TPZ II dio

TEHNOLOGIJA
POVRŠ
POVRŠINSKE ZAŠ
ZAŠTITE
II. dio
Akademska godina 2010./11.
NANOŠENJE METALNIH PREVLAKA
VRUĆIM POSTUPCIMA
Negativne
osobine
galvanotehničkih
postupaka
nanošenja prevlaka:
velika potrošnja vode
velika potrošnja energije
nastajanje toksičnih otpada i mulja.
Procjenjuje se da oko 1 % opasnog otpada u EU nastaje
kao posljedica elektrokemijske depozicije.
U fizikalne postupke metalizacije spadaju:
• vruće uranjanje
• naštrcavanje
• navarivanje
VRUĆE URANJANJE
Uvjeti: 1. Osnovni metal mora imati znatno više talište od pokrivnog
2. Metali stvaraju zajedničku slitinu.
Zaštićuju se: limene ploče, trake, žice, cijevi, prešani limeni proizvodi,
sitni vijci, otkivci, odljevci i dr.
Tablica: Uobičajene temperature za vruće uranjanje
Vrsta prevlake
Temperatura
taljenja, ºC
Temp. interval
obradbe, ºC
Uobičajena
temp. obradbe,
ºC
Cink
420
440-460
450
Kositar
232
255-315
290
Olovo s 2% Sn
327
350-370
oko 360
Olovo s 11-15% Sn
Aluminij
310-340
660
700-750
oko 720
Metode predobradbe
Za postizanje kvalitetne prevlake uranjanjem nužna je
kvalitetna površina obrañivanog predmeta. U tom slučaju
osigurava se potpuno kvašenje predmeta.
Predobradba se provodi slijedećim metodama:
Odmašćivanje i dekapiranje uz ispiranje
Završno čišćenje (fluksiranje).
Za završnu se predobradbu najčešće koriste kloridni i
fluoridni fluksevi (ZnCl2 + NH4Cl ili smjesa kriolita (Na3AlF6,
NaF, KHF2 itd.)
Prema načinu primjene fluksa postoji mokri i suhi
postupak vrućeg uranjanja.
Kod mokrog postupka fluksiranje i vruće uranjanje izvode
se u jednoj operaciji.
Suhi postupak vrućeg uranjanja karakterizira fluksiranje
koje se provodi u odgovarajućoj otopini kao posebna
operacija predobrade (tzv. predfluksiranje).
Nakon
predfluksiranja
nakvašeni
predmeti
bez
meñuispiranja griju se u sušarama, nakon čega nastaje suhi
fluks.
Prevlačenje vrućim uranjanjem
Uspjeh rada ovisi o temperaturi, vremenu, brzini uranjanja,
brzini vañenja obrañivanih predmeta, sastavu taline itd.
Temperatura taline treba biti 20 ºC viša od tališta metala
prevlake.
Brzina uranjanja ograničena je za mokri postupak na 3
m/min. Ostali postupci omogućavaju znatno brže
uranjanje, osobito ako su predmeti predgrijani.
Uranjanje obično traje 2-10 min. Za mokri postupak
masa taline treba biti 15-50 puta veća od mase
predmeta koja se obradi u jednom satu.
S obzirom na sastav taline utvrñeno je da se, primjerice,
rastaljenom cinku treba dodati 0.005-0.007% aluminija
za prevlačenje komadaste robe a 0.1-0.3% za
kontinuirano prevlačenje traka i žica. Aluminij smanjuje
viskoznost taline i koči legiranje cinka s osnovnim
metalom pa tako smanjuje i debljinu sloja prevlake.
Za poolovljavanje dodaje se olovu oko 2% kositra, što
poboljšava prianjanje prevlake.
Taline aluminija ponekad sadrže 0.5-2% Be ili 2-5%
silicija radi dobivanja tanjih meñuslojeva odnosno
žilavijih prevlaka.
Budući da svojstva prevlaka ovise o načinu vañenja iz
taline, potrebno je prije nego što se predmeti izvade
ukloniti trosku da se ne bi ugradila u prevlaku. To je
posebno opasno kod aluminiranja jer je nastali Al2O3
gušći od taline pa polagano tone kroz nju.
Brzina izranjanja je oko 2 m/min da bi se predmeti mogli
ocijediti.
Tehnološki postupak pocinčavanja vrućim
uranjanjem
Vruće pocinčavanje je jedan od najvažnijih postupaka
zaštite konstrukcijskog ugljičnog čelika i lijevanog željeza
te se primarno koristi radi postizanja zaštite od
atmosferske korozije i korozije u neutralnom tlu.
Pocinčane površine stvaraju dekorativno-prihvatljivu
završnu prevlaku i produljuju vijek trajanja pocinčanih
proizvoda. Pocinčani proizvodi mogu u manje agresivnim
sredinama trajati i do 50 godina.
Oko 95% cinka za pocinčavanje odnosi se na postupak
vrućeg uranjanja.
Tijekom procesa vrućeg pocinčavanja zbog tehnoloških i
ekoloških razloga nužna je regeneracija otopina (za
odmašćivanje i dekapiranje) i pročišćavanje zraka
(obradba kiselih para iz odjela kemijske predobrade,
obrada dimnih plinova).
Danas se cjelokupan tehnološki proces vrućeg
pocinčavanja, počevši od kemijske pripreme pa do
izlaska pocinčanih proizvoda iz kade za pocinčavanje
automatski kontrolira i vodi.
Naknadna obradba
Naknadnom obradbom predmeta nakon vrućeg
uranjanja ne stanjuje se samo prevlaka već se postiže
ljepši izgled uz dodatnu zaštitu.
Obrañeni limovi se često provlače izmeñu dva valjka koji
pritiskom stanjuju prevlake, tako da se dobiju glatke i
sjajne prevlake.
Pri proizvodnji bijelog čeličnog lima, lim se iz taline vodi
kroz sloj palmina ulja koji služi kao privremena zaštita od
oksidacije.
Dugotrajnim žarenjem čitava prevlaka pretvara se u
slitinu što je u principu difuzijska metalizacija. Ovim
postupkom obrañuje se željezo s cinkovom prevlakom
pri čemu dolazi do uzajamne difuzije željeza i cinka pa
se gubi površinski sloj čistog cinka. Prevlake ovako
postaju otpornije na ljuštenje i stabilnije pri visokim
temperaturama, ali istovremeno gube sjaj.
Naknadnom obradbom vruće pocinčanih proizvoda
povećava se korozijska otpornost Zn-prevlake. To se
može postići
kromatiranjem ili fosfatiranjem tj.
kemijskom konverzijom površine cinka u film slabo
topljivog kromata ili fosfata.
Kromatiranjem nastaje bezbojni, žućkasti ili zelenkasti
film debljine 0.1-1.5 µm, koji znatno poboljšava
stabilnost prevlake u vlažnom zraku.
Fosfatiranje daje prevlaku od kristaličnih Zn-fosfata bez
metalnog sjaja i sive boje.
Novi pogoni za vruće pocinčavanje koriste dupleks
postupak tj. nakon pocinčavanja provodi se naknadno
bojenje predmeta premaznim sredstvima.
Prednosti i mane vrućeg uranjanja
PREDNOSTI
Visokoproduktivni postupak metalizacije
Velikom brzinom mogu se obraditi znatne količine
predmeta
Prevlake su dobre zaštitne moći i povoljnih
mehaničkih svojstava.
NEDOSTACI
Veliki gubitak rastaljenog metala
Opasnost od izobličenja predmeta uslijed visokih
temperatura
Visoki utrošak električne energije (stalno održavanje
metala u rastaljenom stanju).
DOBIVANJE PREVLAKE PRSKANJEM
RASTALJENOG METALA
Postupak
naštrcavanja
taline
metala
pomoću
komprimiranog plina na slabo predgrijani obrañivani
predmet (50 – 200 °C).
