmotami. Účinnost devíti vybraných nátěrových hmot je pak ověřena v laboratorních podmínkách.
3
KOROZE
3.1
Hlavní činitelé ovlivňující korozi
Na vznik a průběh korozního pochodu působí řada vlivů. Vlivy, které se mohou uplatnit při korozi, lze v podstatě zařadit do tří skupin, jednak jsou to vlivy dané stavem materiálu, dále pak vlivy dané stavem korozního prostředí a v neposlední řadě vlivy spojené s konstrukcí. Přitom i jediný působící činitel ovlivňuje často současně několik pochodů nebo stavů, které přímo či nepřímo souvisejí s průběhem reakce kovu s prostředím.Většinou je velmi obtížné předem správně posoudit, který z působících činitelů a z jeho možných účinků se projeví jako rozhodující pro průběh koroze v daných podmínkách. Základní znalosti významu jednotlivých vlivů pro průběh koroze i možných komplikací jsou nezbytné pro správné úvahy o vhodnosti použití kovů pro určité korozní podmínky (Černý, 1984).
3.1.1
Stav materiálu
Údaje o korozní odolnosti materiálu se obvykle vztahují na kov či slitinu, jež odpovídá svým chemickým složením příslušné normě nebo technickým podmínkám. Normativní údaje však vždy nevystihují všechny vlastnosti materiálu, které o výsledné korozní odolnosti skutečně rozhodují. K hlavním z nich patří obsah nečistot, struktura materiálu a stav jeho povrchu (Černý, 1984).
3.1.2
Stav korozního prostředí
Korozní prostředí je dáno nejen svým chemickým složením, ale i teplotou, tlakem a relativním pohybem ve vztahu k povrchu kovového materiálu. Zvyšováním teploty prostředí se vytvářejí předpoklady k urychlení vlastní korozní reakce. U difúzně řízených dějů se může
9
koroze zvýšit i urychlováním difúze. Zvyšování teploty se projevuje nepříznivě hlavně u procesů s vodíkovou depolarizací a při korozi v plynech (Černý, 1984).
3.1.3
Konstrukce výrobku
Při praktickém používání kovových konstrukčních materiálů může někdy materiálová skladba či konstrukční řešení výrobku vytvořit podmínky, za nichž se chování materiálu bude lišit od případu, kdy by uvažovaným podmínkám korozního prostředí byl vystaven vzorek stejného konstrukčního materiálu. K nejčastějším vlivům této skupiny patří kontakt s jiným materiálem, konstrukční uspořádání některé části zařízení a mechanické namáhání, jakému je jistá část výrobku či zařízení vystavena. Z elektrochemické teorie koroze vyplývá, že každé přímé elektricky vodivé spojení dvou kovů, ponořených společně do téhož elektrolytu, představuje
potenciální
korozní
článek,
v němž
bude
urychlována
koroze
kovu
elektrochemicky méně ušlechtilého. V technické praxi jsou ovšem tato spojení běžná, a proto je otázkou, kdy určitá kombinace materiálů bude skutečně korozně nebezpečná (Černý, 1984).
3.2
Rozdělení koroze
3.2.1
Dle mechanizmu korozních dějů
3.2.1.1 Koroze chemická Podléhá zákonům chemické kinetiky heterogenních reakcí. Probíhá v nevodivém prostředí, v plynech nebo v kapalinách při vyšších teplotách. Dle charakteru prostředí ji dále dělíme na korozi chemickou oxidační a chemickou redukční. Při oxidační se tvoří vrstva korozních zplodin, která ovlivňuje kompaktnost vrstvy. Při redukční pak dochází vlivem difúze plynu do kovu k poškození kovu, které může mít trvalý či dočasný charakter (Kašpar, 1964).
3.2.1.1 Koroze elektrochemická Podléhá zákonům elektrochemické kinematiky. Podstatným znakem této koroze je přítomnost elektricky vodivého prostředí a elektrického proudu. Základním předpokladem reakcí při elektrochemické korozi je pak vznik tzv. katodových a anodových míst na korodujícím kovu. Korozi elektrochemickou můžeme rozdělit na několik skupin, např. koroze v elektrolytech,
10
koroze za pnutí, nejdůležitější a nejčastější je koroze atmosférická. Je způsobena vlivy ovzduší, např. atmosférickou vlhkostí nebo plyny v ovzduší (Kašpar, 1964).
3.2.1.2 Koroze biologická Je způsobena biologickými vlivy, např. mikroorganismy, plísněmi či houbami.
3.2.2
Dle druhu korozního poškození
3.2.2.1 Koroze rovnoměrná Korodovaná plocha kovu je zde celá stejnoměrně napadená korozí. Korozní znehodnocení se projeví jako úbytek tloušťky materiálu, vyjádřený buď v jednotkách váhových ztrátou na váze, nebo v jednotkách rozměrových v hloubce napadeného kovu. Rovnoměrná koroze působí zmenšení pevnosti výrobku.
3.2.2.2 Koroze nerovnoměrná Proniká na různých místech do různé šíře a hloubky. Některá místa materiálu potom mohou zůstat i bez jakéhokoliv korozního napadení. Druhy nerovnoměrného korozního poškození: - koroze místní – projevuje se nepravidelným mělkým napadením ve formě skvrn - koroze důlková – vzniká na malých částech povrchu a proniká do značné hloubky - koroze bodová – projevuje se jako oddělené tečky, hloubka napadení je podstatně větší než největší průměr důlku - koroze mezikrystalická – probíhá podél hranic krystalů do hloubky materiálu, vzniká většinou jako následek vnitřního pnutí materiálu - koroze transkrystalická – vzniká jako poškození ve tvaru trhlinek napříč zrn - koroze selektivní – postihuje jen jednu strukturní složku slitiny - koroze extrakční – korozní poškození některé fáze u slitin s vícefázovou strukturou, je provázeno změnou strukturní mřížky
11
3.2.3
Dle druhu korozního prostředí
3.2.3.1 Atmosférická koroze Je jedním z nejrozšířenějších druhů koroze, způsobuje přibližně 60% všech ztrát korozí. Jedná se o elektrochemickou korozi, kterou ovlivňuje vlhkost atmosféry, její znečištění, teplota, srážky, sluneční záření, vítr a biologičtí činitelé. Tato koroze probíhá při relativní vlhkosti nad 60%, kdy vzniká vrstvička elektrolytu, vzdušný kyslík je předpokladem kyslíkové depolarizace katody a nečistoty v ovzduší zajišťují rozrušování primární oxidické vrstvičky a korozi stimulují. Ostatní činitelé mohou mít protichůdné působení, např. teplota zvyšuje rychlost korozního děje, ale zároveň snižuje relativní vlhkost a může tak korozní pochod zpomalit, srážky zvyšují vlhkost, ale omývají nečistoty. Zvláštním faktorem atmosférické koroze jsou biologičtí činitelé, kteří dávají vznik tzv. biologické korozi. Napadají zvláště organické materiály, např. dřevo či plastické hmoty. Patří sem bakterie, plísně, houby (Ščerbejová, 1993).
