749408.Teorijske Osnove 1-1 Skripta

7/25/2019 749408.Teorijske Osnove 1-1 Skripta

1/61

FSB TEORIJSKE OSNOVE KOROZIJSKIH PROCESA IMETODE ZATITE

KATEDRA

ZA ZATITU MATERIJALA

0

Vesna AlarVinko imunovi

Ivan Juraga

Autorizirana predavanja

Zagreb, 2011.


2/61


KATEDRA


1

Pregledali (Recenzenti)

Prof.dr.sc. Ivan Esih, FSB

Dr.sc. Frankica Kapor, izv. prof., Rudarsko-geoloko-naftni fakultet Sveuilita uZagrebu


3/61


KATEDRA


2

SADRAJ

TEORIJSKE OSNOVE KOROZIJSKIH PROCESA.............................2

1. UVODNA RAZMATRANJA..............................................................22. KOROZIJSKI LANCI.......................................................................83. ZATITA ODKOROZIJE..................................................................12

3.1. Racionalan izbor konstrukcijskog materijala..............................12

3.2 Zatitno prevlaenje.....................................................................133.2.1.Organski premazi...........................................................22

3.3. Konstrukcijsko-tehnoloke mjere................................................42

3.4. Smanjenje agresivnosti medija...................................................50

3.5. Elektrine metode zatite od korozije........................................51

3.5.1. Katodna zatita.................................................................51

3.5.2. Anodna zatita..................................................................58

4. Literatura.........................................................................................59


4/61


KATEDRA


3

TEORIJSKE OSNOVE KOROZIJSKIH PROCESA

1. UVODNA RAZMATRANJA

Korozija (lat. corrodere, nagrizati) u tehnikom smislu je nepoeljno troenjekonstrukcijskih metala kemijskim djelovanjem okoline. Kemijskim procesom

izmeu barem jedne faze ili komponente metala i barem jedne komponente okolinedogaa se korozija u neelektrolitima ili kemijska korozija. Posljedica su spojevi najee oksidi ili sulfidi. Javlja se u vruim plinovima, (npr. dimni plinovi ) i unevodenim tekuinama (goriva, maziva) koja ne provode elektrinu struju. U praksi

je ei sluaj elektrokemijske ili korozije u elektrolitima kada se atom metalagubitkom elektrona pretvara u slobodni ion. To je tzv. redoks proces u kojemnastaje oksidacija ionizacija metala. Primarni produkt je slobodni metalni kation.

Istovremeno se odvija proces redukcije prihvaanja slobodnih elektrona(depolarizacija). Elektrokemijska korozija nastaje u prirodnoj i tehnikoj vodi, uvodenim otopinama kiselina, luina, soli i drugih tvari, u tlu, u atmosferi itd.Atmosfera, dodue, nije elektrolit, ali uslijed kondenzata koji nastaje na metalnoj

povrini uslijed vlanosti zraka, stvara se elektrolit i pokree elektrokemijskikorozijski procesi.

Korozijske pojave se na strojarskim konstrukcijama i postrojenjima nerijetko javljaju

i u kombinaciji s drugim oblicima smanjivanja uporabne vrijednosti. Javljaju se u

kombinaciji istodobnog djelovanja mehanikih, biolokih i elekrinih faktora.

Specifine korozijske pojave javljaju se istodobno s djelovanjem mehanikih,

biolokih i elektrinih faktora. Uz statika naprezanja nastaje napetosna korozija(eng. stress corrosion), a uz dinamika naprezanja korozijski zamor (eng. corrosionfatigue). Uz eroziju ili uz kavitaciju nastaje erozijska, odnosno kavitacijska korozija.

Tarna korozija (eng. fretting corrosion) pojavljuje se na dodirnim plohama dvaju

dijelova koji su u eksploataciji izloeni smicanju, i to najee uz vibracije.Biolokakorozijaili biokorozijanastaje uz djelovanje metabolizma ivih bia na proces (npr.korozija u tlu u prisutnosti anaerobnih bakterija). Posebnu vrst korozije uzrokuju i

lutajue strujeu tlu i u vodi.

Prema geometriji, tj. prema obliku razaranja materijala korozija moe biti opa,lokalna, selektivna i interkristalna.

Opa korozijazahvaa itavu izloenu povrinu metala, a moe biti ravnomjerna ilineravnomjerna (slika 1-1A i B). Mikroskopski gledano nije ni ravnomjerna korozija

svuda jednako brza, pa obino uzrokuje ohrapavljenje glatke metalne povrine. Ipakje takva korozija u praksi najmanje opasna jer se lako moe pratiti proces ipredvidjeti kad valja metalni predmet zamijeniti novim. Opasnija je, naravno,

neravnomjerna opa korozija. Lokalna korozija (slika 1-2 A i B) moe biti pjegasta(koljkasta), tj. ograniena na pojedine vee dijelove metalne povrine, ili tokasta(jamiasta), tj. usko lokalizirana na arita priblino krunog presjeka, pri emu jedubina korozijskog oteenja nekoliko puta vea od poetnog promjera. Razumije seda je pjegasta korozija, a pogotovo tokasta korozija, mnogo opasnija od opekorozije, jer je korozijski proces tee kontrolirati. Stoga su mogue havarije, osobitou mehaniki optereenim konstrukcijama. Tokasta korozija esto se naziva piting(eng. pitting, stvaranje udubina). Ova se katkad iri ispod povrine metala


5/61


KATEDRA


4

(potpovrinska korozija), pri emu konano nastaje korozijsko mjehuranje iliraslojavanje. Poseban oblik pjegaste i tokaste korozije javlja se na kontaktu dvajuelemenata u elektrolitu. Ako su ti elementi od razliitih metala, nastaje galvanskakontaktna korozija neplemenitijeg metala, a ako se radi o dva elementa od istog

metala, odnosno od metala i nemetala, pojavljuje se kontaktna korozija u procijepu.Selektivna korozija legura (slika 1-3 A i B) moe unitavati jednu fazu viefaznelegure (npr. grafitizacija sivog lijeva), ili jednu komponentu dvofazne legure (npr.

decinkacija mjedi).Interkristalna (intergranularna)korozija (slika 1-4 A, B i C) irise uzdu granica metalnog zrna u dubinu. Ta vrsta korozije moe dugo ostatinevidljiva, pa je najopasnija, pogotovo s obzirom na naglo smanjenje vrstoeelemenata. Konana posljedica interkristalne korozije jest lom ili ak raspad metala u

prah. Interkristalne pukotine mogu nastati kao posljedica napetosne korozije, premda

se pri tom pukotine ire i transkristalno. U praksi se esto istodobno pojavljujurazliiti oblici korozije. Tako npr. tokasta korozija moe biti prikrivena opomkorozijom. U prikazu 1 dana je podjela i navedeni su utjecajni imbenici osnovnih

oblika korozijskog razaranja.

Slika 1-1A. Opa korozija: aravnomjerna, bneravnomjerna;Apovrina metala prije

korozije,Bpovrina metala poslije korozije,Mmetal

Slika 1-1B. Primjeri ope korozije: lijevo - morska atmosfera,

desnourbana atmosfera, U oba sluaja se radi o nelegiranim elicima.


6/61


KATEDRA


5

Slika 1-2A. Lokalna korozija: apjegasta, bjamiasta (tokasta), cpotpovrinska,

dkontaktna;Apovrina metala prije korozije,Bpovrina metala poslije

korozije,Mmetal,M1neplemenitiji metal (pri galvanskoj koroziji)

ili metal openito (pri pukotinskoj koroziji),M2plemenitiji metal

(pri galvanskoj koroziji) ili nemetal (pri pukotinskoj koroziji),

Zprocijep izmeu dvaju elemenata

Slika 1-2B. Primjeri lokalne korozije:

lijevokorozija uzrokovana mikroorganizmima,desnolokalna (rupiasta) korozija nehrajuih Cr-Ni elika


7/61


KATEDRA


6

Slika 1-3A. Selektivna korozija: a fazna, b komponentna ;Apovrina metala prije

korozije,Bpovrina metala poslije korozije,Llegura,Fplemenitija faza,

Kplemenitija komponenta (u poroznom obliku)

Slika 1-3B. Primjer selektivne korozije Cr-Ni elika. Pripajanje prije

zavarivanja provedeno je nekorektno


8/61


KATEDRA


7

Slika 1-4B. Primjer napetosne korozije Slika 1-4C. Primjer interkristalne

Cr-Ni elika. Neodgovarajui korozije Cr-Ni elika

odabir elika s obzirom na s > 0.08%C

eksploatacijske uvjete

Slika 1-4A. Interkristalna korozija:Pgranice zrna ispunjene

korozijskim produktima


9/61


KATEDRA


8

Osnovni oblici korozijskog razaranja

Skica korozijskog razaranja Oblik korozijemehanizamutjecajniimbeniciOPA KOROZIJA

Ravnomjeran (predvidljiv) gubitak, g/m2ilimm/a.imbenici:okoli, koncentracija, temperatura

RUPIASTA (PITING) KOROZIJANastanak rupica u obliku kratera ili jamica kodmaterijala sklonih pasiviranju prvenstveno zbog

klorida ali i na mjestima ukljuina u metalu kaoto su to MnS.imbenici: koncentracija klorida, brzina strujanja,temperatura, pH

KOROZIJA U PROCJEPULokalna korozija na mjestima nastanka procjepa

brtvi, ispod nakupina, kod materijala koji sepasiviraju.

imbenici:koncentracija klorida, temperatura,brzina strujanja, diferencijalna aeracija, pH.

BIMETALNA KOROZIJAGalvanska korozija: manje plemenit materijalse otapaimbenici: razlika potencijala, vodljivostelektrolita, temperatura.

INTERKRISTALNA KOROZIJAKorozija po ili uz granice zrna koja imaju

precipitate, npr. kod Cr-Ni elika s visokimudjelom C i nestabiliziranih.imbenici: medij, toplinska obrada, temperatura.

NAPETOSNA KOROZIJASpecifini korozivni medij i materijal; visokamehanika (takoer i zaostala unutarnja)naprezanja.

imbenici: medij, naprezanje, temperatura.

KOROZIJSKI ZAMORZamor materijala u korozivnim uvjetima.imbenici: frekvencija, naprezanje,koncentracije, temperatura.

EROZIJSKA KOROZIJAVelike brzine protoka, otri zavoji, turbulencije

Izvor: U. Heubner, J. Klwer & co-authors: Nickel alloys and high-alloy special stainless steels, ThyssenKrup VDM,

medij

Prikaz 1.


10/61


KATEDRA


9

2. KOROZIJSKI LANCI

U praksi su redovito pojedini dijelovi metalne povrine u elektrolitu zbogneravnomjernosti unutranjih ili vanjskih korozijskih faktora, elektrokemijski toliko

razliiti da su neki od njih pogodniji za odvijanje ionizacije metala, a drugi zaodvijanje depolarizacije. Zbog toga se obino procesi ionizacije metala idepolarizacije, vie - manje potpuno, lokalno razdvajaju na metalnoj povrini. Zadijelove metalne povrine na kojima se metal ionizira vrijedi tada ravnoteni

potencijal te ionizacije. Taj je potencijal nii od ravnotenog potencijaladepolarizacije, to vrijedi za dijelove metalne povrine na kojima se odvijadepolarizacija. Metal se, dakle, ionizira na anodnim dijelovima povrine, adepolarizacija tee na katodnim dijelovima (slika 1-5). Proces korozije analogan je,

prema tome, procesu u galvanskom lanku koji je kratko spojen.

