Metody ochrany karoserií vozidel proti korozi

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy

Metody ochrany karoserií vozidel proti korozi Bakalářská práce

Vedoucí práce:

Vypracoval:

Ing. et Ing. Petr Dostál, Ph.D.

Daniel Hána

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma „Metody ochrany karoserií vozidel proti korozi“ 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 Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.

Dne: ………………………………………. Podpis studenta: …………………………..

PODĚKOVÁNÍ

Děkuji vedoucímu mé bakalářské práce Ing. et Ing. Petru Dostálovi, Ph.D. za odborné vedení a připomínky při zpracování této práce.

ABSTRAKT V práci je řešena problematika koroze a korozní odolnosti ocelových částí karoserie vozidel. V první části je detailně popsána problematika degradačních korozních systémů v obecném měřítku. Důraz je kladen na přehledné rozdělení jednotlivých druhů koroze a protikorozních ochran. V další části práce jsou definovány jednotlivé možnosti a způsoby protikorozní ochrany. Na tuto část navazuje konkrétní popis ochrany karoserie vozidel proti korozi. Zde je pozornost věnována jednotlivým systémům ochrany, které jsou v současné době nejvíce používány předními výrobci vozidel.

KLÍČOVÁ SLOVA Koroze, karoserie, korozní prostředí, povrchová úprava, zinkování, lak.

ABSTRACT This thesis deals with corrosion and corrosion resistance of steel parts of motor vehicles. First part describes in depth general issues of degradation corrosion systems, with emphasis on clear classification of corrosion types and anti-corrosion treatments. The next part defines particular anti-corrosion treatments. This part is followed by a concrete description of coachwork anti-corrosion treatment. Here the attention is paid to those anti-corrosion treatments that are currently most used by leading motor vehicles manufacturers.

KEYWORDS Corrosion, Coachwork, Corrosive Environment, Surface Finishing, Galvanization, Varnish.

OBSAH ÚVOD ......................................................................................................................................................... 8 CÍL PRÁCE ............................................................................................................................................. 10 1

KOROZE A JEJÍ VÝZNAM ......................................................................................................... 11

2

DRUHY KOROZE ......................................................................................................................... 12 2.1 2.1.1 2.1.2 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.4 2.4.1 2.4.2 2.5 2.5.1 2.5.2 2.5.3

3

ZPŮSOBY PROTIKOROZNÍ OCHRANY ................................................................................. 21 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4 3.5.5 3.5.6 3.5.7

4

ROZDĚLENÍ KOROZE PODLE VNITŘNÍHO MECHANISMU ....................................................... 12 Chemická koroze ...................................................................................................... 12 Elektrochemická koroze............................................................................................ 12 ROZDĚLENÍ KOROZE PODLE PROSTŘEDÍ .............................................................................. 13 Atmosférická koroze ................................................................................................. 13 Koroze v kapalinách ................................................................................................. 13 Půdní koroze ............................................................................................................. 13 PODLE KOMBINACE S VNĚJŠÍMI ČINITELI ............................................................................ 13 Koroze při mechanickém namáhání ......................................................................... 13 Vibrační koroze ........................................................................................................ 14 Korozní praskání kovů .............................................................................................. 14 Koroze bludnými proudy .......................................................................................... 14 ROZDĚLENÍ KOROZE PODLE ZPŮSOBU KOROZNÍHO NAPADENÍ ............................................ 15 Koroze rovnoměrná .................................................................................................. 15 Koroze nerovnoměrná .............................................................................................. 15 HLAVNÍ ČINITELÉ OVLIVŇUJÍCÍ KOROZI .............................................................................. 19 Stav materiálu........................................................................................................... 19 Stav korozního prostředí........................................................................................... 20 Konstrukce výrobku .................................................................................................. 20

VOLBA MATERIÁLU ............................................................................................................ 22 ÚPRAVA KOROZNÍHO PROSTŘEDÍ ........................................................................................ 22 KONSTRUKČNÍ A TECHNOLOGICKÁ ÚPRAVA ....................................................................... 22 ELEKTROCHEMICKÁ OCHRANA ........................................................................................... 23 POVRCHOVÁ ÚPRAVA ......................................................................................................... 24 Příprava povrchu ..................................................................................................... 24 Povrchová úprava chemická .................................................................................... 25 Pokovování ............................................................................................................... 26 Povlaky barev a laků ................................................................................................ 26 Smaltování ................................................................................................................ 27 Povlaky asfaltu, dehtu a kaučuku ............................................................................. 27 Povlaky plastickými hmotami .................................................................................. 27

OCHRANA KAROSERIE PROTI KOROZI .............................................................................. 28 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 4.1.6

METODY POVRCHOVÉ OCHRANY PROTI KOROZI ................................................. 29 Galvanizace zinkováním ........................................................................................... 29 Žárové zinkování ...................................................................................................... 29 Chromování .............................................................................................................. 30 Metalizace ................................................................................................................ 31 Lakování vozidel ....................................................................................................... 32 Nanášení laků ........................................................................................................... 34

5

DISKUZE ........................................................................................................................................ 37

6

ZÁVĚR ............................................................................................................................................ 38

SEZNAM LITERATURY ....................................................................................................................... 39

SEZNAM OBRÁZKŮ ............................................................................................................................. 41

ÚVOD Koroze konstrukčních materiálů je v technické praxi velmi vážným problémem. V České republice se odhadují škody způsobené korozí kovů na 60-80 miliard Kč ročně. V evropských zemích tyto škody obsahují 3 až 5% HDP. Jen v Německu vede koroze každý rok k nákladům ve výši cca 85 miliard EUR (Vargel, 2004). Proto je velmi důležité se zabývat metodami protikorozní ochrany. Problematika koroze se vyskytuje u většiny oborů. Důležitou roli hraje včasný monitoring korozně namáhaných součástí, které jsou vystaveny současně i mechanickému zatěžování. Velké škody vznikají z toho důvodu, že je koroze zaznamenána teprve poté, co dojde k rozsáhlé korozní degradaci (Polák, Veleta, 2002). Ztráty korozí jsou hospodářsky velmi závažné. Korozní ztráty lze rozdělit na přímé a nepřímé. Přímé korozní ztráty lze rozdělit do několika skupin. Vždy však dochází ke zvýšení provozních nákladů uživatelů na: opravy nebo předčasnou výměnu zařízení či jejich dílů znehodnocených korozí a opravy zařízení havarovaných v důsledku koroze, ochranné povlaky, opravy a obnovu protikorozní techniky, zařízení elektrochemické ochrany a zjišťování škod způsobených korozím, vedení jejich evidence. K nepřímým korozním ztrátám patří: ztráty vznikající výpadky výroby při haváriích způsobených korozí, při neplánovaných opravách a výměnách zařízení v důsledku koroze, ztráty materiálů (produktů, surovin) znehodnocených nebo vyteklých při haváriích, ztráty na materiálech vznikající jejich nehospodárným používáním jako důsledek nedostatečných znalostí o korozi (předimenzování, použití drahých materiálů, apod.) a penále za nedodání produktu v důsledku výpadku výroby (Polák, Veleta, 2002). Perspektivou této práce je popis korozních jevů, jednotlivých druhů koroze, které rozlišujeme z různých hledisek. Rozeznáváme korozi podle vnitřního mechanismu, korozi podle prostředí a podle způsobu korozního napadení. Důležité jsou i činitele ovlivňující korozí, které jsou rozděleny do tří skupin. Další nedílnou součástí této práce je ochrana proti korozi s různými způsoby protikorozní ochrany. Rozeznáváme způsoby protikorozní ochrany a to např. volba materiálu, úprava korozního prostředí, konstrukční a technologická úprava, povrchová úprava, pokovování, atd. Pro vysokou životnost karoserie automobilů jsou důležité metody povrchových ochran proti korozi. Patří sem např. tyto metody: galvanizace zinkováním, žárové zinkování, chromování a metalizace. Jeden z dalších způsobů chránění povrchu 8

karoserie je lakování. Dnešní automobilky stále zdokonalují protikorozní ochranu vozidel, např. používáním speciálních materiálů, proto je velmi důležité se věnovat této problematice.