3.2.3.2 Koroze ve vodách Přírodní voda je zředěný roztok elektrolytu a její korozní agresivita závisí na jejím chemickém složení, přítomnosti kyslíku, teplotě a proudění. Tvrdé vody vytvářejí na povrchu bariéru, která zabraňuje styku kovu s korozním prostředím, růstu korozních vrstev a korozi zpomaluje. Naopak měkké a dešťové vody mohou být velmi agresivní, zvláště jsou-li znečištěny chloridovými a síranovými ionty z ovzduší. Zásadní význam pro korozi ve vodách má přítomnost kyslíku, který je depolarizátorem. Nejčastějším druhem koroze ve vodách je důlková a rovnoměrná koroze (Ščerbejová, 1993).
3.2.3.3 Koroze v půdách Jedná se o elektrochemickou korozi, která je ovlivňována zejména elektrolytem, přítomností depolarizátoru, pH a půdními bakteriemi. Všechny veličiny jsou ovlivněny druhem půdy (Ščerbejová, 1993).
3.2.3.4 Koroze ve specifických prostředích V prostředích které mají specifické vlastnosti, např. koroze ve spalovacích motorech, v prostředí průmyslových hnojiv a chemikálií, v prostředí živočišné výroby apod. 12
3.3
Koroze automobilů
Jedním z důvodů proč vozidlo dožije je koroze. Koroze vede k narušení celistvosti skeletu a tím i pevnosti karoserie. Snahou konstruktérů je dosáhnout vyrovnané životnosti celého vozidla, tj. všech jeho komponent. Toho se však podaří dosáhnout málokdy, protože každé vozidlo je provozováno za jiných podmínek a tedy i jinak namáháno. V krajních případech proto vzniká nepoměr mezi stavem opotřebení karoserie a agregátu. Vzhledem k těmto krajním podmínkám se přistupuje k návrhu řešení karoserie z hlediska použití materiálů a technologií k jejich korozní ochraně. V dnešní době je kvalita protikorozní ochrany u velkosériových výrobců automobilů taková, že pokud se vyskytnou korozní problémy, jedná se spíše o následek odchylky od standardního průběhu technologie, která i přes všechna kontrolní opatření došla až k zákazníkovi, než o systematickou chybu či nedostatek. Úroveň protikorozních opatření na nových vozidlech je taková, že amatérský zásah může její kvalitu pouze snížit. Korozní odolnost je hlavním kritériem kvality po celou dobu životnosti vozidla, která v současné době dosahuje 15 let (Sikač, 2001). Životnost karoserií automobilů se stále prodlužuje s příchodem nových materiálů a technologií. Korozi automobilů rozdělujeme na dvě základní skupiny, na korozi kosmetickou a korozi perforační. 3.3.1
Kosmetická koroze
Vzniká na povrchu materiálu po mechanickém poškození, je snadno viditelná, lehce opravitelná a není nebezpečná.
3.3.2
Perforační koroze
Vzniká uvnitř dutin, většinou se projeví až prokorodováním materiálu, čímž se stává velmi nebezpečnou.
4
OCHRANA MATERIÁLU PROTI KOROZI
4.1
Volba materiálu karoserie
Při volbě materiálu klademe tyto požadavky: nízká hmotnost, vysoká pevnost, jednoduchost zpracování, vysoká protikorozní odolnost a v neposlední řadě i cena materiálu. Protože jsou
13
tyto požadavky většinou neslučitelné, dochází zde k určitým kompromisům mezi těmito technickými a ekonomickými požadavky. 4.1.1
Ocel
Ačkoliv se dnes otvírají nové možnosti s příchodem nových materiálů do automobilového průmyslu, většina dnes provozovaných vozidel je vyrobena z ocelového plechu. Ocel je vhodná zejména díky svým technickým vlastnostem, univerzálnosti, dobré zpracovatelnosti a následné recyklovatelnosti a v neposlední ředě díky nízké ceně. Její nevýhodou je však nízká korozní odolnost a vyšší hmotnost ve vztahu k pevnosti. Při výrobě se dnes používají ocelové polotovary oceli opatřené základním antikorozním povlakem od výrobce – např. zinkované plechy. Dále pak se používají ocelové pásy s proměnnou tloušťkou , které umožňují lisování dílů, jejichž tloušťka se mění podle požadované pevnosti a dochází tak k úspoře hmotnosti (Sikač, 2000).
4.1.2
Hliník
Hliník a jeho slitiny je v poslední době hojně užívaný ke stavbě karoserií. Jeho hlavní výhody spočívají v jeho odolnosti proti korozi ale hlavně ke snížení hmotnosti karoserie. Nevýhodou je kromě vysoké ceny i horší zpracovatelnost. Přesto se jeho použití v automobilovém průmyslu značně rozrůstá a hliníkové karoserie přestávají být výsadou luxusních a drahých vozů a vstupují do segmentů i nejmenších vozidel.
4.2
Protikorozní opatření při konstrukci
Pro potlačení možnosti vzniku korozního napadení je výhodné respektovat určitá pravidla, např. galvanickou korozi lze vyloučit správným výběrem spojovaných kovových materiálů, nebo jejich vzájemnou izolací, štěrbinové korozi zabráníme vhodným konstrukčním řešením spojovaných dílů, korozi v profilech pak lze zabránit výběrem jejich vhodného tvarování. Konstruktér má za úkol zvolit materiály ze kterých bude karoserie vyrobena a udělat kompromis z hlediska ceny a korozní odolnosti. Nejpoužívanější je běžný galvanický plech na vnější části karoserie. Vyžaduje však vysokou kvalitu lakování. Na vnitřní části se většinou volí levnější plechy, buďto povrchově neupravené, či žárově zinkované. Dalším neméně důležitým úkolem konstruktéra pak je navrhnout karoserii tak, aby v ní nezůstávala kondenzační voda a veškeré roztoky, použité při povrchových úpravách mohly dokonale
14
vyplnit všechny dutiny a opět z nich beze zbytku vytéci. Při dnešních moderních způsobech nanášení nátěrových hmot, které umožňují stejnoměrné nanášení základního nátěru po celém povrchu, mohou být i hrany, prohlubně další tvarově složité součásti stejně účinně chráněny jako by se jednalo o rovné plochy (Sikač, 2000).
4.3
Protikorozní opatření ve výrobě
K nejdůležitějším článkům u protikorozních opatřeních při výrobě karoserie vozidla patří svařovna, lakovna a poté i finální montáž.
