Povrchová úprava kovov pre exteriér

Aká povrchová úprava je najvhodnejšia pre oceľové výrobky vo vonkajšom prostredí?

Pred rýchlym záverom sa najprv pozrime na mechanizmus korózie v oceli. Korózia ocele je primárne spôsobená tvorbou lokálnych elektrochemických párov elektród (nazývaných aj ako pár anóda-katóda) na povrchu ocele. Kladné kovové ióny sa rozpúšťajú z anódy do roztoku a vytvárajú negatívne elektróny v kovovej mriežke, ktoré migrujú v kove ku katóde. V katóde sa elektróny spotrebúvajú vo viacerých katódových reakciách. V kyslých roztokoch vzniká plynný vodík, zatiaľ čo v pH neutrálnych roztokoch redukciou kyslíka vznikajú hydroxidové ióny. Elektricky vodivý elektrolyt medzi anódou a katódou uzatvára obvod. Anódové a katódové miesta môžu byť vedľa seba, čo vedie k vytvoreniu rovnomernej korózie, alebo môžu byť navzájom oddelené, čo vedie k lokalizovanej korózii. Miesto anódy je menej ušľachtilé miesto na povrchu ocele alebo miesto s vyššou povrchovou energiou. Vo väčšine prípadov je korózia ocele elektrochemický proces, ktorý si vyžaduje súčasnú prítomnosť vlhkosti a kyslíka. V neprítomnosti žiadneho z nich nedochádza ku korózii. V podstate sa železo v oceli oxiduje za vzniku hrdze, ktorá zaberá približne 6-násobok objemu pôvodného materiálu spotrebovaného v procese.
Vo všeobecnosti existuje niekoľko typických typov korózie, ako je bimetalická korózia, bodová korózia a štrbinová korózia.
Rýchlosť, akou proces korózie postupuje, závisí od mnohých faktorov súvisiacich s „mikroklímou“ bezprostredne obklopujúcou konštrukciu, najmä od času vlhka a úrovne znečistenia ovzdušia. Kvôli zmenám v atmosférickom prostredí nie je možné údaje o rýchlosti korózie zovšeobecniť. Prostredia však možno všeobecne klasifikovať a zodpovedajúce namerané rýchlosti korózie ocele poskytujú užitočnú indikáciu pravdepodobných rýchlostí korózie špecifikovaných normami BS EN ISO 12944-2 a BS EN ISO 9223.

Ako mnohí vedia, jednou z najpopulárnejších metód ochrany proti korózii jemaľovaniea tento hrubý povlak zabráni vstupu iónov na povrch ocele, čím sa zníži tvorba lokálnych párov. Epoxidové farby poskytujú príklad typu farby založenej na nepriepustnosti. Protikorózne nátery používané proti atmosférickému namáhaniu využívajú antikorózne pigmenty, ktoré spomaľujú rozpúšťanie oceľových iónov z anódových miest. Ako antikorózne pigmenty sa používajú napríklad rôzne fosforečnany a boritany, ktoré spolu s vodou vstupujúcou do povlaku vytvárajú ochranné vrstvy na miestach anódy. Farba chráni povrch ocele katodicky, ak obsahuje dostatočné množstvo zinkového prachu. Častice zinku v povlaku sú v elektricky vodivom kontakte s oceľovým substrátom a ako elektronegatívne kovy sú obetnými anódami, ktoré inhibujú koróziu ocele.
Stručne povedané, koróziu oceľového povrchu, ktorý sa má chrániť, možno inhibovať alebo spomaliť nanesením rôznych farieb nižšie:
√ antikorózna farba obsahujúca antikorózne pigmenty, ktoré pasivujú anódovú a/alebo katódovú reakciu
√  povlak, ktorý vytvára dostatočnú odolnosť proti iónovému prúdu
√  primer poskytujúci katódovú ochranu

Primárnou výhodou farby je, že funguje lepšie s veľmi tenkou oceľou alebo veľmi veľkou oceľovou konštrukciou, ktorú nemožno žiarovo zinkovať. Z veľmi jednoduchého dôvodu sa tenká oceľ deformuje pod teplom procesu žiarového zinkovania a je často lakovaná alebo práškovo lakovaná. Je zrejmé, že kombinácia tenkej ocele a náteru na odolnosť proti korózii povedie ku kratšej životnosti; poskytuje však výhodu z hľadiska zníženia nákladov v dôsledku úspory hmotnosti. Farba vo svojich rôznych formách je len jednoducho náter a robí len priľnutie k základnej oceli, ako by ste očakávali od látok, ako je epoxid alebo akryl, ktoré sa nedokážu spojiť s oceľou. Výsledkom je, že je oveľa jednoduchšie dosiahnuť jednotnú povrchovú úpravu, ktorá nesúvisí s podkladovou oceľou, a tento náter zvyčajne vydrží vo vonkajších podmienkach 5-10 rokov. Preto lakovanie znamená aj pomerne vysoké náklady na údržbu.
Existujú nejaké lepšie možnosti ako maľovanie? Dnes je na trhu veľa možností, často označovaných ako „porovnateľné so žiarovým zinkovaním“ alebo „lepšie ako žiarové zinkovanie“. Vo väčšine prípadov sú tieto závery založené na zrýchlenom testovaní korózie v soľnej hmle, ktoré poskytuje výsledky, ktoré nie sú relevantné, pokiaľ ide o normálnu vonkajšiu expozíciu. Pozinkovaná oceľ sa používa už stovky rokov v mnohých rôznych aplikáciách, takže existujú skutočne dôveryhodné výsledky, ktoré ukazujú, že skutočne funguje.Žiarové zinkovanieje jedným z najúčinnejších spôsobov ochrany pred koróziou. Výsledkom metódy je takmer bezúdržbový produkt počas celej životnosti. Už v roku 1741 francúzsky chemik Melouin zistil, že zinok dokáže chrániť oceľ pred koróziou. Trvalo však až do roku 1837, kým sa táto metóda začala používať. Bol to inžinier Sorel, ktorý patentoval metódu použitia chloridu amónneho ako tavidla. Žiarové zinkovanie je metóda, ktorá poskytuje vašim výrobkom najvyššiu ochranu proti korózii s nízkym dopadom na životné prostredie, a preto je jednou z najúčinnejších metód ochrany proti korózii. Zinok je v porovnaní s oceľou základným kovom, a preto menšie poškodenia v zinkovej vrstve budú katodicky chránené, a preto ich nie je potrebné opravovať.
Nižšie uvedená tabuľka spotreby zinku ukazuje, ako vydrží galvanizovaná oceľ v rôznych prostrediach.