9

CÍL PRÁCE Hlavním cílem této bakalářské práce je účelné ucelení poznatků o korozi a korozních systémech vyskytujících se u karoserií vozidel. Účelem práce je nejen shrnutí dosavadních poznatků o korozi, ale i poukázání na významnost této problematiky a rozbor moderních technologií povrchové ochrany používanými předními výrobci v automobilovém průmyslu. Dílčím cílem je zpracování rešeršního základu pro případné navázání na výzkum v dané oblasti.

10

1

KOROZE A JEJÍ VÝZNAM Koroze kovů je definována jako samovolné, postupné rozrušení kovů následkem

chemické nebo elektrochemické reakce s okolním prostředím. Probíhá v atmosféře nebo jiných plynech, ve vodě a jiných kapalinách, zeminách a různých chemických látkách, které jsou s kovem ve styku. Příkladem je tzv. rezavění slitin železa. Toto poškozování (rozrušování) materiálů může být rozdílné. Například změnou vzhledu (ztráty lesku), až po úplný rozpad (degradace-porušení celistvosti v celém jejich průřezu), (Hluchý, Haněk, 2001). Z praktického hlediska všechny materiály vystavené vnějšímu prostředí korodují. Důležitá je rychlost tohoto děje pro konkrétní aplikaci materiálu. Zásadou je znát mechanismy koroze a postupy, jak její rychlost snížit na přijatelnou míru. Kromě kovů znehodnocuje koroze také nekovové organické (pryž, plasty, atd.) i anorganické materiály (beton, sklo, atd.). Například plasty jsou odolné proti elektrochemické korozi, avšak podléhají ostatním druhům rozrušování jako chemické reakci některých složek, přerušení molekulárních řetězců, rozpouštění, bobtnání, aj (Vojtěch, 2010).

Obr. 1 Koroze u WV Beetle (Panoramio.com)

11

2

DRUHY KOROZE Korozi posuzujeme a rozlišujeme z různých hledisek: •

Podle vnitřního mechanismu - Chemická a elektrochemická koroze

•

Podle druhu korozního prostředí – Koroze Atmosférická, v kapalinách, půdní koroze a koroze různými chemickými látkami

•

Podle kombinace s vnějšími činiteli – Koroze při mechanickém namáhání, při únavě materiálu, vibrační koroze, koroze bludnými proudy a korozní praskání

•

Podle druhu korozního napadení – Koroze rovnoměrná a nerovnoměrná. Nerovnoměrná koroze má několik forem (bodová koroze, štěrbinová, mezikrystalická, atd.)

2.1

Rozdělení koroze podle vnitřního mechanismu

2.1.1 Chemická koroze Tato koroze probíhá v nevodivém prostředí a je to znehodnocení, které nastává vzájemným působením kovů a korozního prostředí (soli, kapaliny a plyny). Nejvíce se setkáváme s oxidací kovu, zvláště oceli, v prostředí přehřáté páry a při jeho ohřevu. V prostředí přehřáté páry nastává oxidace kovu přehřátou párou a také může dojít zkřehnutí oceli vlivem difúze vodíku, který vzniká při reakci vodní páry s kovem. Dojde k tzv. vodíkové křehkosti, která zhoršuje mechanické vlastnosti oceli (Hluchý, Haněk, 2001).

2.1.2 Elektrochemická koroze Tato koroze probíhá při elektrochemických reakcích, jejichž podmínkou je elektricky vodivé prostředí – elektrolyt a anodická a katodická místa, tzv. elektrody. Anodické a katodické reakce jsou na sebe vázány a nemohou probíhat samostatně, pokud korodujícím kovem neprochází žádný vnější proud. Anodická reakce odpovídá oxidaci kovu, a tedy vlastní korozi (anoda koroduje). Katodická reakce, nazývaná depolarizační odpovídá současně redukci některé oxidující složky obsažené v roztoku. Rychlost koroze ovlivňuje elektrochemický potenciál a ten zcela závisí na elektroušlechtilosti daných prvků. Příkladem jsou koroze šroubových spojů (měděné 12

desky spojené ocelovým šroubem), spojení mědi a litiny a podobně. Koroze bludnými proudy patří také k elektrochemické korozi. Probíhá při průtoku stejnosměrného elektrického proudu od vnějších zdrojů částmi kovových zařízení uložených v půdě (Ščerbejová, 1993).

2.2 Rozdělení koroze podle prostředí 2.2.1 Atmosférická koroze Tato koroze je příčinou až 80% všech ztrát způsobených korozí. Především je to dáno tím, že působení atmosféry je vystaven celkově největší povrch konstrukčního materiálu, nejčastěji uhlíkové oceli. Korozním účinkům vnější atmosféry jsou vystaveny automobily, kovové konstrukce a mnoho dalších kovových předmětů (vscht.cz).

2.2.2 Koroze v kapalinách Největší význam má tato koroze ve vodách. Ke styku s vodou přicházejí vodní stroje, chladící systémy motorů, kompresorů, stroje a zařízení na výrobu páry, dále rozvodná potrubí, atd. Agresivita vody z hlediska koroze je kromě tvrdosti závislá na hodnotě pH, dále na množství plynů rozpuštěných ve vodě, na teplotě proudění vody. Pro průmyslové účely se vody změkčují a chemicky upravují (Hluchý, Haněk, 2001).

2.2.3 Půdní koroze V podstatě je to koroze ve vodách různého složení. Půda se skládá z tuhé, plynné a kapalné fáze. Vlastním korozním prostředím je kapalná fáze půdy, která jí dává elektrickou vodivost. Z fáze plynné se uplatňuje opět kyslík jako depolizátor (Hluchý, Haněk, 2001).

2.3

Podle kombinace s vnějšími činiteli

2.3.1 Koroze při mechanickém namáhání U této koroze se napětí soustřeďuje ve vrubech nebo na hranicích zrn, kde se tím zmenšuje elektrodový potenciál. Napadení proniká do určité hloubky materiálu, pevnost

13

rychle klesá bez pozorovatelné změny na povrchu kovu. Tato koroze vzniká například v ohybech kotlových trubek (Hluchý, Haněk, 2001). 2.3.2 Vibrační koroze Tato koroze vzniká, jestliže se po sobě tře ocel s jakýmkoli materiálem za současného vibračního pohybu při mezních hodnotách součinitele tření. Nejčastěji se vyskytuje u ložisek vodních turbín. Této korozi se čelí mazáním tuhými mazivy jako je grafit, popř. fosfátováním nebo difúzním sírováním (Hluchý, Haněk, 2001). 2.3.3 Korozní praskání kovů Toto praskání kovů vzniká při současném působení korozního prostředí a mechanického namáhání tahem. Často se projevuje vznikem trhlinek, které se rozkládají kolmo na směr působení tahového pnutí a mají transkrystalový, mezikrystalový nebo smíšený charakter.