4.3.1
Svařovna
Předpokladem úspěchu je, že karosářské plechy přicházejí do svařovny bez napadení korozí. Pečlivé balení, šetrný transport a dočasná konzervace od výrobce jsou nutností. Moderní maziva zajišťují nejen dobrou ochranu proti korozi, ale i usnadňují lisování a podporují kvalitu výlisků. Po celou dobu stavby karoserie ve svařovně jsou plechy chráněny těmito prostředky a všechny lepící a těsnící hmoty musí být schopny být s těmito oleji a tuky kompatibilní. Při slepení nebo zatěsnění musí vytvořit požadovanou přilnavost na základním materiálu. Ve svařovně se lepí a utěsňují taková místa, která v průběhu další výroby již nebudou přístupná. Těchto hmot by se mělo používat co nejméně. Mezi takto těsněná místa patří např. spáry mezi bodově svařovanými plechy. Zvláštní oblastí je pak výroba tzv. panelových dílů, jako jsou např. dveře a kapota. Jejich nejcitlivější součástí je lem, který spojuje vnitřní a vnější plech. Na pevnost tohoto lemu jsou kladeny značné požadavky, lem je lepen pevnostním lepidlem, které lem zároveň dokonale vyplní (Sikač, 2000).
4.3.2
Lakovna
Lakovna je důležitá nejen z estetických důvodů, ale i z důvodů antikorozní ochrany. Svařená karoserie po hrubém očištění prochází nejprve předúpravami, jejichž prvním krokem je dokonalé odmaštění, zpravidla kombinací ponoru a postřiku alkalickými vodnými roztoky. Následuje aktivace povrchu plechu aktivátory fosfátování, což jsou látky působící jeko krystalizační centra, která mají zajistit požadovanou jemnozrnnou strukturu fosfátového povlaku. Karoserie pak prochází do fosfátovaní lázně, v níž se na jejím povrchu tvoří konverzní povlak, částečně se při tom rozpouští povrchová vrstva plechu a vzniká směsný
15
fosfát, obsahující jako kationy hlavně železo, zinek, nikl a mangan. Vyloučený fosfátový povlak je porézní, tuto poréznost je nutno snížit pomocí tzv. pasivačních činidel.. Mezi všemi lázněmi jsou zařazeny oplachy, jejichž cílem je omezit přenášení jednotlivých složek lázní mezi sebou, což by způsobovalo jejich degradaci.. Závěrečný oplach se provádí demineralizovanou vodou, opět k omezení vlivu přenosu anorganických solí a kyselin do následující lázně. Dále se pak nanáší základní ochranný povlak. Karoserie je při tom zapojena jako katoda, částečky suspenze pigmentové pasty jsou nabity kladně a migrují k povrchu plechu kde zůstávají. Již sám proces vylučování vytvoří dostatečnou přilnavost a kompaktnost povlaku, takže zbytky lázně lze ostříkat vodou, aniž by se povlak uvolnil. Své definitivní vlastnosti však základní povlak získá až ohřevem celé karoserie na teplotu mezi 180 až 200°C v horkovzdušné průchozí sušárně. Zde také dochází k vytvrzení všech lepidel a těsnících tmelů nanesených ve svařovně. Zde teprve karoserie získává své konečné vlastnosti, pevnost a tuhost. Z hlediska protikorozní ochrany je významné, že zde dojde i k vypěnění všech tzv. hlukových překážek, což jsou do profilů karoserie vložená tělíska, jejíchž úkolem je bránit průchodu hluku a jeho rozvodu po karoserii. Tím dojde prakticky k nenávratnému uzavření některých dutin, které pak již nejsou přístupné jakékoliv další povrchové úpravě. Na karoserii v základu se pak v jednotlivých dalších krocích nanášejí hmoty chránící poměrně tvrdou až křehkou vrstvu kataforetického základu proti poškození odletujícími kamínky na spodku vozidla. Typická tloušťka vrstvy nanášené na podvozek vozidla je mezi 0,25 až 1,5mm, kvůli úspoře nákladů a hmotnosti se tloušťky diferencují, větší jsou tam, kde je výraznější riziko abrazivního poškození kamínky, na jiných místech jsou pak tloušťky takové, aby umožnily jednolitý povlak. Dále je pak třeba utěsnit spáry v karoserii, tzv. hrubé utěsňování, dále pak překrýt kritické hrany plechů, tzv. jemné utěsňování. Pro tyto účely se používají materiály na bázi PVC platizolů, což je suspenze práškovitého PVC ve změkčovadle s přídavkem látek zajišťující přilnavost ke kataforetickému základu karoserie. Po nanesení těchto hmot se karoserie opět zahřeje na teplotu kolem 120°C, čímž dojde k difuzi změkčovadla do práškového PVC a proběhne želatinace materiálu. Tím se získá úvodní mechanická odolnost a karoserie postupuje k dalším povrchovým úpravám. Následuje první vrstva organického nátěru, tzv. plniče, jeho vypalování pak probíhá při teplotách kolem 150°C. Další vrstvu pak již tvoří barevný vrchní lak, případně ještě mechanicky odolný průhledný krycí lak. Celý tento lakový sytém pak vytváří jednak výsledný efekt estetický, ale také dává karoserii dostatečnou ochranu před běžnými chemickými a mechanickými vlivy. Posledním, avšak z hlediska protikorozní ochrany velmi důležitým krokem je pak ochrana dutin. V dnešní době asi nejrozšířenější a nejdokonalejší ochrana spočívá v zaplavení dutin roztaveným ochranným 16
voskem. Ten se vyznačuje v roztaveném stavu značnou vzlínavostí a snadno se dostane i do úzkých spár. Vhodnou kombinací teploty předehřáté karoserie a roztaveného vosku pak dosáhneme velmi rovnoměrného pokrytí všech vnitřních ploch bez ohledu na jejich orientaci. Nalakovaný skelet karoserie a její části pak z lakovny jdou na finální montáž (Sikač, 2000).
4.3.3
Montáž
Při montáži agregátů a veškerého vybavení se toho zdánlivě na korozní odolnosti již mnoho vylepšit nedá. Přesto i zde najdeme mnoho protikorozně významných operací. V první řadě je to uzavírání a utěsňování různých montážních a pomocných otvorů, sloužících jednak uchycení karoserie v průběhu její výroby a dopravy, dále pak otvorů určených k odtoku přípravků, roztoků a přebytků barev při průchodu lakovnou. Montují se dveřní folie, které mají za úkol odvod kondenzující vody. Provádí se konzervace nejcitlivějších součástek. Speciálním voskem se stříká a tím konzervuje motorový prostor, v němž je řada součástí z různých materiálů i nechráněných laky a barvami a podobně se pak konzervuje i podvozek. U vozidel která budou přepravována přes moře se pak provádí i konzervace vnějšího laku karoserie speciálním voskem, který musí vozidlo po dobu přepravy účinně chránit a před prodejem musí být snadno odstranitelný (Sikač, 2000).