ANODNI PROCES:

IONIZACIJA METALA (OTAPANJE) I STVARANJE ELEKTRONA

M M2+ + 2e-

KATODNI PROCES:

TROENJE ELEKTRONA:

a)- VODIKOVA DEPOLARIZACIJA: 2e-+2H+2H H2

ili

b)- KISIKOVA DEPOLARIZACIJA: O2+2H2O+ 4e-4OH-

KATODNI + ANODNI PROCES = PROCES KOROZIJE

Slika 1-5. Shematski prikaz elektrokemijske korozije

otopina HCl


11/61


KATEDRA


10

Neravnomjernost korozijskih faktora na metalnoj povrini mogu biti razliite, papostoje mnogi tipovi korozijskih lanaka. Anode tih lanaka locirane su tamo gdje semetal lake ionizira i gdje se tee odvija depolarizacija. Suprotno vrijedi za katodekorozijskih lanaka. U daljnjem tekstu opisani su najvaniji tipovi korozijskih

lanaka.Ako su u elektrolitu u kontaktu dva metala s nejednakim ravnotenim potencijalimaionizacije, nastaje korozijski lanak u kojem je neplemenitiji metal anoda. To sezbiva pri kontaktu dvaju elementa od razliitih metala, odnosno uz poru, procijep ilioteenje elektrini vodljive prevlake na metalu.

I razliite vodljive ukljuine u metalu mogu djelovati kao katode ili anodekorozijskih lanaka. Interkristalnu koroziju u elektrolitima esto uzrokuju izluevineneke faze uzdu granica zrna.

Defekti reetke kao to su distorzija, dislokacije, praznine i pogreke slaganja osobitosu uestale na granicama zrna i blokova, te na poliranim plohama koje ak mogu bitiamorfne. Dijelovi povrine s veim udjelom defekata reetke anodini su ilikatodini prema dijelovima sa sreenijom reetkom. Anodinost ili katodinostmaterijala na granicama zrna moe biti u vezi s interkristalnom korozijom.

Neravnomjerne mehanike napetosti u metalu uzrokuju takoer nastajanjekorozijskih lanaka u elektrolitima. Dijelovi povrine na mjestima s veim vlanimnapetostima postaju anode, pa nastaje napetosna korozija. Napetosti mogu biti

zaostale kao posljedica obrade metala deformiranjem, nakon termike obrade ilizavarivanja, odnosno nametnute, koje su pobuene optereenjem metala vanjskimsilama (mehanika naprezanja). Sklonost ionizacijskom procesu ovisi i o kvalitetimetalne povrine. Hrapavije povrine redovno su sklonije ionizaciji od glaih, pa i

zbog toga mogu u elektrolitu nastati korozijski lanci, pri emu su glae povrinekatode.

Pojavu korozijskih lanaka esto uzrokuje neravnomjernost sastava i koncentracijeelektrolita koji je u kontaktu s metalnom povrinom. Takve neravnomjernosti

pojavljuju se esto u industriji pri mijeanju i razrjeivanju elektrolita, te pri otapanjusoli. Prisutnost ili poviena koncentracija (zapravo aktivitet) nekih tvari u elektrolitumoe olakavati ili oteavati anodni proces (ionizaciju metala) ili katodni proces(depolarizaciju). Uz neravnomjeran sastav ili koncentraciju elektrolita s obzirom na

te tvari postat e neka podruja metalne povrine anodina, a druga katodina, tj.formirat e se korozijski lanci.

Razliita pH-vrijednost vodenih elektrolita u kontaktu s pojedinim dijelovimametalne povrine pojavljuje se vrlo esto u aparaturama kemijske industrije i na

podzemnim konstrukcijama. Budui da je pH-vrijednost definirana kao

gdje su aH+ i aOH- aktiviteti vodikovih, odnosno hidroksid-iona, a KH2O je ionski

produkt vode, oito je njome uz odreenu temperaturu definiran aktivitet (ikoncentracija) iona H+ i OH-. Vodikovi su ioni sirovina za mnoge depolarizacijske

procese, a hidroksid-ioni esto su produkt tih procesa, pa je oito da sniena pH-

OH

OH

H a

KapH 2loglog


12/61


KATEDRA


11

vrijednost pogoduje depolarizaciji. Uz mjesta vee kiselosti (nie pH-vrijednosti)elektrolita smjetene su stoga redovito katode korozijskih lanaka.

Pri korozijskim procesima uz kisikovu deplarizaciju kisik otopljen u elektrolitu troise na katodama korozijskih lanaka. Uz to se kisik moe troiti i u drugim procesima(npr. prilikom oksidacije dvovalentnog eljeza u trovalentno ili sulfita u sulfat,

prlikom truljenja organskih tvari itd.). U elektrolitu uz katode kisik se nadoknaujedifuzijom iz mase elektrolita, a u toj masi apsorpcijom iz zraka.Posljedica toga jest

neravnomjerna pristupanost kisika u elektrolitu uz pojedine dijelove metalnepovrine. Uz manje pristupana mjesta uspostavlja se, naravno, nia koncentracijakisika, to oteava kisikovu depolarizaciju za koju je kisik sirovina. Stoga seuspostavlja nova raspodjela anoda i katoda. Anode se smjetaju na mjestima manje

pristupanosti (i koncentracije) kisika, a katode na mjestima vee pristupanosti.Tako nastali korozijski lanci nazivaju se lancima diferencijalne aeracije. lanaktog tipa pojavljuje se esto pri koroziji ispod oble kapi tekuine na horizontalnoj

metalnoj povrini, pri emu je prstenasta ploha uz rub kapi (gdje je sloj elektrolitatanji) katoda, a kruna ploha ispod sredine kapi (gdje jesloj elektrolita deblji) anoda(slika 1-6). Na metalnim predmetima djelomino uronjenim u elektrolit katodalanka diferencijalne aeracije nalazi se na podruju konkavnog meniska uz nakvaenimetal, jer je tamo pristupanost kisika najvea. Anodna zona na lazi se ispodmeniska. Korozija u procijepu takoer nastaje esto zbog lanaka diferencijalneaeracije, jer je otean pristup kisika u procijep, pa metalna ploha u njoj djeluje kaoanoda (slika 1- 2d). Zbog toga esto intenzivno korodiraju narezi vijaka i matica.

I zbog neravnomjerne raspodjele rahlih nevodljivih taloga (kamenca, mulja, re, itd.)na metalnoj povrini nastaju lanci diferencijane aeracije, pri emu je na mjestu beztaloga ili s tanjim talogom smjetena katoda zbog bolje pristupanosti kisika. Ta se

pojava pojavljuje i na metalu djelomino pokrivenom vlanom rom kada je izloenatmosferi (slika 1-7). Analogan fenomen susree se na porama i pukotinamanevodljivih prevlaka na metalima kao to su emajli, boje, lakovi, guma, bitumen i

plastinemase, gdje se korozija iri oko pore ili pukotine. Anoda je tada smjetenapodalje od pore ili pukotine i nalazi se ispod prevlake, jer je tamo otean pristupkisika. Samo ogoljelo mjesto na pori (pukotini) djeluje kao katoda. esto i korozija utlu tee djelovanjem makrolanaka i mikrolanaka diferencijalne aeracije. Takvilanci nastaju i na porama i pukotinama loih zavara ili odljevaka. Vrlo je rairena iatmosferska korozija, uz diferencijalnu aeraciju, ispod zrnaca praine, pogotovo ako

je praina higroskopna (slika 1-8).

Slika 1-6. lanak diferencijalne aeracije ispod jedne kapi vode


13/61


KATEDRA


12

U tlu i u vodi moe se sastav elektrolita lokalno mijenjati i zbog ivotnih procesamikroorganizama, pa i na taj nain nastaju koncentracijski korozijski lanci. Takonpr. bakterije koje reduciraju sulfate u tlu stimuliraju katodni proces, pa su uz

njihove kolonije smjetene katode na metalu. Obratno je sa eljeznim bakterijamakoje oksidiraju ione Fe2+u ione Fe3+, ime stimuliraju anodni proces.

Neravnomjerno izlaganje metalne povrine radijaciji (svjetlu, ultraljubiastom irendgenskom zraenju, radioaktivnosti) uzrokuje takoer stvaranje korozijskihlanaka na metalu u elektrolitu. Pri tom su obino radijaciji izloena mjestaanodina.

Djelovanjem vanjskog elektrinog polja na metal u elektrolitu nastaju prividnikorozijski lanci. Oni esto uzrokuju katastrofalne korozijske pojave, a stvaraju ihredovno istosmjerne lutajue struje u tlu i u vodi. Dijelovi metalne povrine nakojima pozitivna struja ulazi iz elektrolita u metal postaju katode, jer

depolarizacijskom procesu, koji troi elektrone odgovara kretanje elektrona krozmetal prema elektrodi. Nasuprot tome, procesu ionizacije metala, kojim se elektroni

oslobaaju, odgovara kretanje elektrona od elektrode kroz metal. Stoga dijelovimetalne povrine na kojima pozitivna struja izlazi iz metala u elektrolit postajuanode. Uzrok je korozije, dakle, izvor istosmjerne struje koji daje lutajue struje, jermu strujni krug nije propisno zatvoren. Takvi prividni korozijski lanci razlikuju seod svih spomenutih po tome to ne nastaju spontano, nego djelovanjem vanjskoguzroka, te po tome to se elektrode prividnog lanka ne nalaze jedna uz drugu. Nacjevovodima moe udaljenost anode od katode takva lankabiti nekoliko kilometara.Lutajua struja obino potjee iz mree elektrine eljeznice ili tramvaja (slika 1 -9),

iz galvanskog pogona ili pogona elektrolize, iz ureaja za zavarivanje itd. Zbogireverzibilnosti korozijskih procesa razaranje metala mogu prouzroiti i izmjeninelutajue struje, osobito ako im je frekvencija niska.

Slika 1-9. Korozija zbog lutajuih struja.

Slika 1-7. lanak diferencijalne aeracije hre na eliku. Slika 1-8. Piting ispod higroskopne praine.

elik,Zzrak,Hvlana hra,Aanoda, Mmetal,Zzrak,Pzrnca praine,Aanoda,

Kkatoda, korozijom uniten metal je iscrtkan Kkatoda, korozijom uniten metal je iscrtkan

HRA -H

Iizvor istosmjerne struje

Ttramvaj

Ccjevovod ili kabel

Pprekid povratnog vodia ( zahralispoj tranica),

Aanoda,Kkatoda


14/61


KATEDRA


13

3. ZATITA OD KOROZIJE

Metode zatite od korozije temelje se na teoriji korozijskih procesa. Izmjenamaunutranjih (karakteristike konstrukcijskog materijala) i vanjskih (karakteristike

okoline) faktora utjee na usporavanje ili zaustavljanje korozijskih procesa.Iz teorije kemijske korozije proizlazi da se osnovne metode borbe protiv te pojave

mogu temeljiti na smanjenju ili ponitenju kemijskog afiniteta, na snienjuenergetske razine sustava ili na poboljanju zatitnih svojstava korozijskih produkata.

