Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství Katedra materiálového inženýrství DIPLOMOVÁ PRÁCE

Transkript

1 Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství Katedra materiálového inženýrství DIPLOMOVÁ PRÁCE Korozní vlastnosti vybraných nátěrových systémů 2018 Bc. Adam Bartoník

2

3

4

5

6 Abstrakt Tato diplomová práce se zabývá testováním a hodnocením ochranných vlastností nátěrových systémů na oceli. Teoretická část práce je zaměřena na druhy koroze, na způsoby ochrany povrchů, rozdělení nátěrových systémů. Dále pak teoretická část rozebírá přípravu povrchu před aplikaci povlaku. Experimentální část se zabývá stanovením a měřením tlouštěk povlaků, stanovení přilnavosti povlaků a metalografickým rozborem. Vzorky byly podrobeny expoziční zkoušce v solné komoře. Praktická část byla zakončena výsledky měření a hodnocením. Klíčová slova Druhy koroze, způsoby ochrany povrchů, korozní zkoušky, metalografie, stanovení tloušťky povlaků, nátěrové systémy. Abstract This diploma thesis deals with testing and evaluation of protective properties of coating systems for steel. The theoretical part of the thesis is focused on types of corrosion, methods of surface protection. Further the theoretical part analyzes the surface preparation before applying the coating. The experimental part deals with determination and measurement of coating thicknesses, determination of coating adhesion and metallographic analysis. The samples were submitted to an exposure test in the saline chamber. The practical part was completed with the results of the measurement and evaluation. Key words Types of corrosion, surface protection methods, corrosion tests, metallography, specified thicknesses of coating, coating system.

7 Poděkování: Rád bych poděkoval svému vedoucímu diplomové práce panu doc. Ing. Stanislavu Laskovi, Ph.D. za odbornou pomoc a cenné rady, podněty a také za drahocenný čas a odborné vedení při tvorbě této práce. Zároveň bych chtěl poděkovat i paní Naděždě Brychtové za pomoc při zhotovení metalografických vzorků a snímků. Tato diplomová práce vznikla za přispění projektů Studentské grantové soutěže SP2018/70 Studium souvislostí mezi technologií výroby a zpracováním pokročilých materiálů, jejich strukturními parametry a užitnými vlastnostmi a SP2018/60 Specifický výzkum v metalurgickém, materiálovém a procesním inženýrství.

8 Obsah ÚVOD... 1 TEORETICKÁ ČÁST KOROZE KOVOVÝCH MATERIÁLŮ Definice Chemická koroze kovů Mechanismus a kinetika chemické koroze na příkladě oxidace Vodíková koroze Vanadová koroze Elektrochemická koroze kovů Rozdělení koroze podle korozního napadení Rovnoměrná koroze Nerovnoměrná koroze Bodová koroze Skvrnitá a důlková koroze Štěrbinová koroze Nitková koroze Korozní praskání Selektivní koroze Erozní koroze Korozní únava Rozdělení podle korozního prostředí Atmosférická koroze Koroze ve vodách Koroze v půdách Koroze v plynech OCHRANA POVRCHU PROTI KOROZI Volba vhodného materiálu Konstrukční řešení a technologie výroby Ochrana úpravou korozního prostředí Elektrochemické ochrany Anorganické povlaky a povrchové vrstvy Kovové povlaky a povrchové vrstvy... 22

9 2.5.2 Nekovové povlaky a povrchové vrstvy Organické povlaky a povrchové úpravy Plastové povlaky Nátěrové hmoty Rozdělení nátěrových hmot Složení nátěrových hmot Nanášení nátěrových hmot ÚPRAVA POVRCHU PŘED APLIKACÍ NÁTĚROVÉ HMOTY Mechanické úpravy povrchu Otryskávání Omílání Kartáčování Broušení Leštění Oklepávání Chemické úpravy povrchu Odmašťování Moření Leštění EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST ZKOUŠENÍ NÁTĚROVÝCH SYSTÉMŮ PODLE NOREM EXPOZIČNÍ ZKOUŠKY VZORKŮ A MĚŘENÍ URČENÝCH PARAMETRŮ Charakteristika vzorků Stanovení tloušťky povlaku podle normy ČSN EN ISO Měření tlouštěk elektromagnetickou metodou Měření tlouštěk pomocí metalografického mikroskopu Příprava metalografických výbrusů Zjištění struktury oceli Naměřené hodnoty tlouštěk povlaků Výsledky měření tlouštěk elektromagnetickou metodou Výsledky měření tlouštěk metalografickou metodou Zkouška korozní odolnosti v umělé atmosféře zkouška solnou mlhou podle ČSN EN ISO

10 5.4.1 Zkouška korozní odolnosti v solné komoře Hodnocení korozní odolnosti Mřížková zkouška podle normy ČSN ISO Testované desky po 240h expozice Testované desky po 480h expozice ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY... 58

11 ÚVOD Pojem koroze v nějaké formě zná většina lidí. Ať už se jedná o rezavý hřebík v plotě na dvorku, zkorodované blatníky nebo tlumiče na našich automobilech, nebo perforované podzemní vodovodní potrubí. Můžeme říct, že koroze je všude kolem nás. Je nákladné buď předcházet anebo opravovat tento proces. V průmyslové oblasti je koroze jistě jednou z nejčastějších příčin selhání konstrukčních prvků a konstrukcí. Korozními jevy se zabývá široká škála vědců, chemiků, mechaniků, civilních a metalurgických inženýrů, specialistů na nátěry. Pro lepší korozní působení je důležité nejdříve prozkoumat základní pojmy, které korozi ovlivňují. Koroze kovů se chápe jako degradace kovů chemickými povrchovými reakcemi s agresivními složkami prostředí. Kovy mohou být konstrukční materiály, jako jsou ocelové výztuhy, betonové struktury nebo ocelové kabely závěsných mostů; nebo mohou být funkčními materiály, jako jsou zubní slitiny, nebo měděné vodiče pro tištěné obvody. Typickým příkladem koroze je rezavění železa. Rez, směs oxidů a hydroxidů železa, je produktem atomů železa, které reagují s kyslíkem a vodou, obojí přítomné v okolní vlhké atmosféře nebo přítomné v okolním vodném roztoku. Koroze se tak liší od opotřebení, což je degradace způsobená mechanickým třením, jako je například oděr. Primárním produktem opotřebení jsou kovové částice, zatímco produkty koroze jsou vždy nekovové chemické látky buď pevné nebo rozpuštěné. Korozní procesy degradace jsou nejdůležitější, ne-li pro základní teorii, pak jistě pro aplikovanou korozní vědu, zejména proto, že ukazují, že ztráta pevnosti kovové struktury způsobená velmi malou celkovou povrchovou reakcí může být velmi vážná. Musíme také vzít v úvahu téma vodíkového křehnutí v kovu, jako škodlivý výsledek opět někdy velmi mírné koroze zahrnující vychytávání vodíku z povrchu, a opět možné těžké poškození praskáním. Pouze velmi vzácné kovy, jako zlato nebo platina, jsou odolné proti korozi za normálních podmínek prostředí v tom smyslu, že reakce s atmosférickým kyslíkem není možná z důvodů termodynamických principů. V současnosti je nedílnou součástí životního cyklu výrobků povrchová úprava. Používá se především pro zlepšení odolnosti proti atmosférické korozi, otěru, povětrnostním vlivům, 1

12 proti působení UV záření atd. Zároveň musí splňovat požadovanou jakost a životnost povlaku, ekologické požadavky i významné ekonomické náklady. Z tohoto hlediska jsou velmi podstatné organické povlaky, konkrétně nátěry, které jsou nejrozšířenější ochranou ocelí vůbec. Jejich hlavní předností je snadná dostupnost, rozšířenost, jednoduchá aplikace, podstatný ochranný účinek, nezávadnost, ekologicky a ekonomicky výhodné. Obor povrchových úprav je z pohledu životního prostředí naprosto pozitivním činitelem: brzdí a omezuje korozní a další destrukční děje a tím vede k úsporám materiálů, surovin, k jejich dokonalejšímu využívání, ke zvyšování jakosti a přispívá ke zlepšení estetické úrovně. Ročně se v ČR vytvoří povlaky na asi 660 milionech m 2 kovového povrchu. Průměrná doba expozice povlaku v korozním prostředí je téměř 12 roků. Průměrná životnost povlaku je však nižší. V současné době se odhaduje na 6 let. Vzhledem k tomu část výrobních povlaků nechrání plně výrobek po celou dobu expozice. Malý podíl povlaků se proto opravuje nebo renovuje (je to kolem 15 % všech vyrobených povlaků), zbytek povlaků ztrácí postupně svou ochrannou schopnost a kov pod povlakem koroduje. 2

13 TEORETICKÁ ČÁST 1. KOROZE KOVOVÝCH MATERIÁLŮ 1.1 Definice Koroze kovů a jejich slitin je samovolný nevratný proces rozrušování kovových materiálů v důsledku jejich chemických nebo elektrochemických reakcí s obklopujícím agresivním prostředím, které směřuje ke ztrátě funkčních vlastností výrobků z těchto materiálů vyrobených. Korozi podléhají prakticky všechny materiály, tedy nejen kovy a jejich slitiny, ale také nekovové materiály, jako jsou anorganické látky, keramické či silikátové (sklo, beton), organické látky (guma, plasty) a další materiály. Poškozování materiálů může být odlišné, např. od změny jeho vzhledu (ztráta lesku, barvy) až po jeho kompletní rozpad, a to porušení celistvosti v celém průřezu. Spontánní průběh korozního procesu je způsobován tím, že korozní systém materiál a prostředí směřuje do pravděpodobnějšího (neuspořádanějšího) stavu s menší volnou entalpií. Z definice koroze vyplývá, že koroze je vlastně vzájemné působení materiálu a prostředí. K tomu ještě přistupuje časový průběh reakce, tj. rychlost koroze, která je závislá na řadě dalších působení korozního systému. Při ochraně proti korozí se tedy snažíme ovlivňovat tyto tři základní činitele korozního systému: materiál, korozní prostředí, korozní rychlost. Koroze tudíž může samovolně probíhat pouze tehdy, pokud energie původních složek korozních systémů je větší než energie korozních produktů. Nestability složek v daném systému je charakterizována ztrátou velikosti volné entalpie. Podle změny volné entalpie lze posuzovat vliv jednotlivých podmínek na zvýšení nebo snížení pravděpodobnosti koroze a určit i podmínky, za kterých koroze nemůže probíhat. Prakticky všechny kovy jsou z termodynamického hlediska nestabilní. Platí to hlavně o technických kovech, které proto nenalézáme v přírodě v ryzím stavu, ale ve formě stabilnějších nebo stabilních sloučenin, 3