5
OCHRANNÉ POVLAKY
Protikorozní ochrana ochrannými povlaky je dnes nejběžnější, nejrozšířenější i ekonomicky nejvýhodnější. Trh je velmi pestrý a výrobky poskytují čím dál lepší ochranu. Povlaky mohou zvýšit protikorozní odolnost buďto změnou chemických, popř. elektrochemických vlastností kovu, nebo bariérově, izolací od okolního prostředí. Vhodná a často využívaná je možnost kombinace obou způsobů této ochrany. Ochranné povlaky dělíme na povlaky oxidické, kovové a organické.
5.1
Oxidické povlaky
Oxidace je zušlechťování povrchu kovu. Oxidické povlaky zvyšují korozní odolnost vytvořením pasivační vrstvy, které jednak korozi zpomaluje a také zamezuje přístupu korozního prostředí ke kovu (Ščerbejová, 1993). Tyto povlaky se používají buďto samostatně, nebo ve spojení s nátěrem, kde tvoří mezivrstvu a zvyšují přilnavost nátěru. Dle způsobu
17
vytváření chemické vrstvy rozlišujeme povlaky vzniklé chemickou nebo elektrochemickou oxidací.
5.1.1
Povlaky chemické oxidace
Chemická oxidace zvyšuje korozní odolnost, vytváří elektricky nevodivou vrstvu, která je velmi vhodná pod nátěry. Způsob, při kterém dochází ke změně barvy se pak nazývá barvení kovů (Ščerbejová, 1993). Provádí se buďto ponorem do lázní nebo ohřevem na vzduchu. Nejpoužívanější je pak chemická oxidace v lázních, např. brunýrování nebo černění oceli.
5.1.2
Povlaky elektrochemické oxidace
Nejpoužívanější elektrochemickou oxidací je eloxování, jedná se o povrchovou úpravu hliníku při které dochází ke značnému zvýšení korozní odolnosti. Konečné vlastnosti jsou pak určeny složením elektrolytu. Vzniklá vrstva je pak tvrdá, nevodivá, odolná otěru a dobře barvitelná (Ščerbejová, 1993).
5.2
Anorganické povlaky
Dle materiálu je dále dělíme na povlaky kovové, které tvoří nejdůležitější skupinu, dále pak povlaky konverzní, keramické a sklovité. 5.2.1
Kovové povlaky
Nejpoužívanější způsob povrchových úprav anorganickými povlaky. Vlastnosti povlaku jsou závislé na základním podkladovém materiálu a na druhu povlakového kovu. Povrch tvořený kovovým povlakem pak může mít různé vlastnosti – odolnost proti otěru, estetická funkce, ochranná funkce, elektrická vodivost, atd. Dle základního materiálu a materiálu povlakového kovu pak volíme vhodný způsob nanášení – chemické pokovování, elektrochemické pokovování nebo tepelné pokovování.
5.2.1.1 Chemické pokovování Při chemickém pokovování buďto vylučujeme kov z roztoku vhodným redukčním činidlem, nebo dochází k výměně iontů mezi roztokem kovové soli a kovovým předmětem. Touto
18
technologií je pak možno pokovovat i nekovy – plasty či sklo (Ščerbejová, 1993). Některé možnosti chemického pokovování: niklování, mědění, chromování, stříbření, olovění.
5.2.1.2 Elektrochemické pokovování Jinak též zvané galvanické pokovování. Kovový povlak se se vylučuje průchodem stejnosměrného proudu z elektrolytu na katodě, tam jsou zavěšeny předměty které chceme pokovovat. Anody jsou většinou z kovu kterým pokovujeme. Při elektrolýze se rozpouštějí a doplňují ionty kovu do elektrolytu (Ščerbejová, 1993). Elektrolyt většinou používáme kyselý, ale je možno použít i zásaditý. Kvalita povlaku závisí na jeho tloušťce. Dosahujeme zde velmi rovnoměrné tloušťky povlaků. Elektrochemickým pokovováním lze pokovit jen předměty vodivé. Některé možnosti elektrochemického pokovování: niklování, mědění, zinkování, chromování, cínování, kadmiování.
5.2.1.3 Tepelné pokovování Dle způsobu nanášení kovu je dále dělíme na pokovování v lázni roztaveného kovu, pokovování stříkáním roztaveného kovu, difuzní pokovování a pokovování odpařením kovu ve vakuu. Některé možnosti tepelného pokovování: zinkování, hliníkování, cínování, alitování.
5.2.2
Konverzní povlaky
Jsou vhodnou mezivrstvou pod nátěry. Vytváří se reakcí kovu s řízeným prostředím. Základní druhy konverzních povlaků: fosfátování, chromátování, barvení ocelí.
5.2.3
Sklovité a keramické povlaky
Značně odolné, ale velmi křehké povlaky nanášené natavováním. Nanášení se provádí formou prášků nebo suspenzí. Velmi křehké a málo mechanicky odolné.
5.3
Organické povlaky
Velice rozšířený způsob povrchové ochrany, levný a při tom velmi účinný. Umožňují aplikaci i ve ztížených podmínkách. Největší zastoupení zde mají nátěrové hmoty 19
5.3.1
Nátěrové hmoty
Nátěrové hmoty jsou nejstarším, nejběžnějším, ale také většinou nejlevnějším prostředkem k povrchové úpravě povrchu, jednak z estetického hlediska, ale hlavně z hlediska protikorozní ochrany. Nátěrové hmoty tvoří asi 80% všech povlaků. Ochranné vlastnosti nátěrových hmot spočívají v izolaci kovového předmětu od okolního prostředí. Nátěrovými hmotami chráníme povrch výrobku vytvářením nátěrů. Nátěr je hotový, ucelený ochranný povlak jedné, nebo několika vrstev zaschlé nátěrové hmoty na povrchu předmětu (Kašpar, 1964). Základními požadavky při nanášení nátěrových hmot jsou dokonalá ochrana proti korozi, esteticky bezvadný vzhled a v neposlední ředě jednoduchost nanášení. Z důvodu přehlednosti v sortimentu barev bylo zavedeno značení nátěrových hmot, které rozlišuje druh pojidla, typ hmoty a barevný odstín.
5.3.1.1 Dělení nátěrových hmot dle účelu -
ochranné
-
dekorativní
-
signální
-
maskovací
-
speciální
5.3.1.2 Hlavní složky nátěrových hmot -
Pojidlo – dávají nátěrové hmotě charakteristické vlastnosti, skládá se z filmotvorných látek
a rozpouštědel. Filmotvorné látky tvoří na podkladu souvislý film.