Nadalje proizlazi da se ta pojava moe zakoiti ili onemoguiti spreavanjemnastanka elektrolita, snienjem ili ponitenjem afiniteta, tj. razlike ravnotenih

potencijala anodnog i katodnog procesa, povienjem omskog otpora u strujnomkrugu korozijskog lanka, povienjem anodne ili katodne polarizacije i poveanjemanodne povrine.

U tehnici se metode zatite od korozije obino ne klasificiraju prema primijenjenomteorijskom principu, nego prema nainu provoenja. Prema takvoj klasifikaciji borba

protiv korozije metala moe se provesti:

1. Racionalnim izborom konstrukcijskog materijala

2. Zatitnim prevlaenjem, tj. nanoenjem

- metalnih prevlaka

- anorganskih nemetalnih prevlaka

- organskih prevlaka

3. Konstrukcijsko - tehnolokim mjerama

4. Smanjenjem agresivnosti medija

5. Elektrinim metodama

3.1.Racionalan izbor konstrukcijskog materijala

Racionalan izbor konstrukcijskog materijala nije mogu bez poznavanja njegovakorozijskog ponaanja. Ono naravno ovisi o unutranjim i vanjskim korozijskimfaktorima. Stoga se odreeni materijal korozijski ponaa vrlo razliito, ve premamediju u kojemu se nalazi te fizikalnim uvjetima.

Upotrebljivost konstrukcijskog materijala za neku svrhu definirana je njegovom

cijenom te mehanikim, tehnolokim i korozijskim svojstvima. U tehnici se brzinakorozije najee izraava u mm/god., tj. kao prosjena dubina godinjeg prodiranjakorozije u materijal. Ta veliina mjerodavna je za ocjenu nekog konstrukcijkogmaterijala samo ako korozija priblino ravnomjerno napada itavu izloenu povrinui ako se njen tok moe odrediti priblino pravcem. Tada je metal obino upotrebljivkad je brzina korozijskog prodiranja manja od 0.1mm/god. Ako navedeni uvjeti nisu

ostvareni, to je u praksi ee, ne moe se upotrebljivost nekog metala za odreenusvrhu egzaktno odrediti bez dubljeg uvida u njegovo korozijsko ponaanje pod danim

okolostima. Takav se uvid stjee svrsishodnim korozijskim ispitivanjima. U prvomredu potrebno je poznavati korozijski tok i sklonost posebnim oblicima korozije (npr.


15/61


KATEDRA


14

tokastoj ili interkristalnoj koroziji). Pri odreivanju upotrebljivosti treba paziti i nato da se u mnogim sluajevima korozija odreenog metala moe zakoiti primjenomodgovarajuih antikorozijskih mjera.

Opi uvid u korozijsko ponaanje odreenog metala mogue je dobiti na temeljupodataka o njegovoj koroziji u nekoliko tipinih agresivnih medija. est takvihmedija odabrano je za prikaz korozijskog ponaanja nekih metala (tablica 1 -1).Izneseni su podaci za tehniki najvanije crne, obojene, lake i plemenite metale ilegure. Podaci za iste metale odnose se na uobiajenu kvalitetu s obzirom na sadraj

primjesa.Neki od navedenih metala primjenjuju se gotovo iskljuivo (Cr, Cd, Rh) ilipreteno (Ni, Zn, Sn, Ag, Au) kao prevlake.

Tablica 1-1. Korozijsko ponaanje nekih metala

3.2. Zatitno prevlaenje

Korozija metala moe se zakoiti ili sprijeiti nanoenjem prevlaka koje u prvomredu slue kao barijera prema agresivnom mediju. Razumije se da materijal prevlakemora biti to postojaniji prema tom mediju. Prevlake mogu biti metalne i nemetalne,a nemetalne organske i anorganske. Zatitno djelovanje prevlaka ovisi o vrsti

prevlake, o njenoj debljini, o stupnju kompaktnosti i o vrstoi prianjanja. S obziromna to, na kvalitetu prevlake znatno utjee postupak nanoenja, koji ukljuuje


16/61


KATEDRA


15

predobradu metalne povrine za prevlaenje, nanoenje u uem smislu i zavrnuobradu prevlake, koja nije potrebna u svim postupcima prevlaenja.

Metalne prevlake

Metalne se prevlake nanose kada je uz antikorozivnu zatitu vaan metalni karakterpovrine, npr. radi vrstoe i tvrdoe, otpornosti prema habanju, sjaja, toplinske ilielektrine vodljivosti itd. Meu postupcima nanoenja metalnih prevlaka tehnikoznaenje imaju metode vrueg uranjanja, difuzijske metalizacije, metalizacije

prskanjem, fizikalne i kemijske metalizacije iz parne faze, metode oblaganja

( platiranja, navarivanja), galvanotehnike, ionske izmjene i katalitike redukcije.

Metalne se prevlake mogu nanositi uranjanjem osnovnog metala u talinu pokrivnog

metala. Pritom moraju biti ostvarena dva uvjeta: da osnovni metal ima mnogo vietalite od pokrivnoga i da se oba metala legiraju, bilo meusobnim otapanjem bilotvorbom intermetalnih spojeva. Na povrini podloge u tijeku obradbe nastaje legurana kojoj pri vaenju zaostaje film taline. On se hlaenjem skruuje tako da se

prevlaka sastoji od povrinskog sloja prema sastavu istovjetnog talini i od meuslojalegure u kojoj se udio osnovnog metala poveava s udaljenou od povrine

prevuenog predmeta.

Meusloj osigurava vrlo vrsto prianjanje prevlake uz podlogu, ali je nastala leguraobino krhka pa je, u pravilu, poeljno da njezina debljina bude to manja.

Dobivanje kvalitetne prevlake vruim uranjanjem mogue je samo onda ako talinapotpuno kvasi sve obraivane plohe. Da bi se to postiglo, predobradom se moraosigurati potpuna istoa povrine podloge i taline.

Vruim se uranjanjem najee nanose prevlake cinka, kositra, olova, Pb-legura i

aluminija, i to obino na ugljini elik ili lijevano eljezo, a rjee na bakar, Cu-legurei druge metale.

Priprema predmeta za vrue uranjanje redovito se izvodi uobiajenim metodama(npr. odmaivanjem i nagrizanjem uz ispiranje), nakon ega slijedi fluksiranje(obrada fluksom), tj. zavrna predobrada koja osigurava kvaenje osnovnog metalatalinom.

Samo prevlaenje metala izvodi se uranjanjem u talinu pri emu je pot rebno voditirauna o temperaturi, trajanju obrade, brzini uranjanja i vaenja te o sastavu taline i odrugim imbenicima.

Nanoenje metalnih prevlaka postupkom vrueg uranjanja primjenjuje se kodrazliitih proizvoda (od podlonih ploica do stupova dalekovoda) te za

poluproizvode (limene ploe, trake, ice, cijevi i profili).

Anorganske nemetalne prevlake

Nemetalne anorganske prevlake nanose se mehaniki i kemijski. Najvaniji postupakmehanikog nanoenja jest emajliranje, tj stvaranje sloja alkalnog borosilikatnogstakla na metalnoj povrini. Nemetalne anorganske prevlake (npr. oksidi) mogu senanositi i prskanjem u rastaljenom stanju (metalizacija prskanjem). Mehaniki seesto nanose slojevi cementa ili betona, a dobivaju se prskanjem, premazivanjem ilioblaganjem. Primjenjuju se i nalii na temelju silikatnih veziva. Pri kemijskom

nanoenju anorganskih prevlaka osnovni metal obino sudjeluje u stvaranju prevlake,ime se osigurava dobro prianjanje. Kemijskim procesima u kojima sudjeluje metal


17/61


KATEDRA


16

podloge dobivaju se razliite oksidne, fosfatne, kromatne i druge prevlakekonverzijske prevlake.

Organske prevlakeNanoenje organskih prevlaka obuhvaa gumiranje, bitumenizaciju, nanoenjepoliplasta (plastinih masa), lienje (bojenje i lakiranje), te nanoenje sredstava zakonzerviranje.

Nanoenje metalnih prevlaka openito obuhvaa lienje (bojenje i lakiranje),bitumenizaciju, nanoenje poliplasta (plastinih masa), te gumiranje. Za ukopanekonstrukcije, gdje je odravanje oteano ili ak nemogue, i gdje j e stupanjmehanike zatite vrlo znaajan, neophodni su zatitni filmovi vee debljine.

Najee metalne ukopane konstrukcije su cjevovodi, razni nosivi stupovi,rezervoari i naponski i telefonski kabeli. Naponski kabeli moraju obino imati i

metalnu zatitu na koju se nanosi i zatitna organska prevlaka. Najee zatiivaneukopane metalne konstrukcije su vodovodni i naftni cjevovodi, te plinovodi. Unatostalnom napretku u poboljanju kvalitete i primjene zatitnih prevlaka, izvoenjedugotrajno kvalitetne i jeftine zatite jo uvijek predstavlja problem. Oteenja

prilikom proizvodnje, rukovanja, te tijekom uporabe (starenje prevlake, deformacije i

oteenja uslijed promjena vlanosti i temperature tla, penetracija kamenja i sl.)smanjuju zatitnu sposobnost prevlaka, odnosno poveavaju brzinu korozije vanjske

povrine metalne konstrukcije. Da bi se korozija na oteenim mjestima prevlakesmanjila, zatita ukopanih konstrukcija prevlakama esto se provodi i uz dodatnukatodnu zatitu. Kombinacija zatiteprevlakama i katodnom zatitom danas jenajekonominiji nain zatite ukopanih metalnih konstrukcija.

Vie tipova prevlaka je u uporabi, od najstarijih bitumenskih, obino pojaaniharmiranjem do raznih vrsta plastinih materijala kao polietilen, polivinilklorid, raznevrste epoksi smola, najlona, poliuretana itd. Prevlaenje gumom je takoer jedan odnaina zatite ukopanih metalnih konstrukcija.

Kako zatitno djelovanje prevlaka ovisi o vrsti prevlake, o njenoj debljini, o stupnjukompaktnosti i o vrstoi prianjanja, te o svojstvima okolnog medija, za specifine

potrebe zatite odabire se i odgovarajui tip prevlake i nain njezinog koritenja.