Od
metalnih
materijala
najviše
se
prevlače
naštrcavanjem: čelici, lijevana željeza, Ti i Ti-slitine, Al i
Al-slitine, Ni i materijali na bazi Cu i kobalta.
Princip nanošenja:
Mlaz kapljica, stvoren brzom strujom zraka ili drugog plina,
udara o podlogu pri čemu se kapljice spljošte, naglo hlade i
skrućuju u kružne pločice promjera do 0.1 mm debele do
0.05 mm. To je popraćeno stezanjem tako da pločice stisnu
mikroizbočine podloge prianjajući na nju tzv. sidrenjem. Na
poluskrutnute pločice udaraju nove kapljice tvoreći prevlaku
djelomično zavarivanjem, djelomično sidrenjem.
Za kvalitetno naštrcavanje nužna je odreñena hrapavost
površine što se postiže odgovarajućom predobradom
(tokarenjem, glodanjem i pjeskarenjem).
PREDNOSTI
mogućnost prevlačenja bilo kojeg materijala (drvo,
beton,
staklo,
karton,
plastika,
keramika);
(metaliziranje),
relativno jednostavan način rada,
mogućnost reguliranja debljine prevlake,
mogućnost zaštite velikih konstrukcija i predmeta u
sklopljenom, završnom stanju.
NEDOSTACI
Velika poroznost prevlake kod tanjih slojeva,
Veliki gubitak materijala pri prskanju,
Nedovoljna čvrstoća spajanja prevlake za površinu
predmeta.
Tablica: Vrste i materijali za naštrcavanje
Postupak
Plinsko naštrcavanje stlačenim
zrakom
Materijal za
naštrcavanje
Oblik materijala za
naštrcavanje
plastika Zn, Al
prašak, pasta,
suspenzija
Plinsko naštrcavanje kisikom
Ni, Cr, B, Si, keramika
prašak
Plinsko naštrcavanje kisikom i
stlačenim zrakom
metali, keramika
žica, prašak
Elektrolučno naštrcavanje
metali
žica
metali, tvrdi metali,
keramika
žica, prašak
Indukcijsko naštrcavanje stlačenim
zrakom
metali
žica
Elektrootporno naštrcavanje
stlačenim zrakom
metali
talina
tvrdi metali, keramika
prašak, granule
metali
tanka žica
Naštrcavanje plazmom
Naštrcavanje eksplozijom
Naštrcavanje kondenzatorskim
izbijanjem
Izbor materijala za prevlačenje odreñuje se prema uvjetima
primjene obrañenih predmeta. Prevlake od cinka koriste se
za zaštitu lijevanih željeza i čelika od atmosferske korozije, a
od aluminija u naftnoj i ljevaoničarskoj industriji. Prevlake
kositra upotrebljavaju se u prehrambenoj industriji, dok se
prevlake od bakra koriste u elektroindustriji za prekrivanje
bakelitnih dijelova i grafitnih četkica, a one od kroma za
reparature istrošenih dijelova.
Ovisno o vrsti i strukturi sloja te postupku nanošenja,
toplinski naštrcani slojevi ispunjavaju slijedeće funkcije:
povišenje otpornosti na trošenje (protiv abrazije, adhezije
te trošenja klizanjem, brazdanjem, erozijom i sl.)
zaštita od korozije
biokompatibilnost (npr. za zglobove i proteze)
električna vodljivost ili izolacija
toplinska izolacija
repariranje istrošenih dijelova
PLAMENO NAŠTRCAVANJE
Plameno naštrcavanje može se provoditi upotrebom žice ili
praška. Postupkom naštrcavanja plamenom i žicom postiže
se debljina sloja 0.1-0.5 mm. Žica kao dodatni materijal
dovodi se kontinuirano u plamenik gdje se tali. Dobivene
čestice rastaljenog metala stlačenog zraka nanose se na
osnovni materijal. prilikom nanošenja udaljenost izmeñu vrha
pištolja i obrañivanog predmeta iznosi 100 – 250 mm. kod
većeg razmaka kapljice bi se skrućivale u letu a kod manjeg
podloga bi se pregrijavala i kapljice bi se cijedile niz
površinu.
Oprema za plameno naštrcavanje praškom sastoji se od
specijalnog plamenika s malim spremnikom za prašak.
Visokolegirani metalni prašak, kao dodatni materijal, dovodi
se u prosto gdje se miješaju kisik i acetilen. Prašak izlazi s
plinovima kroz sapnicu plamenika. Na izlazu iz sapnice
acetilen izgara u struji kisika te dolazi do taljenja praška.
Mlazom plamena rastaljeni prašak se nanosi na osnovni
materijal.
ELEKTROLUČNO NAŠTRCAVANJE
Kod postupaka naštrcavanja električnim lukom i žicom,
električni luk održava se izmeñu dvije kontinuirane žice
(dodatni materijal) koje se dovode. Žičane elektrode privode
se pištolju pomoću elektromotora a na izlazu se savijaju
kako bi se sučelile pod kutom od 35 -60°.
Krajevi žice se rastale zbog topline električnog luka. Nastale
čestice taline mlazom zraka ubrzavaju se i dovode na
osnovni materijal. Debljina nanesenog sloja ovim postupkom
naštrcavanja iznosi 0.5-5 mm a ponekad i više.
NAŠTRCAVANJE PLAZMOM
Visoka energija i gustoća čine plazmu jednim od
najpopularnijih postupaka. naštrcavanja.
Električni luk uspostavlja se izmeñu W-elektrode (katoda) i
Cu-elektrode (anoda), koja je šuplja i hladi se vodom. U
izlaznu Cu-mlaznicu uvodi se smjesa praška i nosivog plina
(zrak, N2, Ar) Zrnca veličine 20-100 µm naglo se rastale i
usmjeravaju na obrañivani predmet. Debljina nanesenog
sloja iznosi 0.1-1.5 mm.
NAVARIVANJE
Postupak navarivanja je nanošenje dodatnog materijala na
osnovni materijal zbog popravka istrošenih površina strojnog
dijela ili alata. koristi se i za izradbu novih proizvoda rad
dobivanja posebnih svojstava (npr. otpornosti prema koroziji,
viša tvrdoća, postizanje odgovarajućih dimenzija istrošenog
ili oštečenog dijela, lijepog izgleda itd.).
Bitne razlike izmeñu navarivanja i zavarivanja:
Zavarivanjem se meñusobno spajaju dva osnovna materijala
uz primjenu dodatnog materijala u cilju dobivanja zavarenog
spoja istih svojstava kao i osnovnog materijala. navarivanje
se izvodi zbog popune istrošenih površina, ili radi
poboljšanja površina na pojedinom strojnom dijelu ili alatu.
Kod navarivanja se zbog lokalnog ograničenog taljenja
osnovnog materijala postiže čvrsta veza izmeñu navarenog
spoja i osnovnog materijala. Opasnost od mikrostrukturnih
promjena i naprezanja nastoji se umanjiti predgrijavanjem
odnosno žarenjem nakon navarivanja. Oprema i tehnike
rada, a i dodatni materijal slični su kao i kod zavarivanja.
Specifični problemi kod navarivanja su:
1.Utjecaj miješanja osnovnog i dodatnog materijala na
mikrostrukturu navara.
2.Utjecaj različitog koeficijenta istezanja kod navarivanja
raznorodnih materijala.
3.Izbor dodatnog materijala u odnosu na kvalitetne zahtjeve
navarene površine.
4.Izbor osnovnih materijala koji se mogu navarivati.
Za povećanje otpornosti na trošenje nanose se navareni
slojevi velike tvrdoće, koji se ponekad i ne obrañuju
strojnom obradom. U tom slučaju najčešće se dodaju
kompleksni dodatni materijali s visokim udjelom karbida
(W, V i Cr-karbida).