14 jakými jsou jejich oxidy nebo sirníky. Do tohoto stabilního stavu se proto kovy snaží vrátit působením okolního prostředí, když jim v tom vhodně volenou ochranou nezamezujeme [1]. Pro studování nebo hodnocení koroze je důležité prozkoumat, zda může korozní proces v daném systému probíhat. Dílčí odpověď na tuto problematiku nám dávají termodynamické výpočty, které také určují, jestli je korozní proces v daném prostředí a za daných podmínek vůbec možný. Tím můžeme předejít náročným experimentálním pokusům tam, kde je korozní proces z termodynamického hlediska vyloučen [2]. Většina kovů je termodynamicky nestálá a samovolně přechází do oxidovaného stavu s různou možností míry přechodu. Termodynamickou stálost určuje změna Gibbsovy energie G [J], která je vyjádřena vztahem: G = H T S (1.1) kde: ΔH změna entalpie [J kg -1 ] ΔS změna entropie [J K -1 ] T termodynamická teplota [K] [3]. Změna Gibbsovy energie se také označuje jako volná entalpie, termodynamický nebo chemický potenciál. Změna Gibbsovy energie určuje samovolnou uskutečnitelnost děje: pokud je: G 0 děj probíhá samovolně, G 0 děj neprobíhá samovolně, G = 0 systém je v rovnováze, přičemž platí, že se systémy snaží samovolně přecházet do rovnovážného stavu [4]. U kovů jsou přechody do rovnovážných stavů často spojené s tvorbou korozních zplodin. Množství energie, která se korozním dějem uvolní, je tedy mírou pravděpodobnosti koroze [1]. V současnosti je stále větší snaha eliminovat působení korozního prostředí na kovové materiály, nikoli jen vytvořením odolné povrchové ochranné vrstvy, ale v celém objemu materiálů tzv. objemovým legováním. To znamená přidávání vhodných legovacích prvků do 4

15 materiálu, které pasivují celý objem materiálu a zvyšují korozní odolnost určitého materiálu. Takovým příkladem můžou být korozivzdorné oceli legované chromem, niklem, molybdenem a jinými. Je také potřeba konstatovat, že většina povrchových ochran je z hlediska ekologického dosti zatěžující a ekonomicky i provozně obtížný. Proto se hledají metody povrchových úprav, které vytvoří souvislé difúzně provázané ochranné vrstvy se základním materiálem a eliminují také ekologické odpady [1]. Úbytky způsobené korozí a náklady na protikorozní ochranu se zpravidla rozdělují na přímé a nepřímé. Mezi přímé ztráty patří především zkorodovaný materiál, výměny anebo opravy poškozených zařízení a potrubí, dodatečné náklady na projekci, realizaci a údržbu protikorozní ochrany. Nepřímé ztráty souvisí především se zastavením nebo omezením výroby, např. z důvodu poškození potrubí a zastavení dodávky plynu, úniky produktů, případně s odstraňováním ekologických škod, havárií apod. [5]. V průmyslově vyspělých zemích dosahují ztráty způsobené korozí 3-4 % hrubého domácího produktu. Podíl nákladů na povrchovou ochranu z celkových nákladů je např. pro automobily %, elektrotechniku 10 % a na katodickou aktivní ochranu plynovodů a potrubí 8-15 % [5]. Pro zmenšení následků koroze je nutno využívat všechny znalosti z teorie a techniky protikorozní ochrany. Pokud by se využilo těchto znalostí, ušetřilo by se 20 až 40 % ročních nákladů na korozi. To však vyžaduje: stanovit investice na nejlépe vyhovující protikorozní ochranu a nedopustit jejich snížení, zapojovat včas do projektové přípravy odborníky na protikorozní ochranu, aby získali podklady pro nejideálnější protikorozní ochranu, rozvíjet výrobní základnu protikorozní ochrany, zlepšit výstupní kontrolu kvality protikorozní ochrany, pravidelně sledovat stav ochrany za provozu. Obecně se rozlišuje pět základních způsobů protikorozní ochrany: volba materiálu pro určité prostředí a podmínky, úprava prostředí (snížením nebo odstraněním aktivních složek, přídavkem inhibitorů), ochranné povlaky anebo vrstvy (kovových, organických, anorganických), konstrukční úpravy (vhodné technologie, tvary a spojení částí), 5

16 elektrické ochrany hlavně katodická ochrana. V technické praxi se tyto způsoby ochrany často kombinují nebo doplňují [5]. 1.2 Chemická koroze kovů Na rozdíl od elektrochemické koroze probíhá chemická koroze v elektricky nevodivých prostředích, plynech a neelektrolytech. Hlavní příčinou je termodynamická nestálost kovů v různých prostředích spojená s přechodem kovu do stálejšího stavu zplodin koroze a samovolný proces koroze bude probíhat za podmínky, že: G T < 0 (1.2) Opačně tedy platí zákonitost, že při kladných hodnotách rozdílů volných entalpií je korozní proces neuskutečnitelný. Reaktivita kovů a jejich termodynamická stálost produktů chemické koroze je závislá jak na teplotě, tak i na G T a jsou její funkcí. Termodynamická možnost oxidace kovů plyne ze závislosti změny G 0 a na teplotě. Průběh křivek závislosti do kladných hodnot G 0 vylučuje možnost samovolné oxidace a se zápornými hodnotami volné entalpie stoupá reaktivita kovů [1]. Informace o možnosti průběhu korozní reakce poskytují termodynamické údaje vyjádřené nejobvykleji hodnotami změny volné entalpie nebo rozkladnými tlaky vznikajících korozních zplodin. Velmi přehledné je znázornění změn standartních volných entalpií korozních reakcí v závislosti na jejich teplotě tzv. Ellinghamovy diagramy. Je však potřeba zdůraznit, že ani vysoká afinita ke koroznímu prostředí, která je daná značným poklesem volné entalpie, nemusí vždy znamenat velkou rychlost koroze. Tato rychlost se řídí především charakterem korozních zplodin [6]. Hlavním parametrem určujícím kinetiku chemické koroze je poměr mezi molárním objemem korozní zplodiny (VM) a atomovým objemem kovu (V). Význam tohoto poměru je vyjádřen Pillingovým Bedworthovým pravidlem: Pokud je poměr VM/V menší než jedna, pak vrstva korozních zplodin nestačí pokrýt povrch kovu, reagující plyn má k povrchu kovu neustálý přístup a vznikající vrstva nemá žádné ochranné vlastnosti. Jestliže je naopak poměr VM/V větší než jedna, pak vzniklá vrstva může (ale nemusí) mít ochranný charakter. Při 6

17 vysokých hodnotách Pillingova Betworthova (PB) čísla obvykle dochází k popraskání oxidické vrstvy a tím i k potlačení jejího ochranného charakteru [6]. Tab. 1.1 Hodnoty Pillingova Betworthova čísla vybraných kovů Kov Oxid PB číslo Kov Oxid PB číslo Na Na2O 0,55 Ni NiO 1,65 Li Li2O 0,58 Ti TiO2 1,73 Al Al2O3 1,28 Fe FeO 1,80 Pb PbO 1,31 Fe Fe2O3 2,14 Zn ZnO 1,55 Cr Cr2O3 2,07 Cu Cu2O 1,64 Mo MoO3 3, Mechanismus a kinetika chemické koroze na příkladě oxidace Oxidace kovů je složitým dějem, jehož částečné reakce probíhají na fázových rozhraních kov oxid kyslík a ve vrstvě vytvářejících se oxidů. Prvotním stádiem oxidace kovů v plynném prostředí je adsorpce molekul kyslíku na kovovém povrchu. Adsorpční procesy můžou probíhat v monomolekulární vrstvě kyslíku anebo také ve vrstvách vícemolekulárních. Podle sil, které působí při adsorpci se adsorpce rozděluje na: fyzikální adsorpci molekuly kyslíku jsou vázány malou vazbovou energií charakteristickou pro Van der Walsové síly chemisorpci zúčastňují se jí valenční chemické síly, částice kyslíku jsou velmi pevně vázané silami podobnými chemické vazbě. Chemisorpce je na rozdíl od fyzikální adsorpce nevratným dějem [1] Vodíková koroze Poškození vodíkem je podstatným korozním druhem v chemickým a petrochemických provozech, kdy dochází ke kontaktu kovového konstrukčního materiálu s vodíkem. Při teplotách pod 100 o C vzniká vodík na povrchu kovu hlavní katodickou korozní reakcí, během ní vstupuje do oceli v atomární formě. Vznik atomárního vodíku na povrchu kovu je rovněž možný ve vodních elektrolytech při katodické polarizaci povrchu. Rekombinace difundujícího atomárního vodíku v místech poruch struktury kovu, nejčastěji oceli, má za následek vznik 7

18 velkých vnitřních tlaků, které se pohybují v desítkách až stovkách MPa, které i bez přítomnosti vnějšího napěťového namáhání vedou k mechanickému porušení, tzv. vodíkové puchýře (Obr. 1.1). Negativní účinky atomárního vodíku se také projevují vodíkovou křehkostí, což je ztráta pevnosti mechanicky nezatížených kovových materiálů [1]. a) b) Obr. 1.1 a) Vodíkové puchýře projevující se jako jemné trhliny u povrchu materiálu; b) vodíkové puchýře v řezu [7]. Vodíková koroze je specifickým případem chemické koroze důsledkem napětí vznikajících při reakcích atomárního vodíku s některými druhy fází struktury kovů. Při reakci vodíku s cementitem: Fe3C + 4 H 3 Fe + CH4 a též při reakci vodíku s intersticiálními tuhými roztoky uhlíku v slitinách železa: C + 4 H CH4 Vzniká plynný metan, který není schopný difúze a který se koncentruje v místech karbidických částic, a to především na hranicích zrn. Jeho tlakem se tvoří vysoké napětí, které vede ke vzniku trhlin nebo podpovrchových puchýřů. Odolnost vůči vodíkové korozi souvisí u oceli se stabilitou karbidických fází. Karbidotvorné prvky, které tvoří s uhlíkem speciální karbidy, zaručující odolnost až do obsahu, kde už ve struktuře není přítomen cementit. Nejčastěji se používají chromové oceli, ve kterých je uhlík vázaný jako (Cr, Fe)7C3 [1]. 8