Rozpouštědla jsou látky, v nichž jsou filmotvorné látky rozpuštěny. Musí být přizpůsobeny filmotvorným látkám. Rozpouštědla jsou látky, které umožňují nanášení nátěru. -
Pigmenty – určují barevný odstín nátěru a zároveň působí jako inhibitory koroze u základních barev, jedná se o velmi jemné prášky nerozpustné v rozpouštědlech.
-
Plniva – jedná se o jemně rozemleté minerální látky, v pojivech nerozpustné, určují technologické vlastnosti nátěrové hmoty.
-
Aditiva – jde o pomocné přísady – sušidla, zvláčňovadla, stabilizátory, emulgátory, iniciátory nebo aroma.
20
5.3.1.3 Značení nátěrových hmot dle druhu pojidla A – asfaltové – pojidla z přírodních asfaltů, vhodné do vlhkých prostředí, nedají se přetírat B – polyesterové – dvousložkové nátěrové hmoty vytvrzované aktivním kyslíkem C – celulozové – pojidlem je nitroceluloza s nitroředidlem E – práškové – pojidlem je pryskyřice, jsou ekologické, neobsahují těkavá rozpouštědla H – chlorkaučukové – pojidlem je chlorovaný kaučuk, jsou vhodné do vlhkých prostředí K – silikonové – pojidlem jsou silikonové pryskyřice, odolné do 600°C, jsou drahé L – lihové – pojidlem jsou pryskyřice rozpuštěné v lihu, používají se ve formě laků O – olejové – pojidlem jsou vysychavé oleje s pryskyřicemi, odolné, nedají se stříkat S – syntetické – pojidlem jsou syntetické pryskyřice, rychle schnou, dají se vypalovat U – polyuretanové – dvousložkové, velmi chemicky odolné a tvrdé V – vodouředitelné – pojidla pryskyřic rozpustných ve vodě, jsou ekologické
5.3.1.4 Značení nátěrových hmot dle typu 1 – fermeže, bezbarvé laky a lepidla 2 – pigmentové nátěrové hmoty - barvy, emaily 3 – pasty 4 – nástřikové a vyrovnávací hmoty 5 – tmely 6 – ředidla a rozpouštědla 7 – tužidla, katalyzátory do dvousložkových nátěrových hmot, lepidla 8 – pomocné přípravky 9 – pryskyřice
5.3.1.5 Značení nátěrových hmot dle odstínu 0000 – 0999 bezbarvé 1000 bílá, 1999 černá, mezi odstíny šedé 2000 – 2999 odstíny hnědé 3000 – 3999 odstíny fialové 4000 – 4999 odstíny modré 5000 – 5999 odstíny zelené 6000 – 6999 odstíny žluté 21
7000 – 7999 odstíny oranžové 8000 – 8999 odstíny červené 9000 – metalízy
5.3.1.6 Technologický postup při nanášení nátěrových hmot • Příprava povrchu: -
ruční kartáčování – velmi pracný a nedokonalý způsob
-
moření – rozpouštění korozních zplodin mořidly
-
tryskání
-
broušení
-
fosfátování
-
chromátování
-
eloxování
-
opalování
-
odmašťování
• Příprava nátěrové hmoty: -
ověření údajů na štítku – vhodné ředidlo, poměr ředění, trvanlivost barvy
-
správné a důkladné promíchání barvy
-
zjištění správné konzistence – např. výtokovým pohárkem
• Vlastní nanášení nátěrové hmoty: -
Štětcem – velmi nedokonalé, nerovnoměrné nanesení vrstvy, vysoká spotřeba barvy, časově náročné, provádí se tam kde není možné nanášet stříkáním, u špatně dostupných míst, u velkých předmětů a dále u nátěrových hmot obsahujících olovo, kde je stříkání ze zdravotních důvodů zakázáno
-
Stříkáním – dnes nejběžnější a nejrozšířenější, vhodné pro rychleschnoucí nátěrové hmoty. Vhodné na stříkání velkých ploch, rychlé, rovnoměrné s výsledkem velmi hladkého povrchu. Stříkání je možno částečně i plně automatizovat. Základem je stříkací pistole, v které je proud nátěrové hmoty strháván proudem stlačeného vzduch tak, že vytvoří kužel jemných kapek, které dopadají na předmět a slévají se v souvislý povlak. Nedostatkem stříkání je pak značné rozprašování barvy do vzduchu a ztráty rozpouštědla, protože hmota ke stříkání musí být značně zředěná. Ztráty rozpouštědla 22
lze omezit použitím speciální stříkací pistole, která má přídavné zařízení na ohřev nátěrové hmoty. Nejdražší součástí pro průmyslové stříkání je pak kabina, jejichž účelem je omezit rozstřik nátěrové hmoty, znemožnit únik těkavých podílů nátěrových hmot a vytvořit izolované prostředí pro stříkání, tj. zamezit přístupu nečistot na stříkané předměty. Kabiny dělíme dle použití na stolové, podlahové a tunelové. -
Máčení – používá se spíše pro menší určité výrobky, předměty složitějších tvarů, např. s dutinami
-
Polévání – je vhodné u výrobků u kterých není kladen zvláštní požadavek na bezvadný vzhled nátěru a u předmětů u kterých není možné vzhledem k rozměrům použít technologii máčení.
-
Válcováním – provádí se pomocí válců, na něž je nanesena nátěrová hmota a z nichž se potom tato hmota nanáší na předmět
-
Elektrostatickým stříkáním – vhodným rozprašovačem se vytvoří mlhovina z kapiček nátěrové hmoty, tyto jemné kapičky se potom rozprašují do elektrostatického pole kde získávají elektrostaticky záporný náboj a jsou k předmětu přitahovány elektrostaticky. Elektrostatické pole je uměle vytvořeno zdrojem stejnosměrného proudu vysokého napětí. Jde o princip vzájemné přitažlivosti dvou nesouhlasných nábojů.