Obr. 2 Korozní praskání mosazi v důsledku vnitřního pnutí (vscht.cz)

2.3.4 Koroze bludnými proudy Vzniká tam, kde vniká nekontrolovaný (bludný) proud z kladného pólu do zařízení a v jiném místě je opět opouští. Místo, kde proud vystupuje, je anodou a nastává na něm rozpouštění kovu, koroze. Zdrojem bludných proudů jsou nejčastěji elektrické dráhy (Hluchý, Haněk, 2001).

14

2.4

Rozdělení koroze podle způsobu korozního napadení

2.4.1 Koroze rovnoměrná Je to nejběžnější forma korozního napadení. Materiál pod plochou vystavenou prostředí ubývá stejnoměrně. Za nízké aktivity korozního prostředí může korozní napadení zpočátku začínat na několika místech povrchu. Plocha zasažené části se časem rozšiřuje a napadení nakonec pokryje celý povrch (Bartoníček, 1980).

2.4.2 Koroze nerovnoměrná Oproti rovnoměrné korozi je nebezpečnější, neboť může v malé lokalitě probíhat velmi rychle a bez známek korozního napadení zbytku materiálu.

Obr. 3 Nerovnoměrná koroze prahu u Fiatu 126p

Koroze vlivem galvanických článků Spojíme-li vodivě dva odlišné kovy a vložíme-li je do korozního prostředí, jeden z nich přednostně koroduje, zatímco ten druhý je před korozí chráněn. Tohoto jevu se využívá v praxi při tzv. katodické ochraně obětovanou anodou. Zvýšená koroze se objevuje u kovu se zápornějším potenciálem a ušlechtilejší kov koroduje pomaleji než v případě, kdy není s anodou vodivě spojen (Vargel, 2004).

15

Galvanická koroze je však většinou nežádoucí. Příkladem je přednostní rozpouštění uhlíkové oceli navařené na konstrukci z korozivzdorné oceli. Nejintenzivněji probíhá koroze v těsné blízkosti spojení dvou různých kovů. Směrem od rozhraní se rychlost reakce snižuje díky elektrickému odporu rostoucímu s rostoucí vzdáleností (vscht.cz).

Obr. 4 Galvanický článek měď - železo. Vliv poměru ploch (nahoře malá katoda - velká anoda, dole velká katoda - malá anoda)(vscht.cz)

Bodová koroze Jedná se o lokální korozní napadení materiálu ve formě úzkých důlků, jejichž průměr bývá obvykle menší než jejich hloubka. Tato koroze je velmi nebezpečná, neboť vede k proděravění materiálu, aniž by ubyla velká hmota kovu. Bývá často obtížné zjistitelná, protože důlky bývají překryty korozními produkty. K této korozi jsou náchylné hlavně pasivující se kovy a slitiny, mezi něž patří zejména korozivzdorné oceli a slitiny hliníku (Bartoníček, 1980).

16

Obr. 5 Schematické znázornění průběhu bodové koroze (vscht.cz)

Štěrbinová koroze (nitková) Tato koroze vzniká v úzkých štěrbinách, kde je omezen kontakt vodného prostředí s okolním prostředím. Patří sem zejména těsnění nasáklá roztokem, úzké prostory v závitech šroubů mezi matkou a šroubem, drobné trhliny vedoucí z povrchu materiálu, atd. Díky omezenému kontaktu roztoku ve štěrbině s okolním prostředím dojde v tomto místě díky korozním reakcím ke zvýšení agresivity roztoku, hlavně ke zvýšení koncentrace chloridových iontů a ke snížení pH. Výsledkem je rychlejší korozní napadení ve štěrbině než v jejím okolí (Vojtěch, 2010).

Obr. 6 Štěrbinová koroze korozivzdorné oceli pod těsněním (vscht.cz)

17

Mezikrystalická koroze Nejčastěji se vyskytuje u korozivzdorných ocelí a slitin hliníku. Odolnost korozivzdorných ocelí je způsobena rovnoměrnou pasivní vrstvou tvořenou směsnými oxidy a to na bázi chromu a železa. Pokud je ocel zahřátá na určitou teplotu, např. při svařování, může dojít ke zcitlivění. Na hranicích zrn precipitují částice karbidů chromu, čímž se okolní kov ochlazuje o chrom. Pasivní vrstva v blízkosti hranic zrn ztrácí svůj ochranný účinek a dochází zde k rychlému koroznímu napadení. Zrna ztrácejí soudržnost a materiál pevnost, aniž by změny byly pozorovatelné. Vhodným tepelným zpracováním lze karbidy odstranit a chrom se dostane zpět do zrn (Vojtěch, 2010).

Transkrystalová koroze Projevuje se současným napadením hranic zrn a vlastních zrn. Stejně jako mezikrystalová koroze nebývá viditelná na povrchu materiálu a obě koroze probíhají bez váhového úbytku. Tato koroze vzniká při současném působení elektrochemických vlivů a mechanického namáhání materiálu vnějším zatížením nebo vnitřním pnutím. Tuto korozi lze zjistit změnou pevnosti nebo změnou modulu pružnosti oproti původnímu stavu (Ščerbejová, 1993).

Selektivní koroze U této koroze je v materiálu selektivně napadána pouze jedna složka. Příkladem je odzinkování mosazí ve vodě. U tohoto procesu v materiálu selektivně koroduje zinek a vzniká houbovitá měď. Selektivní koroze může vznikat u dalších slitin, např. s niklem nebo hliníkem (Vojtěch, 2010).

18

Obr. 7 Lokální odzinkování mosazi ve vodě - příčný řez (vscht.cz)

Erozní koroze Vzniká v podmínkách proudícího elektrolytického prostředí. Proudění narušuje elektrolytu povrchovou ochrannou vrstvu a dochází k intenzivnímu rozpouštění kovu. Zvýšení rychlosti koroze závisí, kromě rychlosti proudění, také na geometrii korozního systému. Je několik druhů projevů erozní koroze, mezi které patří: rýhy, vlnky, kapkovité a podkapkovité důlky (Černý, 1984).

2.5

Hlavní činitelé ovlivňující korozi

Lze rozdělit do tří skupin: 1) Stav materiálu 2) Stav korozního prostředí 3) Konstrukce výrobku

2.5.1 Stav materiálu O korozní odolnosti materiálu rozhoduje obsah nečistot, struktura materiálu a stav jeho povrchu. Dá se říci, že každá nečistota může urychlit korozní pochod. Nečistoty se 19

projevují v počáteční fázi korozního procesu, kdy mohou ovlivnit počátek celkové koroze a její charakter. Na vliv koroze nečistot jsou různé materiály různě citlivé. Nečistoty kovového materiálu můžou být všechny složky, které nejsou záměrnými legovacími přísadami. Jde o síru v oceli, železo v různých slitinách (hliník, hořčík), atd. Druhým typem nečistot jsou látky, které se dostávají do povrchových vrstev při jeho zpracování nebo použití. Patří sem vměstky, okuje, méně ušlechtilé kovy, atd. Další vlastností významnou pro korozi je struktura kovového materiálu. Pro reakci kovu s prostředím má vliv orientace jednotlivých krystalů kovu a energetické poměry v krystalové mřížce. Kromě nečistot a struktury ovlivňuje průběh koroze také drsnost povrchu. Drsné povrchy snáze reagují s prostředím než hladké. Tento drsný povrch má celkově větší aktivní plochu. U atmosférické koroze se na drsném povrchu vytváří vrstva vlhkosti a déle se na něm udržuje než na hladkém povrchu (Černý, 1984).