19 1.2.3 Vanadová koroze V procesech oxidace kovů zaujímá vanadová koroze neobvyklé postavení. Patří do skupiny specifických forem oxidace. Probíhá vlivem přítomnosti cizích oxidů a dalších zplodin oxidace na povrchu kovů, jako např. MoO3. Během spalování mazutu v tepelných energetických zařízeních se uplatňuje vanadová koroze. Mazut, jako i jiné produkty ropy, obsahuje vyšší obsah organických sloučenin vanadu, síry a sodíku. Jejich oxidací při spalování vznikají V2O5, SO2, SO3, Na2SO4 a jiné sloučeniny. Eutektikum 6 V2O5. Na2SO4 vzniká při teplotě 600 o C, a protože při této teplotě již existuje při oxidaci oceli oxid FeO, tvoří se potrojní eutektikum, kterého teplota tavení je ještě nižší. Nejrychlejší rychlost má vanadová koroze při složení 80 % V2O5 a 20 % Na2SO4. Její omezení se řeší vhodnou úpravou podmínek spalovacího procesu jako je např. nízký přebytek vzduchu, kontrola teploty povrchu a jiné [1]. 1.3 Elektrochemická koroze kovů Koroze ve vodních roztocích a taveninách hydroxidů a solí je elektrochemický proces. Prvotním předpokladem elektrochemické koroze je, stejně jako u chemické koroze, termodynamická nestabilita kovu v určitém korozním prostředí. Korodující kov anodickou reakcí ztrácí svůj kovový charakter a stává se kationem, který se v roztoku rozpouští, nebo se z kovu anodicky produkuje nerozpustná sloučenina. Anodická reakce je výměnou elektrického náboje nerozlučně spojená s katodickou reakcí, a to redukcí některé složky korozního prostředí. Rychlost koroze odpovídá proudu tekoucímu korozním článkem mezi katodou a anodou, resp. mezi mikrokatodou a mikroanodou [1]. Na povrchu korodujícího kovu nemusí být katodická nebo anodická místa od sebe trvale oddělená a ve spoustě případech se katodická a anodická místa na povrchu kovu plynule střídají. Anodické rozpouštění kovu je doprovázeno uvolňováním elektronů: Fe Fe e Aby se tato reakce mohla uskutečnit, musí být na katodě doprovázená současně probíhající redukce depolarizátoru, která pohltí elektrony uvolněné oxidačním dějem. Jestliže 9

20 elektrony nemůžou být spotřebované depolarizační reakcí, nemůže proběhnout anodická reakce rozpouštění. Na povrchu elektrochemicky korodujícího kovu nejčastěji probíhá redukce kyslíku rozpuštěného ve vodě nebo redukce vodíkových kationů, při které se z roztoku uvolňuje vodík. O2 + 4 e + H2O 4 OH - 2 H e H2 Je nutné si uvědomit, že jak katodická, tak i anodická reakce musí proběhnout jako reakce v každém elektrolytickém článku stejnou rychlostí [1]. Obr. 1.2 Schéma elektrochemické koroze [8]. Vznikne-li při korozním ději na povrchu ochranná vrstva, pak se hovoří o pasivitě. Pasivita představuje stav poměrně vysoké korozní odolnosti materiálu způsobený zbrzděním anodového děje ionizací kovu v určité potenciální oblasti, ve které kov nekoroduje. Některé kovy se pasivují poměrně lehce, a to zejména chrom, který má významný sklon k pasivitě i ve slitinách se železem. Proto chrom tvoří základní složku korozivzdorných ocelí; příznivý vliv na korozní vlastnosti korozivzdorných ocelí má také nikl, molybden, měď a křemík. K pasivaci jsou též náchylné titan, hliník a některé další kovy [6]. 10

21 1.4 Rozdělení koroze podle korozního napadení Rovnoměrná koroze Při kontaktu kovu s korozním prostředím začíná probíhat korozní děj nejdříve na zvláště aktivovaných místech. Korozní podmínky určují aktivitu těchto míst, zatímco počet míst na povrchu kovu je závislý na reaktivitě kovu a prostředí za určitých podmínek. Při velké vzájemné reaktivitě obou složek systému a většinou při vzniku rozpustných korozních produktů, které dovolují dokonalý přístup prostředí k povrchu, je počet aktivních míst vysoký, takže povrch kovu je rovnoměrně napadán. Při střídání aktivních a neaktivních míst dochází k rovnoměrnému napadení, kdy po odstranění jednoho místa z povrchu se objevuje místo jiné. Takto jsou napadány kovy za podmínek, kdy dostatečná koncentrace iontů H + nebo OH - podmiňuje vznik rozpustných korozních produktů a v prostředí je přítomno tolik aktivujících iontů, že jsou schopny porušovat přirozené kysličníkové vrstvy na spoustě místech. Kovy jsou napadeny rovnoměrně i v těch případech, kdy je celá korodovaná plocha pokryta korozními zplodinami, pokud vznikající zplodiny umožňují stejnoměrnou difúzi iontů po celém fázovém rozhraní [2] Nerovnoměrná koroze O nerovnoměrné korozi mluvíme dochází-li k napadení materiálu lokálně. Tento typ koroze je velmi nebezpečný, jelikož v mnoha případech nemusí být patrné, že k napadení vůbec dochází. Koroze v malých oblastech může probíhat velkou rychlostí, což vede k náhlému selhání materiálu bez předchozího varování. Nerovnoměrná koroze se může podobat rovnoměrné korozi s tím rozdílem, že nenapadá celý povrch, ale jen určitou část, kde na různých místech může probíhat rozdílnou rychlostí [9]. 11

22 Bodová koroze Bodová koroze je lokalizovaný korozní děj, kdy vznikají na kovovém povrchu hluboké důlky a okolní povrch zůstává bez pozorovatelného napadení (obr. 1.3). Tento druh napadení vzniká na celé řadě pasivovatelných kovů, charakteristický je nejen pro korozivzdorné oceli a hliník, ale i železo a měď. Bodová koroze kovů ve fázi inkubace vzniká mnohdy na základě konkurence mezi hydroxidovými a chloridovými ionty u povrchu. Chloridové ionty pasivní vrstvu narušují, hydroxylové obráceně pasivní vrstvu vytvářejí. Fluktuace podmínek na povrchu kovu zajišťuje vznik a zánik mikrodůlků, jestliže ale vznikne stabilní důlek, pak již probíhá korozní proces analogicky posledním fázím štěrbinové koroze. Mechanizmus iniciace bodové koroze spočívá v napadení kovu v lokacích se slabšími ochrannými vlastnostmi pasivní vrstvy. Extrémní lokalizace napadení je dána tím, že aktivně korodující vnitřek důlku je obětovanou anodou pro ostatní vnější pasivní povrch. Vznik a šíření bodové koroze jsou usnadněny nejenom zvýšenou koncentrací agresivního iontu, ale i přítomností oxidujících látek, zvýšenou teplotou i nízkou hodnotou ph [7]. Obr. 1.3 Bodová koroze korozivzdorné oceli Skvrnitá a důlková koroze Jestliže nerovnoměrné napadení povrchu kovu nebo slitiny se projevuje poměrně malým poměrem hloubky k šířce a tento poměr zůstává zachován i při dalším průběhu koroze, jde o důlkovou nebo skvrnitou korozi. Při skvrnité korozi může být její šířka větší než velikost zorného pole mikroskopu i při relativně malém zvětšení [4]. 12

23 Štěrbinová koroze S bodovou korozí do značné míry souvisí štěrbinová koroze, která probíhá v jemných kapilárách nebo i v místech se špatným oběhem prostředí. Takto vznikající koncentrační články urychlují korozi v aktivním stavu. Různá koncentrace iontů v elektrolytu ve štěrbině a na jejím ústí vytváří koncentrační článek s anodovou oblastí rozpouštění na okraji štěrbiny. Také rozdíly v obsahu kyslíku na povrchu kovu mohou vyvolat koncentrační článek, v němž naopak je anodová oblast rozpouštění uvnitř štěrbiny, naproti tomu vnější části s přístupem kyslíku tvoří katodu. To je charakteristické především pro kovy a slitiny schopné pasivace, jako jsou korozivzdorné oceli [4]. Obr. 1.4 Štěrbinová koroze konstrukce mostu [10] Nitková koroze Jedná se o specifický typ koroze, která se vyskytuje nejvíce pod ochrannými povlaky, hlavně organickými nátěry. Nitkové koroze napadá povrch kovu, ale neproniká do jeho hloubky. Toto napadení obvykle začíná u malých, někdy i mikroskopických vad v povlaku způsobeno korozním prostředím. V místech s nejmenší soudržností dochází k odtrhávání povlaku od kovu kvůli vznikajícím korozním produktům. Nitkové napadení má tendenci probíhat v podmínkách s vysokou vlhkostí [11]. 13

24 Korozní praskání Ke koroznímu praskání dochází při působení statického tahového napětí na kovový materiál exponovaný ve specifickém prostředí (za určitých teplot a koncentrací). Trhliny se šíří ve struktuře kovu buď po hranicích zrn mezikrystalově nebo přes zrna transkrystalově (obr. 1.5). Mechanizmus korozního praskání mnoha kovových materiálů se vysvětluje aktivním rozpouštěním na čele trhliny, která zároveň působí jako koncentrátor napětí. Pro vznik korozního praskání není vždy nutné vnější mechanické namáhání, ale stačí jen vnitřní pnutí např. po tváření za studena nebo u svarových spojů. a) b) Obr. 1.5 a) Mezikrystalové korozní praskání; b) transkrystalové korozní praskání Selektivní koroze Při selektivní korozi dochází korozními procesy k odstranění jedné složky slitiny. Typickým představitelem tohoto druhu koroze je odzinkování mosazi, kdy část původního materiálu slitiny mědi a zinku se přemění na houbovitou měď. Dochází k tomu buď v celé vrstvě u povrchu nebo lokálně (obr. 1.6.). Houbovitá měď nemá žádnou pevnost a postupně dojde k perforaci stěny. Odzinkování také hraje roli při vzniku korozního praskání mosazí [7]. 14