5.3.2
Plastové povlaky
Současné době se na trhu objevuje celá řada možností pro povrchové úpravy a ochranu kovových dílů pomocí práškových plastů, známých spíše pod pojmem komaxitování. Jedním méně obvyklým, ale pro své výsledné vlastnosti velmi oceňovaným plastem je měkčené PVC v tekuté podobě, tzv. PVC pasta nebo plastisol. K dosažení požadovaných vlastností PVC pasty je potřeba přidat k práškovému PVC přísady, které ovlivňují zpracování PVC pasty a konečné vlastnosti PVC povlaku. Složení PVC pasty je výsledkem kompromisu mezi podmínkami zpracování, požadovanými vlastnostmi a v neposlední řadě také ceny. PVC pasta se po nanesení na povrch zahřívá na teplotu v rozmezí 150 až 220°C. Tento proces se nazývá želatinace, čímž je PVC nenávratně převedeno na viskoelastický materiál (Pivoda, 2001). Takto vytvořený povlak se podle typu a množství přísad vyznačuje těmito vlastnostmi: -
ochrana proti korozi
-
dokonalá přilnavost na kovový podklad
-
odolnost proti povětrnosti, UV záření, vodě
-
široký rozsah tvrdosti hotového povlaku 23
-
tloušťka povlaku od 0,1 do 2mm
-
široká škála barev a odstínů
-
elektrická nevodivost
-
antivibrační vlastnosti
-
antihlukové vlastnosti
-
odolnost proti oděru a ohybu
-
žádná údržba a opravy po celo dobu životnosti povlaku
Rovnoměrného a kvalitního povlaku z PVC pasty lze dosáhnout máčením kovových dílů do PVC pasty za předem definovaných podmínek s následným vytvrzením – želatinací (Pivoda, 2001).
5.3.3
Dočasné povlaky
Jsou to povlaky určené ke krátkodobé ochraně proti atmosférické korozi. Používají se při skladování a dopravě výrobků či polotovarů. Požadavkem je zde jednoduchost odstranění tohoto povlaku. Nejčastěji se používají prostředky na bázi ropy, které předmět izolují od okolního prostředí a inhibitory koroze a chrání tak předmět bariérově.
5.3.3.1 Konzervační oleje Prostředky pro krátkodobější ochranu s inhibičními přísadami, např. řídké oleje s přísadou lanolínu či hustější oleje s přísadou steatitu hlinitého.
5.3.3.2 Konzervační vazelíny Konzistentní produkty s inhibičními přísadami či přídavkem lanolínu které chrání až v řádech let. 5.3.3.3 Konzervační vosky Přípravky obsahující parafín, ceresín, inhibitory a další vodu odpudivé látky.
24
5.3.3.4 Dočasné nátěrové hmoty Mohou být smývatelné, ty jsou tvořeny filmotvornými látkami s přídavkem antikorozních složek rozpuštěnými v benzinu, nebo snímatelné, na bázi plastických hmot, které se mohou používat i opakovaně.
6
KOROZNÍ ZKOUŠKY
Ověření předpokladů nebo sborníkových údajů korozní zkouškou je téměř vždy nezbytným stupněm před konečným výběrem materiálu pro dané prostředí. Tyto zkoušky je možno provádět v laboratoři nebo přímo v provozních podmínkách. Zkoušky v laboratoři mají zdánlivou přesnost v lepší proveditelnosti, a přesnější kontrole zkušebních podmínek. Jsou také jedinou možností tam, kde jsou součástí výběru materiálu pro nový výrobek, kdy tedy není vůbec možno experimentovat v provozních podmínkách. Ve světě existuje řada postupů pro provádění laboratorních zkoušek, z nichž nejdůležitější jsou zpracovány do českých státních norem. Hlavním nedostatkem zkoušek v laboratoři je to, že se při nich obvykle nepodaří napodobit všechny podmínky, které se při korozním procesu budou uplatňovat v praxi. Platí to nejen pro přesné napodobení parametrů korozního prostředí, ale hlavně pro postižení všech konstrukčních i provozních parametrů daného zařízení či výrobku, které mohou výrazně korozní proces ovlivnit. Každé zjednodušení je zde na úkor spolehlivosti výsledků zkoušky. To platí i o době trvání zkoušky a o počtu zkušebních vzorků, které by měly být vždy takové, aby umožnily odvodit časový průběh koroze až do jeho ustálení a staticky vyloučit i náhodné experimentální chyby. Z uvedeného vyplývá, že provádění korozních zkoušek, které mají přinést užitečné výsledky, je v každém případě jak experimentálně, tak časově náročné, proto je nezbytné zajímat se o získání potřebných údajů korozními zkouškami s dostatečným předstihem před okamžikem, kdy je třeba rozhodnout o vhodné volbě materiálu (Černý, 1984). Korozní zkoušky dělíme dle prostředí ve kterém zkouška probíhá na dlouhodobé zkoušky v reálných provozních podmínkách a zkoušky laboratorní.
6.1
Dlouhodobé zkoušky v reálných provozních podmínkách -
atmosférické
-
půdní 25
-
vodní
-
při specifických podmínkách
6.2
Laboratorní zkoušky
6.2.1
Simulační zkoušky
-
napodobují určité podmínky
-
bývají normovány – výsledky lze porovnávat
-
jsou časově náročné
6.2.2
Cyklické zkoušky
-
simulují proměnlivost provozních podmínek
-
dochází zde ke střídání korozních prostředí a jejich agresivních složek
6.2.3
Zrychlené zkoušky
-
urychlují korozi zvýšením intenzity korozních vlivů
-
jsou rychlé a mají velmi dobrou vypovídající schopnost
6.3
Zkoušky nátěrových hmot
6.3.1
Zkouška v kondenzační komoře dle ČSN 038131
-
zrychlená zkouška
-
kondenzace vodní páry při teplotě 38°C
-
100% relativní vlhkost vzduchu
-
má velmi dobrou vypovídající schopnost
-
zkouška se provádí jako nepřerušovaná nebo střídavá
6.3.2
Zkouška solnou mlhou dle ČSN EN ISO 9227
-
zrychlená zkouška
-
zkouška probíhá v solné mlze z roztoku neutrálního NaCl
-
teplota 35°C 26
-
100% relativní vlhkost vzduchu
-
napodobuje například zimní prostředí solených silnic
-
zkouška se provádí jako nepřerušovaná
6.3.3
Zkouška v kondenzační komoře s přídavkem SO2
-
zrychlená zkouška
-
kondenzace vodní páry při teplotě kolem 38°C
-
přítomnost SO2 napodobuje například účinky znečištěné atmosféry
-
100% relativné vlhkost vzduchu
-
zkouška se provádí jako nepřerušovaná nebo střídavá
7
HODNOCENÍ NÁTĚROVÝCH HMOT
Zkoumáme zde fyzikální a chemické změny nanesených nátěrových hmot. Vzorky opticky porovnáváme s etalonem. Vzorky zkoumáme před vlastní zkouškou, během zkoušky a po zkoušce. Metody hodnocení mohou být destruktivní i nedestruktivní.
7.1
Měření tloušťky nátěru
Tloušťka nátěru je velice důležitou vlastností určující ochranou schopnost nátěru. Barva musí být nanesena co nejrovnoměrněji.