2.5.2 Stav korozního prostředí Korozní prostředí se uplatňuje nejen svým chemickým složením, ale i tlakem, teplotou a relativním pohybem ve vztahu k povrchu kovového materiálu. Zvyšováním teploty prostředí se vytvářejí předpoklady pro urychlení korozní reakce. Při zvýšení teploty se nepříznivě projevuje hlavně u procesů s vodíkovou depolarizací a při korozi v plynech. U procesů podmíněných kyslíkovou depolarizací může při zvýšení teploty dojít k opačnému účinku. Tlak kapalného korozního prostředí se může projevit svým mechanickým účinkem a ve spojení s korozním účinkem prostředí může urychlit některé formy strukturního napadení kovu. Významné je působení tlaku nad elektrolytem, který ovlivňuje rozpustnost plynných složek a zejména u procesů probíhajících s kyslíkovou depolarizací vede ke zvýšení koroze (Černý, 1984).

2.5.3 Konstrukce výrobku K nejčastějším vlivům této skupiny patří kontakt s jiným materiálem, konstrukční uspořádání některé části zařízení a mechanické namáhání, jakému je určitá část výrobku vystavena. Z elektrochemické koroze plyne, že každé přímé elektricky vodivé spojení dvou kovů, které jsou ponořeny do elektrolytu, představuje potenciální korozní článek, v němž bude urychlena koroze kovu méně ušlechtilého (Černý, 1984).

20

Škodlivý může být i kontakt kovu s nekovovým materiálem, zejména jde-li o materiál navlhavý, např. dřevo. Toto spojení vytvoří snadno podmínky pro činnost článků s různým provzdušněním a někdy se při tom může uplatnit i agresivní výluh některé složky nekovového materiálu (Černý, 1984).

3

ZPŮSOBY PROTIKOROZNÍ OCHRANY Ochranu kovových výrobků proti vlivům prostředí lze zajistit různými způsoby,

z nichž nejběžnějšími jsou volba materiálu, úprava korozního prostředí a použití ochranných povlaků. Volba materiálu je zdánlivě nejjednodušší způsob. Nevyhovuje-li nám daný materiál, zvolíme jiný, vhodnější. Vyžaduje to však hlubokou komplexní znalost materiálů a vztahů mezi materiálem a konkrétním korozním prostředím. Vysoké parametry tlaků a jiných průmyslových odvětvích vyžadují často řešení korozních problémů volbou materiálů. Kromě technické způsobilosti má navrhovaný materiál také prokázat ekonomickou výhodnost volby. Z celkových korozních ztrát připadá značný podíl na ztráty vyvolané působením atmosférických vlivů na strojírenské výrobky, ocelové mostní a stožárové konstrukce. Převážně část těchto kovových výrobků je zhotovena z uhlíkových ocelí, které podléhají atmosférické korozi. Do této kategorie lze zařadit též poškozování železobetonových konstrukcí vyvolané korozí ocelové výztuže. Řešit ochranu proti korozi těchto výrobků volbou materiálu nebo úpravou korozního prostředí není reálné. U těchto kovových výrobků je hlavní způsob ochrany založen na aplikaci ochranných povlaků. Jedná se o povlaky organické (nátěry), povlaky kovové (hliníkové, zinkové a slitinové) a povlaky kombinované (kovový povlak kombinovaný s nátěrem). V oblasti ochrany proti korozi povrchů strojírenských výrobků, ocelových a mostních konstrukcí je dominujícím způsobem povrchové úpravy aplikace organických povlaků (mmspektrum.com). Rychlost koroze zařízení či výrobků lze omezit několika způsoby.

21

3.1

Volba materiálu

Kovové materiály korodují za stejných podmínek různou rychlostí. Tudíž volba materiálu poskytuje konstruktérovi možnost omezení rychlosti koroze. Používá se specifických vlastností kovů a jejich slitin, a to jejich stálosti v různých prostředích. Tuto stálost mají ušlechtilé kovy a jejich slitiny a korozivzdorné oceli. Pokud koroziodolný materiál nevyhovuje z pevnostních důvodů nebo je cenově drahý, je možnost použít konstrukčních ocelí plátovaných korozivzdornými ocelemi. Tohoto postupu se používá při konstrukci tlakových chemických nádob. Pokud nelze spolehlivě zjistit nejvhodnější materiál, provádí se korozní zkoušky v umělých atmosférách, při kterých jsou modelovány podmínky, ve kterých drahé zařízení či výrobek pracuje (Bartoníček, 1966).

3.2

Úprava korozního prostředí

Některé součásti korozního prostředí mají rozhodující úlohu pro průběh koroze, je tedy možné v různých případech dosáhnout účinné protikorozní ochrany záměrnou změnou složení korozního prostředí. Lze uplatnit dva rozdílné principy ochrany. První z nich je odstranění korozně aktivní složky ze systému. Druhý princip spočívá v přísadě tlakových látek, jež průběh koroze zpomalí. K nejvýznamnějším metodám ochrany patří aplikace inhibitorů koroze, látky, jež svou přítomností v prostředí výrazně brzdí průběh koroze. Inhibitory působí nejrůznějšími mechanismy a to např. povrch kovů pasivují svými oxidačními schopnostmi, případně blokují povrch kovů nebo brzdí průběh některé dílčí korozní reakce (např. vylučování vodíku), (Bartoníček, 1966).

3.3

Konstrukční a technologická úprava

Je-li z analýzy systému kov – prostředí – korozní podmínky zřejmé, že korozní rozrušení souvisí s některými specifickými rysy zařízení, jež jsou dány jeho konstrukcí nebo technologií výroby, tak je možný zásah do korozního děje ovlivněním výrobní technologie daného zařízení a konstrukcí. Koroze zmenšuje dle charakteru napadení průřez materiálu nebo zhoršuje jeho mechanické vlastnosti. Při konstrukci zařízení a strojů je nezbytné uvažovat tyto změny 22

během koroze. Volí se materiály, u kterých k podobným změnám nedochází, nebo se při použití kovů, u nichž dochází k uvedeným změnám, vhodně dimenzují průřezy součástí a zařízení. V druhém případě se zvětšuje průřez materiálu z hlediska pevnosti zařízení o průřez, který bude znehodnocen korozí během provozu zařízení a který bývá označován jako přídavek na korozi (Bartoníček, 1966).

3.4

Elektrochemická ochrana

Tato ochrana proti korozi využívá zákonitostí elektrochemické koroze a rozdělujeme ji na ochranu: •

Katodickou

•

Anodickou

Katodická ochrana je založena na faktu, že v korozním článku se na katodě koroze zpomaluje. To znamená, že z kovu, který chceme chránit, vytvoříme katodu. Můžeme to provést dvěma způsoby: Vnějším zdrojem proudu – připojením chráněného kovu na záporný pól. Využívá se při ochraně potrubí uloženého v zemi před korozí bludnými proudy. Obětovanou anodou – vytvořením umělého korozního makročlánku spojením chráněného kovu s méně ušlechtilým kovem. Využívá se např. při ochraně vodojemů (Ščerbejová, 1993).

Anodická ochrana je založena na faktu, že u některých kovů vzniká oxidická vrstva elektrochemicky ušlechtilejší, pasivuje kov a zpomaluje jeho korozi. Proto u některých kovů urychlíme vznik oxidické vrstvy a jeho pasivaci pomocí vnějšího zdroje proudu – připojením na kladný pól (Ščerbejová, 1993).

