Fém felületkezelés kültéri használatra

Melyik felületkezelés a legalkalmasabb acéltermékekhez kültéri környezetben?

Mielőtt levonnánk a következtetést, vessünk egy pillantást az acél korróziós mechanizmusára. Az acélkorróziót elsősorban lokális elektrokémiai elektródapárok (más néven anód-katód párok) okozzák az acél felületén. A pozitív fémionok az anódról az oldatba oldódnak, és a fémrácsban negatív elektronokat hoznak létre, amelyek a fémben a katódra vándorolnak. A katódban az elektronok több katódreakcióban fogynak el. Savas oldatokban hidrogéngáz keletkezik, míg pH-semleges oldatokban az oxigén redukciója hidroxidionokat termel. Az anód és a katód közötti elektromosan vezető elektrolit lezárja az áramkört. Az anód és a katód helyek egymás mellett helyezkedhetnek el, ami egyenletes korrózió kialakulását eredményezheti, vagy elkülönülhetnek egymástól, ami lokális korróziót eredményezhet. Az anód hely az acélfelület kevésbé nemes vagy nagyobb felületi energiájú helye. A legtöbb esetben az acél korróziója elektrokémiai folyamat, amelyhez nedvesség és oxigén egyidejű jelenlétére van szükség. Egyik hiányában korrózió nem következik be. Lényegében az acélban lévő vas oxidálódik, és rozsda keletkezik, amely a folyamat során felhasznált eredeti anyag térfogatának körülbelül hatszorosát foglalja el.
Általánosságban elmondható, hogy a korróziónak kevés tipikus típusa van, mint például a bimetál korrózió, a lyukkorrózió és a réskorrózió.
A korróziós folyamat előrehaladásának sebessége számos, a szerkezetet közvetlenül körülvevő „mikroklímával” kapcsolatos tényezőtől függ, elsősorban a nedvesedés időpontjától és a légköri szennyezettség mértékétől. A légköri környezet változásai miatt a korróziós sebességre vonatkozó adatok nem általánosíthatók. A környezetek azonban nagy vonalakban osztályozhatók, és a megfelelő mért acélkorróziós arányok hasznos jelzést adnak a BS EN ISO 12944-2 és a BS EN ISO 9223 által meghatározott valószínű korróziós sebességekről.

Mint sokan tudják, az egyik legnépszerűbb korrózióvédelmi módszer azfestményés ez a vastag bevonat megakadályozza az ionok bejutását az acél felületére, ezáltal csökkentve a lokális párok kialakulását. Az epoxifestékek az áthatolhatatlanságon alapuló festéktípusok példái. A légköri igénybevétel ellen használt korrózióvédő festékek korrózióvédő pigmenteket használnak, amelyek késleltetik az acélionok kioldódását az anódhelyekről. Korrózióvédő pigmentként például különféle foszfátokat és borátokat használnak, amelyek a bevonatba jutó vízzel együtt védőrétegeket képeznek az anód helyén. A festék katódosan védi az acélfelületet, ha elegendő mennyiségű cinkport tartalmaz. A bevonatban lévő cink részecskék elektromosan vezető érintkezésben vannak az acél szubsztrátummal, és mint elektronegatív fémek, feláldozó anódok, amelyek gátolják az acél korrózióját.
Röviden: a védendő acélfelület korróziója az alábbi különböző festékek felhordásával gátolható vagy lassítható:
√ korrózióvédő pigmenteket tartalmazó korrózióvédő festék, amely passziválja az anód és/vagy katód reakciót
√  olyan bevonat, amely elegendő ellenállást hoz létre az ionárammal szemben
√  katódos védelmet nyújtó alapozó

A festék elsődleges előnye, hogy jobban működik nagyon vékony acél vagy nagyon nagy acélszerkezettel, amelyek nem horganyozhatók. A nagyon egyszerű okból a vékony vastagságú acél meghajlik a tűzihorganyzás hő hatására, és gyakran festik vagy porszórják. Nyilvánvaló, hogy a vékony acél és a korrózióálló festék kombinációja rövidebb élettartamot eredményez; azonban a súlymegtakarítás miatt előnyt jelent a költségcsökkentés szempontjából. A különböző formájú festék csupán egy bevonat, és nem tesz mást, mint az alatta lévő acélhoz tapad, ahogyan az olyan anyagoktól elvárható, mint az epoxi vagy az akril, amelyek nem tudnak az acélhoz tapadni. Ennek eredményeként sokkal könnyebb olyan egyenletes felületet elérni, amely nem kapcsolódik az alatta lévő acélhoz, és ez a bevonat általában 5-10 évig tarthat kültéri körülmények között. Ezért a festés meglehetősen magas karbantartási költséget is jelent.
Van jobb lehetőség a festésnél? Manapság számos lehetőség kínálkozik a piacon, amelyeket gyakran úgy írnak le, mint "a tűzihorganyzáshoz hasonlítható" vagy "jobb, mint a tűzihorganyzás". A legtöbb esetben ezek a következtetések a sópermettel végzett gyorsított korrózióvizsgálaton alapulnak, amelyek olyan eredményeket adnak, amelyek nem relevánsak a normál kültéri expozíciónál. A horganyzott acélt több száz éve használják számos különféle alkalmazásban, így vannak igazán megbízható eredmények, amelyek azt mutatják, hogy valóban működik.Tűzihorganyzásaz egyik leghatékonyabb módszer a korrózió elleni védelemre. A módszer szinte karbantartásmentes terméket eredményez a teljes élettartam alatt. Melouin francia vegyész már 1741-ben felfedezte, hogy a cink képes megvédeni az acélt a korróziótól. Azonban 1837-ig tartott, mire a módszert elkezdték alkalmazni. Sorel mérnök szabadalmaztatott egy módszert az ammónium-klorid folyasztószerként való felhasználására. A tűzihorganyzás az a módszer, amely alacsony környezetterhelés mellett biztosítja termékeinek a legmagasabb korrózióvédelmet, ezért az egyik leghatékonyabb korrózióvédelmi módszer. A cink az acélhoz képest alapvető fém, ezért a horganybevonat kisebb sérülései katódos védelmet kapnak, ezért nem kell javítani.
Az alábbi cink-felhasználási táblázat azt mutatja, hogy a horganyzott acél milyen tartós lehet különböző környezetben.