7.2
-
destruktivní metoda – pomocí mikrometru
-
nedestruktivní metoda – elektromagneticky – ČSN EN ISO 2808
Měření přilnavosti nátěru
K měření přilnavosti používáme destruktivní metody. Nejpoužívanější metodou je mřížková zkouška – ČSN EN ISO 2409. Speciálním nožem provedeme dva na sebe kolmé řezy, toto místo pak přelepíme speciální lepící páskou o definované lepivosti. Po odtržení pásky stanovíme rozsah poškození dle normy. Stupně poškození 0 až 5: 0 – řezy zcela hladké, čtverce bez poškození 1 – nepatrná poškození v kříženích řezů, poškozená plocha do 5% 2 – nepatrné poškození podél řezů a při křížení, poškození od 5 do 15%
27
3 – částečné poškození v rozích řezů i jinde, poškození od 15 do 35% 4 – velké poškození, poškozeny celé čtverečky, poškození od 35 do 60% 5 – poškození větší než 60% Vyhovující přilnavost je 0 a 1 stupeň.
7.3
Měření odolnosti při ohybu
Jedná se o destruktivní zkoušku. Ohybová zkouška určuje odolnost nátěru proti praskání a oddělování od podkladu. Je normovaná, ČSN ISO 1519, vzorky jsou ohýbány přes kovový trn o určeném průměru. Jsou zde dvě varianty provedená zkoušky: -
vzorky ohýbáme přes jeden kovový trn a vzorky pak porovnáváme
-
používáme víc velikostí trnů a čekáme u jak malého trnu dojde k poškození nátěru
7.4
Měření tažnosti
Jedná se o destruktivní zkoušku hloubením. Zjišťujeme zde odolnost proti praskání a oddělování od podkladu. Při této zkoušce používáme Erichsenův přístroj. Je normována, ČSN ISO 1520 – vtlačování ocelové koule o průměru 20mm. Jsou zde dvě varianty provedení zkoušky:
7.5
-
ocelovou kouli vtlačujeme do dané hloubky a vzorky pak porovnáváme
-
ocelovou kouli vtlačujeme tak hluboko, dokud nedojde k poškození nátěru
Měření tvrdosti
Tvrdost je odolnost proti vnikání cizích těles, odolnost proti otěru a deformaci. Jedná se o destruktivní zkoušku, měření provádíme např. Vickersovou metodou – měření mikrotvrdosti.
8
VLASTNÍ ZKOUŠKA VYBRANÝCH NÁTĚROVÝCH HMOT
Vybrané nátěrové hmoty lze běžně zakoupit v běžných prodejnách barev, ale i v supermarketech. Jedná se o velmi známé a motoristy často používané nátěrové hmoty. Zkoušky mají ukázat rozdílnou kvalitu těchto nátěrů. Ke zkouškám bylo vybráno devět
28
nátěrových hmot: 3M 08861 Black, Berner UBS 1000, Resistin Car, HB Body 933, Motip Bitumen 000033, PolyKar UBS, Konkor 500, Soudal Brush, Tlumex Plast. Nátěrové hmoty byly nanášeny na ocelový plech dosud nenapadený korozí. Nanášení nátěrových hmot bylo provedeno stříkáním. Po zaschnutí nátěrových hmot byl jeden vzorek od každé barvy určen jako etalon, část vzorků byla vložena do kondenzační komory, druhá část pak do komory solné. Po ukončení zkoušky v komorách byly pak vzorky porovnány s etalonem a byla provedena mřížková zkouška, zkouška ohybem a zkouška hloubením. Výsledky zkoušek byly následně zapsány do tabulek.
8.1
Podmínky zkoušky
8.1.1
Příprava vzorků
Ke zkoušce byl vybrán ocelový plech tř. 11 o rozměru 65 x 160 x 0,6 mm. Plech byl na povrchu čistý, odmaštěný, dosud nenapadený korozí. Část vzorků byly nanesena na plech pozinkovaný.
8.1.2
Nanášení nátěrových hmot
Nátěrové hmoty byly naneseny stříkáním vysokotlakou vzduchovou pistolí dle pokynů výrobců.
Poznatky při nanášení nátěrových hmot: 3M 08861 – s barvou se dobře pracuje, i větší vrstva neztéká, vytváří polomatnou plochu Berner UBS 1000 – řidší konzistence, náchylnost ke ztékání, vytváří polomatnou plochu Resistin Car – řídká šedá barva, neztéká, vytváří matný hladký povrch bez reliéfu HB Body 933 – ztéká, vytváří matnou plochu s reliéfem Motip Bitumen 000033 – řidší konzistence, náchylnost ke ztékání, vytváří matnou plochu PolyKar UBS – hustá barva, dobře se stříká, vytváří matnou plochu s nevýrazným reliéfem Konkor 500 – řídká barva, špatně se stříká, ztéká, vytváří lesklou rovnou plochu Soudal Brush – dobře se nanáší, vytváří drsnou matnou plochu s nepravidelným reliéfem Tlumex Plast – velmi hustá barva, neztéká ani při velmi silné vrstvě, zůstává dlouho pružná, vytváří povrch s lesklým reliéfem
29
8.1.3
Zasychání nátěrových hmot
Nátěrové hmoty zasychaly 14 dní ve volném prostředí při 20°C.
8.2
Zkušební prostředí -
kondenzační komora dle ČSN 038131
-
solná mlha dle ČSN EN ISO 9227
-
délka trvání zkoušky: 1000 hodin
-
zkouška je prováděna jako nepřerušovaná
8.3
Hodnocení nátěrových hmot
Nedestruktivní metoda hodnocení: opticky – porovnání s etalonem Destruktivní metody hodnocení: -
mřížková zkouška dle ČSN EN ISO 2409
-
ohybová zkouška dle ČSN ISO 1519
-
zkouška hloubením dle ČSN ISO 1520
8.3.1
Výsledky zkoušky hloubením, mřížkové a ohybové zkoušky
Výsledky těchto zkoušek jsou zaznamenány v tabulkách. Ok znamená, že nedošlo k poškození nátěrové hmoty, x pak značí poškození. Uvedené hodnoty u zkoušky hloubením značí při jaké hodnotě došlo k prvnímu poškození. Tyto hodnoty jsou uvedeny v mm.
30
8.3.1.1 Tab. 1 - hodnocení vzorků na ocel. plechu – solná mlha solná mlha zk.hloubením číslo vzorku
mřížková zk. nátěrová hmota Motip 0033 Berner Soudal 3M Polykar Body 933 Tlumex Resistin Konkor
1 0 0 0 0 1 0 4 5 4
2 0 0 0 0 1 0 3 5 5
3 0 0 0 0 1 0 3 5 5
1 ok ok ok ok 1,2 4,9 ok 2,4 ok
2 ok ok ok ok 0,7 ok 3,6 2,7 ok
ohybová zk.