Vaniji zahtjevi na prevlake na ukopanim konstrukcijama

Kako je korozija ukopane metalne konstrukcije elektrokemijskog tipa, svrha zatitnihprevlaka je spreavanje elektrinog kontakta izmeu metala i tla. Brojni su faktori okojima ovisi kvaliteta zatitne prevlake. Najznaajniji su:

a- Relativno jednostavno nanoenje na metalnu povrinu, bilo u industrijskompogonu ili na mjestu primjene.

b-Dobro prianjanje na metalnu povrinu. Odgovarajui stupanj istoe i hrapavostimetalne povrine poboljava adheziju zatitne prevlake. Odgovarajui temeljni nali(engl. primer coat) esto se koristi za poboljanje adhezije.

c- Dobra elastinost, da bi prevlaka izdrala temperaturne promjene tijekomprimjene ili nanoenja na metalnu povrinu.

d- Dobra mehanika otpornost, izdrljivost na mogue udare ili naprezanja uslijedkontrakcija tla, primjerice tijekom promjene sadraja vode, odnosno temperature.


18/61


KATEDRA


17

e- Otpor na teenje uslijed promjenjivih klimatskih uvjeta ili teine samekonstrukcije

f- Otpornost na vodu, tj. neznatna apsorpcija i propusnost vode.

g- Otpornost na plinoveotopljene u tl u, a naroito kisik.h- Visoki elektrini otpor.

i- Dobra kemij ska i fi zikalna svojstva, koja se oituju u zanemarivom starenju, tj.neznatnim promjenama fizikalnih i kemijskih karakteristika u kontaktu s vodom,

kisikom i drugim sastojcima tla, otpornosti strukture prevlake na promjene

temperature, tlaka itd.

j- Otpor nost na mikroorganizme u tlu.

Priprema metalne povrine

Za postizanje dobre zatite nuna je dobra predobradba metalne povrine prijenanoenja zatitne prevlake. Ona se sastoji u uklanjanju hre, okujine, vlage, prainei svega ostalog to bi moglo sprijeiti dobro prianjanje prevlake na metalnu povrinu,odnosno proizvesti defekte u kontinuitetu filma. Primjenjuju se slijedee metodeienja povrine:

a- Mehaniko ienje bruenjem, kao i ekiarenjem su metode koje se obinokoriste za popravke oteenih povrina ili u zatiti manjih povrina.

b- M lazom abraziva. Obino se koristi kremeni pijesak, zrnca elektrokorunda,eline same, sjeene hladno vuene eline ice, loma tvrdog lijeva, staklenih perli

i sl. Mlaz se dobiva obino komprimiranim zrakom, a pjeskarenje se izvodi i mlazomvodene emulzije. U ocjenjivanju stanja povrine mogue je koristiti nekolikovizualnih standarda. Postie se stupanj hrapavosti prema zahtjevima za prevlaku inain njezinog nanoenja.

c- ienje plamenom.Metoda se koristi uglavnom za popravke oteenja. Radi se ukombinaciji s mehanikim ienjem. Daje toplu i suhu povrinu podesnu zananoenje prevlaka.

d- Kemij ska predobradba.Obino se izvodi u industrijskom pogonu uronjavanjem uinhibiranu otopinu solne ili sumporne kiseline. Fosfatiranje obino slijedi ovaj

proces. Metoda se koristi u ogranienom opsegu.

Danas su u uporabi i specijalni ureaji (pipeline travelling machine) za mehanikoienje povrina cjevovoda s vlastitim pogonom koji se koriste na mjestuukopavanja. Predvieni su za razliite naine mehanikog ienja (rotirajue etkei/ili udarna zrnca abraziva), kao i napravom za nanoenje temeljnog sloja zatite kojitreba tititi metalnu povrinu do nanoenja prevlake, odnosno osigurati boljuadheziju metalne povrine i prevlake. Brza zatita oneiene metalne povrine jeizuzetno vana, jer je ona vrlo podlona koroziji.

Nanoenje organskih prevlaka

Nanoenje organskih prevlaka obuhvaa lienje, bitumeniziranje, nanoenje razliitihplastinih masa, te gumiranje.


19/61


KATEDRA


18

Lienjese najee izvodi etkama, valjcima, uranjanjem, prskanjem komprimiranimzrakom ili hidraulikim tlakom itd. Nalii se sue isparavanjem otapala ilirazrjeivaa, te kemijskim procesima (oksidacijom, polikondenzacijom,

poliadicijom). Izvodi se i vieslojno. Debljina zatitnih filmova je do 150 m.

Bitumenizacijaje prevlaenje metala slojevima bituminoznih tvari kao to su naftnibitumen i katran kamenog ugljena. Prevlake redovito sadre i prakasta punila kojamogu biti kiselostalna i lunatostalna. Primjenuje se za zatitu metala, najeecjevovoda. Prevlake se dobivaju lijevanjem sirovine u rastaljenom stanju (oko

200C) na metalnu podlogu uz etkanje. Debljina prevlaka moe iznositi od 0.5 do10 mm. Deblje se prevlake armiraju. Armiranje se izvodi jutenim ili pamunim

platnom, vunenim pustom ili sintetskom tkaninom, no najbolje prevlake dobivaju se

armiranjem staklenom vunom ili azbestnim tkanjem. Suvremeni nain zatite izvodise koritenjem tvorniki proizvedenih traka od bitumena armiranog staklenimtkanjem. Debljine su oko 0.5 mm. Trake se namataju na obino predgrijane cijevi

pomou mehanikih ureaja.Nanoenje plastinih masa na metalnu povrinu provodi se najee oblaganjem,omatanjem, vruim prskanjem, fluidizacijom i elektrostatskim napraivanjem. Zananoenje slue plastine mase koje sadre punila i pigmente. Prevlake su debljine0.1 do 5 mm. Osnovne karakteristike pojedinih metoda su navedene u daljnjem

tekstu.

Oblaganjese najee koristi za zatitu unutarnjih povrina rezervoara, a izvodi seplastinim folijama, listovima ili ploama koje se lijepe na metalnu povrinu. Obinose metali oblau poliplastima kao to su polivinilklorid, a dijelovi obloge spajaju sezavarivanjem pomou meke ice od iste plastine mase. Oblaganje vanjske povrine

cjevovoda vri se ekstrudiranjem.Omatanje se obino koristi za zatitu vanjske povrine cjevovoda i izvodi se

plastinim trakama koje mogu biti samoljepljive ili se nanose u toplom stanju,odnosno pomou ljepila. Trake su najee od polivinilklorida i polietilena debljine25 m do 0.5 mm. Samoljepljive trake su s unutarnje strane presvuene slojemljepila na bazi gume, debljine 25 do 100 m. Ako se pojaaju slojem butilne gumeznatno im se poveava mehanika otpornost. Ovakve su debljine do 0.75 mm, ananose se na metalnu povrinu lijepljenjem s primarnim slojem butilne gume (engl.

butyl rubber primer).

Vrue prskanjePlastina masa se privodi pitolju za vrue prskanje, tali i raspruje

na prethodno zagrijanu metalnu povrinu. Vruim prskanjem zatiuju se najeeposude i limovi. Prevlake su debele 0.3 do 1.2 mm. Deblje prevlake mogu se dobiti

nanoenjem u vie slojeva. Vruim prskanjem najee se nanose polietilen,polifluoretilen, polipropilen, poliamidi, poliakrilati, epoksidi i sl.

Fluidizacijaje prevlaenje predgrijanog metala u smjesi zraka i plastine mase.Uranjanjem vrueg predmeta u tu smjesu rastali se plastina masa uz metalnu

povrinu predmeta, te nastaje prevlaka. Debljina prevlake ovisi o temperaturipredgrijanog metala i o vremenu kontakta s fluidom. Za fluidizaciju primjenjuju se

iste plastine mase kao i za vrue prskanje.

Elektrostatsko napraivanjeprovodi se u ureajima u kojima se prah plastine mase

naelektrizira u elektrinom polju visokog napona. Naelektrizirani prah taloi se na


20/61


KATEDRA


19

metalnu povrinu predmeta spojenu sa suprotnim polom izvora napona, a prevlakanastaje naknadnim grijanjem.

Gumiranjemetala je nanoenje prirodne ili sintetske gume u obliku folija ili ploakoje se gumenim lijepkom nalijepe na mlazom oienu povrinu metala, a zatimvulkaniziraju. Pri vulkanizaciji, koja se provodi na 100 do 140C, znatno se

poboljavaju zatitna svojstva gume umreenjem molekula. Dodavanje ubrzivaa iaktivatora sintetskoj gumi omoguuje vulkanizaciju na sobnoj temperaturi. Za

prevlaenje primjenjuje se obino guma na bazi modificiranog prirodnog kauuka ilina bazi sintetskih kauuka, kao to su butilni, poliklorpropenski (neopren) i drugi.Prevlake su debele 2mm i vie i otporne su premaudaru i habanju.

Zatitne prevlake cijevi nanose se tvorniki u industrijskim pogonu ili na mjestuprimjene. Prednost tvornikog nanoenja prevlaka je bolja kontrola uvjeta rada, nonedostatak je mogunost oteenja prevlake tijekom uskladitenja i transporta odindustrijskog pogona do mjesta primjene. Naknadna zatita zavarenih spojeva

cjevovoda izvodi se na mjestu primjene.

Nanoenje zatitnih prevlaka na mjestu primjene uveliko je automatizirano, posebnokada se izvodi omatanjem bitumeniziranih ili plastinih traka. Kapacitet takvihautomatiziranih ureaja (pipeline travelling machines) je zatita nekoliko kilometaracjevovoda na dan.

Tablicama 1-2, 1-3 i 1-4 prikazani su postupci nanoenja, znaajke i svojstvametalnih, nemetalnih anorganskih i organskih prevlaka.

Tablica 1-2: Vaniji postupci nanoenja metalnih prevlaka.

postupak prevlake / podloge metoda prevlaenjaznaajke postupka i

svojstva prevlaka

( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 )

vrue uranjanje

Zn, ZnAl-legure, Sn, SnPb-

legure, Pb-legure, Al i Al-legure na ugljine elike,sivi lijev, Cu i Cu-legure

uranjanje obradaka u talinu

koja kvasi podlogu i tvori snjom supstitucijske legure

i/ili intermetalne spojeve

vrlo brz postupak,

prikladan za kontinuirani

rad; samo za nanoenjelako taljivih metala; slabo

iskoritenje metalaprevlake; tekoe priregulaciji debljine sloja na

profiliranim proizvodima;

vrsto prianjanje napodlogu zbog meuslojalegure ili spoja

vrue prskanje( trcanje ) iliopiranje

gotovo svi metali i legure nagotovo sve metalne i

nemetalne podloge

prskanje metalne taline

plinskim, elektrolunim,plazmenim ili drugim

pitoljem

univerzalan postupak glede

materijala prevlake i

podloge; mogunostprevlaenja mnogimnemetalima; prikladno za

velike proizvode, ak i naterenu; mogui su debelislojevi i gruba regulacija

debljine; tanke prevlake

porozne, povrina hrapava;veliki gubici pri

prevlaenju duguljastihpredmeta


21/61


KATEDRA


20

platiranje

plastinomdeformacijom

nehrajui elici, Al, Zn, Pb,Cu, Ag, Au, Ni i Ti na

ugljini elik, Al i Cu( bimetali )

zajedniko valjanje,provlaenje ili preanjedvaju ili vie metala;eksplozijsko platiranje;