Na aluminij i njegove slitine navaruje se nehrñajući čelik
zbog povećanja otpornosti na abrazijsko trošenje.
Za povećanje korozijske otpornosti koriste se čisti metali
(nikal) ili slitine visoke korozijske otpornosti (Cr-Ni čelici,
dupleks čelici). kod posebnih korozijskih uvjeta (npr.
korozija u vrućim plinovima) koriste se superlegure na
bazi kobalta i nikla.
PREDNOSTI
djelomično rastaljeno stanje osnovnog materijala
osigurava bolju metaluršku vezu navarenog sloja i
osnovnog materijala,
mogućnost nanošenja navarenih slojeva veće
debljine (najčešće 1-10 mm),
mogućnost nanošenja višestrukih slojeva,
navareni slojevi mogu se nanositi na bilo koje
metalne materijale (čelik, obojeni metali).
NEDOSTACI
relativno velika deformacija obrañivanih predmeta
zbog visokog unosa topline i eventualne martenzitne
transformacije nakon hlañenja,
otežano je nanošenje navarenog sloja na dijelove
složenijih oblika.
potrebna je dodatna obradba uz uvjet točne
geometrije površine.
POSTUPCI NANOŠENJA ORGANSKIH
TVARI
Površinska obradba nanošenjem organskih tvari jedan je od
najčešćih načina zaštite metalnih površina. Ovi postupci se
najčešće koriste kao završni postupci prevlačenja materijala.
U ove postupke spadaju:
o nanošenje organskih premaza - ličenje (bojanje i lakiranje)
o plastifikacija (prevlačenje plastičnim masama)
o gumiranje
o bitumeniziranje i
o postupak konzervacije (privremena zaštita).
Funkcija organskih prevlaka:
o povećanje korozijske otpornosti
o povećanje otpornosti na trošenje abrazijom
o dekorativne svrhe.
Primarna funkcija organskih prevlaka je da djeluju kao
barijera izmeñu obrañenog predmeta i okružujuće sredine.
Bitno je da prevlake osiguraju otpornost na transport iona,
vode, kisika i naboja kroz zaštitni film. U slučaju da se pojavi
oštećenje prevlake važno je da ona ima svojstvo tzv.
samozacijeljivanja, što se postiže prisustvom inhibitora koji
imaju sposobnost smanjivanja korozijskog procesa.
Radi postizanja optimalne otpornosti na koroziju i trošenje
nužno je korištenje višestrukih slojeva organskih prevlaka.
ORGANSKI PREMAZI
Organski premazi su tvari tekuće, pastozne ili praškaste
konzistencije koje, nanesene u tankom sloju na podlogu
stvaraju čvrstu prevlaku. Takva prevlaka mijenja
svojstva površine na koju se nanosi.
Premaz (boja) je sloj polimernog veziva u kome su
sadržani pigmenti i drugi dodaci.
Premazi su tekući ili praškasti proizvodi u kojima su
sadržani pigmenti, a naneseni u vrlo tankim slojevima na
podlogu prelaze u tvrd, dobro prianjajući film, koji služi u
zaštitne i/ili dekorativne svrhe.
Lakovi su pigmentirane ili nepigmentirane otopine veziva u
organskim otapalima koje daju relativno tvrde i glatke
zaštitne slojeve. Pigmentirani lakovi se nazivaju lak-bojama.
OSNOVNE KOMPONENTE ORGANSKIH PREMAZA
vezivna sredstva
pigmenti
otapala
punila
aditivi
VEZIVNA SREDSTVA (VEZIVA)
Nehlapljivi dio organskog premaza.
Povezuje druge komponente.
Osigurava prianjanje na površinu.
Povećavaju otpornost na mehaničke i kemijske
utjecaje (u završnom sloju premaza).
Najpoznatija veziva su na bazi alkidnih smola,
klorkaučuka, bitumena, silikonskih smola, epoksidnih
i poliuretanskih smola.
Ulja - od svih ulja koja se koriste u tehnici za premazna
sredstva koriste se masna ulja koja su gliceridni esteri
zasićenih i nezasićenih masnih kiselina. Od masnih
ulja u zaštiti od korozije najviše se primjenjuju sušiva
masna ulja - laneno ulje i u manjoj mjeri terpentin.
Premazna sredstva na bazi sušivih ulja pigmentirana
olovnim minijem dobro su se pokazala na površinama
čelika očišćenim ručnim alatom. Veliki nedostaci
premaza na bazi sušivih ulja su sporo sušenje, mala
termička postojanost i mala otpornost prema kemijskim
utjecajima.
Alkidne smole su složeni poliesteri dobiveni
esterifikacijom polialkohola i dikarbonskih kiselina
(najčešće anhidrida ftalne kiseline). Smole na bazi
glicerina zovu se gliftalne, a na bazi pentaeritrita
pentaftalne smole. Premazi se dobivaju otparavanjem
otapala i reakcijom izmeñu komponenata.
Alkidni premazi su postojani u atmosferi, ali im je
otpornost prema kemijskim i mehaničkim utjecajima
osrednja. Premazi su sjajni i glatki. Alkidne smole s
ugrañenim atomom metala (npr. Al) grade premaz s
povećanom postojanošću u alkalijama i vodi.
Bituminozni materijali su smjese više materijala,
čiji sastav može prilično varirati. Svi oni imaju
osobine termoplastičnih smola. Mogu biti prirodnog
podrijetla (asfalt) ili predstavljaju ostatke pri preradi
nafte, ugljena itd. (naftni bitumen, katran kamenog
ugljena i dr.). Bituminozna veziva su crne boje, a
premazi nastaju isparavanjem otapala u kojem su
bituminozni materijali topivi. Dobro prianjaju za
metalne i mineralne podloge.
Klorkaučuk se dobiva kloriranjem prirodnog kaučuka,
sintetičkog polizoprena ili specijalnih polimera. Premaz
nastaje otparavanjem otapala. Premazi klorkaučuka su
otporni prema kiselinama lužinama i mnogim drugim
anorganskim spojevima. Postojani su u atmosferskim
uvjetima, ne propuštaju vodenu paru i nezapaljivi su, a
granica otpornosti je oko 80 ºC.
Ciklokaučuk je proizvod ciklizacije prirodnog kaučuka.
Ciklizacija se postiže anorganskim (sulfatna, fosfatna
kiselina) ili organskim kiselinama (trikloroctena kiselina) ili
solima tih kiselina. Film ciklokaučuka je dosta krt i zato
premazno sredstvo mora sadržavati omekšivače, ulje,
alkidne smole itd.
Osnovno svojstvo ciklokaučuka je njegova postojanost u
vodi, otopinama soli, kiselinama i alkalijama. Ciklokaučuk
nije otporan prema mnogim otapalima, mineralnim uljima i
mastima. Za razliku od klorkaučuka, postojan je do 140 ºC.
Kopolimeri vinilklorida (polivinilklorid) uslijed visoke kemijske
otpornosti ima dosta široku primjenu. Da bi dobio svojstva
premaznog materijala (topivost, viskozitet), PVC se
kopolimerizira različitim monomerima i dobiva se veliki broj
njemu sličnih proizvoda koji se koriste u premaznim
sredstvima pod zajedničkim nazivom vinilne smole.
Kopolimeri vinilklorida grade premaze uparavanjem
otapala. Dobiveni premazi imaju sljedeća svojstva:
o visoku otpornost prema kiselinama, lužinama, mastima,
uljima i vodi,
o dobru postojanost u atmosferi uz očuvanje sjaja,
o malu propustljivost za vodu, plinove i elektrolite,
o visoku elastičnost i žilavost,
o dobru otpornost prema zapaljenju.
Epoksidne smole su polimeri koji sadrže reaktivne
epoksidne (etilenoksidne) grupe i sekundarne
hidroksilne grupe. Najveću primjenu nalaze produkti
sinteze epikloridina i difenilpropana.