23

3.5

Povrchová úprava

Tato úprava zahrnuje všechny pochody fyzikální, chemické, elektrochemické a mechanické, kterými nabývá povrch předmětu žádaných vlastností.

Obr. 8 Rozdělení povrchových úprav

3.5.1 Příprava povrchu Podmínkou všech povrchových úprav je příprava čistého kovového povrchu, zbavení okují, rzí, apod. Patří sem mechanické čištění, odmašťování a chemické čištění.

24

U mechanického čištění (pískování, omílání, broušení) používáme zejména pískových tryskačů, omílacích bubnů nebo brusných kotoučů. Odmašťováním zbavujeme povrch předmětu mastnoty, prachu a dalších nečistot. Používáme k tomu organických rozpouštědel, vodných alkalických roztoků, žíravin a infračervených paprsků. Chemické čištění je v podstatě moření. Účelem je odstranit z povrchu předmětu oxidy kovů. U moření oceli používáme zředěné kyseliny sírové, fosforečné nebo solné (Hluchý a kol., 1969). 3.5.2 Povrchová úprava chemická U tohoto typu úprav se výrobky ponoří do lázně, ve které se vytvoří chemickou reakcí porézní ochranná vrstva, pevně propojená s materiálem výrobku, tlustá několik µm. Tato porézní vrstva velmi dobře váže konzervační olej, který odpuzuje vodu a chrání výrobek. Mezi nejčastější povrchové chemické úpravy patří fosfátování, chromátování a brynýrování (černění). Tyto uvedené způsoby úprav poskytují dostatečnou ochranu částem strojů používaných v prostředí dílen a továrních hal. Brynýrování (černění) je založené na vytváření oxidů v roztoku NaOH a NaNO3 a používá se na úpravu zbraní. Tyto chemické povrchové úpravy nejsou dostatečné pro dlouhodobou odolnost proti venkovní vlhkosti. Brynýrované zbraně se musí pečlivě udržovat a konzervovat a fosfátová vrstva na karoserii vozidla tvoří základovou vrstvu pro nátěrový systém (Dillinger a kol., 2007).

Obr. 9 Fosfátovací linka (mmspektrum.com)

25

3.5.3 Pokovování Je to nanášení ochranného kovového povlaku na základní kov. Ochranná vrstva musí být bez trhlinek a pórů, musí na základním kovu dobře držet, mít dostatečnou tloušťku povlaku a dobré mechanické vlastnosti. S tloušťkou povlaku roste životnost, protože se současně snižuje počet korozně významných pórů. Rozlišujeme elektrochemické, tepelné a mechanické pokovování. Zinkový povlak dobře chrání ocelový materiál před rezavěním. Zinek jako kov méně ušlechtilý je tzv. rozpustnou anodou, ocel (železo) jako kov ušlechtilejší je nerozpustnou katodou. Jestliže jsou v zinkovaném povlaku póry, zinek se rozpouští. Jsou-li však póry příliš velké, nestačí okolní zinek chránit ocel a začíná se vytvářet rez. Proto musí být zinkové povlaky přiměřeně tlusté, aby stačily póry zalít (Hluchý a kol., 1969). U pocínovaného ocelového materiálu je cín nerozpustnou katodou, ocel je rozpustnou anodou. Jsou-li v povlaku póry, ocel se rozpouští, kdežto cín se nerozpouští. Tím se vysvětluje, proč cínové povlaky jsou tak choulostivé, tj. musí být bez pórů a poškození (např. poškrábání).

Obr. 10 Koroze u cínového a zinkového povlaku (kmm.zcu.cz)

3.5.4 Povlaky barev a laků K ochraně proti korozi a k lepšímu vzhledu kovových předmětů používáme nátěrů vytvořených nanesením barev a laků. Nanášíme je ve více vrstvách, a to jako nátěr 26

základní a nátěry krycí. Základní vrstva se většinou nanáší na fosfátované plechy. Dvousložkové laky jsou smíchány z pojiva, mezi které patří např. alkydové nebo polyuretanové pryskyřice a jemnozrnného pigmentu (barviva). Na předměty nanášíme nátěrovou hmotu za pomoci stříkací pistole, elektrostaticky, formou prášku nebo ponořením do lázně. Nátěrové systémy, např. na karoseriích vozidel, mívají až 6 vrstev.

3.5.5 Smaltování Je to další způsob povrchové ochrany, při kterém nanášíme na kovy skelný povlak, (tzv. smalt). Smalty jsou sklovité látky, jejichž chemické a fyzikální vlastnosti jsou upraveny tak, aby byly schopny po natavení přilnout k povrchu kovu a vytvořit dobrou odolnost proti korozi. Nanášíme základní smalt a krycí smalt. Předměty určené k smaltování očistíme a naneseme na ně vrstvu základního smaltu. Po vysušení vypálíme předměty asi při teplotě 850 ºC. Na vrstvu základního smaltu nastříkáme krycí smalt a opět vypálíme při teplotě asi o 50 ºC nižší. Výhodou smaltování je dobrá chemická stálost proti kyselinám, nesnáší však nárazy a rychlé změny teplot (Hluchý a kol., 1969).

3.5.6 Povlaky asfaltu, dehtu a kaučuku Povlaky asfaltu a dehtu připravujeme nanesením roztaveného asfaltu a dehtu. Tyto povlaky jsou dobrou a levnou ochranou proti atmosférickým vlivům, avšak neodolávají světlu. Čím je povlak tlustší, tím je ochrana lepší. Povlaky kaučuku vytvoříme tak, že na opískované předměty naneseme buď ponořením nebo stříkáním roztok kaučuku a síry ve vhodném rozpouštědle. Po odpaření a vulkanizaci vznikne na předmětu povlak kaučuku (Hluchý a kol., 1969).

3.5.7 Povlaky plastickými hmotami Nejdůležitější vlastností plastických hmot je jejich odolnost proti korozi. Na předměty je nanášíme lepením (na čistý povrch přilepíme fólii z plastických hmot a svaříme spáry), natíráním (ručně, máčením nebo stříkáním) nebo lisováním (plastickou hmotu nastříkáme na předmět a ve formě slisujeme), (Hluchý a kol., 1969).

27

4

OCHRANA KAROSERIE PROTI KOROZI Životnost karoserie je určována odolností karoserie proti korozi. Z hlediska pevnosti

a tuhosti jsou soudobé karoserie provedeny tak, že i při jízdě po velmi špatných vozovkách nedojde k mechanickému poškození. Pro zvýšení životnosti karoserie je věnována mimořádná pozornost antikorozním opatřením. Postupy, které používají různí výrobci, jsou rozdílné a zejména nové postupy jsou výrobním tajemstvím (Vlk, 2003). V poslední době dosáhla ochrana proti korozi osobních karoserií velmi vysoké účinnosti, tudíž je zcela běžné, že výrobci poskytují desetiletou záruku proti prorezavění karoserie. Skutečně kvalitní antikorozní základní nátěr s vysokou přilnavostí ke kovovému povrchu je zárukou dobrých ochranných vlastností použitého nátěrového systému a tím životnosti celého výrobku. Základování můžeme provádět nejrůznějšími lakařskými materiály a technologiemi. Pro dosažení optimálních parametrů celého procesu protikorozní ochrany jakéhokoliv výrobku musí zvolený způsob základování vycházet z přísné analýzy zvoleného případu lakování. Extrémní technické a ekonomické požadavky automobilového průmyslu kladené v současné době na lakování a protikorozní ochranu karoserií i odnímatelných dílů však může splnit pouze spojení perfektních chemických předúprav, elektroforezního základování a fosfatizace (Vlk, 2000). Pro ochranu karoserie proti korozi slouží různá konstrukční opatření. Například velmi důležitá je poloha lepených spojů a utěsnění plechových přírub. Vhodná poloha větracích otvorů a možnosti tvarování spojů dveřních plechů pro antikorozní ochranu. Na tuto antikorozní ochranu má také vliv tvar a poloha odtokových otvorů na podlaze vozidla. Dále je důležitá ochrana spodku vozidla (PVC, asfalt, polyuretan a ochranný vosk). Podběhy kol často mívají ochranné vložky z plastu. Pro zvýšení životnosti karoserie vozidla se jednotlivé díly vyrábějí s pozinkovaného plechu.