25 Obr. 1.6 Lokální odzinkování mosazi ve vodě [7] Erozní koroze Erozivní koroze je zrychlení nebo zvýšení rychlosti zhoršení nebo napadení kovu z důvodu relativního pohybu mezi korozivní kapalinou a korozivním povrchem. Nejčastěji se projevuje v potrubích s proudícím prostředím, v němž se objevují malé plynné nebo pevné nehomogenity [12]. Obr. 1.7 Erozní koroze kovu [12]. 15

26 Korozní únava Korozní únava je druh napadení, které potřebuje spolupůsobení korozního prostředí a cyklického mechanického namáhání s tahovou složkou. Během cyklického zatěžování dochází při zatížení nad mezí únavy k porušení celistvosti vznikem trhlin i bez korozního prostředí. Korozní únava se charakterizuje tím, že při cyklickém namáhání v agresivním prostředí neexistuje mez únavy, tj. největší opakovaná změna napětí, kterou materiál teoreticky vydrží pro nekonečný počet cyklů, aniž by se porušil. Trhlina s tupým čelem je při korozní únavě transkrystalická, šíří se diskontinuálně (důsledkem je vznik striačních pásů). Frekvence zatěžování má důležitý vliv na rychlost šíření trhliny, čím je nižší frekvence, tím je větší vzrůst délky trhliny na jeden cyklus. V trhlinách, které se rychle zavírají a otvírají se nestačí uplatnit korozní napadení a převládá vliv mechanický. Korozně únavové porušení se projeví mnohdy již při relativně nízkém počtu cyklů zatěžování. Trhlina se podobně jako u korozního praskání šíří z míst nehomogenit povrchu (vruby, vměstky, hranice zrn, extruze, intruze). Lom je pokryt korozními produkty. Ochrana před korozní únavou spočívá zejména v odstranění cyklické tahové složky, snížení amplitudy zatížení, ve výběru odolnějšího materiálu, ve snížení agresivity prostředí (inhibitory) a použití anorganických (kovových) povlaků [7]. 1.5 Rozdělení podle korozního prostředí Atmosférická koroze Jedná se o nejrozšířenější formu koroze, protože agresivitě atmosféry je vystavena největší část materiálu. Hlavním faktorem, určujícím rychlost tohoto většinou elektrochemického děje, je stupeň ovlhčení kovového povrchu, který je určený tloušťkou kondenzované vlhkosti a periodičností dosažení rosného bodu v podmínkách atmosféry. Pro průběh elektrochemické reakce není potřebné, aby bylo dosaženo rosného bodu. Už při nižší vlhkosti, která bývá označována jako kritická korozní vlhkost a pohybuje se kolem 60 %, vzniká na povrchu kovu velmi slabá vrstvička roztoku elektrolytu, která má tloušťku cca 5 16

27 - 150 μm. Příčinou jejího vzniku jsou nerovnosti povrchu kovu způsobené zpracováním a přítomností usazených tuhých částic z atmosféry. Tyto jemné nerovnosti způsobují kapilární kondenzaci nejméně těkavé složky atmosféry vody. Rychlost atmosférické koroze je také závislá na přítomnosti plynných anebo rozpustných tuhých nečistot. K nejagresivnějším složkám znečištění atmosféry patří zejména SO2, NaCl, sirovodík, chlór, průmyslový prach, oxidy dusíku atd. [1]. Rozbor klimatických faktorů, které řídí kinetiku atmosférické koroze, umožňuje určit agresivitu různých typů atmosfér. Podle ČSN se udává agresivita atmosféry v těchto stupních: Tab. 1.2 Agresivita atmosféry ve stupních dle ČSN velmi málo agresivní v této atmosféře se nedosahuje rosného bodu a nedochází k orosení povrchu (klimatizované prostory s odvlhčením), 2 málo agresivní atmosféra, kdy vlhkost je převážně pod kritickou hranicí (obývané prostory), 3 středně agresivní dochází k občasné kondenzaci, znečištění atmosféry dosud výrazně neovlivňuje korozi (uzavřené a nevytápěné prostory), 4 silně agresivní atmosféra s častými kondenzacemi a srážkami ve vlhkých oblastech, výrazně neznečištěná průmyslovými exhalacemi (vnější oblast subtropického pásma, lesní a horská atmosféra), 5 velmi silně agresivní atmosféra s častou kondenzaci a s vysokým stupněm průmyslového znečištění (přímořská a průmyslová atmosféra všech klimatických pásem) Koroze ve vodách V korozním prostředí pojem voda zahrnujeme nejenom chemicky čistou vodu, ale hlavně nejrůznější slabě koncentrované vodné roztoky s obsahem látek, které se do vody dostávají při jejím koloběhu v přírodě a v průmyslu. Přírodní vody působí nejen agresivně na vodní stavby a lodě, ale jejich agresivita se přenáší také na vody průmyslové, které jsou z nich získávány a také na vodu pitnou. Přírodní vody možno rozdělit na vody sladké, mořské, minerální a na vody brakické (sladké vody znečištěné mořskou vodou). Působením naprosto čisté vody bez kyslíku na kovový povrch dochází jen k zanedbatelné korozi. Za průběh korozních reakcí ve vodě jsou 17

28 odpovědny především příměsi, které vždy v různé míře voda v přírodních i provozních podmínkách obsahuje. Agresivita vody je ovlivněna obsahem kyslíku, množstvím a typem rozpuštěných solí, přítomností organických látek a mikroorganismů, hodnotou ph, teplotou, rychlostí proudění a obsahem pevných částic [7]. Obr. 1.8 Koroze uhlíkové oceli v pitné vodě [7] Koroze v půdách Do styku s půdou přicházejí technická zařízení a výrobky z oceli (potrubí pro dopravu plynů, ropy, vody), litiny a ve výrazně menším objemu z korozivzdorných ocelí, mědi, olova, zinku a hliníku. S půdním prostředím jsou dlouhodobě ve styku také historické předměty, kterými se zabývá archeologie. Technická úložná zařízení jsou před působením půdních elektrolytů většinou chráněna povlaky na bázi dehtu, asfaltu, smoly nebo dokonaleji polymerními povlaky (polyethylen, polypropylen apod.). Tato ochrana bývá ještě doplňována katodickou ochranou. Pro agresivitu půdy je nejvýznamnější její typ a soudržnost, homogenita, vlhkost, chemické složení půdního elektrolytu (včetně plynů), ph a redox potenciál, tlumivá kapacita, kolísání spodní vody. Dle těchto kritérií možno na základě řady metodik odhadnout korozní agresivitu půdního prostředí. Půda se skládá ze tří fází (tuhé, plynné, kapalné). Největší důležitost má kapalná fáze, kterou tvoří vodné roztoky obsahující např. chloridy, uhličitany, dusičnany, sírany [13]. 18

29 1.5.4 Koroze v plynech Tato koroze se projevuje reakcí plynného prostředí s materiálem. Korozní prostředí je elektricky nevodivé, což znamená že jde o chemickou korozi. Vliv na průběh koroze má chemické složení plynu, teplota, ale i parciální tlak plynu. Mezi nejčastější příklad koroze v plynech patří např. koroze za vysokých teplot [14]. 2. OCHRANA POVRCHU PROTI KOROZI Aplikacemi souborných poznatků o mechanismu a kinetice koroze lze vhodnými způsoby protikorozní ochrany jednotlivých formám koroze zamezit anebo je omezit na přijatelnou mez. Požadované úrovně protikorozní ochrany je možno dosáhnout dvojím způsobem. A to použít uspořádání korozní soustavy, tj. prostředí a předmětů založené buď na zmenšení termodynamické nestability soustavy, nebo na ovlivnění rychlosti průběhu korozních reakcí. První skupina opatření tkví ve volbě termodynamicky stabilnějšího konstrukčního materiálu nebo povlaku, ve volbě prostředí s menší afinitou, v převedení kovu do oblasti imunity, v oddělení reagujících složek izolační vrstvou [1]. Druhá skupina opatření ovlivňuje rychlost korozních reakcí, úpravou prostředí přídavkem látek vytvářejících fyzikálně chemické bariéry brzdící korozi nebo převedení kovu do oblasti pasivity. Nejvhodnější návrh protikorozní ochrany musí vycházet z celkového rozboru výrobku či zařízení, jeho použití v korozním prostředí a musí být komplexním řešením vycházejícím ze všech způsobů protikorozních ochran při dnešním zvážení jejích ekonomické efektivnosti. Způsoby ochrany kovových materiálů proti korozi lze rozdělit do těchto skupin a oblastí: volba vhodného materiálu, úprava korozního prostředí, konstrukční řešení a technologie výbory, elektrochemické ochrany, 19

30 povrchové úpravy [1]. 2.1 Volba vhodného materiálu Rozdílné druhy kovů mají také rozdílné vlastnosti, proto při totožném korozním působení dochází k rozdílným rychlostem a formám korozního znehodnocování. Proto je zapotřebí konstrukční materiál volit tak, aby měl co nejmenší náchylnost k degradaci. Vysoce korozivzdorné materiály, jako jsou ušlechtilé kovy nebo kovy snadno způsobilé pasivace, jsou za určitých podmínek vhodnou volbou. Tyto materiály jsou značně drahé a jejich přímé využití by mohlo být neekonomické. V praxi se těchto kovů využívá úsporným způsobem, jako např. ve formě povlaků. [2] 2.2 Konstrukční řešení a technologie výroby Volba vhodného konstrukčního řešení je základním východiskem proti korozi a klimatickým vlivům. Podstatou je volit materiály, které jsou dostatečně odolné vůči prostředí, ve kterém bude výrobek použit. Jestliže má výrobek část, která je nedostatečně odolná, je nutno použít vhodnou povrchovou úpravu, která nesmí mít negativní vliv na funkčnost. Jestliže u zařízení nebo přístroje předpokládáme obnovu systému ochrany jeho části, je potřeba zajistit jeho dostupnost a snadnou přístupnost pro demontáž této částí. K dosažení co nejlepších výsledků v oblasti konstrukčního řešení je nezbytné se řídit stanovenými principy. Součásti s nejjednoduššími tvary a co nejméně členitým povrchem jsou jednou z nejvíce podstatných zásad konstrukčního řešení. Další značně podstatnou zásadou pomocí konstrukčního řešení je snaha zamezit styku s agresivním prostředím. Povrch výrobku by měl být dokonale hladký a bez ostrých hran. Konstrukci výrobku je nutno vhodně zvolit, aby nedocházelo ke zhoršení vnitřního mikroklimatu (shromažďování zkondenzované vody). Další důležitým požadavkem z konstrukčního hlediska je také spojování jednotlivých materiálů a zamezení vzniku galvanických článků [15]. 20