Premazi na bazi epoksidnih smola su veoma otporni
prema kemikalijama, dobro prianjaju skoro na sve
površine, imaju dobra mehanička svojstva i glatku
površinu. Otporni su na temperaturama od 120 do 140
ºC. Pod djelovanjem sunčeve svjetlosti ovi premazi
pokazuju sklonost kidanju.
Poliuretanske smole
Premazi na bazi poliuretanskih smola, u ovisnosti o
reakcijskim partnerima, nastaju po sličnom tipu
reakcija kao epoksidni premazi.
Poliuretanski premazi imaju dobre mehaničke
osobine, veoma su kemijski postojani, naročito u
kiselinama i organskim otapalima, imaju trajan sjaj.
PIGMENTI
Pigmenti su uz inhibitore, veziva i punila glavne
komponente premaznog sredstva i uvjetuju
zaštitna svojstva premaza.
Pigmenti
su
praškaste,
fino
dispergirane
anorganske ili organske, obojene ili bezbojne
supstancije s velikim indeksom loma, praktički
netopive u otapalima i vezivima.
Većina pigmenta (oko 80 %) su anorganski spojevi:
oksidi, hidroksidi, soli metala itd. Kao pigmenti
koriste se još metalni praškovi, grafit i organski
spojevi.
Uloga pigmenata:
o premaze čine obojenim i neprozirnim čak i pri malim
debljinama
o povećavaju zaštitna svojstva
o povećavaju kemijsku postojanost premaza
o povećavaju toplinsku postojanost premaza
o poboljšavaju refleksiju svjetlosti u cilju smanjenja
zagrijavanja, odnosno fotodestrukcije premaza
o poboljšavaju mehanička svojstva premaza itd.
Prema svojstvima i ulozi koju imaju u premazu pigmenti se
dijele na pigmente za osnovne premaze i pigmente za
pokrovne premaze.
Osim kemijskog sastava značajan utjecaj na svojstva i
ulogu pigmenata imaju i veličina i oblik čestica.
Prema obliku razlikujemo dvije grupe pigmenata:
kuglice, romboedarske, tetragonalne ili heksagonalne
kristale,
lamele, listići i iglice.
cinkovo bjelilo (ZnO) ima neutralizirajuće djelovanje,
cink u prahu katodno zaštićuje metal,
cinkovi kromati djeluju pasivirajuće na željezo, aluminij i
magnezij,
željezov oksid (Fe2O3) pruža zaštitu u atmosferi i morskoj
vodi,
titanov dioksid (TiO2) inertan je prema kemijskim i
atmosferskim utjecajima,
silicijev karbid (SiC) pruža zaštitu od kiselina i dimnih
plinova,
crni pigmenti (ugljen, grafit i čaña),
olovni minij (crveni minij, Pb3O4 ) inhibicijsko i pasivirajuće
djelovanje,
olovni
sulfat
(PbSO4)
pokazuje
inhibitorsko
i
neutralizirajuće djelovanje,
bazični olovni karbonat (olovno bjelilo, PbCO3 i Pb(OH)2 ),
olovni kromat (PbCrO4) djeluje pasivirajuće na željezo.
TOKSIČNI
Što su čestice pigmenta sitnije, to su veća prepreka
prodiranju elektrolita i korozijskih agensa kroz
premaz. Još bolji rezultat se postiže primjenom
smjese pigmenata različitih veličina i oblika.
PUNILA
Punila su bijeli ili slabo obojeni anorganski praškasti
materijali kristalne ili amorfne strukture. Znatno su
jeftiniji od pigmenata i često se dodaju vezivima
umjesto jednog dijela pigmenata, čime se smanjuje
cijena premaznih sredstava. Odgovarajuća punila
poboljšavaju mehanička svojstva premaza, njihovu
kemijsku postojanost i zaštitna svojstva. Sprječavaju
taloženje pigmenata a utječu i na druga svojstva
premaza.
Najveću primjenu kod antikorozijskih premaza nalaze:
Barit - (BaSO4) je postojan u kiselinama,
lužinama i sumpornim spojevima, povećava
kompaktnost premaza i smanjuje difuziju kroz
njih;
Kalcit - (CaCO3) se primjenjuje u osnovnim
premazima koji se eksploatiraju u atmosferi
kiselih
plinova.
On
sprječava
taloženje
pigmenata, održava sjaj pokrivnih premaza,
primjenjuje se u protupožarnim premaznim
sredstvima
zbog toga što se pri njegovoj
termičkoj razgradnji oslobaña CO2;
Grafit - sivo-crno, sjajno listasto punilo, termički vrlo
postojano, otporno na djelovanje kiselina, lužina i
agresivnih plinova industrijskih atmosfera, daje
premazima dobra mehanička svojstva. Čuva
premaze od mehaničkih oštećenja te sprječava
prodiranje vode i plinova;
Silicijev-karbid (SiC) - kemijski jako postojan i ima
visoku mehaničku otpornost; primjenjuje se kao
punilo u premazima predviñenim za eksploataciju u
agresivnim kiselim sredinama i povećava otpornost
premaza na habanje.
ADITIVI
Katalizatori polimerizacije (umrežavanja),
omekšivači (homogeniziraju film premaza),
sredstva protiv pjenjenja,
sredstva za sprječavanje sedimentiranja,
disperzanti (pomoćna sredstva za stabilnost suspenzije).
OTAPALA
Hlapljive organske tvari koje fizikalno otapaju
veziva premaznih sredstava.
Uloga im je prvenstveno u reguliranju fizikalnih
svojstava boje (viskoznost, tečljivost, brzina
sušenja i sl.).
Koriste se za skidanje starih premaza te za
odmaščivanje.
Najvažnija
otapala:
aromatski
i
alifatski
ugljikovodici (toluen, ksilen, benzini),
i jeftini
alkoholi.
Razrjeñivači su isparljive organske tekućine koje se u
smjesi sa otapalima primjenjuju za dotjerivanje
viskoziteta premaznih sredstava prije njihova
nanošenja. Nije rijedak slučaj da se jedni spojevi u
nekim slučajevima primjenjuju kao otapala, a u drugim
kao razrjeñivači.
Osim osnovne primjene, otapala se koriste za skidanje
starih premaza. Znatne količine razrjeñivača se
primjenjuju za odmašćivanje površina prije nanošenja
premaza.
PODJELA PREMAZNIH SREDSTAVA
Prema sastavu – podjela temeljena na vrsti veziva, a ponekad i na
vrsti pigmenta ili otapala.
Prema načinu očvršćivanja – konvertibilni i nekonvertibilni.
Prema osnovnoj namjeni – sredstva za zaštitu od korozije,
sredstva za zaštitu od biološkog obraštaja, za dekoraciju, električnu
izolaciju i sl.
Prema broju komponenata – jednokomponentni (1-K)
dvokomponentni (2-K)
višekomponentni.
Prema ulozi u premaznom sustavu (temeljna, meñuslojna i
pokrivna premazna sredstva).
Prema trajnosti zaštite – kratkotrajni (do 5 godina), srednje trajni
(5-10 godina) i dugotrajni (10-20 godina).
Svojstva premaza koja su od posebnog značaja za sustav
zaštite od korozije:
-
prionjivost i kompatibilnost
apsorpcija i propusnost
mehanička svojstva
toplinska svojstva
svojstva kod izlaganja svjetlosti.
Prionjivost za podlogu za vrijeme funkcionalne trajnosti
sustava jedno je od osnovnih svojstava premaza. Gubitak
prionjivosti nastaje:
o kada unutrašnje naprezanje u sloju premaza nadjača sile
prianjanja za podlogu,
o zbog postojanja površinskog sloja ulja, masnoće, vode ili
nekog drugog onečišćenja podloge. Kod onečišćene
podloge, sile potrebne da nadvladaju silu prianjanja za
podlogu su bitno manje nego kada je podloga čista.