28

4.1

METODY POVRCHOVÉ OCHRANY PROTI KOROZI

4.1.1 Galvanizace zinkováním Je to velmi rozšířená metoda pokovení v oblasti automobilového průmyslu a ochraně součástek. Jedná se o elektrolytické nanášení mikronového povlaku zinku na povrch součástek. Tato součástka je spojena s katodou, zatímco lázeň zinkových louhů s anodou (Horejš, Motejl a kolektiv, 2008). Po určité době smáčení součástky v lázni dojde k usazení kysličníku zinku na povrchu součástky. Po neutralizaci a řádném vysušení součástky zinkový povlak dokonale chrání přístupu vzduchu a zamezuje tak vzniku korozi na součástce. Galvanicky zinkované plechy se využívají při stavbě karoserií jako vysokotažné plechy. Tloušťka vrstvy je zde velmi rovnoměrná, asi zhruba 7,5 µm. Povrch je hladký. Díky tomu umožňuje rovnoměrné nanesení krycího laku bez nákladného povrchového opracování (Gscheidle, 2007).

4.1.2 Žárové zinkování Tato metoda se používá u masivních součástek, tedy tam, kde nemůže dojít k jejich rozměrové a tvarové deformaci. Z technologického hlediska se jedná o ponoření součástky na velmi krátkou dobu do lázně s roztaveným zinkem. V tomto případě dochází k natavení silnější vrstvy zinku na povrch ošetřovaného materiálu. Před ponořením do roztaveného zinku se musí na materiál nejdříve nanést tavidlo. To má zabránit tvorbě oxidů a zároveň rozpustit oxidy na povrchu oceli a roztaveného zinku, takže dojde k přímému vzájemnému kontaktu obou kovů. Toho lze dosáhnout dvěma způsoby – suchým nebo mokrým zinkováním (zinkoza.sk). Suché zinkování Po odmaštění, moření a oplachu se materiál ponoří do tavidlové lázně, čímž se rozumí vodný roztok chloridu zinečnatého a chloridu amonného a dále se suší. Regenerací tavidla se udržuje obsah železa pod 1g/l, což umožňuje minimalizovat tvorbu tvrdého zinku v zinkové lázni. Na povrchu materiálu ponořením do tavidla se vytvoří tenká vrstva tavidla, která brání oxidaci. Tato vrstva tavidla také čistí hladinu roztaveného zinku od oxidů při ponořování materiálu. Před ponořením a vynořením materiálu se z hladiny roztaveného zinku stírá popel ze spáleného tavidla a oxidy zinku.

29

Po vytažení ze zinkové lázně se pozinkovaný materiál ochladí ve vodě nebo na vzduchu a je připraven ke kontrole. Mokré zinkování U tohoto způsobu je hladina zinkovací lázně rozdělena na dvě části přepážkou. V jedné části se nachází na hladině zinkové lázně vrstva tavidla – chloridu amonného. Jakmile dojde k odmaštění a odmoření, tak se materiál zanořuje přes vrstvu tavidla do zinkové lázně. Následně se materiál protáhne zinkovou lázní do její části, kde je čistá a volná hladina. Z jejího povrchu se stírá popel ze spáleného tavidla a oxidy zinku. Stejně jak při suchém zinkování se po vytažení z lázně materiál ochladí ve vodě nebo na vzduchu a připraví ke kontrole. Tyto dvě metody poskytují z hlediska kvality a úrovně protikorozní ochrany rovnocenné povlaky. Suchý způsob zinkování je běžnější, protože se dá lépe mechanizovat (zinkoza.sk).

4.1.3 Chromování Je to další metoda povrchové ochrany kovů. Chromování nárazníků a lišt, poklic kol, dveřních klik automobilů bylo výsadou 50. a 60. let minulého století. Nyní se chromování jednotlivých součástek opět dostává do popředí zájmu automobilového průmyslu. Chromování součástek se děje dvoustupňově. Nejdříve je součástka pomocí galvanizace opatřena mikronovou vrstvou slitinou mědi a cínu a poté jsou součástky smáčeny v lázni kysličníku chromu. Kompletní operace je ukončena vysušením a vyžárováním součástek. Výsledkem je lesklý a hladký chromový povrch součástek. Chromování je velmi náročné na přesnou rovinnost součástek, proto existují ještě mezioperace přebrušování (Horejš, Motejl a kolektiv, 2008).

30

Obr. 11 Chromovaný Lexus LFA (sportovniauto.cz)

4.1.4 Metalizace Je to další metoda nanášení zinkového povlaku pro ochranu součástek proti korozi. Z praktického hlediska se jedná o stříkání roztaveného kovu rozprášeného speciální tryskou metalizační pistole. Z rozžhaveného zinku uniká zinečná sůl, která se rychle usazuje na povrchu součástek při vysoké teplotě. Velmi rychle chladne, aniž by poškodila vrchní vrstvu dané součástky. Tato metoda se používá například při ochraně disků kol, nádrží, ramen kol či rámů vozidel. Používá se také nanášení hliníku (Horejš, Motejl a kolektiv, 2008).

Obr. 12 Metalizace materiálu (trybox.cz)

31

4.1.5 Lakování vozidel Hlavním úkolem lakování vozidel je chránit povrch karoserie proti vnějším vlivům, např. korozi, agresivním látkám ve vodě a vzduchu, proti nárazům kamínků. Lakování vozidel má další úkoly: •

Tvořit pevný a souvislý ochranný film

•

Být tvrdé a zároveň elastické

•

Stálobarevné

•

Vytvářet signální účinek

•

Umožňovat snadnou údržbu a čištění

Struktura laku Lak vozidla se skládá z těchto vrstev: •

Fosfátová vrstva - Díky fosfátování se vytvoří vrstva fosforečnanu železnatého na povrchu plechu. Dochází k dobrému přilnutí vrstev a vytváří velmi dobrou ochranu proti korozi.

•

Kataforická základní vrstva - Základní nátěr vytváří přilnavou vrstvu pro nátěr proti nárazům kamínků. Nanesení základního nátěru se provádí buď máčením nebo elektroforézou.

•

Ochranný nátěr proti nárazům kamínků - Tento nátěr se nanáší na vnější plochy karoserie, které jsou ohroženy nárazy kamínků. Ohroženy jsou zejména boční plochy karoserie a kapota motoru.

•

Plniče a krycí lak - Plnič se nanáší většinou strojově elektrostatickým nástřikem (ESTA) a slouží k tomu, aby vyrovnal malé nerovnosti, rýhy od broušení a póry na povrchu. Další funkcí je, že vytváří podklad pro barevný nebo podkladový a krycí lak. Jestliže se přímo na vrstvu plniče nanese krycí lak, tak přebírá plnič úlohu barevného, resp. podkladového laku (Gscheidle a kolektiv, 2007).