31 2.3 Ochrana úpravou korozního prostředí Rychlost koroze ovlivňuje nejvíce teplota, složení a rychlost proudění prostředí (kapalina, plyn). Korozní prostředí lze pozitivním způsobem ovlivnit, jestliže jsou známé korozní činitele. Jako první může být provedeno odstranění činitelů koroze nebo snížení jejich koncentrace. Dalším možným způsobem je přidání tzv. inhibitorů. Jedná se o látky snižující rychlost koroze. Odstranění korozních složek, které způsobují korozní napadení je označováno jako destimulace. Příkladem destimulace je např. odstraňování kyslíku z prostředí za pomoci varu, vakua anebo inertního plynu [16]. 2.4 Elektrochemické ochrany Podstata elektrochemické ochrany spočívá v úmyslné změně potenciálu kovu vůči stanovenému elektrolytu. Tato změna je zapříčiněna ovlivněním velikosti proudu na rozhraní kov elektrolyt. Kov proti korozi je chráněn ovlivněním polarizace kovu. Rozlišujeme dva způsoby elektrochemické ochrany: Katodická ochrana chráněný kov je v důsledku tzv. katodické polarizace převeden do stavu imunity. Anodická ochrana chráněný kov je v důsledku tzv. anodické polarizace převeden do pasivního stavu. Katodickou ochranu lze použít pro prostředí kde samovolná koroze není moc citelná a kde ani ochranný proud nemusí být příliš velký. Katodická ochrana se používá jako ochrana potrubí, plynovodů, pro ochranu lodních trupů a šroubů. Anodické ochrany se používají u pasivovatelných materiálů, kde se polarizací obnovuje pasivní vrstva porušovaná korozí v určitém prostředí [1]. 21

32 2.5 Anorganické povlaky a povrchové vrstvy Kovové povlaky a povrchové vrstvy Nejdůležitějším aspektem pro hodnocení ochranné funkce kovových povlaků je tloušťka a poréznost povlaku. Na tloušťce závisí životnost povlaku, jelikož se tak snižuje počet korozně významných pórů. Ideálním stavem je, když je povlak neporézní. Kovové povlaky vznikají z roztavených kovů nebo jsou vylučovány z roztoků. S ohledem na svou funkci v elektricky vodivém prostředí se kovové povlaky dělí na dvě kategorie, a to na katodické nebo anodické vzhledem k základnímu kovu v daném prostředí. Katodické ochranné povlaky oproti základnímu materiálu fungují jako katoda a na základě chemických potenciálů nekorodují, což znamená že jsou ušlechtilejší. Problematičnost při jejích použití spočívá v tom, že v případě větší poréznosti nebo porušení povlaku nastane intenzivní koroze anody, tj. základního kovu pod ochrannou vrstvou. Anodické povlaky fungují proti základnímu materiálu jako anoda, výsadně koroduje povlak. Dlouhodobá stabilita systému je zapříčiněna korozní odolností povlaků. Jako anodické povlaky se uplatňují kovy, které reagují v daném prostředí, ale následkem je vznik korozních zplodin odolných proti další oxidaci. Vzniká tedy souvislý, soudržný, pomalu narůstající povlak, který je chemicky, termodynamicky a mechanicky velmi stabilní [17, 18] Nekovové povlaky a povrchové vrstvy Mezi významné anorganické nekovové povlaky patří keramický smalt a konverzní vrstvy. Smalty vytváří neporézní bariéru mezi chráněným materiálem a okolním agresivním prostředím. Jsou schopny čelit vysokým teplotám i chemickému prostředí, a to bez změny barvy či lesku. Sklovinu, která je tvořena ze sklotvorných oxidů, je na chráněný materiál nanášena několika způsoby. Ve všech případech je sklovina nanesena na chráněný materiál a v dalším kroku vypálena při teplotě C. Mezi nevýhody těchto povlaků patří jejich křehkost a neopravitelnost [19]. Vytváření konverzních povlaků je chemický nebo elektrochemický proces, během kterého se vytváří na povrchu vrstva, obsahující sloučeninu podkladového kovu a anion pocházející z procesu. Obvykle se na povrchu kovu vytváří povlaky na bázi oxidů, fosforečnanů, chromanů, komplexů, popřípadě kombinace těchto látek [20]. 22

33 Možností využití konverzních povlaků jsou široké. Často se používají jako vhodná předúprava kovů před finální úpravou, z důvodu zvýšení korozní odolnost a přilnavosti dalšího povlaku. Některé konverzní povlaky zlepšují vzhled, nebo se uplatňují díky své tvrdosti, odolnosti proti otěru nebo dalším užitným vlastnostem [17]. 2.6 Organické povlaky a povrchové úpravy Organické povlaky patří mezi nejvýznamnější a nejrozsáhlejší povrchové úpravy. Podíl technologií zhotovování organických povlaků na celkovém vytváření povlakových systémů povrchových úprav je odhadován na cca 90 %. Ochranný účinek organických povlaků je založen nejvíce na bariérovém principu [21]. Rozsáhlý výzkum se týká převážně prodloužení životnosti povlaků, ekonomie, úspory energie i ekologie. Výzkum je zaměřen především na náhradu toxických látek (pigmentů, ředidel) u nátěrových hmot [22] Plastové povlaky Plastické hmoty mají skvělé antikorozní vlastnosti i dobré izolační schopnosti. Vzhledem k těmto důvodům se zvyšuje jejich využití k povrchovým úpravám kovových povrchů. Povlaky z plastů se vytvářejí z polymerů jako je např. polyvinylchloridu, polyetylénu, polyamidu, teflonu, teflexu, akrylátů a celulózy, nejen jako protikorozní ochrana, ale i jako ochrana proti opotřebení, lepivosti, ale i jako estetický prvek. Trvanlivost povlaků je podmíněna difúzi korozního prostředí do povlaku, do jisté míry může být i ovlivněna technologií nanášení. Zvýšení životnosti povlaku tloušťkou je účinné jen do určité míry. Plastickými povlaky lze povrchově upravovat široký výběr jednotlivě či sériově vyráběných produktů. Tyto aplikace se uplatňují v hutnické druhovýrobě při výrobě profilů, plechů, v chemickém, automobilovém a spotřebním průmyslu [16, 17] 23

34 2.6.2 Nátěrové hmoty Nátěrová hmota je definována jako souvislý povlak požadovaných vlastností, který vzniká pomocí nanesení a následným zaschnutím (či vytvrzením) jedné či několika nátěrových vrstev na upravovaném povrchu. Nátěrovými hmotami jsou označovány tekuté až pastovité hmoty, které v případě nanesení v tenké vrstvě na povrch zařízení či konstrukce vytváří tenký ochranný film [21]. Při výběru nátěrového systému je důležité určit podmínky, které budou na konstrukci nebo zařízení působit. Hlavními faktory určujícími korozní agresivitu prostředí jsou teploty, vlhkost, přítomnost UV záření, působení chemických látek a možnost mechanického poškození. Norma ISO rozděluje vnější prostředí do následujících kategorií korozní agresivity: Tab. 2.1 Rozdělení vnějšího prostředí dle normy ISO C1 velmi C4 vysoká nízká C2 nízká C5-I velmi vysoká (průmyslová) C3 střední C5-M velmi vysoká (přímořská) CX extrémně vysoká Při volbě nátěrového systému a jeho vhodnosti je důležité vědět, na jaký typ podkladového materiálu má být nátěrový systém aplikován, zda se jedná o ocel, žárově pozinkovanou ocel, galvanicky pozinkovanou ocel, hliník a jiné lehké kovy. Je důležité také rozlišit, zda se jedná o nové konstrukce nebo údržbu. Dalším důležitou charakteristikou je doba životnosti nátěrového systému, po jejímž uplynutí je nutné provést první údržbu nátěru. Podle normy ISO rozlišujeme tři kategorie životnosti [23]: Tab. 2.2 Rozdělení životnosti dle normy ISO Nízká - L Střední - M Vysoká - H 2 až 5 let 5 až 15 let více než 15 let 24

35 Teplotní odolnost nátěrových hmot je různá v závislosti na použitém pojivu a pigmentech. Následující schéma znázorňuje teplotní odolnost jednotlivých nátěrů. Obr. 2.1 Schéma teplotní odolnosti nátěrů [24] Rozdělení nátěrových hmot systému. Nátěrové hmoty se dělí do několika skupin podle vlastností, účelu a pořadí v nátěrovém Rozdělení dle charakteristických vlastností: Pigmentované na podkladu tvoří neprůhledný film (barvy, tmely), Transparentní na podkladu tvoří průhledný až průsvitný film (lak, fermež). Rozdělení dle účelu použití: Vnitřní nejsou odolné slunečnímu záření ani venkovnímu prostředí, Venkovní odolné proti slunečnímu záření i povětrnostním účinkům, Speciální nátěrové hmoty odolné vůči kyselinám, pohonným hmotám. 25

36 Rozdělení dle použití a pořadí v nátěrovém systému: Napouštěcí použití pro napouštění savých podkladů, Základní aplikují se jako první nátěr nenatřeného nebo napouštěného podkladu, většinou matné, Podkladové vytváří vrstvu mezi základním a vrchním nátěrem, Vrchní tvoří poslední vrstvu v nátěrovém systému, Vyrovnávací používají se k vytvoření hladkého rovnoměrného povrchu materiálu, pastovité hmoty různého složení (tmely) [25]. Dalším druhem rozdělení nátěrových hmot je v závislosti na druhu báze. Toto dělení se zabývá přednostně na složku pojivové báze, která je označována základním písmenem a čtyřmístným číslem. Toto označení je možné použít u lihových a vodou ředitelných nátěrových hmot. Tab. 2.3 Rozdělení dle základní pojivové báze A asfaltové NH L lihové NH B polyesterové NH O olejové NH C celulózové NH S syntetické NH E práškové NH U polyuretanové NH H chlorkaučukové NH V vodové a emulzní NH K silikonové NH P pomocné přídavky Zá názvem se udává čtyřmístné číslo, které podává informace o druhu nátěrové hmoty [25]. Tab. 2.4 Rozdělení dle čtyřmístné číslice 1000 fermeže a bezbarvé látky 2000 NH pigmentované 3000 pasty 4000 nástřikové a vyrovnávací hmoty 5000 tmely 6000 ředidla 7000 sušidla, tvrdidla, katalyzátory 8000 pomocné přípravky 9000 pryskyřice 26