Kompatibilnost - temeljni premazi, odnosno prevlake i
pokrivni premazi moraju meñusobno biti kompatibilni
(snošljivi). Za kompatibilnost su u prvom redu mjerodavna
vezivna sredstva (veziva premaza). Preporuča se cijeli
premazni sustav izvesti sredstvima istog proizvoñača. Kod
nepoznatog kemijskog sastava postojećeg premaza
kompatibilnost je potrebno unaprijed ispitati. Na ovo treba
naročito obratiti pažnju pri obnovi starog premaza.
Apsorpcija - je složen proces koji ovisi o karakteristikama
premaza: polarnosti polimernih molekula, umreženosti
polimera, prisutnosti vode u polimernoj strukturi ili u
intermolekularnim prazninama, topivim komponentama,
debljini sloja premaza, te o karakteristikama okoliša:
salinitetu, temperaturi, brzini protjecanja itd.
Propusnost - eksperimentalni podaci pokazuju da je
odreñeni broj sustava premaza propusan za vodu i kisik u
dovoljnoj mjeri da može doći do korozije metala.
Propusnost ovisi o:
• prisutnosti pigmenta,
• vrsti pigmenta,
• koncentraciji,
• disperziji,
• veličini i geometriji čestica.
Premaz propušta vodu difuzijom ili protjecanjem kroz
mikrokapilare u mreži polimera. Prisutni pigment prekida ove
kapilare i sprječava prolaz vode, a u nekim slučajevima i
kisika.
Mehanička svojstva premaza – su: tvrdoća,
fleksibilnost, krtost, otpornost na abraziju, lom, ulegnuća i
dr. Ona moraju biti izbalansirana jer je ponekad jedno
svojstvo u opoziciji s drugim.
NANOŠENJE
PREMAZA
ČETKOM
(KISTOM)
LOPATICOM
VALJCIMA
PRSKANJEM
URANJANJEM
Nanošenje premaza prskanjem (štrcanjem):
- Izvodi
se komprimiranim zrakom na sobnoj ili povišenoj
temperaturi ili bezračnim postupkom.
- Za zračno prskanje koriste se pištolji u koje se uvodi
zrak pod tlakom i premazno sredstvo koje se zrakom
raspršuje.
- Viskoznost se snizuje dodatkom razrjeñivača, što
produžuje sušenje, daje tanje poroznije slojeve, povećava
opasnost od požara te jače zagañuje zrak.
- Gubici prskanjem u okolinu kreću se od 20 do 50 %
ovisno o obliku proizvoda.
- Glavna prednost zračnog prskanja je velika brzina
nanošenja, ravnomjerna debljina i estetski dojam prevlake.
Bezračno prskanje
- Može biti pneumatičko ili hidrauličko.
- Mlaz premaznog sredstva nastaje u pištolju bez
miješanja sa zrakom visokotlačnim potiskivanjem zrakom
ili nekim drugim plinom, odnosno pumpom za samu boju
(hidraulički).
- Veća produktivnost u odnosu na zračno prskanje.
- Mogu se dobiti znatno deblje prevlake.
Nanošenje premaza uranjanjem:
Postupak se koristi za nanošenje premaza na manje
predmete.
Nužno je razrjeñivanje i naknadno ocjeñivanje viška
premaza.
Mali gubici ali teško postizanje jednolične debljine
prevlake kod složenijih oblika.
OSNOVNI MODEL ZAŠTITE PREMAZOM
Ukupna debljina premaznog sustava kreće se od 60 do 600 µm.
IZRADA SUSTAVA ZA ZAŠTITU OD
KOROZIJE PREMAZIMA
Izrada sustava za zaštitu od korozije premazima
obuhvaća:
izradu projektne dokumentacije
pripremu površine
nanošenje premaza
kontrolu kvalitete uspostavljenog sustava zaštite
Projektna dokumentacija
Projektna dokumentacija odreñuje tip (ili više tipova
premaznog sredstva, način pripreme površine, metodu
nanošenja premaza, metode kontrole provedenih radova,
načine ispravljanja uočenih nedostataka, mjere zaštite
zdravlja i okoliša, potvrde o svojstvima i kvaliteti
korištenih materijala izdane od strane proizvoñača i
neovisnih institucija i način održavanja sustava zaštite od
korozije.
Sprega makroklime i vrsta atmosfere
Osnovna vrsta
Normalna atmosfera
Razred
korozivnosti
1i2
2i3
Agresivna atmosfera
3 do 5
4 do 5
Opis
Vrsta atmosfere
Malo korozijsko opterećenje:
Atmosfera bez spomena vrijedne
količine sumpornog dioksida i
drugih štetnih tvari: npr. seoska
područja i mali gradovi.
Umjereno korozijsko
opterećenje: Atmosfera s
umjerenim sadržajem sumpornog
dioksida i drugih štetnih tvari: npr.
gusto naseljena područja bez jake
koncentracije industrije.
Jako korozijsko opterećenje:
Atmosfera s visokim sadržajem
sumpornog dioksida i drugih
štetnih tvari: npr. područje s
nagomilanom industrijom i zone
koje leže u smjeru glavnih vjetrova
tih područja.
Vrlo jako korozijsko opterećenje:
Atmosfera onečišćena korozijski
posebno štetnim tvarima: npr.
kloridima i/ili sa slanom visokom
relativnom vlagom u zraku.
Seoska
Gradska
Industrijska
Morska
Standardi koji odreñuju
stupnjeve korodirane površine čelika i kvalitetu njene
pripreme
ISO 8501-1:2007
Svensk standard SIS 055900.
Deutsche Industrie – Norme DIN 55928.
British Standard Specification BS 4232.
ASTM D2200 – 95.
The American Society for Testing and Materials
Ocjena stanja i odreñivanje stupnja korodiranosti
metalne površine
Stupanj korodiranosti
A
B
C
D
Izgled površine čelika
Površina čelika potpuno prekrivena okujinom koja dobro prianja
i hrñom u tragovima, ako je uopće i ima; odgovara stanju
površine čelika poslije valjanja.
Površina čelika je počela hrñati i s nje je počela ispadati okujina;
odgovara stanju površine čelika koji je na otvorenom prostoru,
nezaštićen bio izložen dva do tri mjeseca djelovanju relativno
agresivne atmosfere.
Površina čelika s koje se okujina odvojila djelovanjem hrñe
nastale ispod nje ili koja se može sastrugati te na kojoj se
jamičasta korozija može vidjeti prostim okom; stanje površine
čelika odgovara jednogodišnjem izlaganju agresivnoj atmosferi.
Površina čelika s koje se okujina odvojila pod djelovanjem hrñe
i na kojoj se jamičasta korozija vidi golim okom; odgovara
stanju površine koja je približno tri godine izložena djelovanju
agresivne atmosfere.
Priprema površine prema normi ISO 8501-1
Priprema površine mlazom abraziva
Oznaka Naziv-pojam
Definicija
Sa 2
Temeljito čišćenje Površina mora biti (gledano bez povećala) čista, bez vidljivih
tragova ulja, masti i prljavštine te gotovo potpuno bez okujine,
mlazom
1/2
Sa 2
Vrlo temeljito
čišćenje mlazom
Sa 3
Čišćenje mlazom,
do odstranjivanja
svih nečistoća s
čelika
hrñe, premaza i stranih nečistoća. Svi preostali ostaci moraju
čvrsto prianjati. Vidi usporedne uzorke: B Sa 2, C Sa 2 i D Sa 2 u
ISO 8501-1.
Površina mora biti (gledano bez povećala) čista, bez vidljivih
tragova ulja, masti i prljavštine te skoro potpuno bez okujine, hrñe,
premaza i stranih nečistoća tako da možda preostali tragovi mogu
izgledati kao blage mrlje ili sjene. Vidi usporedne uzorke: A Sa
21/2, B Sa 21/2, C Sa 21/2 i D Sa 21/2 u ISO 8501-1.