32

Obr. 13 Popis struktury vrstev laku na příkladu dveří vozidla (Gscheidle a kolektiv, 2007)

Druhy laků Univerzální lak Patří sem čtyřvrstvý a třívrstvý lak. Třívrstvý lak se skládá ze základního laku, plniče a krycího laku. Na vrstvu plniče se nastříká ihned krycí lak a poté se vysuší. Výhodou laku čtyřvrstvého oproti třívrstvému je to, že celková tloušťka vrstvy laku na celém povrchu karoserie je velmi rovnoměrná. Rovnoměrná tloušťka vrstvy je z důvodu, že vrstva podkladového a krycího laku má stejnou tloušťku.

Metalický lak Oproti univerzálním lakům se nanáší základní metalický lak jako barevná a efektivní vrstva a bezbarvý lak jako lesklá a ochranná vrstva. Rozstříkáváním za pomoci vzduchu se nanáší základní metalický lak a elektrostatickým stříkáním se nanáší bezbarvý lak. Postup je následující: na metalický základní lak je bez mezischnutí nanesen bezbarvý lak (mokrý na mokrý). Poté se tyto dvě vrstvy laku vysuší při cca 130ºC. Rozlišujeme několik dalších druhů laků jako nitrolaky, syntetické laky, efektivní laky, vodní, práškové a laky High-Solid (Gscheidle a kolektiv, 2007).

33

Složení laku Lak se skládá ze čtyř hlavních složek: pojiva, pigmentů, přídavných látek a rozpouštědla.

Pojivo Pojiva jsou vazbou filmu laku. Pojiva obalí pigmenty a chrání je. Látky zlepšující tvorbu filmu urychlují proces tvorby vrstvy a vylepšují zpracovatelnost laku.

Pigmenty Jsou to barevné částice, které jsou v laku v nerozpustné pevné formě a dodávají nátěru požadovaný barevný vzhled.

Přídavné látky Mezi přídavné látky patří katalyzátory, antioxidanty, plniva a antikoroziva. Katalyzátory urychlují proces schnutí a vytvrzování. Antioxidační prostředky zamezují tvorbě škraloupů a rosolování laku. Plniva zlepšují tvorbu filmu a lesk laku. Antikorozními prostředky se zlepšují ochranné vlastnosti laku (Gscheidle a kolektiv, 2007).

Rozpouštědla Rozpouštějí pevné a husté složky laku a upravují potřebnou viskozitu pro zpracování. Reakční produkty a rozpouštědla se odpařují při zpracování a při schnutí z filmu laku. Reakční produkty vznikají při schnutí v pecích a při procesu tvorby filmu (Gscheidle a kolektiv, 2007).

4.1.6 Nanášení laků Laky lze nanášet stříkáním, máčením a elektrickým stříkáním. Nanášení laku stříkáním Používá se stříkací pistole, která pracuje většinou se stlačeným vzduchem. Lak se proudově nasává vzduchem proudícím kolem injektoru a proudí k trysce. Při výstupu z trysky vzniká barevná mlha, která se nanáší na povrch. Rozlišujeme stříkání za studena a za tepla.

34

Obr. 14 Popis stříkací pistole (Gscheidle a kolektiv, 2007)

Stříkání za studena U této metody stříkání se lak zředí rozpouštědlem tak, aby bylo možné dobře stříkat. Po lakování se rozpouštědlo odpaří. Při rychlém odpaření rozpouštědla může dojít ke smrštění povrchu laku. Stříkání za tepla Zde se lak předehřívá zahřívacím zařízením v zásobníku barvy na 50 až 120 ºC. Díky tomu se sníží viskozita laku a je možné stříkat bez rozpouštědla (Gscheidle a kolektiv, 2007).

Stříkání s elektrostatickým nábojem Tato metoda elektrostatického stříkání se používá při sériové výrobě. Karoserie zde tvoří kladný pól, trysky pro stříkání barvy se připojí na záporný pól zdroje stejnosměrného napětí. Barevná mlha ja záporně nabitá a je přitahována kladně nabitou karoserií. Jsou zde nižší ztráty barvy. Lak je možné nanášet hubicemi s vysokou rychlostí rotace elektrostatickou metodou stříkání. Stříkací roboty lakují části karoserie, které nezasáhne barevná mlha z hubic s vysokou rychlostí rotace.

35

Obr. 15 Elektrostatické stříkání laku (mmspektrum.com)

Stříkání metodou Airless Je to tzv. vysokotlaké stříkání. Nástřikový materiál je pod vysokým tlakem zhruba 10 až 20 MPa. Tato metoda umožňuje rozprašování jemné mlhy i husté nanášení materiálů. Aby se mohlo pracovat s nižším hydrostatickým tlakem (4 až 6 MPa), je možné podpořit rozprašování lakovacího materiálu stlačeným vzduchem. Těchto postupů se používá hlavně k nanášení protikorozní ochrany spodku vozidla (Gscheidle a kolektiv, 2007). Nanášení laku máčením U sériové výroby se může základní nátěr nanášet máčením karoserie ve vaně se základním lakem. Přebytečný lak na karoserií se odstraňuje zavěšením a odtokovými otvory. Nanášení laku pomocí Elektroforézy Částice laku, které se vznášejí v elektrolytu, se elektricky nabijí a pohybují se k opačně nabité karoserii, na které vytvářejí rovnoměrnou vrstvu laku. Tento proces trvá tak dlouho, dokud není lakem pokryto poslední lesklé místo. Tohoto postupu

se

využívá pro první nános laku – základní lak. Kladné ionty vodíku, vzniklé při rozkladu vody elektrolýzou, putují k záporně nabité karoserii a zabraňují zde během nanášení oxidaci na plechu (Gscheidle a kolektiv, 2007).

36

5

DISKUZE V rámci konkurenčního boje se automobilky stále snaží prodlužovat životnost svých

karoserií, prodlužovat záruční dobu na jednotlivé díly karoserie. Automobilky musí zabezpečit, aby karoserie měla dobrou protikorozní ochranu. V literatuře (Vlk, 2003) je uvedeno, že ochrana proti korozi karoserií vozidel dosáhla velmi vysoké účinnosti a je zcela běžné, že výrobci poskytují až desetiletou záruční dobu. Mezi nejčastější a všeobecně používané způsoby ochrany karoserie patří opatření povrchu karoserie pozinkovanou vrstvou, které je prováděno napříč spektrem výrobců automobilů. Jak udává literatura (Vargel, 2004) je pro volbu vhodného protikorozního systému velmi důležitá znalost jeho chování v daném korozním prostředí. Žárový zinek se pro své nesporné přednosti právem stal jedním z nejčastěji aplikovaných protikorozních systémů pro ochranu ocelových konstrukcí a výrobků. Využívá se především v automobilovém průmyslu, ale i ve stavebnictví nebo v energetice. Zinkové povlaky v kombinaci s organickými nátěrovými hmotami jsou podmínkou dlouhodobé životnosti karoserií vozidel. Přestože má automobil pozinkovanou karoserii, dochází ve spárách ke kondenzaci vody a následně korozi anebo ke stejným vlivům dochází také při mechanickém poškození. Na základě literatury (Vlk, 2000) volba materiálu karoserie ovlivňuje nejenom její hmotnost, ale i její výrobní technologii a tím i cenu. Technologie výroby z ocelového nebo z hliníkového plechu či stříkaných umělých hmot jsou značně odlišné, a proto výrobci těchto materiálů sledují budoucí vývoj. V rubrice věda a výzkum v průmyslovém strojírenském měsíčníku píše (Růžička, 2013), že ustupuje do pozadí preference materiálů na bázi železa nebo vysokopevnostní oceli a hledají se nové možnosti kompozitů a nanotechnologií. Velkým přínosem je bezesporu rychle se rozvíjející obor nanotechnologií a nanomateriálů. Trend ve vývoji ochrany karoserií je používání speciálních materiálů jako jsou speciální hliníkové slitiny, případně uhlíková vlákna, karbonová vlákna a nanomateriály (kaučukové nebo polymerní nanokompozity, atd.) Automobilka BMW začátkem března 2012 otevřela novou karosárnu v Landshutu, kde elektrická auta nebudou z konvenční oceli, ale z mnohem lehčího karbonu. Karbonová vlákna také využívá automobilka Audi a vědec Benjamin Bender z centra lehkých staveb v Neckarsulmu vidí budoucnost v umělé pryskyřici. 37