Žiarové zinkovanie (HDG) je oveľa viac ako len náter. Proces vytvára chemickú reakciu, ktorá spája zinok a oceľ dohromady do bodu, keď sa elektróny presúvajú zo zinku do ocele ako súčasť procesu ochrany. Pretože dochádza k chemickej reakcii, je náročnejšie dosiahnuť rovnakú úroveň kozmetiky ako farba, ale poskytuje oveľa lepšiu úroveň ochrany. HDG nie je jedna vrstva povlaku, ale vlastne 4 vrstvy povlaku s rôznymi vlastnosťami a rôznymi kombináciami zinku a ocele. Vrchná vrstva je 100 percentný Zn s postrojom 70 DPN. Každá vrstva bližšie k základnej oceli má rastúcu úroveň tvrdosti až po vrstvu Gama, ktorá je 75 percent Zn, 25 percent Fe a má tvrdosť 250 DPN, čo je tvrdšie ako základná oceľ s tvrdosťou 159 DPN. Ochranným aspektom HDG, ktorý nemožno napodobniť jednoduchým náterom, akým je farba, je katódová ochrana zinku. Slaná voda pôsobí ako elektrolyt medzi zinkom a oceľou v elektrochemickom obvode, pričom zinok pôsobí ako anóda a oceľ ako katóda. V dôsledku toho je oceľ chránená pred koróziou, kým sa zinok úplne nespotrebuje. To znamená, že aj odkrytá oceľ bude chránená pred koróziou zinkom okolo ocele, a preto sa žiarové zinkovanie vždy považuje za najlepšie riešenie na ochranu ocele proti korózii. Podľa vyššie uvedeného grafu môžete vidieť, že ťažká oceľová konštrukcia so správnou úrovňou kremíka a fosforu môže prežiť takmer 50 rokov v najkorozívnejšom prostredí. Okrem žiarového zinkovania existujú ďalšie dva typy procesov súvisiacich so zinkovaním, naprgalvanické pokovovaniea striekanie zinkom a všetky tieto úpravy zinkovým povlakom majú svoje výhody a nevýhody. Prosím o porovnávaciu tabuľku nižšie.

Po celé roky ochrana ocele pred koróziou zvyčajne zahŕňala buď použitie žiarového zinkovania, alebo nejaký typ náterového systému. Čoraz viac špecialistov však využíva kombináciu oboch spôsobov ochrany v oblasti, ktorá sa bežne označuje ako aduplexný nátera je to jednoducho lakovanie alebo práškové lakovanie ocele, ktorá bola po výrobe žiarovo zinkovaná. Keď sa farba a galvanizovaná oceľ používajú spolu, poskytnutá ochrana proti korózii je lepšia ako pri použití oboch systémov samostatne. Pozinkovaný povlak chráni základnú oceľ, dodáva katódovú a bariérovú ochranu. Okrem toho galvanizovaný povlak zabraňuje tvorbe oxidu železa pod filmom, ktorého vonkajší tlak môže spôsobiť pľuzgiere a odlupovanie farby. Farba zase poskytuje bariérovú ochranu galvanizovanému povlaku. Farba spomaľuje rýchlosť spotreby zinku, čím výrazne predlžuje životnosť pozinkovanej ocele. Na oplátku, akonáhle je farba zvetraná alebo poškodená, je k dispozícii zinok, ktorý poskytuje katodickú a bariérovú ochranu, takže hrdza nebude rásť a farba sa nebude odlupovať. Pri tomto synergickom efekte je pre duplexný systém typické, že poskytuje ochranu proti korózii 1,5 až 2,5 krát dlhšiu, ako je súčet životnosti zinku a farby použité jednotlivo. Ak sa napríklad predpokladá životnosť pozinkovaného náteru 40 rokov a životnosť náterového systému 10 rokov, zinkovanie a náter by mali spolu vydržať 75 rokov bez údržby, alebo konzervatívne 1,5-násobok súčtu oboch systémov.
Preto je duplexné lakovanie, buď lakovanie alebo práškové lakovanie galvanizovanej ocele, vysoko efektívnou a ľahko aplikovateľnou metódou na výrazné predĺženie životnosti prakticky akéhokoľvek projektu. Samozrejme, tento náter je najdrahším antikoróznym riešením v porovnaní s možnosťami jednoduchého náteru, ako je HDG, práškové lakovanie alebo lakovanie. Vďaka svojmu vynikajúcemu antikoróznemu výkonu je široko používaný v nasledujúcich odvetviach.
√ Chov rýb
√ Stavebníctvo
√ Automobilový priemysel
√ letectvo
√ Chemické
√ Offshore