Površina mora biti (gledano bez povećala) čista, bez vidljivih
tragova ulja, masti i prljavštine te potpuno bez okujine, hrñe,
premaza i stranih nečistoća. Površina mora biti jednoličnog
metalnog izgleda. Vidi usporedne uzorke: A Sa 3, B Sa 3, C Sa 3 i
D Sa 3 u ISO 8501-1.
Priprema površine ručnim skidanjem hrñe
Površina mora biti (gledano bez povećala) čista od vidljivih
St 3
Ručno uklanjanje
tragova ulja, masti i prljavštine, te bez okujine, hrñe, premaza i
hrñe
stranih onečišćenja, tako da pokazuje slabi metalni sjaj. Vidi
usporedne uzorke: B St 3, C St 3 i D St 3 u ISO 8501-1.
Stupnjevi čišćenja mlazom
za STANJE POVRŠINE C
Stupnjevi čišćenja mlazom
za STANJE POVRŠINE A
Stupnjevi čišćenja mlazom
za STANJE POVRŠINE B
Stupnjevi čišćenja mlazom
za STANJE POVRŠINE D
KONTROLA KVALITETE SUSTAVA
ZAŠTITE PREMAZIMA
Provodi se prije, za vrijeme i nakon uspostave sustava zaštite.
Uvjeti na mjestu izvoñenja radova moraju biti dokumentirani tijekom
cijelog perioda izvoñenja zaštite. Pod uvjetima na mjestu izvoñenja
obično se podrazumijevaju temperatura zraka, temperatura podloge,
relativna vlažnost i temperatura rosišta.
KONTROLA
PREVLAKA
DEBLJINA
MOKROG
SLOJA
VIZUALNI
PREGLED
DEBLJINA
SUHOG
SLOJA
ISPITIVANJE
PRIONJIVOSTI
ISPITIVANJE
POROZNOSTI
DEBLJINA MOKROG SLOJA PREMAZA
Debljina mokrog sloja premaza mora se kontrolirati jer je
preduvjet za postizanje propisane debljine suhog sloja.
Odreñivanje se vrši odmah nakon nanošenja premaza na
podlogu. Odnos izmeñu debljine mokrog sloja i suhog sloja
dan je jednadžbom:
debljina vlažnog sloja
debljina suhog sloja =
% otapala
Ureñaj za mjerenje debljine
mokrog sloja premaza
Postupak odreñivanja debljine
mokrog sloja premaza
“Češalj” za mjerenje debljine mokrog sloja premaza.
VIZUALNI PREGLED PREVLAKA
Obavlja se nakon sušenja mokrog sloja premaza. Nedostaci
uočeni vizualnim pregledom redovito ukazuju na pogreške u
tehnologiji i mogućnost njihova ispravljanja. Opis stanja
utvrñenog vizualnim pregledom u pravilu sadrži što više
brojčanih pokazatelja i fotografsku dokumentaciju. Njime se
može ustanoviti je li prevlaka hrapavija ili glaña, sjajnija ili
mutnija, svjetlija ili tamnija, ima li na njoj mrlja, pruga,
mjehurića, udubina, raspuklina i šupljina.
MJERENJA DEBLJINE SUHOG SLOJA
PREVLAKA
Instrumenti za mjerenje debljine suhog sloja rade na
magnetskom ili elektromagnetskom principu mjerenja.
Magnetske se metode najpovoljnije za kontrolu
nemagnetičnih
prevlaka
na
magnetičnim
(feromagnetičnim podlogama). Feromagnetični su
materijali Fe, Ni, Co i njihove slitine. Magnetskim
metodama debljina prevlaka odreñuje se mjerenjem
veličina koje su s njom povezane, a to su: privlačna sila
izmeñu magneta i uzorka koji je s njim u dodiru,
magnetska indukcija u prostoru uz magnet i prislonjeni
uzorak koja ovisi o magnetskoj permeabilnosti prevlake i
podloge.
Veličina magnetske indukcije ovisi o udaljenosti metalne
podloge i sonde instrumenta.
Mjerenje metodom vrtložnih struja osniva se u razlici
vodljivosti izmeñu prevlaka i podloga. Vrtložne struje u
vodljivom dijelu uzorka nastaju djelovanjem mjerne
sonde kroz koju teče visokofrekventna struja, a pri
mjerenju je prislonjena na uzorak. Kod nemagnetskih
podloga inducira se mali strujni tok u vodljivom
materijalu čija veličina ovisi o udaljenosti sonde od
osnovnog materijala, što je zapravo mjera za debljinu
premaza.
Ureñaj za mjerenje debljine suhog
sloja prevlaka.
Folije za kalibraciju ureñaja.
Ispitivanje prionjivosti (adhezije) prevlake
Odreñivanje prionjivosti premaza
metodom urezivanja mrežice.
displej
hidraulička
pumpa
metalni valjci koji se
lijepe za površinu na
kojoj je nanesen premaz
PosiTest ureñaj za ispitivanje prionjivosti.
ODREðIVANJE POROZNOSTI PREVLAKA
Niskonaponski ureñaj za
ispitivanje poroznosti prevlaka
“metodom mokre spužve”.
Kontrolna lista sustava za zaštitu od korozije premazima
RADNI UVJETI
Temperatura okoline (°C)
Relativna vlažnost zraka (%)
Kritična vlažnost zraka (%)
Ličenje
DOZVOLJENO
NIJE DOZVOLJENO
KARAKTERISTIKE METALNE POVRŠINE
Temperatura metala (°C)
Stupanj zahrñalosti metalne površine
Stupanj očišćenosti metalne podloge
KARAKTERISTIKE PREMAZA
Vrsta premaza
Broj slojeva
Debljina metalne prevlake (µm)
Debljina jednog sloja premaza (µm)
Debljina dva sloja premaza (µm)
Poroznost premaza
Prionjivost premaza
ZAKLJUČAK
Datum:
Kontrolirao:
PLASTIFIKACIJA
Plastifikacija je postupak površinske obradbe metalnih i
nemetalnih materijala kod koje se dobivaju prevlake
znatne debljine (0.2-10 mm).
Svrha ovih prevlaka je primarno povećati otpornost na
koroziju u kiselim sredinama.
Prevlake za plastifikaciju po sastavu su srodne
premazima s poliplastičnim vezivima.
Najvažniji postupci plastifikacije su lijepljenje, vruće
prskanje, nataljivanje, fluidizacija i elektrostatičko
naprašivanje.
Postupkom lijepljena nanose se plastične folije i ploče
(najčešće na čeličnim podlogama).
Korišteno ljepilo mora biti kompatibilno s podlogom i
prevlakom. Zbog što čvršće adhezije koriste se dipolni
poliplasti. Ovaj se postupak primarno koristi za zaštitu
unutrašnjosti posuda i vanjskih površina cijevi.
Postupkom vrućeg prskanja poliplasta provodi se
nanošenjem kapljica ili toplinski omekšanih zrnaca na
podlogu pomoću pištolja. Za grijanje se koristi plamen
acetilena i zraka a za raspršivanje zrak. Najčešće se
ovim postupkom nanosi nekoliko slojeva po 0.3 mm
debljine.
Postupak nataljivanja provodi se vrućim oblaganjem
bez ljepila, po čemu se poliplast djelomično rastali.
Postupak je sličan lijepljenju, ali se izvodi valjanjem, pri
kojem se vruća termoplastična traka spaja s
aluminijskom ili čeličnom trakom.
Postupak plastifikacije fluidizacijom ostvaruje se
uranjanjem predgrijanog predmeta (100-200 °C iznad
temperature tališta poliplasta) u uskovitlani sloj
praškastog poliplasta, koji se dobiva propuhivanjem
zraka ili dušika. U roku od 5-10 sekunda na
obrañivanom predmetu taljenjem nastaje prevlaka.