platiranje prahom

nemogunost nanoenjatankih slojeva; prikladno

za debele prevlake; skupi

ureaji; tekoe prispajanju i pri preradi

otpadaka

natalj ivanje i

navarivanje

nataljuju se lako taljivi

materijali na ugljini elik,Cu i Cu-legure; navaruju se

legirani elici, monel i stelitna ugljini elik i sivi lijev

nataljivanje prevlake bez

taljenja podloge; navarivanje

uz taljenje podloge

nataljivanje tanjih prevlaka

bez strukturnih promjena u

podlozi; navarivanje

debljih, hrapavih prevlaka

uz strukturne promjene u

podlozi uz prevlaku

lemljenje i

lijepljenje

nanose se folije Cu, Sn i Pbna metalne i nemetalne

podloge

spajanje folija meu -slojemmekog lema ili ljepila s

podlogom

skupi ureaji; samo zatanke savitljive podloge

difuzijska

metalizacija

prevlake Zn ( erardizi -iranje ), Al i AlFe-legura

( alitiranje ), Cr i CrFe-

legura ( inkromiranje ),

FeSi-legura, B i Fe2B te V

na elicima i Fe- lijevovima

visokotemperaturno

izlaganje praku ili plinskojsmjesi uz difuzijsku tvorbulegura i spojeva s metalom

podloge

spor postupak, prikladanza male obratke; izvrsno

prianjanje; ogranien izborprevlaka i podloga;

debljina sloja raste stemperaturom i vremenom

izlaganja; moguestrukturne promjene u

podlozi

naparivanje

gotovo svi metali, legure te

mnogi metalni spojevi

( karbidi, nitridi ) na

metalnim i nemetalnimpodlogama

fizikalno: skruivanje parana obratku(PVD-postupak);

kemijsko: taloenje prevlakereakcijom u plinskoj fazi( CVD-postupak )

obino se provodi uvakuumu, esto uzelektrino pranjenje;

prikladno za male obratke;

skupa oprema; irok izborprevlaka i podloga

galvanotehnika

(galvanostegija,

galvanizacija,

elektroplatiranje)

Zn, Ni, Cr, Cu, Sn, Cd, Ag,

Au, mjed na ugljini elik,Cu i Cu-legure; na nemetale

nakon posebne pripreme

katodna redukcija pri

elektrolizi vodenih otopina

metalnih spojeva

skupa oprema; sporo

nanoenje; lako se reguliraprosjena debljina sloja, alije neravnomjerna na

profiliranim proizvodima;

mogue dobiti sjajneprevlake; Al se izluuje iznevodenih otopina

ionska zamjena (

cementacij a )

Cu, Sn, Ag, Au i Zn na

neplemenitije metale ( Cu i

Sn na elik, Sn, Ag i Au naCu i Cu-legure, Zn na Al )

metal podloge ili

neplemenitiji metal ukontaktu s njim ( Al, Zn )

ionizira dajui elektrone kojireduciraju ion metala u

vodenoj otopini tvoreiprevlaku

jednostavna i jeftina

oprema; brz postupak;

tanki slojevi ( do 2m )ravnomjerne debljine;

kupelji se brzo kvare; estoslabo prianjanje i

poroznost; ogranien izborprevlaka i podloga

katalitikaredukcija

NiP- i NiB-legure na

ugljine elike ( kemijskoniklanje, niklanje bez

struje ); rjee Cu-legure naelike

redukcija Ni2+ iz vodene

otopine tromim reducensom(hipofosfitom ili

spojevima B i H) uz katalizu

povrinske podloge iprevlake

spor postupak; usko

ogranien izbor prevlaka;vrlo ravnomjerna debljina

sloja i mogunost njezineregulacije; tekoodravanje kupelji


22/61


KATEDRA


21

Tablica 1-3. Vaniji postupci nanoenja anorganskih nemetalnih prevlaka.


svojstva prevlaka

( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 )

emajliranjeborosilikatno staklo na

niskougljini elik

obino dvoslojno;

mokro: uranjanje u

vodenoglinenu kau,prelijevanje i prskanje;

suenje, peenje;

suho: puder na vrui sivilijev ( za pokrovni sloj )

skupi ureaji; lijepe,glatke, tvrde, ali krhke

prevlake; korozijski

otporne ( osim u HF ); na

eliku i Al do 0.2 mm; na

sivom lijevu do 2 mm; zaprocesnu opremu deblje

( vieslojno )

bruniranje Fe-oksidi na ugljine elikeizlaganje vruoj luini soksidansima, vruem zraku,oksidativnim talinama itd.

crna ili tamnosmeaprevlaka, najee debelado 2 m, porozna, upijasvjetlo; bolje titiimpregnirana strojnim

uljem; prikladno za optikeureaje i vojnu opremu

anodizacija

( eloksir anje )Al2O3na Al i Al-legure

anodna oksidacija prielektrolizi u kiselim

otopinama; naknadno

zaepljivanje pora

skupa oprema; mogunostregulacije debljine sloja

( 10-25 m ); prevlakatvrda, krhka i ravnomjerna;

mogue dekorativnobojenje vodenim

otopinama

fosfatiranjenetopljivi metalni fosfati na

ugljini elik, Zn i Al

uranjanjem ili prskanjem

pomou fosfatno-kiseleotopine topljivih Zn-, Mn- iFe-fosfata pretvorbom u

netopljive

nestabilne otopine; sive

prevlake; lako fosfatiranje

( 3m ) uzmaziva protiv korozije i

abrazije; prevlake vrsto

prianjaju

kromatiranje

kromati Zn, Cd, Cr i Mg na

prevlakama Zn i Cd te na

Mg-legurama

uranjanje u kiselu otopinu

kromata; za Mg-legure i

elektrolizom ( anodno )

na Zn i Cd bezbojni, uti izeleni filmovi (0.1-1m);na Mg-legurama kemijski

do 5 m, anodno do 20

m; titi od atmosferskekorozije

patiniranje

smjese hidroksida tekihmetala s karbonatima,

sulfatima itd., metalni sulfidi

na Cu, Cu-legurama, Ag itd.

obrada uranjanjem ili

trljanjem razliitim vodenimotopinama

dekorativno - zatitniuinak; zeleni, smei i sivislojevi


23/61


KATEDRA


22

Tablica 1-4. Vaniji postupci nanoenja organskih prevlaka


svojstva prevlaka

bojenje i

lakiranje

( lienje )

nalii na osnovi suivih ulja,poliplasta, celuloze, kauukai bitumena na ugljine

elike, drvo, beton itd.

lienje etkama i valjcima,prskanjem, uranjanjem,

prelijevanjem i

elektroforezom; suenje

temeljni i pokrovni nalii;svojstva ovisna o vezivu i

pigmentu; razrjeivaiorganske kapljevine

(hlapive, zapaljive,

otrovne); mogunostzamjene vodom ; suenjehlapljenjem, odnosnokatalitikom ili toplin-skom reakcijom (peenje);debljine do 0.2 mm

plastifikacijapoliplasti na ugljine elike,beton, drvo itd.

lijepljenjem, vruimprskanjem, nataljivanjem,

fludizacijom (vrtlonimsinteriranjem), elektro-

statikim napraivanjem iovijanjem bandaa

svojstva prevlake znatno

variraju; najee zaunutranjost posuda icijevi; osobito prikladno

protiv kiselina; debljine do

10 mm

gumiranje

guma (vulkanizirani kauuk)na ugljine elike, sivi lijev imjed

lijepljenjem listovagumenim lijepkom uz

pritisak valjcima; estovieslojno

nanosi se meka i tvrda

guma (ebonit),

modificirana prirodna ili

sintetika; vulkanizacijagrijanjem ili katalitiki;neotporno na ultraljubi-

asto svjetlo; inae kao zapoliplaste

bitumenizacijanaftni bitumen i katranska

smola na ugljine elike

nataljivanjem, obino uzarmiranje platnom ili

staklenim vlaknima;

ovijanjem bandaa

najee za podzemnecjevovode, katkad i za

njihovu unutranjost;debljine do 10 mm

konzervacija( pr ivremena

zatita )

maziva ulja, masti, vazelin,

lanolin; njihove otopine iemulzije; prozirni lakovi;

plastini banana-filmovi nametale

premazivanjem, uranja-njem, prskanjem, trljanjem

kratkotrajna zatita (7 dana

do 2 godine); eventualnadekonzervacija ljutenjemili otapanjem u benzinu ili

alkoholu


24/61


KATEDRA


23

3.2.1.Organski premazi

Organski premazi su najzastupljeniji nain zatite i nanose se na metalne povrine

u vie slojeva koji ine sustav premaza. Premazi su tekui ili prakasti proizvodi

u kojima su sadrani pigmenti, a naneseni u vrlo tankim slojevima na podlogu

prelaze u tvrd, dobro prianjajui film, koji slui u zatitne i/ili dekorativne svrhe.

Premazi djeluju na povrinu na dva naina i to:

aktivno i

pasivno.

Samim svojim prisustvom izmeu povrine i okoline stvaraju zonu koja odvaja

povrinu od utjecaja okoline. Pigmenti i vezivo e uvjetovati prianjanje premaza

za povrinu i pasivnu ulogu premaza. Aktivna uloga premaza je u osobinama

koje premazi imaju. Tako aktivno djelovanje moe biti:

pasivizirajue (stvaranje dodatnog pasivnog zatitnog filma oksida)

inhibitorsko (stvaranje inhibitora korozije reakcijom izmeu pigmenta i

veziva ili okoline)

neutralizirajue (pigment posjeduje lunata svojstva i neutralizira kiseline)

katodno (spreavanje korozije galvanskih struja, tako da propada premaz ane povrina)

Do kraja 19.st. premaz je predstavljao jednostavnu fiziku smjesu lanenog ulja i

praha olovnog tetraoksida (Pb3O4 ili minija), ili lanenog ulja i cinkovog oksida

(cinkovo bjelilo). Takvi premazi ve davno nisu u uporabi. Formulacija dananjih

premaza kompleksnog je sastava tako da i male varijacije mogu znatno poremetiti

svojstva premaza. Kontrola korozije postie se:- kombinacijom fizike barijere samog premaza i inherentnog mu

svojstva visoke elektrine otpornosti,

- uvoenjem anorganskih pigmenata, inhibitora korozije.

Organski se premazi razvrstavaju po namjeni i vezivu, a ponekad po pigmentima.

Djelovanje pigmenata temelji se na spreavanju korozije sniavanjem

elektropotencijala. Ti anorganski pigmenti su obino olovni i cinkovi kromati. Osimkromata moe se upotrebiti sam cinkov prah, koji tada ima ulogu rtvovane


25/61


KATEDRA


24

elektrode. Dodatni je problem takve zatite to se u reakciji elektrolize oslobaa

molekula vodika, posljedica ega je otapanje metala i bubrenje filma.rema primjeni

razlikuju se premazi za unutarnju i vanjsku primjenu. rema sloenosti, premaze

dijelimo na:

konvencionalne (standardne), i

sloene ili sofisticirane.

Konvencionalni premazi zasnivaju se na lanenom ulju ili njegovom poboljanom

izdanju na bazi sintetikog alkidnog veziva. Lako se apliciraju, ali su im svojstva

zamjetno slabija od sloenijih premaza.