A tűzihorganyzás (HDG) sokkal több, mint egy bevonat. Az eljárás kémiai reakciót hoz létre, amely a cinket és az acélt összekapcsolja addig a pontig, ahol a védelmi folyamat részeként az elektronok a cinkből az acélba kerülnek. Mivel létezik kémiai reakció, nagyobb kihívást jelent a festékkel azonos szintű kozmetikum elérése, de sokkal magasabb szintű védelmet nyújt. A HDG nem egy réteg bevonat, hanem valójában 4 rétegű bevonat különböző tulajdonságokkal és különböző cink és acél kombinációkkal. A felső réteg 100 százalékban cink, 70 DPN kábelköteggel. Minden, az alapacélhoz közelebb eső réteg keménysége növekszik egészen a gamma rétegig, amely 75 százalék Zn, 25 százalék Fe, keménysége pedig 250 DPN, ami keményebb, mint az alapacél, amelynek keménysége 159 DPN. A HDG olyan védelmi szempontja, amely nem reprodukálható egyszerű bevonattal, például festékkel, a cink katódos védelme. A sós víz elektrolitként működik a cink és az acél között egy elektrokémiai körben, ahol a cink anódként, az acél pedig katódként működik. Ennek eredményeként az acél védve van a korróziótól, amíg a cink teljesen el nem fogy. Ez azt jelenti, hogy még a kitett acélt is megvédi a korróziótól az acél körüli cink, és ezért a tűzihorganyzást mindig az acél korrózióvédelmének legjobb megoldásának tekintik. A fenti táblázat szerint látható, hogy a nehéz acélszerkezet megfelelő szilícium- és foszforszinttel közel 50 évig képes túlélni a legkorrozívabb környezetben. A tűzihorganyzáson kívül még kétféle, a horganyzáshoz kapcsolódó eljárás létezik, mint plgalvanizálásés cinkpermetezés, és ezeknek a cinkbevonat-kezelésnek megvannak a maga előnyei és hátrányai. Kérjük, az alábbi összehasonlító táblázatot.

Évekig az acél korrózió elleni védelme jellemzően tűzihorganyzást vagy valamilyen festékrendszert jelentett. Mindazonáltal egyre több szakember alkalmazza a két védelmi módszer kombinációját az úgynevezett aduplex bevonat, és ez egyszerűen festett vagy porszórt acél, amelyet a gyártás után tűzihorganyzott. Ha festéket és horganyzott acélt együtt használnak, a biztosított korrózió elleni védelem jobb, mint bármelyik rendszer önmagában. A horganyzott bevonat védi az alapacélt, katódos és gátvédelmet biztosítva. Ezenkívül a horganyzott bevonat megakadályozza a vas-oxid réteg alatti képződését, amelynek külső nyomása a festék felhólyagosodását és leválását okozhatja. A festék pedig gátvédelmet ad a horganyzott bevonatnak. A festék lelassítja a cink elhasználódását, nagymértékben meghosszabbítva a horganyzott acél élettartamát. Cserébe, amint a festék mállott vagy megsérült, a cink rendelkezésre áll, hogy katódos és gátvédelmet biztosítson, így nem nő a rozsda, és nem hámozódik le a festék. Ezzel a szinergikus hatással jellemző, hogy a duplex rendszer 1,5-2,5-szer hosszabb korrózióvédelmet biztosít, mint az egyenként felhasznált cink és festék élettartamának összege. Például, ha a horganyzott bevonat várható élettartama 40 év, és a festékrendszer várhatóan 10 év, akkor a horganyzás és a festés együtt 75 évig tartson karbantartás nélkül, vagy óvatosan a két rendszer összegének másfélszeresét.
Ezért a duplex bevonat, legyen az akár festett, akár porszórt horganyzott acél, rendkívül hatékony, könnyen alkalmazható módszer, amellyel gyakorlatilag bármely projekt élettartama jelentősen meghosszabbodik. Természetesen ez a bevonat a legdrágább korróziógátló megoldás az olyan egyedi bevonatolási lehetőségekhez képest, mint a HDG, a porfestés vagy a festés. Kiváló korróziógátló teljesítménye miatt széles körben használják a következő iparágakban.
√ Haltenyésztés
√ Építés és építés
√ Autóipar
√ Repülés
√ Vegyi
√ Offshore