Elektrostatičko naprašivanje se primijenjuje za
plastifikaciju metalnih podloga pomoću pištolja, u koji se
prah dovodi pneumatski. Postupak se provodi u
zatvorenim kabinama, a prevlaka se dobiva taljenjem
praha pri temperaturi 180-250 °C.
Dobivene su prevlake glatke debljine 0.05-1.5 mm.
GUMIRANJE
Gumiranje je postupak sličan plastifikaciji ali postoje
odreñene razlike. Najčešće se koriste gumiranje
pomoću gumenih ljepila.
Na ploče od meke gume ili ebonita (tvrda guma s više
od 30% S) nanosi se ljepilo, a nakon toga se pritišće
valjcima ili drugim alatom. Debljina obloge je 3-12 mm,
a gumira se višeslojno. Ukoliko se koristi sirova guma
(kaučuk) najčešće se provodi naknadna vulkanizacija
(otvrdnjavanje umrežavanjem na hladno ili uz grijanje
vrućim zrakom ili vodenom parom).
Gumiranje se provodi u cilju zaštite unutrašnjosti
posuda i cijevnih dijelova postrojenja.
BITUMENIZACIJA
Bitumenizacija je postupak nanošenja bituminoznih tvari
(naftni bitumen
i katran
kamenog
ugljena).
Bitumeniziraju se čelične i betonske konstrukcije u cilju
zaštite podzemnih i podvodnih konstrukcija.
Postupak se izvodi lijepljenjem ili nataljivanjem
bitumenskih
bandaža
(tkanine
impregnirane
bitumeniziranim tvarima nalijevanjem kod temperature
oko 200 °C.
Tkanina (na bazi sintetičkih ili staklenih vlakana)
ojačava (armira) prevlaku. Debljina jednostruko
armirane bandaže je oko 4 mm. Magistralni cjevovodi
se najčešće dvostruko bandažiraju (debljina i do 10
mm) pogonski ili terenski.
Pogonskom bitumenizacijom nataljivanjem na čelične
cijevi, bez armiranja, dobiju se prevlake debljine 0.5-2.5
mm a uz armiranje i do 5 mm. Tijekom bitumeniziranja
cijevi najčešće rotiraju.
Terenski cjevovodi bitumeniziraju se na taj način da se
cijevi provlače kroz ureñaj ili se ureñaj za bitumenizaciju
giba uzduž cijevi.
Trajnost ovih prevlaka je nekoliko desetljeća.
Temperaturno područje primjene bitumeniziranih
prevlaka je ograničeno. Različitim postupcima obradbe
bitumena ili katrana temperaturno područje primjene
ovih prevlaka može se proširiti od -15 °C do 120 ° C.
PRIVREMENA ZAŠTITA
Privremena zaštita ili konzervacija metalnih površina je
postupak kojim se ureñaji i oprema (oružje, grañevinska
i poljodjelska mehanizacija, instalacije za grijanje itd.)
privremeno zaštićuju (od 7 dana do dvije godine),
uglavnom protiv atmosferske korozije.
Za to se koriste kapljevita i polučvrsta maziva (vazelin,
bitumen), zaštitni voskovi itd.
Sredstva za privremenu zaštitu sadrže inhibitore
korozije, tvari koje istiskuju vodu s površine itd. Zaštitna
ulja i masti se nanose mazalicama, nauljivanjem
(četkama,
krpama,
uranjanjem,
prelijevanjem,
prskanjem). Dekonzervacija se provodi jeftinim
otapalima (benzin, petrolej, špirit itd.)
Za privremenu zaštitu mogu se rabiti i lakovi koji se lako
skidaju otapanjem ili ljuštenjem. Konzervacija lakovima
provodi se uranjanjem, prskanjem, prelijevanjem i
premazivanjem. Dobiveni slojevi su debljine 30-50 µm.
Ukoliko se konzervacija vrši na dulji rok koriste se toploplastične obloge debljine oko 2 mm koje se skidaju
ljuštenjem. Postupak se odvija kratkotrajnim uranjanjem
5-15 s hladnih predmeta manjih dimenzija u talinu
toploplasta pri temperaturi 80-200 ºC. Debljina
dobivenog sloja je 1-2 mm, a odvajanje filma je
jednostavno (zarezivanje sloja i odvajanje kao kore od
banane).
Pravilan izbor odgovarajuće privremene zaštite ovisi o
brojnim čimbenicima (vrsti predmeta i materijala,
namjeni i uvjetima u kojima će se nalaziti, ekološkoj
podobnosti itd.).
EMAJLIRANJE
Emajliranje je postupak površinske obradbe metalnih
materijala prevlačenjem alkalijskim bor-silikatnim
staklom. Postupak emajliranja složeni je proizvodni
proces koji se temelji na stvaranju kontinuiranih
staklastih keramičkih nanosa na metalne površine pri
visokim temperaturama (780-840 ºC).
Emajliraju se kade za kupanje, umivaonici, sudoperi,
kuhinjsko posuñe, lonci, bijela tehnika (perilice,
hladnjaci, štednjaci), bojleri, higijenski i zdravstveni
proizvodi i oprema, oprema za kemijsku i prehrambenu
industriju itd.
Tijekom emajliranja osnovni materijal i naneseni sloj
emajla nalazi se u reaktivnom stanju što je praćeno
brojnim fizikalno-kemijskim procesima. Obrañivani
materijal je najčešće čelični lim niskougljičnog čelika, ali
se mogu emajlirati i proizvodi iz legirnog čelika sivog
lijeva ili aliminija. Za ukrasne svrhe emajliraju se i
obojeni metali (Cu i Cu-legure, Ag, Au itd.).
Emajliranje može biti jednoslojno, dvoslojno i višeslojno.
Jednoslojno se najčešće emajliraju proizvodi od
aluminija, bakra i plemenitih metala. Jednoslojnim
emajliranjem proizvoda od čelika ili sivog lijeva nanose
se tamno obojeni (crni, plavi ili smeñi) temeljni emajl ili
bijeli emajl. Višeslojno emajliranje provodi se za
proizvode namijenjene za zahtjevnije uvjete primjene.
Značajke emajla
Emajl je u suštini tehničko staklo sa složenim kemijskim
sastavom. Osnovne su podjele emajla prema:
• vrsti osnovnog materijala (čelik, aluminij, slitine);
• funkciji sloja emajla (temeljni, završni-pokrivni)
• karakterističnim svojstvima (kisele-otporne itd.);
• načinu bojenja (kaljene, transparentne i sl.).
Temeljni emajl ima funkciju meñusloja, koji se stvara u
postupku emajliranja. On sadrži adhezijske komponente
(do 1,5 mas %), kao što su oksidi, NiO i CoO. Adhezija
emajla osiguravaju elektrokemijske reakcije prisutnih
oksida u procesu taljenja osnovnog emajla s površinom
metala.
Na meñupovršini temeljni emajl/osnovni materijal
istodobno dolazi do oksidacije željeza i redukcije oksida
nikla i kobalta:
Fe + NiO → FeO + Ni
Fe + CoO → FeO + Co
Intenzivna oksidacija željeza stvara hrapavost površine.
Osloboñeni nikal i kobalt ponovno se u obliku kristala
stvaraju i talože na površini osnovnog materijala. Ovaj
mehanizam pojave adhezije stvara konstantni i potpuno
staklasti sloj. Frita (mljeveno staklo) je nositelj traženih
svojstava kao što su kvašljivost površine metala, cjelovitost
nanosa, odgovarajuća viskoznost itd.
Pokrivni emajl osigurava funkcionalna svojstva emajliranih
proizvoda i daje im estetski izgled. Zbog toga postoji široki
asortiman osnovnih pokrivnih emajla. S obzirom na način
obojenja oni mogu biti transparentni (prozirni), obojeni,
kaljeni itd.