Prema djelovanju veziva, premaze dijelimo u tri glavne grupe:

oksidirajui,

fiziki suivi ili jednokomponentni,

kemijski suivi ili dvokomponentni.

Svi konvencionalni premazi pripadaju oksidirajuim premazima, dok sloeni premazi

mogu biti ili fiziki, ili kemijski suivi premazi.

Oksidirajui ili premazi suivi na zraku su uljni i alkidni premazi, relativno

kratkih molekularnih lanaca otopljenih u vrlo viskoznom vezivu. Prodorom kisika u

film premaza lanci se povezuju. Hlapljenjem otapala, najee white spirit, kisik

nastavlja prodirati u premaz, vezujui se za molekule i produljujui lance do veliine

kad ih imobilizira. Tim premazima limitirana je debljina filma budui da moe doi

do istodobnog povrinskog hlapljenja otapala i zaustavljanja prodiranja kisika u

nutrinu premaza. Tada otapalo iz nutarnjih slojeva ostaje unutar premaza ime se

zaustavlja proces oksidacije. Predstavnici: uljni premazi, alkidni premazi, uretanska

ulja, epoksi esteri, fenolni premazi. Uporaba: palube, nadgraa, strojarnice, pojas

gaza.

Fiziki suivi su skupina sloenihpremaza s duljim molekularnim lancima ije

otapanje zahtijeva velike koliine otapala. Tijekom hlapljenja otapala lanci se

povezuju i imobiliziraju. Nedostatak fiziki suivih premaza jest da se oni ponovno

mogu otopiti djelovanjem otapala. S druge strane to biva prednost jer se mogu


26/61


KATEDRA


25

nanaati povrh prethodnih premaza, lako se povezujui s tim slojevima. Otapala

otope povrinski sloj filma tako da se novim premazom dobije homogeni sloj koji

stari i novi premaz stopi u jedinstvenu cjelinu. Ta se skupina uglavnom sastoji od

asfalta i katrana, odnosno bitumenskih premaza. Pogodni su za primjenu jer nisu

bazirani na kemijskoj reakciji, i stoga to okolina temperatura, osim u ekstremnim

uvjetima, ne utjee na kvalitetu aplikacije. Brzina suenja otapala i strujanje zraka

dva su parametra koja odreuju brzinu suenja. Ne smiju se premazivati drugim

premazima osim antivegetativnim, zbog opasnosti curenja bitumena kroz film. Dobro

podnose vlagu pa se kao primer mogu primijeniti na podvodnim dijelovima broda,

pigmentirani s aluminijem. Ne zahtijevaju specijalne postupke pripreme.

Predstavnici:

1. Bi tumenski premazi(konvencionalni). Primjena: podvodni primer (pigmentiran s

aluminijem); antikorozivni premazi u tankovima, lananicima.

2. Klorirani kauuk - nanaanje premaza zahtijeva posebnu pripremu zbog

mogunosti da otapalo oljuti prethodne slojeve premaza. Sadri male koliine

krutih tvari, otporan je na vodu, vlagu i mehanika oteenja, trai dobru

pripremu (pjeskarenje) i specijalna otapala; nije ovisan o temperaturi aplikacije.

Primjena: oplakana povrina oplate, paluba.3. Vini ln i premazivrlo otporni na vodu, vlagu i mehanika oteenja; sadre male

koliine suhe tvari, trae dobru pripremu (pjeskarenje); ne podnose vlagu za

vrijeme aplikacije (mogue ljutenje), iziskivaju specijalna otapala i nisu ovisni o

temperaturi aplikacije. Primjena: pojas gaza, bokovi broda, nadgrae.

4. Vinil-katranski premazi (kombinacija konvencionalnih i sloenih premaza).

Nanaanje trai specijalnu pripremu (pjeskarenje) zbog mogunosti da otapalo

oljuti prethodne slojeve filma premaza; vrlo dobra otpornost na vodu i ulja.Primjena: primer za oplakanu povrinu, zatitni premazi za balastne i skladine

tankove.

Premazi s kemijskom vezom (dvokomponentni)su sloeni premazi. Imaju vezivo i

uvriva s tako formiranim molekularnim lancima da iskljuivo pridravanjem

tono propisanih omjera mijeanja postiu ciljani efekt. Njihova iznimna mehanika

vrstoa, otpornost na abraziju te otpornost na djelovanje agresivnih kemikalija

rezultat su kemijskeveze. Nedostatak im je potreba savreno pripremljene podloge


27/61


KATEDRA


26

(pjeskarenje je obvezatno) budui da otapala iz zavrnog sloja, primjerice kod

epoksidnih premaza, ne mogu difundirati u prethodne meupremaze. To je razlog to

je za postizanje adhezije nuno hrapavljenje, odnosno pjeskarenje podloge. To nije

zajednika karakteristika za sve vrste takvih premaza jer, primjerice,

dvokomponentni poliuretanski premaz ipak se otapanjem dovoljno vrsto vee za

podlogu. Svi ti premazi moraju biti aplicirani u odreenom temperaturnom rasponu,

diktiranim kemijskom reakcijom. Novi generiki tip premaza s kemijskom vezom su

polisiloksani, polimerne molekule s karakteristinom grupom silicij-kisik (Si-O),

koja najnovijim premazima daje izvanredna svojstva na starenje. Uvoenjem nove

tehnologije polisiloksana u epoksidne molekule poboljane su performanse

dvokomponentnim premazima. Treba istaknuti svojstvo inertnosti polisiloksanskog

lanca na djelovanje kisika, ultravioletnih i sunevih zraka, kao i izvanrednoj

otpornosti na kemijske agense. U usporedbi s dvokomponentnim premazima

poliuretanima, ne sadre izocijanate, a imaju i viu stabilnost sjaja.

Prednosti dvokomponentnih premaza na osnovi tehnologije polisiloksana:

- mogu se neogranino premazivati bez skupog struganja

- posjeduju visoku otpornost na starenje

- ne sadre tetne izocijanate i teke metale

- sadre niski udio hlapljivih komponenata.

Predstavnici sloenih dvokomponentnih premaza:

1. Poliur etanski premazi. Minimalna temperatura aplikacije iznosi 0oC.

Iziskuju specijalna otapala. Unato dobrom vezivanju za prethodni

film premaza postoji mogunost otapanja, odnosno pojava ljutenjaprethodnih slojeva. Ima vrlo dobra mehanika svojstva. Primjena:

nadgraa.

2. Epoksidni premazi. Ovisni o temperaturi aplikacije (min +10oC),

zahtijevaju specijalna otapala. Pri nanaanju na staru podlogu postoji

mogunost otapanja prethodnih premaza. Intervali izmeu aplikacija

tono su odreeni. Vrlo su otporni na vodu, otapala, ulja i kemikalije.

Iziskuju dobru prethodnu pripremu (pjeskarenje).Uporaba: tankovi i

vanjski dio trupa.


28/61


KATEDRA


27

3. Epoksi-katr anski premazi kombinacija su epoksi spojeva i katrana,

ovisni o temperaturi aplikacije (min +10oC), visoki sadraj krutih

tvari. Javljaju se problemi adhezije s prethodnim filmom premaza:

vrijeme izmeu aplikacija tono je odreeno. Iziskuju dobru pripremu

povrine (pjeskarenje). Vrlo su otporni na vodu, kemikalije, ulja, te

mehanika oteenja. Primjena: primer za podvodne dijelove broda,

zatitni premazi za balastne i teretne tankove.

4. Cink-epoksidni premazi - sadre 92-94% suhog cinanog praha.

Iziskivaju specijalna otapala, ovise o temperaturi aplikacije (+10oC

min), vrlo im je kratko vrijeme suenja, otporni su na mehanika

oteenja.Zbog anodnog uinka cinka prema povrini trupa izvrsna su

katodna zatita eline oplate. Primjena: primer na pjeskarenoj

podlozi.

5. Cink-sil ikatni premazislinih su svojstava cink-epoksidnih premaza.

Primjena: zatitni premazi za offshore konstrukcije, te dijelove broda

kojisu izvrgnuti mehanikimoteenjima. Specijalna vrsta slui i kao

temeljni premaz.

a. Primer cinkovog sil ikata sastoji se od dvo- ili trokomponentnog primera sa

sadrajem cinkovog praha od 92-94% na koliinu osuenog filma, dok preostali

dio ini vezivo, organski ili anorganski silikatni polimer. Topiv je u vodi, stoga

nezapaljiv. Razvija dim kod obradbe (zavarivanje i rezanje) i donekle utjee na

kvalitetu zavarenog spoja. Debljina premaza ne smije prelaziti 30 m. Dobra

adhezija za idue slojeve premaza postie se nanaanjem polivinil-butiral-

fosfornog premaza kiselog tipa, ili druge vrste premaza, kompatibilnog s

cinkovim primerom, to je potrebno za cjelovitu povezanost sa zavrnimslojevima. Trajnost tih premaza kree se do 12 mjeseci, to se dijelom moe

pripisati elektrokemijskom uinku anodnog djelovanja.

b. Primer cinkovog epoksidaje dvokomponentni primer koji se sastoji od pigmenta

cinanog praha u koncentraciji 92-94% na osueni film u vezivu od epoksidne

smole i poliamida kao ubrzivaa. Preporuena debljina premaza je 18-25 m.

Vijek trajanja iznosi do 9 mjeseci. Ostale karakteristike su iste kao cinkovog

silikata. Usprkos problemu obradbe i relativno loijoj adheziji cinkova primera,

gdje udio suhe mase prelazi i 90%, svaka estica cinkovog praha kad se


29/61


KATEDRA


28

podvodno aktivira djeluje kao anoda ime je elini lim oplate potpuno zatien.

Postie se kontinuirano zatiena ploha, umjesto lokalne zatite pomou cink-

protektora. Djelovanje galvanskog lanka ovisi o pripremi podloge, jer i

najmanja neistoa prekida elektrini krug zatite i dezaktivira sistem.

c. eljezno-oksidni pigmenti rani epoksidje dvokomponentni primer koji se sastoji

od pigmentiranih polimera eljeznog oksida i ubrzivaa, redovno spoj poliamida.

Debljine od 18-25 m i trajnosti od 4-6 mjeseci, taj primer takoer nema

kodljivih utjecaja kod obradbe (zavarivanje i rezanje).

d. Polivinil-butiralni kopolimeri bazirani na fenolnim spojevima. Pigment je

eljezni oksid s korozivnim inhibitorima, cinkovim kromatima ili cinkovim

fosfatima. Moe takoer sadravati fosfornu kiselinu. Preporuena debljinasuhog premaza iznosi 12-18 m, a trajanje premaza oko etiri mjeseca. Nema

kodljivih utjecaja kod obradbe.