37 Tab. 2.5 Rozdělení dle barvy NH bezbarvé NH šedé NH hnědé NH fialové NH modré NH zelené NH žluté NH oranžové NH červené NH ostatní Složení nátěrových hmot Nátěrová hmota se skládá ze dvou hlavních složek, a to je složka netěkavá (filmotvorné látky, pigmenty, plniva, organická barviva) a složka těkavá (rozpouštědla, ředidla). Filmotvorné látky (pojiva, změkčovadla) tvoří jádro nátěrového filmu, který musí splňovat podstatné vlastnosti. Jedná se hlavně o vlastní odolnost, lesk, pružnost, přilnavost, ohebnost, tvrdost. Dnešní moderní nátěrové hmoty využívají převážně syntetických pryskyřic. Lze využít i dalších pryskyřic jako jsou např. epoxidové, polyuretanové nebo modifikace akrylátových pryskyřic. Jako změkčovadlo může být použit chlorovaný parafín, difenyl ale i jiné [25]. Pigmenty slouží především pro elastické vlastnosti nátěru. Jejich další vlastností je dodání barevného odstínu nátěru ale i dobrých krycích schopností. Jedná se o jemně rozemleté nerozpustné barevné látky, které se dělí na přírodní, syntetické látky, kovové prášky a světélkující luminofory. Plniva pomáhají upravit některé technologické vlastnosti u barev nebo tmelů. Jedná se o jemně rozemleté minerální látky (křída, kaolin, mastek, těživec). Organická barviva se využívají k zabarvení bílých pigmentů nebo laků [25]. Rozpouštědla tvoří v nátěrových hmotách nutný podíl. Označujeme je jako kapalné organické sloučeniny, které rozpouští oleje, tuky, přírodní a syntetické pryskyřice. Tyto sloučeniny se volí podle rozpustnosti filmotvorných složek. Nejčastěji se používá toluen, 27

38 benzen, aceton, xylen nebo alkohol. V současnosti je snaha o částečné nebo úplně vyloužení rozpouštědel z důvodu jejich hořlavosti a škození zdraví. Ředidla slouží pro snížení viskozity nátěrových hmot. Jejich základem jsou rozpouštědla nebo jejich směsi, kdy po úpravě tekutosti na předepsanou konzistenci se dají nanášet určitou technologií [25] Nanášení nátěrových hmot Technologie nanášení nátěrových hmot se volí dle požadavků na jakost zhotoveného povlaku, vlastností zvolené barvy, rychlosti zasychání, velikosti, tvaru, geometrie povrchu a počtu komponentů. Principů nanášení je několik a každý z nich má své výhody i nevýhody. Ruční nanášení nátěrových hmot Ručně se nátěrové hmoty nanášejí štětcem nebo válečkem, pokud jde o větší plochy. Tato forma nanášení je vhodná především pro kusovou výrobu, při větší sériové výrobě pak pouze tam, kde nelze použít produktivnější metodu. Přínosem této technologie jsou malé ztráty nátěru a výborná přilnavost k základnímu materiálu [15]. Stříkání nátěrových hmot Stříkání se provádí rozprašováním nátěrové hmoty speciální pistolí. K rozprášení dochází proudem vzduchu přiváděného do pistole označováno jako pneumatické nanášení. Dalším způsobem je statickým tlakem pístu nebo vhodné vzdušiny na hladinu nátěru v zásobníku tzv. vysokotlaké nanášení. Třetí možností rozprášení je kmitavým pohybem pístu uvnitř pistole, což je tzv. vibrační nanášení. Při stříkání dochází k větším ztrátám, kdy dochází k rozprašování mimo upravovanou plochu. Ekonomičtější variantou je stříkání v elektrostatickém poli, během něhož částice stříkané hmoty procházejí prostorem elektrostatického pole a získávají elektrický náboj a regulují svůj pohyb k povrchu k upravovanému předmětu [26]. Nanášení nátěrových hmot máčením Nanášení probíhá ponořením do nátěrové hmoty, následuje vyjmutí a okapání. Postup lze velmi lehce mechanizovat, takže je velmi úsporný a produktivní. Použití je při kusové výrobě, ale i při větších sériích, ale to jedině v případě vhodných tvarů předmětů. Nelze použít 28

39 pro předměty s dutinami, jelikož by nátěr nevytekl, a také u předmětů, kde nanášení probíhá jen na části povrchu [26]. Elekrochemického nanášení nátěrových hmot Upravované kusy se vkládají do lázně speciální nátěrové hmoty ředitelné vodou. Jsou spojeny se zařízením, které vytváří stejnosměrné elektrické pole, a tím jsou částice nátěrové hmoty k povrchu předmětů přitahovány. Výhodou je možnost regulovat tloušťku nanášené vrstvy regulací proudových hodnot [26]. Navalování nátěrových hmot Nachází použití u velkých plochých výrobků. Nátěrová hmota o vyšší hustotě je převáděna ze zásobníku pomocí válců a přitlačována k povrchu výrobku. Tato metoda nanášení je velmi efektivní, úsporná a dobře automatizovatelná, ale vyžaduje zvláštní strojní zařízení. Proto má uplatnění především při vyšší sériovosti výroby [26]. 3. ÚPRAVA POVRCHU PŘED APLIKACÍ NÁTĚROVÉ HMOTY Základním cílem úprav je dosažení požadovaných vlastnosti zhotovované povrchové úpravy, jako je dobrá přilnavost, korozní odolnost nebo tvrdost. V průběhu výrobního procesu a skladování dochází na povrchu výrobku k řadě změn. Jedná se například o znečištění povrchu provozními médii, prašným depozitem, vznikem nepravidelností a poruch. Tyto jevy výrazně ovlivňují kvalitu povrchové úpravy [27]. Úprava povrchu se rozděluje na dva hlavní způsoby, a to na mechanickou úpravu a chemickou úpravu. Tím se postupně plní dvě hlavní požadavky na předběžné úpravy kovů. Prvním požadavkem je příprava požadované mikrostruktury a kvality povrchu (drsnosti, textury). Druhým požadavkem je zajištění požadované čistoty povrchu [17]. 29

40 3.1 Mechanické úpravy povrchu Mechanická úprava povrchu se používá k získání dostatečné kvality povrchu, která by byla vhodná pro ukotvení povlaku. Nesmí obsahovat oxidační a korozní prostředky, proto používáme několik různých technologií [16] Otryskávání Otryskávání je vrhání proudu drti příhodného materiálu na povrch předmětů proudem vzduchu, vody nebo metacím kolem. Dochází k odstraňování nečistot a korozních produktů, ke zpevnění a zdrsnění povrchu. Jako otryskávací drti se používá mletého korundu, ocelových kuliček nebo sekaného drátu, křemičitého písku, měděných zrn, rozdrcených skořápek ořechů nebo pecek a jiných. Výběr drti závisí na vyžádaném účinku a stupni znečistění [26] Omílání Omílání je odstraňování nečistot a vyhlazování povrchu materiálu oboustranným otloukáním a odíráním součástí. Pro zvýšení účinnosti omílání je možno k omílaným částem přidat pomocné prostředky, jako rozdrcené zbytky vyřazených brusných kotoučů nebo kovová tělíska. Omílání lze urychlit přidáním chemických činidel, například směsi vhodných kyselin. Během omílání dochází k odstraňování ostřin na výrobcích, zaoblování hran a ke zpevnění povrchu omílaných předmětů. Omílání se provádí v rotačních nebo vibračních bubnech nebo na omílacích pásech. Je vhodné převážně pro úpravu drobnějších předmětů ve velkosériové výrobě [16] Kartáčování Kartáčování se využívá k odstranění hrubých nečistot, ale i ke zjemnění povrchu po broušení. Provádí se rotačními kartáči s vlákny kovovými, přírodními nebo plastovými podle povahy odstraňovaných nečistot. Kotouče jsou upevněny na stabilních nebo přenosných bruskách. V nenáročných případech a zejména v kusové výrobě se používá i ručních kartáčů, 30

41 nejběžněji s ocelovými drátky. Účelem kartáčování je odstranění nečistot a zjemnění povrchu materiálu. Někdy se proto zařazuje kartáčování po broušení [16] Broušení Broušení povrchu se provádí brusnými kotouči nebo brusnými pásy na pevných nebo přemístitelných bruskách. Při broušení se povrch současně čistí a vyrovnává. Dochází k odstranění hrubých nerovností povrchu, rzi nebo okují [16] Leštění Leštění probíhá pomocí textilními nebo plstěnými kotouči, na které je nanesena jemná brusná pasta nebo disperse. Používá se zejména po jemném broušení s cílem dosažení malé drsnosti. Leštěním lze odstranit drobné nerovnosti povrchu, ale nikoli jeho vlnitost. Během leštění dochází k malé plastické deformaci. Používá se i jako konečná úprava [16] Oklepávání Oklepávání se uplatňuje při odstranění silných vrstev korozních produktů, okují, barvy. Pro oklepávání se upotřebuje ruční oklepávací kladiva nebo pneumaticky poháněná zařízení. Tento proces lze uplatnit jen u masivních předmětů, u kterých nemůže dojít k deformaci [17]. 31