6

ZÁVĚR V předložené bakalářské práci „Metody ochrany karoserií vozidel proti korozi“ je

řešena problematika korozních systémů a používání různých metod povrchové ochrany karoserií proti korozi. První část práce je zaměřena na obecné rozdělení různých druhů koroze a to na rozdělení koroze podle vnitřního mechanismu, podle prostředí, kombinace s vnějšími činiteli a podle způsobu korozního napadení. Na korozní proces působí řada vlivů, proto jsou zde popsány také činitelé ovlivňující korozi. Další část je věnována způsobům protikorozní ochrany. Ochranu kovových výrobků proti vlivům prostředí lze zajistit různými způsoby, z nichž nejběžnějšími jsou volba materiálu, úprava korozního prostředí a použití ochranných povlaků. Velmi důležitý způsob protikorozní ochrany je povrchová úprava. Proto část práce řeší tuto problematiku. Podmínkou všech povrchových úprav je příprava čistého kovového povrchu a zbavení nečistot. V poslední části práce je popsána ochrana karoserie proti korozi a uvedené různé metody povrchových ochran proti korozi. Jednou z povrchových ochran je i lakování vozidel. Jsou zde uvedeny různé způsoby nanášení laků, ale i popsáno složení a struktura laků. Mezi nejčastější a všeobecně používané způsoby ochrany karoserie patří opatření povrchu karoserie pozinkovanou vrstvou (tzv. žárové zinkování), které je prováděno napříč spektrem výrobců automobilů. Trend ve vývoji ochrany karoserií je používání speciálních materiálů, jako jsou speciální hliníkové slitiny, případně uhlíková a karbonová vlákna. Práce podává ucelený přehled o řešené problematice korozních systémů zejména v oblasti automobilového průmyslu. Lze navázat pokračováním ve výzkumu v dané oblasti protikorozní ochrany karoserií vozidel. V této oblasti výzkumu a vývoje jsou nutné neustálé inovace za úkolem získání v konkurenčním vývoji a splnění požadavků zákazníka.

38

SEZNAM LITERATURY

1. BARTONÍČEK, R. a kol. Koroze a protikorozní ochrana kovů. 1.vyd. Praha: Academia, 1966, 720 s. 2. BARTONÍČEK, R. Navrhování protikorozní ochrany. Praha: SNTL, 1980, 288 s. 3. VARGEL, CH. Corrosionof Aluminium. London: Elsevier, 2004, 617 s. ISBN 008-044495-4. 4. POLÁK, J., VELETA, P. Rukověť katodicképrotikorozníochrany. Praha: Český plynárenský svaz, 2002, 534 s. ISBN 3-527-29586-0. 5. HLUCHÝ, M., HANĚK, V. Strojírenská technologie 2. 2.vyd. Praha: Scientia, 2001, 176 s. ISBN 80-7183-245-6. 6. VOJTĚCH, D. Materiály a jejich mezní stavy. 1.vyd. Praha: VŠCHT , 2010, 212 s. ISBN 978-80-7080-741-5. 7. ŠČERBEJOVÁ, M. Strojírenská technologie. 1.vyd. Brno: Vysoká škola zemědělská v Brně, 1993, 132 s. ISBN 807157-083-4. 8. VSCHT [online]. [cit. 2014-02-10]. Dostupné z: 9. ČERNÝ, M. a kol. Korozní vlastnosti kovových konstrukčních materiálů. 1. vyd. Praha: SNTL, 1984, 234s. ISBN 620-193-669-018. 10. MM SPEKTRUM [online]. [cit. 2014-02-20]. Dostupné z: 11. HLUCHÝ, M. a kol. Strojírenská technologie. 2. Vyd. Praha: SNTL, 1969, 344 s. 12. DILINGER, J. a kol. Moderní strojírenství pro školu i praxi. 1. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2007, 612 s. ISBN 978-80-86706-19-1 13. MM SPEKTRUM [online]. [cit. 2014-02-24]. Dostupné z: 14. PANORAMIO [online]. [cit. 2014-04-06]. Dostupné z: 15. ŽÁROVÉ NÁSTŘIKY [online]. [cit. 2014-03-15]. Dostupné z: 39

16. VLK, F.Karoserie motorových vozidel. 1. vyd. Brno: proffvlk, 2000, 243 s. ISBN 80-238-5277-9. 17. VLK, F. Stavba motorových vozidel. 1. vyd. Brno: proffvlk, 2003, 499 s.

ISBN

80-238-8757-2. 18. HOREJŠ, K., MOTEJL, V. a kol. Příručka pro řidiče a opraváře automobilů. 4. vyd. Brno: Littera, 2008, 610 s. ISBN 978-80-85763-3. 19. PŘÍRUČKA ŽÁROVÉHO ZINKOVÁNÍ [online]. [cit. 2014-03-17]. Dostupné z: 20. TRYBOX-POVRCHOVÁ ÚPRAVA KOVŮ [online]. [cit. 2014-04-12]. Dostupné z: 21. SPORTOVNÍ AUTO [online]. [cit. 2014-04-12 ]. Dostupné z: 22. GSCHEIDLE, R. a kol. Příručka pro automechanika. 3. vyd. Praha: EuropaSobotáles, 2007, 688 s. ISBN 978-80-86706-17-7. 23. MM SPEKTRUM [online]. [cit. 2014-04-17]. Dostupné z:

40

SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1 Koroze u WV Beetle ...................................................................................... 11 Obr. 2 Korozní praskání mosazi v důsledku vnitřního pnutí .................................... 14 Obr. 3 Nerovnoměrná koroze prahu u Fiatu 126p .................................................... 15 Obr. 4 Galvanický článek měď - železo .................................................................... 16 Obr. 5 Schematické znázornění průběhu bodové koroze .......................................... 17 Obr. 6 Štěrbinová koroze korozivzdorné oceli pod těsněním ................................... 17 Obr. 7 Lokální odzinkování mosazi ve vodě - příčný řez ......................................... 19 Obr. 8 Rozdělení povrchových úprav ....................................................................... 24 Obr. 9 Fosfátovací linka ............................................................................................ 25 Obr. 10 Koroze u cínového a zinkového povlaku ..................................................... 26 Obr. 11 Chromovaný Lexus LFA ............................................................................. 31 Obr. 12 Metalizace materiálu ................................................................................... 31 Obr. 13 Popis struktury vrstev laku na příkladu dveří vozidla ................................. 33 Obr. 14 Popis stříkací pistole .................................................................................... 35 Obr. 15 Elektrostatické stříkání laku ......................................................................... 36

41