3 ok ok ok ok 0,6 4,8 3,6 2,5 ok
1 ok ok ok ok X ok ok X ok
2 ok ok ok ok X ok ok X X
3 ok ok ok ok X ok ok X ok
8.3.1.2 Tab. 2 - hodnocení vzorků na pozink. plechu – solná mlha solná mlha zk.hloubením číslo vzorku
mřížková zk. nátěrová hmota Motip 0033 Berner Soudal 3M Polykar Body 933 Tlumex Resistin Konkor
1 0 0 0 0 1 0 1 5 5
2 0 1 0 2 1 0 1 5 5
3 0 3 0 0 1 2 0 5 5
1 ok ok ok ok 0,8 ok 4,6 1,9 ok
2 ok ok ok ok 0,6 ok 4,8 1,8 ok
31
ohybová zk.
3 ok ok ok ok 0,6 4,8 4,6 1,2 ok
1 ok ok ok ok X ok ok X X
2 ok ok X ok X ok ok X X
3 ok ok ok ok X ok ok X X
8.3.1.3 Tab. 3 - hodnocení vzorků na ocel. plechu – kondenz. komora kondenzační komora zk.hloubením číslo vzorku
mřížková zk. nátěrová hmota Motip 0033 Berner Soudal 3M Polykar Body 933 Tlumex Resistin Konkor
1 0 0 0 0 1 2 5 5 5
2 0 0 0 0 2 3 5 5 5
3 0 0 0 0 0 2 5 5 5
1 ok ok ok ok 0,4 4,8 ok 4,0 4,9
2 ok ok ok ok 0,4 4,8 ok 3,9 ok
ohybová zk.
3 ok ok ok ok 0,3 4,9 ok 3,9 ok
1 ok ok ok ok X ok ok X X
2 ok ok x ok X ok ok X X
3 ok ok ok ok X ok ok X X
8.3.1.4 Tab. 4 - hodnocení vzorků na pozink. plechu – kondenz. komora kondenzační komora zk.hloubením číslo vzorku
mřížková zk. nátěrová hmota Motip 0033 Berner Soudal 3M Polykar Body 933 Tlumex Resistin Konkor
1 0 1 0 0 1 3 5 5 0
2 0 0 0 0 2 3 5 2 0
3 0 0 0 0 3 3 5 3 0
1 ok ok ok ok 0,4 4,8 ok ok ok
2 ok ok ok ok 0,3 4,6 ok 2,8 ok
32
ohybová zk.
3 ok ok ok ok 0,4 4,5 ok 3,2 ok
1 ok ok x ok X ok ok X ok
2 ok ok x ok X ok ok X ok
3 ok ok ok ok X ok ok X ok
9
DISKUSE VÝSLEDKŮ
Výsledky vykazují výrazné rozdíly mezi zkoušenými nátěrovými hmotami. Z uvedených tabulek je patrné, že nejlepších výsledků dosáhly nátěrové hmoty Motip, Berner a 3M. Tyto nátěrové hmoty obstály jak v kondenzační komoře, tak i v solné mlze, dále pak odolaly mřížkové zkoušce, zkoušce hloubením i ohybem. Velice špatných výsledků pak dosáhly nátěrové hmoty Resistin a Polykar. Tyto laboratorní zkoušky ale nelze brát jako průkazné, neboť byly porovnávány jen tři zkoušené vzorky od každé nátěrové hmoty, což je statisticky neprůkazné.
Dalším faktorem je, že nátěrové hmoty byly naneseny na surový kov bez použití základního nátěru. Použití základního nátěru by jistě přineslo zlepšení korozní odolnosti. V případě použití základního nátěru je třeba se řídit pokyny výrobce nátěrové hmoty. Většina výrobců zkoušených nátěrových hmot však použití základního nátěru nevylučuje.
V této práci nebyly zohledněny další důležité faktory určující užitné vlastnosti nátěrových hmot, např. změna barevného odstínu nebo odolnost proti abrazivnímu opotřebení. Tyto informace by pak mohly hrát velkou roli při výběru vhodné nátěrové hmoty.
10
ZÁVĚR
Tato práce se zabývá výběrem vhodné protikorozní ochrany podvozků motorových vozidel. Je členěna do dvou částí, teoretické a praktické.
V teoretické části je zpracován přehled o korozi, o korozních vlivech působících na podvozky motorových vozidel a jsou zde uvedeny způsoby protikorozní ochrany. Dále pak jsou uvedeny nejčastěji používané korozní zkoušky a metody jejich hodnocení.
Praktická část se zabývá ověřením účinnosti devíti speciálních nátěrových hmot určených k ochraně podvozků motorových vozidel v laboratorních podmínkách.Tyto nátěrové hmoty byly porovnávány za předem určených podmínek. Nejlepších výsledků dosáhly nátěrové hmoty Motip, Berner a 3M. Tyto výsledky však nejsou statisticky průkazné, protože zkoušky probíhaly jen na třech vzorcích od každé nátěrové hmoty. Navíc tyto výsledky nezahrnují další důležité užitné vlastnosti těchto speciálních nátěrových hmot.
33
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY BYSTRANSKÝ, J. Koroze kovových materiálů. Koroze a ochrana materiálů: Časopis Asociace korozních inženýrů. 2000, roč. 44, zvláštní vydání, s. 2-8.
ČERNÝ, M. Korozní vlastnosti kovových konstrukčních materiálů. 1.vyd. Praha: SNTL, 1984. 264 s.
KAŠPAR, E. Koroze a povrchová úprava materiálu. 1. vyd. Praha: SNTL, 1964. 160 s.
PIVODA, M. Poplastování – povrchová úprava kovových dílů. Povrchové úpravy: Odborný časopis pro průmysl, stavebnictví a řemeslníky. 2001, roč. 4, č. 4, s. 78,79.
SIKAČ, J. Protikorozní opatření na karoseriích automobilů. Koroze a ochrana materiálů: Časopis Asociace korozních inženýrů. 2000, roč. 44, zvláštní vydání, s. 9-14.
ŠČERBEJOVÁ, M. Strojírenská technologie. 1. vyd. Brno: VŠZ v Brně, 1993. 133 s. ISBN 80-7157-083-4.
SEZNAM POUŽITÝCH ČSN ČSN 038131 – korozní zkoušky - kondenzační komora
ČSN EN ISO 9227 – korozní zkoušky - solná mlha
ČSN ISO 1519 – nátěrové hmoty – ohybová zkouška
ČSN EN ISO 1520 – nátěrové hmoty – zkouška hloubením
ČSN ISO 2409 – nátěrové hmoty – mřížková zkouška přilnavosti nátěru
ČSN EN ISO 2808 – nátěrové hmoty - elektromagnetická zkouška tloušťky nátěru
34
35