42 3.2 Chemické úpravy povrchu Chemické neboli elektrochemické úpravy povrchu zahrnují způsoby úpravy, při kterých reagují chemická činidla s nečistotami na povrchu materiálu nebo se základním materiálem. Mezi tyto úpravy se řadí moření, odmašťování a leštění. Těmito způsoby se často připravuje povrch pro různé povlaky. Vyžadovaná čistota základního povrchu je závislá na druhu povlaku [17] Odmašťování Odmašťování organickými rozpouštědly je nejsnadnějším způsobem odstranění mastnot z povrchu. Pro hrubé čistění se užívá petrolej, pro dokonalejší je potřeba odmaštění benzínem. Nevýhodou obou těchto rozpouštědel je jejich hořlavost. Více vhodná jsou rozpouštědla na bázi chlorovaných uhlovodíků jako trichloretylen nebo perchloretylen. Nejsou hořlavá, jsou stálá, umožňují regeneraci destilací. Jejich nevýhodou jsou narkotizační účinky. Odmašťování vodnými alkalickými roztoky tkví ve zmýdelňování rostlinných a živočišných tuků a olejů a v emulgaci mastných látek minerálního původu. Roztoky obsahují hydroxid sodný, sodu, fosforečnan sodný, boritany a polyfosfáty. Pro urychlení postupu se roztok zahřívá na 70 až 90 C. Elektrolytické odmašťování je založeno na elektrolýze alkalických roztoků, při které může být odmašťovaný předmět zavěšen na katodu nebo anodu. Je-li předmět katodou, vzniká na jeho povrchu vodík, který strhává mastnoty z povrchu. Na anodě pak vzniká louh, který mastnoty zmýdelňuje. Je-li předmět anodou, rozpouští se jeho povrch za vzniku kyslíku [26] Moření Moření je odstraňování korozních produktů na bázi oxidů vzniklých při vyšších teplotách, například okují. Provádí se v kyselině solné, sírové, méně často fosforečné, dusičné nebo fluorovodíkové, zpravidla za teplot 60 až 80 C. Někdy se užívá směsi jmenovaných kyselin. Do lázně je přidáván inhibitor koroze. Po moření a odrezování v kyselinách je nutno povrch materiálu opláchnout, případně neutralizovat [26]. 32

43 3.2.3 Leštění Chemické leštění má za úkol odstranit drobné nerovnosti povrchu a snížit jeho drsnost. Je založeno na rozpouštění kovu v mírně proudící lázni vhodných kyselin, při kterém jsou výstupky povrchu rozpouštědly napadány výrazněji než prohlubeniny. Elektrochemické leštění má stejný cíl jako leštění chemické. Je založeno na rychlejším rozpouštění výstupků povrchu v elektrolytu v důsledku zvýšené koncentrace elektrického náboje na hrotech [26]. 33

44 EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST 4. ZKOUŠENÍ NÁTĚROVÝCH SYSTÉMŮ PODLE NOREM Cílem této experimentální části je porovnat a zhodnotit vzorky s vybranými ochrannými systémy, stanovení tlouštěk jednotlivých vrstev ochranných systémů vzorků a zjištění jejich korozní odolnosti. Stanovení celkové tloušťky povlaku dle ČSN EN ISO 2808 Měření tloušťky pomocí metalografického mikroskopu Měření tloušťky pomocí elektromagnetické metody Korozní zkouška v umělé atmosféře zkouška solnou mlhou dle ČSN EN ISO Hodnocení korozní zkoušky dle normy ČSN EN ISO EXPOZIČNÍ ZKOUŠKY VZORKŮ A MĚŘENÍ URČENÝCH PARAMETRŮ 5.1 Charakteristika vzorků K posouzení bylo připraveno 15 vzorků v pěti sériích. Každá série obsahovala 3 vzorky, kdy na dvou z nich byly provedeny příčné řezy a na jednom křížový řez ve tvaru X pro korozní zkoušky dle normy ČSN EN ISO Účelem těchto zkoušek je provedení testů odolnosti a následného vyhodnocení a srovnání rozdílných práškových hmot a podkladů. Pro zhotovení testovacích desek byly použity dva materiály z nelegované oceli. Tři série vzorků z pozinkované nelegované oceli a dvě série nelegované oceli bez povrchové úpravy. Testovací desky mají rozměry 75x150 mm. 34

45 Tab. 5.1 Charakteristika materiálů a jeho značení Značení materiálu DX - 5 DX - A DX - 8 DC - 5 DC - 8 Typ oceli Pozinkovaná nelegovaná ocel Pozinkovaná nelegovaná ocel Pozinkovaná nelegovaná ocel Nelegovaná ocel bez povrchové úpravy Nelegovaná ocel bez povrchové úpravy Barv Popis barvy a 521 Barva prášková RAL 9005; černá; epoxid; hladký; lesk 85-95% A00 Barva prášková RAL 9016; bílá; epoxipolyester; hladký; lesk 65-85% 847 Barva prášková RAL 9003S; bílá; epoxid; hladký; lesk 75-80% 521 Barva prášková RAL 9005; černá; epoxid; hladký; lesk 85-95% 847 Barva prášková RAL 9003S; bílá; epoxid; hladký; lesk 75-80% 5.2 Stanovení tloušťky povlaku podle normy ČSN EN ISO 2808 Tloušťka povlaku má významný dopad na jeho ochranné vlastnosti a životnost, a proto je její určení specifikováno v normách. Stanovení tloušťky bylo stanoveno podle normy ČSN EN ISO 2808 [28] Měření tlouštěk elektromagnetickou metodou Jedná se o nedestruktivní postup pro stanovení tloušťky ochranných systémů. Pro stanovení celkové tloušťky povlaku byl použit Elcometr 456 pro feromagnetické a neferomagnetické materiály (obr.5.1). Přesnost měření je ±1-3 % dle tloušťky, přístroj je používán v souladu s mezinárodními normami. Na každém vzorku bylo provedeno měření 5krát a poté byl vypočítán průměr. Naměřené hodnoty byly zaznamenány do tabulky

46 Obr. 5.1 Tloušťkoměr Elcometer Měření tlouštěk pomocí metalografického mikroskopu Jedná se o destruktivní metoda měření, která umožňuje lokální měření tloušťky povlaku odebraného ze zkušebního vzorku s přesností na 0,5 μm. Tato metoda bývá označována za nejpřesnější ve sporných případech [29] Příprava metalografických výbrusů Kvalitní výsledky metalografického rozboru závisí na dobré přípravě vzorků. Pro metalografické stanovení tloušťky a struktury vrstev byly z okrajových rohových částí vzorků odřezány vzorky o rozměrech 15 x 7 mm a označeny. Pro dosažení rovinného výbrusu je potřeba fixovat vzorky ve vhodné nekovové hmotě. V tomto případě byly vzorky lisovány do bakelitu (rektoplastu) při teplotě 150 C za zvýšeného tlaku. Zhotovené vzorky byly označeny. Následovalo broušení na sérii brusných SiC papírů s odstupňovanou zrnitostí. Poté byly vzorky mechanicky leštěny za pomocí leštící emulze (diamantová pasta). Po vyleštění povrchu vzorků byla zhotovena metalografická pozorování a měření tlouštěk jednotlivých vrstev [29]. Obr. 5.2 Připravené vzorky pro metalografické zkoumání 36

47 Zjištění struktury oceli Zjištění mikrostruktury vzorků byl proveden pomocí metalografického šetření na optickém mikroskopu Zeiss. Mikrostrukturní rozbor vzorků vykazoval, že se jedná o nízkouhlíkovou feritickou ocel, jejíž strukturu můžeme vidět na obrázku 5.3, 5.4. Podle struktury a ČSN se jedná o ocel třídy 11, u které lze odhadovat obsah uhlíku pod 0,1 %. U těchto nízkouhlíkových nelegovaných ocelí je nízký obsah doprovodných prvků (Mn 0,5 %, Si 0,15%, hm.) a co nejméně škodlivých prvků (P 0,04%, S 0,04%). Obr. 5.3 Feritická struktura při zvětšení 100x. Nečistoty uvnitř feritu tečky uvnitř zrn. Nízkouhlíková jemnozrnná ocel tř. 11. U vzorku byla stanovena velikost zrna. Při stanovení velikosti zrna se použila metoda porovnávací a lineární. U porovnávací metody se dopředu připravený vzorek vložil pod mikroskop a velikost zrna byla porovnána s etanolem. U lineární průsečíkové metody bylo provedeno stanovení za pomocí nakreslení úseček na fotografii a spočteny průsečíky s hranicemi zrn. Ve výsledku se obě metody shodovaly a velikost zrna byla stanovena na č

48 Obr. 5.4 Feritická struktura při zvětšení 500x. 5.3 Naměřené hodnoty tlouštěk povlaků Výsledky měření tlouštěk elektromagnetickou metodou Tab. 5.2 Výsledky měření tlouštěk povlaků pro metalografický rozbor elektromagnetickou metodou. Průměrné hodnoty (x), směrodatné odchylky (s) a součinitele variace (v). Vzorek x [μm] v [%] s [μm] DC ,5 5,5 3,25 DC ,8 2,7 1,99 DX - A 80,1 1,6 1,31 DX ,2 3,11 DX ,6 2,8 1,97 38

49 Tab. 5.3 Výsledky měření tlouštěk povlaků pro expozici solnou mlhou elektromagnetickou metodou. Vzorek x [μm] v [%] s [μm] DC ,9 3,4 1,74 DC ,3 4,3 2,19 DC ,9 10,3 6,55 DC ,9 9,7 9,24 DC ,3 4,5 3,99 DC ,9 7,1 5,81 DX - A 70,1 10,8 7,54 DX - A 82,9 16,1 13,3 DX - A 70,2 9,6 6,45 DX ,6 6,2 5,83 DX ,7 3,05 DX ,9 5,14 DX ,2 7,2 6,74 DX ,4 8,8 8,55 DX ,7 9,3 8, Výsledky měření tlouštěk metalografickou metodou Tab. 5.4 Výsledky měření tlouštěk povlaků u vzorku DC - 5 Číslo měření Hodnota [μm] 1 121, , , , , , , , ,1 x 119,9 s 3 39

50 Obr. 5.5 Metalografický snímek vzorku DC - 5 při zvětšení 100x měření tloušťky povlaku Tab. 5.5 Výsledky měření tlouštěk povlaků u vzorku DC - 8 Číslo měření Hodnota [μm] , ,2 5 87, ,3 8 96,5 9 95, ,8 x 92,7 s 3,3 40

51 Obr. 5.6 Metalografický snímek vzorku DC - 8 při zvětšení 100x měření tloušťky povlaku Tab. 5.6 Výsledky měření tlouštěk povlaků u vzorku DX - A Číslo měření Vrstva povlaku Vrstva Zn Hodnota [μm] Hodnota [μm] Číslo měření 1 77,6 1 17,2 2 79,8 2 22,6 3 76,3 3 25,7 4 78,3 4 23,6 5 74,3 5 17,1 6 79,8 6 20,7 7 71,6 7 21, ,3 9 73,3 9 15, , ,6 x 75,34 20,88 s 3,3 3,1 41