Sirovine za pripremu emajl suspenzije
Emajl se proizvodi kao granulat (tzv. frita) iz osnovnih i
pomoćnih sirovina mljevenjem (mokrim ili suhim
postupkom). Frita predstavlja najvažniju komponentu
smjese za emajliranje. Nositelj je fizičkih i kemijskih
svosjtava pečenog emajla.
Osnovne sirovine su kremeni pijesak (SIO2), boraks
(Na2B4O7), glinenac (Na- ili K-aluminosilikat), soda
(Na2CO3), potaša (K2CO3) i drugi karbonati (MgCO3 i
CaCO3).
Pomoćne sirovine su: oksidansi, dodaci za adheziju,
zamućivači i bojila.
Oksidansi (NaNO3, KNO3, MnO2) pri taljenju daju kisik koji
osigurava potpuno izgaranje organskih onečišćenja iz emajl
smjese.
Dodaci za adheziju (dodaju se u frite za temeljni emajl)
najčešće su oksidi kobalta, nikla, mangana, molibdena, koji
bitno povećavaju adheziju sloja.
Zamućivači (CaF2, TiO2, ZrO2, fosfati) služe za postizanje
neprozirnosti emajla.
Bojila se najčešće dodaju kao prethodno pripremljene
otopine obojenih oksida, sulfida i drugih tvari u boraksu,
glinici ili kremenu.
Tablica: Vrste bojila
Boja emajla
Bojila
žuta
kromati, CdS i Pb-antimonat
crvena
kromati, Cd-selenid
purpurna
AuCl3
plavozelena
CuO
ljubičasta
Co-silikat
Priprema površine kod emajliranja
Sastoji se od odmašćivanja, kiselinskog dekapiranja,
neutralizacije i niklanja. Kao dekapirajuće sredstvo najviše
se koristi sumporna kiselina.
Adhezija emajla na čeličnim proizvodima može se
poboljšati završnom predobradom u kupelji NiSO4 i
H3BO3, koja ionskom izmjenom pri T = 70 ºC u trajanju od
5 minuta izlučuje porozni Ni film debljine 0.1 µm.
Nanošenje i pečenje emajla
Nanošenje emajla može se provesti uranjanjem,
prelijevanjem, prskanjem. Mokro nanošenje provodi se
prskanjem pištoljima ili natapanjem ili nalijevanjem.
Kod suhog elektrostatičkog praškastog postupka na
pripremljeni lim nanosi se frita emajla u obliku praška, koji
se za lim veže elektrostatičkim silama.
Prije pečenja nanesene suspenzije potrebno je provesti
sušenje čime se sprječava pojava mjehurićavosti i ljuštenja
a takoñer i korozija podloge.
Emajl se nakon sušenja peče u komornim ili tunelskim
pećima. Ovisno o vrsti emajla i osnovnog materijala
različite su temperature i vremena pečenja. Pečenje se
odvija na temperaturama izmeñu 480-1100 ºC.
Svojstva emajl prevlaka
• Debljina prevlaka: 0.1 – 2 mm.
• Prevlake emajla su glatke i imaju dekorativan izgled.
• S obzirom na korozijsku otpornost emajli mogu biti
obični, kiselootporni i lužnatootporni.
• Svi emajli su otporni na vlažnom zraku, u vodi i slabim
kiselinama, ali su neotporni na djelovanje fluorida, kao i
vrućih koncentriranih lužina i talina jakih lužina.
• Emajl karakterizira mala vlačna i velika tlačna čvrstoća,
dok je vrijednost tvrdoće 450-650 HV.
• Kao i svako staklo emajl e krhak i puca pri snažnom
udarcu. Pucanje se može dogoditi i pri naglim
temperaturnim promjenama.
ZAŠTITA METALA INHIBITORIMA
KOROZIJE
Inhibitori korozije su tvari koje dodane u malim
količinama u korozijski okoliš u velikoj mjeri usporavaju
proces korozije.
Odabir inhibitora ovisi o metalu koji se štiti, okolini u kojoj
se metal nalazi, uvjetima okoline (temperatura, tlak,
protok itd.), raspoloživosti inhibitora, ekonomičnosti,
toksičnosti itd.
Prema mehanizmu djelovanja inhibitori se dijele na
anodne, katodne i mješovite.
Anodni inhibitori smanjuju brzinu korozije iz dva
razloga:
- smanjuju otapanje metala
- izazivaju pasivaciju anodne površine stvaranjem
netopljivih zaštitnih filmova.
Katodni inhibitori koče katodni proces djelujući na
reakciju izdvajanja vodika (u kiselim otopinama) ili
redukciju kisika (u neutralnim i lužnatim otopinama).
Mješoviti inhibitori inhibiraju anodnu i katodnu reakciju.
To su najčešće organski spojevi koji se adsorbiraju na
metalnu površinu, pa se često koristi naziv i adsorpcijski
inhibitori.
Slika: Shematski prikaz polarizacijske krivulje korozije metala uz reakciju
izlučivanja vodika
a)
b)
c)
Slika: Anodni i katodni Tafelovi pravci u otopini
bez inhibitora (A i K), i uz a) anodni inhibitor
(A‘); b) katodni inhibitor (K‘) i c) mješoviti
inhibitor (A‘ i K‘).
Slika: Primjer polarizacijske krivulje bez (●) i u prisustvu različitih koncentracija
katodnog inhibitora
Prema kemijskoj prirodi inhibitore možemo podijeliti
na tvari organskog ili anorganskog podrijetla
Prema kemijskim svojstvima dijelimo ih na
oksidirajuće i neoksidirajuće spojeve
Prema pH vrijednosti medija u kojem se primjenjuju
razlikujemo inhibitore za kisele, neutralne i alkalne
otopine.
Mehanizmi djelovanja korozijskih inhibitora
Osnovni mehanizmi djelovanja inhibitora na metalne
površine su:
adsorpcija
pasivacija
precipitacija.
Djelotvornost inhibitora se definira kao odnos brzina
korozije u sustavu bez i s inhibitorom:
η=
v − vi
v
gdje je v – brzina korozije u sustavu bez inhibitora a vi s inhibitorom.
Adsorpcija inhibitora na površinu metala
Inhibitor je u otopini, nije adsorbiran, već
I. korak adsorpcije: inhibitor je uz
je okružen molekulama otapala (vode) površinu ali nije u izravnom kontaktu s
metalom – FIZIKALNA ADSORPCIJA
Fizikalna adsorpcija rezultat je elektrostatskih privlačnih sila
izmeñu inhibirajućih aniona ili dipola i električnog naboja
površine metala.
II. korak adsorpcije: desorpcija
vode i otpuštanje molekula vode
Iz hidratacijske sfere inhibitora
III. korak adsorpcije: kemijska
adsorpcija inhibitora na metal
Kemisorpcija je rezultat sudjelovanja ili prijenosa elektrona s
molekule inhibitora na površinu metala pri čemu se stvaraju
valentne veze istog tipa kao i u pravoj kemijskoj vezi.
Djelovanje adsorpcijskih inhibitora
Adsorbirani sloj inhibitora djeluje kao fizička barijera tj. odjeljuje
površinu metala od okolne agresivne sredine. Formirani sloj
sprječava difuziju reaktanata prema površini metala ili produkata
s površine metal u masu otopine. Na ovaj način sprječavanjem
prijenosa tvari dolazi do inhibicije korozijskog procesa.
Djelovanje pasivirajućih inhibitora
Djelovanje precipitacijskih inhibitora
Precipitacijski inhibitori blokiraju katodnu reakciju taloženjem na
katodu zbog lokalnog povećanja pH. Budući da djeluju na
katodnom području ovi inhibitori nisu opasni, čak i kada nije
postignuta potpuna prekrivenost površine naslagom.

Download Report