Komponente zatitnih premaza

Kompozicija antikorozivnog premaza za zatitu brodskog trupa sadri pet

komponenata:

a. Vezivna sredstva (jedno ili vie njih). Vezivo je smjesa jednostavnih ili

sloenih prirodnih ili sintetikih smola i drugih kemijskih komponenata. Funkcija

dodanih sastojaka jest poboljanje performanci premaza, odnosno postizavanje

trajnih i vrstih, ujedno i fleksibilnih filmova dobre adhezije.

b. Otapala ili razrjeivai (voda ili organska otapala). Otapaladaju viskozitet

premazu te omoguavaju postizavanje tone debljine suhog filma premaza

(DFT). Otapala su jedini faktor odnosa debljine mokrog i suhog filma premaza.

c. Pigmenti. Pigmentje bitni sastojak premaza koji daje pokrivnu mo, pojaava

film premaza, daje mu boju, utjee na postojanost filma i titi od UV zraenja.

d. Punila.Ekstenderje uobiajeni termin za punilo. To mogu biti i specijalnipigmenti razliitog oblika i veliine koji u tonim omjerima premazu daju sjaj i


30/61


KATEDRA


29

pospjeuju aplikaciju na substrat, omoguavajui i nanoenje debljih premaza, te

poboljavajui i mehanika svojstva filma premaza.

e. Aditivi: sikativi (suila), omekavala i ostali aditivi imaju funkciju

kontroliranja suenja premaza. Funkcija suila jest intervencija u intermedijarnim

reakcijama vezanja kisika iz zraka na reaktivne molekule premaza (oksidacija ili

povrinsko suenje), nakon ega slijedi polimerizacija premaza (proces

unutranjeg suenja filma).

a. Vezivna sredstva

su organske tvari koje povezuju druge komponente ine nehlapivi organski dio premaznih sredstava

osiguravaju prianjanje na povrinu

najpoznatija veziva su na bazi alkidnih smola, bitumena, klorkauuka,

silikonskih smola, epoksidnih i poliuretanskih smola, celulozni derivati,

voskovi, gumene smjese, silikoni, cement, emajl, metali i dr

najpoznatija veziva su suivo ulje, uljni firnis, obraena celuloza

daju na metalnoj povrini kontinuirani film

Velik i vaan dio veziva ine i uljna veziva. To su veziva izraena na bazi ulja,

prirodnih ili sintetskih, te voska ili smole, kod kojih pri suenju dolazi do

kemijskih reakcija (oksidacije). Uljna veziva se dijele na uljne firnise i uljne

lakove.

Uljne firniseine vegetabilna suiva ulja koja sadre nezasiene masne kiseline

vezane na glicerin, sa dodatkom sikativa ili suioca. Kod ovih kiselina postoje

dva ili vie atoma ugljika koja su vezana dvovalentnom atomskom vezom ime je

veza izmeu njih nestabilna, te tu sa lakoom dolazi do kemijskih reakcija. Ta

reakcija se oituje kao oksidacija ili polimerizacija, tj u prvom sluaju pucanje

dvovalentne veze i spajanje atoma kisika na to mjesto, a u drugom sluaju do

meusobnog spajanja molekula suivog ulja. Tijekom reakcije se stvara tanki,


31/61


KATEDRA


30

vrsti film ije stvaranje pospjeuju sikativi ili suioci. Neobraena suiva ulja se

sue vrlo sporo, te se primjenjuju kao vezivo samo indirektno.

Suioci ili sikativi su sredstva koja ubrzavaju suene. Poznati si kativi su soli

kobalta, mangana ili olova koje su dobivene reakcijom s organskim kiselinama.

Najpoznatiji i najvaniji firnis je firnis od lanenog ulja, koji se dobiva iz sjemenki

biljke lan. Dobiva se otapanjem metalnih soli, odnosno sapuna u lanenom ulju ,

pri temperaturi od 150C 180C ili bez zagrijavanja sa upotrebom otapala.

Svojstva i kvaliteta firnisa ovise o vrsti metala, te o vrsti i koliini sikativa. Tako

kobalt daje elastine i meke filmove, olovo tvrde i manje elastine, a mangan

negdje izmeu njih. Vrsta i koliina suioca odreuje brzinu suenja i trajnost

premaza.

Uguena uljaili tzv. tand ulja su slini firnisima lanenog ulja, a dobiju se

zagrijavanjem lanenog ulja na 270C 300C. Pri toj temperaturi dolazi do

polimerizacije. Viskoznost ovog ulja ovisi o trajanju i temperaturi zagrijavanja, te

se dijeli na visokoviskozno, srednjeviskozno i niskoviskozno ulje. Ovo ulje se

sui sporije od lanenog ulja, te im se za upotrebu moraju dodati suioci. Film koji

razvija ovo ulje je vri i ima vii sjaj od firnisa lanenog ulja. Zbog toga se

koristi kao jedan od sastojaka veziva (u koliinama od oko 15 %). Posebna vrsta

uguenih ulja su ulja koja se dobiju zagrijavanjem kao i ostala uguena ulja, ali

se tijekom zagrijavanja upuhuje zrak, ime se postie dodatna oksidacija masnih

kiselina. Ova ulja se jako dobro sue, ali su osjetljiva na vodu i nakon suenja, tj.

film im nije vodonepropusan. Njihova je upotreba limitirana na pojedine temeljne

boje i podloge.

Faktizirano ulje (faktis firni) je smjesa upuhivanjem oksidiranog lanenog

firnisa i otopine sumporoklorida u viim benzinima. Ima osobinu da se sui

iznutra prema vani, te da kisik iz zraka ne sudjeluje u procesu suenja. Time se

omoguuje da se novi premaz moe nanijeti na prethodni bez suenja istog, ime

se ubrzava cijeli proces zatite materijala.


32/61


KATEDRA


31

Uljni lakovisu otopine raznih smola i (ili) smolnih tvari (kolofonij, kopal, asfalti,

umjetne smole,...) u suivom ulju uz prisutnost suioca i otapala. Dijele se po

vrsti smole koja je upotrijebljena u laku kao i po vrsti i koliini ulja u lakovima.

Po vrsti smole se dijele na:

Smolne lakovekoji sadre kolofonij u razliitom obliku. Kolofonij se dobiva

destilacijom tekuih dijelova smole crnogorinog drvea. Najjeftinija je prirodna

smola, ute je boje, otapa se u alkoholu, benzinu, benzolu, mineralnim i biljnim

uljima. Omekava na temperaturama od 50 do 70 C. Upotreba kolofonija u

lakovima je kao ester kolofonija s glicerinom ili u obliku kalcijske ili cinkove

soli. Smolni lakovi imaju svojstvo da dobro zatiuju povrinu, ali vremenski nisupostojani. Posebna vrsta smolnih lakova su lakovi koji koriste jantar. Jantar je

fosilna smola svijetloute boje. Otapa se u benzinu i mineralnim uljima. Visoke je

cijene. Koristi se u mjernim ureajima kod kojih je potrebna velika elektrina

otpornost izolacije.

Kopal lakovelakove koji koriste kopal smolu. To je smola koja slii jantaru a

dobiva se iz tropskog drva rhus copallinum. Ova smola je netopiva u ulju pa se za

upotrebu mora preraivati suhom destilacijom... Koriste se za izraduelektroizolacijskih lakova. Kopal lakovi imaju dobru vremensku postojanost, te

dobro zatiuju povrine ali su komplicirani i skupi za proizvodnju te se sve

manje proizvode.

Bitumenske lakove lakove koji danas prevladavaju u upotrebi, zbog njihovih

osobina i cijene proizvodnje. Dobivaju se upotrebom bitumena ili njemu slinih

tvari. Bitumen (lat. zemljana smola) u irem je smislu, zajedniko ime za

mjeavine organskih tekuih spojeva koje se nalaze u prirodi i li nastaju pirogenimraspadom organskih tvari, sastoje se preteno od kondenziranih policiklikih

aromatskih ugljikovodika, a topljive su u ugljikovom disulfidu. Bitumen nastaje

kao zadnja frakcija koja se dobiva pri destilaciji nafte. Bitumenski lakovi koriste

prirodni ili umjetni bitumen (dobiven od obnovljivih izvora kao to su ria,

kukuruz, eerna melasa ili otpadnog materijala kao to su razna otpadna ulja), te

katran dobiven destilacijomkamenog ugljena. Ovi lakovi mogu, a ne moraju

sadravati ulje. Vrsta bitumena i ulja te njihov odnos odreuje osobine


33/61


KATEDRA


32

bitumenskih lakova. Ovi lakovi su postojani prema vanjskim utjecajima, filmovi

su im nepropusni na vlagu, postojani prema kiselinama i luinama.

Uljne lakove iz umjetne smolekoji imaju slina, a ponekad i bolja, svojstva

kao i kopal lakovi, a koriste posebno preraen kolofonij, koji se kondenzira sa

fenolom i izmjeni svoj osnovni karakter, tako da ovi lakovi nisu vremenski

osjetljivi.

Premazi na bazi umjetnih smola

Premazi izraeni na bazi umjetnih smola po kvaliteti i svojstvima nadmarili su sve

ve opisane organsk prevlake. Danas postoji veliki broj smola koje se mogu kao

vezivne komponente koristiti za proizvodnju boje i lakova kao to su:

- rezolni lakovi

- alkidalni lakovi

- karbamidni lakovi

- polivinilni lakovi

- polistirenski lakovi

- poliakrilni lakovi

- klorkauukovi lakovi

- silikonski lakovi,itd.

Rezolne smoleproizvedene su od fenola i fermaldehida procesom kondenzacije. Te

smole i njihovi lakovi su topivi u alkoholima, ketonima (aceton), luinama i

djelomino u vodi. Ako kondenzacija ide k veim molekularnim masama, dobivaju

se smole slabije topive u spomenutim otapalima, a poznate su pod imenom rezotoli.

Ako se vri i umreavanje smole , poznate su pod imenom reziti. Reziti su topivi u

acetonu pa se lak dobiven na taj nain zove novolak. Rezolni lakovispadaju meu

najotpornije lakove, odnosno smole, kako prema kiselinama i luinama tako i prema

atmosferilijama i toplini. Rezolni se lakovi pripremaju tako da se smola otopi u

organskom otapalu od eljenog viskoziteta uz dodatak potrebne koliine omekivaa.


34/61


KATEDRA


33

Alkidalni lakovi i smole su poliesteri nastali kndenzacijom anhirda ftalne kiseline i

polivalentnih alkohola. Po svojoj prirodi su elastini pa im nije potreban plastifikator.

Lakovi na bazi alkidnih smola otporni su na razne kemijske utjecaje i temperaturu.

Radi poboljanja svojstva uljnih boja i lakova esto im se dodaju spomenuti

poliesteri. Ista je stvar i s nitrolakovima koje je potrebno suiti u peima.

Karbamidne soli dobivaju se kondenzacijom raznih amina formaldehidom. Kao

omekiva dodaju im se trikrezil-fosfat i alkidne smole. Karbamidne smole su topive

u esterima i za njih se priprema poseban razjeiva na bazi estera. S vodom bubre pa

se to svojstvo uklanja dodatkom alkalnih smola.

Polivinilne smole su polimerizati derivata etilena. Svojstva tih smola odreena su

molekularnom masom polimera. Odlikuje se dobrom postojanou na

atmosferilijama i nezapaljivou. Tim je smolama potreban plastifikator koji se

dodaje ak i vie od 50%. Slabe su im adhezijske karakteristike pa se uvjek

kombiniraju sa smolama s boljih karakteristika ljepljenja za podlogu metala.