52 Obr. 5.7 Metalografický snímek vzorku DX - A při zvětšení 200x měření tloušťky povlaku a pozinkované vrstvy Tab. 5.7 Výsledky měření tlouštěk povlaků u vzorku DX - 8 Číslo měření Vrstva povlaku Vrstva Zn Hodnota [μm] Hodnota [μm] Číslo měření 1 122,8 1 11, ,1 2 16, ,1 3 16, ,2 4 15, ,2 5 10, ,2 6 15, ,2 7 14, , ,6 9 17, , ,8 x 109,91 14,9 s 8,3 2,1 42

53 Obr. 5.8 Metalografický snímek vzorku DX - 8 při zvětšení 200x měření tloušťky povlaku a pozinkované vrstvy Tab. 5.8 Výsledky měření tlouštěk povlaků u vzorku DX - 5 Číslo měření Vrstva povlaku Vrstva Zn Hodnota [μm] Hodnota [μm] Číslo měření 1 118,5 1 25, , , ,2 4 13, , ,3 6 17, ,1 7 15, ,5 8 17, ,9 9 21, ,5 x 117,27 17,78 s 1,6 3,3 43

54 Tloušťka ochranného povlaku [μm] Obr. 5.9 Metalografický snímek vzorku DX - 5 při zvětšení 200x měření tloušťky povlaku a pozinkované vrstvy Porovnání měřených hodnot tloušťěk ochranných povlaků 0 DC - 5 DC - 8 DX - A DX - 8 DX - 5 Měření elektromagneticky Metalografické měření Graf 5.1: Srovnání průměrných hodnot naměřených tlouštěk ochranných vrstev pomocí metalografického měření tlouštěk a měření Elcometrem. 44

55 Z grafu 5.1 můžeme porovnat průměrné hodnoty naměřené tloušťky povlaku, která byla naměřena pomocí metalografické metody a nedestruktivní elektromagnetické metody. Protože každé měření se odehrává na rozdílném místě vzorku, nelze očekávat vyrovnané hodnoty. U vzorku DC - 5 je průměrná tloušťka povlaku nepatrně větší v případě měření Elcometrem. U vzorku DC 8 byla průměrná tloušťka povlaku cca o 20 μm větší v případě metalografického měření. Vzorek DX A vykazuje nepatrný rozdíl v naměřených hodnotách jako vzorek DC - 5. Větší rozdíl v průměrných hodnotách se nachází u vzorku DX - 8, kde je rozdíl v tloušťkách kolem 30 μm. Největší rozdíl v tloušťkách je u vzorku DX 5. Tento rozdíl je 46 μm. Závěrem porovnání průměrných naměřených tlouštěk ochranných povlaků lze říci, že nejvěrohodnější a nejpřesnější jsou hodnoty z metalografického měření na kolmých výbrusech. 5.4 Zkouška korozní odolnosti v umělé atmosféře zkouška solnou mlhou podle ČSN EN ISO 9227 Korozní zkouška byla provedena v korozní solné komoře LIEBISCH S400 M TR (obr.5.11), dle normy ČSN EN ISO Tato norma přesně stanovuje požadavky pro přístroje, chemikálie i postup při zkoušce v solné mlze. Ve zkušební komoře je nutné, aby byla zajištěna rovnoměrná distribuce mlhy. Umístění zkušebních vzorků v komoře musí být lícovou stranou nahoru pod úhlem sklonu 15 až 30. Doporučené doby trvání zkoušky jsou 2h, 6h, 24h, 48h, 96h, 168h, 240h, 480h, 720h, 1000h. Během zkoušky nesmí být rozprašování přerušeno. Dovoleno je pouze krátkodobé otevření k vizuální kontrole nebo fotodokumentaci zkoušených vzorků [30]. Obr Korozní solná komora LIEBISCH S400 M TR 45

56 5.4.1 Zkouška korozní odolnosti v solné komoře Korozní zkouška byla zrealizována v solné komoře LIEBISCH S400 M TR, podle normy ČSN EN ISO Ke zkoušení korozní odolnosti v solné komoře jsme použili 15 vzorků velikosti 75x150 mm, kdy se jednalo o 5 sérií desek z odlišnými nátěry. Jeden vzorek byl opatřen křížovým řezem ve tvaru X a další dva podélným řezem dle ČSN EN ISO Řez byl proveden řezným nástrojem až na podkladový materiál. Provozní podmínky solné komory LIEBISCH S400 M TR: teplota prostředí 35 C, vlhkost 100 %, solná mlha 5 % NaCl, doba expozice 480h. Vzorky byly sledovány během expozice po časových intervalech 240h, 480h. Po 240 hodinách expozice byly vzorky z komory vyjmuty, zdokumentovány a vráceny zpět do komory. Vzorky po celkové expozici a vyjmutí ze solné komory byly opláchnuty, osušeny, zváženy a vyhodnoceny. Obr Série zkoumaných desek černý nátěr 46

57 Obr Série zkoumaných desek bílý nátěr 5.5 Hodnocení korozní odolnosti Korozní zkoušky byly prováděny v solné komoře LIEBISCH S400 M TR, kde bylo zajištěno pravidelné rozprašování solné mlhy při konstantní teplotě. V komoře byly umístěny vzorky velikosti 75 x 150 mm s řezem ve tvaru X a podélným řezem. Délka expozice v korozní komoře byla zvolena 480h. Během zkoušky byla provedena vizuální kontrola po 240h. Během korozní zkoušky byly také zaznamenány korozní přírůstky hmotnosti. V tabulce 5.10 můžeme porovnat hmotnosti vzorků před expozici, během a po expozici. Hmotnosti korozních přírůstků byly přepočteny na g/m Mřížková zkouška podle normy ČSN ISO 2409 Mřížkovou zkouškou je hodnocena odolnost systémů vůči adheznímu a koheznímu poškození řezem. Princip mřížkové zkoušky spočívá ve vytvoření vzájemně kolmých a rovnoběžných řezů prořezaných až k podkladu tak, aby vznikly totožné čtverce. Rozestupy jednotlivých řezů jsou 5x5 mm. Na tyto řezy je přilepena a pevně přitlačena lepicí páska šíře 50 mm, která po odtržení způsobí odstranění vytvořených čtverců v povlaku, 47

58 které mají po provedení řezů špatnou přilnavost. Vyhodnocení mřížky se provádí dle ČSN EN ISO 2409 a je vyjádřeno stupněm, který odpovídá pozorovanému poškození, viz tabulka 5.9. Tabulka 5.9 Klasifikace zkušebních výsledků mřížkové zkoušky podle ČSN EN ISO

59 5.5.2 Testované desky po 240h expozice Obr Zkoumané desky DX 5 po 240h expozice Obr Zkoumané desky DX A po 240h expozice 49

60 Obr Zkoumané desky DX 8 po 240h expozice Obr Zkoumané desky DC 5 po 240h expozice 50

61 Obr Zkoumané desky DC 8 po 240h expozice Testované desky po 480h expozice Vzorek DX 5 po 240 hodinové expozici vykazoval nízké napadení bílou korozí zinku především v místech řezů, ale částečně i v okrajových částech. Po 480 hodinové expozici se napadení bílou korozi zvětšilo, opět jak v oblastech řezů, tak i v okrajových částech. Na vzorku nebyl náznak puchýřů. Vzorek nevykazoval náznaky červené rzi. Byla provedena zkouška přilnavosti podle normy ČSN ISO Mřížkový řez byl proveden v místě vrypu. Bylo zjištěno podkorodování v délce cca 2 cm od řezu, stupeň poškození 1, což znamená, že malé kousky povlaku jsou odloupnuty v místě křížení řezů. Mřížkový řez byl proveden i v místě bez vrypu. V tomto místě byl stupeň poškození 0. 51

62 Obr Zkoumané desky DX 5 po 480h expozice Vzorek DX A po 240 hodinové expozici vykazoval nízké napadení bílou korozí zinku především v místech řezů, ale částečně i v okrajových částech. Po 480 hodinové expozici se napadení bílou korozí zvětšilo, opět jak v oblastech řezů, tak i v okrajových částech. Na vzorku nebyl náznak puchýřů. Vzorek nevykazoval náznaky červené rzi. Mřížkový řez byl proveden v místě vrypu. Byla zjištěná silná delaminace v oblasti celého vrypu ve tvaru X. Stupeň poškození 5. Mřížkový řez byl proveden i v místě bez vrypu. V tomto místě byl stupeň poškození 0. Obr Zkoumané desky DX A po 480h expozice 52

63 Vzorek DX 8 po 240 hodinové expozici vykazoval nízké napadení bílou korozí zinku především v místech řezů, ale částečně i v okrajových částech. Po 480 hodinové expozici se napadení bílou korozí zvětšilo, opět jak v oblastech řezů, tak i v okrajových částech. Na vzorku nebyl náznak puchýřů. Vzorek nevykazoval náznaky červené rzi. Mřížkový řez byl proveden v místě vrypu. Byla zjištěná dobrá přilnavost, poškození cca 5 %. Mřížkový řez byl proveden i v místě bez vrypu. V tomto místě byl stupeň poškození 0. Obr Zkoumané desky DX 8 po 480h expozice Vzorek DC 5 po 240 hodinové expozici vykazoval napadení červenou korozí, především v místech řezů, ale částečně i v okrajových částech i rozích. Po 480 hodinové expozici se napadení červenou korozí zvětšilo, opět jak v oblastech řezů, tak i v okrajových částech i rozích. Na vzorku nebyl náznak puchýřů. Mřížkový řez byl proveden v místě vrypu. Byla zjištěná silná delaminace v oblasti celého vrypu ve tvaru X. Bylo objeveno podkorodování v délce cca 5 cm od řezu, stupeň poškození 5. Mřížkový řez byl proveden i v místě bez vrypu. V tomto místě byl stupeň poškození 0. 53

64 Obr Zkoumané desky DC 5 po 480h expozice Vzorek DC 8 po 240 hodinové expozici vykazoval napadení červenou korozí, především v místech řezů, ale částečně i v okrajových částech i rozích. Po 480 hodinové expozici se napadení červenou korozí zvětšilo, opět jak v oblastech řezů, tak i v okrajových částech i rozích. Na vzorku nebyl náznak puchýřů. Mřížkový řez byl proveden v místě vrypu. Byla zjištěná silná delaminace v oblasti celého vrypu ve tvaru X. Bylo objeveno podkorodování v délce cca 5 cm od řezu, stupeň poškození 5. Mřížkový řez byl proveden i v místě bez vrypu. V tomto místě byl stupeň poškození 0. Obr Zkoumané desky DC 8 po 480h expozice 54