Polivinilne smole otapaju se u razrjeivau sastavljenom od 30% butilacetana i 40%

toluena. S omekivaem nastaju elastine i mehanikeotporne prevlake.

Polistirenske smoleprodukti su polimerizacije polistirena. Lakovi od polistirenskihsmola otporni su na kemikalije, svijetlo, atmosferilije,itd. Najee se kombiniraju s

alkidnim smolama i uljnim lakovima i nose komercijalni naziv stirazin H. Od

poliesterskih smola proizvode se ronila lakovi koji su bez mirisa, okusa i

izvanrednih su mehanikih i kemijskih svojstava. Koriste se za zatitu ambalae u

prehrambenoj industriji.

Polialkalne smole su produkti polimerizacije i kondenzacije alkilnih ili metalkrilne

kiseline. Polialkilne smole definiranih molekularnih masa otapaju se u kloriranim

ugljikovodicima i esterima. Mijeaju se nitrocelulozni lakovi. Preteno se

primjenjuju u automobilskoj i zrakoplovnoj industriji, potom i za lakiranje ica-

vodia. Izvanredno se mijeaju sa bojama i punilima, metalnim prahovima, itd.

Otporni su na atmosferilije i kemikalije.

Klorkauukse dobro otapa u jeftinim otapalima. Kod proizvodnje boja od klauruka

dodaju se laku jo punila i pigmentne boje. Tese prevlake esto koriste kao izolacija.


35/61


KATEDRA


34

Silikonske smoleproizvode se hidrolizom metiltroksilna i feniltroksilna. Odlikuje se

visokom otpornou na atmosferilijama, vodi, kemikalijama i povienim

temperaturama. Imaju izvanredna elektroizolacijska svojstva. Daju se mijeati

polialkilnim smolama.

Epoksidne smoledobivaju se kondenzacijom difenilpropana i epiklorhidrina. Postoje

dvije vrste epoksidne smola. vrste epoksi smole modificirane su drugim smolama i

tekue epoksi smole koje otvrdnjuju dodatkom otvrivaa.

b. Otapala

Otapala i razrjeivai otapaju veziva premaznih sredstava te smanjuju viskoznost

premaza. Osim na viskoznost, otapalo utjee i na viskoznost premaza, brzinu

suenja, karakteristike nanoenja premaza te sjaj. Ukoliko je viskoznost premaza

via od one koja je prikladna za nanoenje premaza na podlogu, premazu se

neposredno prije nanoenja dodaju razrjeivai. Razrjeivai su smjese razliitih

otapala i organskih kapljevina pomou kojih se podeava eljena viskoznost

premaza. Nije rijedak sluaj da se jedan spoj u nekim sluajevima primjenjujekao otapalo, a u drugim kao razrjeiva. Osim osnovne primjene, otapala se

koriste za skidanje starih premaza. Dodaci su tvari koje se dodaju premazima u

cilju poboljanja nekih njihovih svojstava. To su razni omekivai

(homogeniziraju film premaza), sikativi (ubrzavaju suenje veziva), sredstva za

sprjeavanje sedimentiranja te sredstva za kvaenje.

Pod pojmom otapala ili razrjeivaa se podrazumijeva isparavajua tekuina, koja

se dodaje premazima, lakovima, umjetnim smolama i bojama, kako bi se njihove

osobine prilagodile uporabi. Kao razrjeiva za uljne i lak-boje koristi se

terpentinsko ulje ili zamjena za terpentin, a za razrjeivanje lakova na bazi

umjetnih smola se koriste organska otapala na bazi alkohola i aromata. Razliiti

razrjeivai se koriste i za ienje ve osuenih pomonih sredstava za rad npr.

etki, valjaka i lopatica. Razrjeiva je istovremeno i otapalo. Terpentinsko ulje

je eterino ulje, bez boje ili svijetloute boje, ugodnog mirisa proizvedeno iz


36/61


KATEDRA


35

ivog ili posjeenog drveta odnosno iz smola razliitih vrsta borovine. Kao

prirodni proizvod u prednosti je sa stanovita ekologije, u istom obliku je

meutim otrovno. Zamjena za terpentim se sastoji od ispitnog benzina, sintetskog

proizvoda koji se dobije iz nafte i koji se u pogledu toke vrelita i osobina

otapanja ponaa jednako kao terpentin. Za pokrivanje neugodnog mirisa benzina i

petroleja mijeaju se terpeni, koji imaju ugodan miris. Aromati predstavljaju

zbirni pojam za dijelom vrlo otrovne sastavne supstance nafte. Alkoholi su

kemijski srodnici poznatim etanolima.

c. Pigmenti

su prirodni i sintetski organski spojevi

mogu biti i prirodni anorganski spojevi

se ne otapaju se u vezivu

djeluju inhibirajue (fosfati) i neinhibirajue (aluminij, Fe2O3,itd.)

premaz ine obojenim i neprovidnim

poveavaju premazima zatitna svojstva, kemijsku postojanost, toplinsku

stabilnost

Pigment je materijal koji izgleda obojeno zbog selektivne apsorpcije i refleksije

svjetlosti. Osnovna svrha pigmenta je da zatitnom filmu daju boju. Najvaniji

pigmenti su:

Olovni pigmentikoji se danas izbacuju iz upotrebe zbog svoje toksinosti bili su

vani pigmenti u bojanju premaza. Danas se koriste samo kao industrijski

premazi, za premaze koji e biti izloeni posebnim uvjetima. Nekoliko raznih

vrsta olovnih pigmenata se upotrebljava a to su:

olovni minijPb3O4il i olovo ortoplumbatje prah intenzivno crvene boje

koji nastaje zagrijavanjem olovnog oksida u struji zraka pri 500 C.

Olovni miniji se razlikuju po koliini olovnog ortoplumbata. Tako

razlikujemo npr. crveni minij sa oko 26 % olovo-ortoplumbata, naranasti

minij sa oko 27 % olovo-ortoplumbata , obogaeni minij sa oko 31,5 %

olovo-ortoplumbata, ...Minij ima neutralizirajue djelovanje, sposobnost
http://hr.wikipedia.org/wiki/Bojahttp://hr.wikipedia.org/wiki/Svjetlosthttp://hr.wikipedia.org/wiki/Svjetlosthttp://hr.wikipedia.org/wiki/Boja


37/61


KATEDRA


36

da pasivizira eljezo, te djeluje kao inhibitor. Zbog svojih karakteristika se

danas upotrebljava kao temeljna boja za eljezo.

olovni sulfat- PbSO4je pigment koji je takoer vrlo otrovan. To je bijeli

kristalni prah, netopiv je u vodi, ima inhibitorsko djelovanje jer stvara

olovne sapune. Ima i neutralizirajue djelovanje ali manje od minija.

Upotrebom ovog pigmenta dobivaju se plave olovne temeljne boje.

olovni karbonat- PbCO3 i l i olovno bijelil oje bio najee upotrebljavan

pigment na bazi olova, a danas se ne koristi za razliku od prethodna dva.

Ima vrlo dobra svojstva, pa se je upotrebljavao vrlo esto u auto in dustriji.

Danas je zamijenjen pigmentima kao to su titanij-oksid ili kombinacije

spojeva barij-cink-sumpor.

olovni kromat- PbCrO4ili kromovo utoje uz prethodna tri pigmenta

najee upotrebljavan pigment u prolosti. Netopiv je u vodi i vrlo

otrovan. Dobiva se reakcijom olovnih soli ( npr olovo-2-nitrata ) sa

kalijevim kromatom. Reakcijom sa kalij dikromatom dobiva se kromovo

crveno. Ovi pigmenti se upotrebljavaju u temeljnim bojama za zatitu

metala. Olovni kreomati se upotrebljavaju za proizvodnju utih,

naranastih, crvenih i zelenih boja.

olovni cijanamid -PbNCNje pigment koji se upotrebljava u temeljnim

premazima zbog svojstva da sa uljnim vezivima tvori olovne sapune koji

imaju inhibitorsko djelovanje.

olovna glea- PbO il i massicotje teki uto-smei, uti ili crveni prah

slabo topljiv u vodi, topljiv u nitratnoj octenoj i vruoj kloridnoj kiselini,

dobiva se oksidacijom olova i arenjem olovo -hidroksida i karbonata.

Upotrebljava se kao pokrivni dekorativni pigment

olovni suboksid- PbO2 , teki smei, u vodi i nitratnoj kiselini netopljiv

prah, jako oksidacijsko sredstvo, pri upotrebi se raspada na Pb i PbO.

Upotrebljava se u zavrnim premazima, a ponekad i temeljnim

Cinkovi pigmenti nisu otrovni i imaju iroku primjenu u premazima danas.

Postoji vie cinkovih pigmenata:

cinkov prah - se upotrebljava kao katodna zatita elinih povrina.

Reagira sa vodom pa u vlanoj sredini stvara karbonate koji izoliraju
http://en.wikipedia.org/wiki/Leadhttp://en.wikipedia.org/wiki/Oxygenhttp://en.wikipedia.org/wiki/Oxygenhttp://en.wikipedia.org/wiki/Oxygenhttp://en.wikipedia.org/wiki/Oxygenhttp://en.wikipedia.org/wiki/Leadhttp://en.wikipedia.org/wiki/Lead


38/61


KATEDRA


37

metalnu podlogu od okoline i tako je dodatno tite. Djeluje i kao lunati

pigment, neutralizirajui produkte razgradnje uljnih veziva. Upotrebljava

se u premazima povrina izloenima atmosferilijama.

cinkov oksid - ZnO ili cinkovo bjelilo dobiva se sagorijevanjem

elementarnog cinka, gotovo je netopiv u vodi, ali se topi u kiselinama i

luinama. Ima oblik bijelog praha ili bijelih heksagonalnih kristala.

Prekrivna mo cinkovog bijelila je relativno slaba, te se treba poboljati

uporabom posebno prireenih ulja. Kada je u smjesi pigmenata manje od

90 % ZnO tada pigment prelazi iz bijele u utu i sivu boju. Upotrebljava

se pomijean sa 40 50 % ulja u meupremazima i zavrnim premazima,

a u temeljnim premazima samo u kombinaciji sa drugim pigmentima.

Zajedno sa cinkom u prahu upotrebljava se kao temelj za bojenje vrue

pocinanog lima. Naroito se koristi za nitrocelulozne emajle i uljene lak

boje.

cinkov sulfid - ZnS, dobiva se taloenjem otopine cink-sulfata topljivim

sulfitima. Ako se otopini barij-sulfida BaS doda cink-sulfat, taloi se

smjesa barij-sulfata BaSO4i cink-sulfida: bijela boja litopon. Sadraj cink

sulfida u smjesi se kree od 15 60 %. Litopon je bijeli pigment koji seupotrebljava u bojama za unutarnje povrine i u enamelima. Vano je

napomenuti da se litoponima ne zatiuju metalne povrine, ve uglavnom

drvene.

bijela galica -ZnSO4nastaje pri otapanju cinka ili cink oksida u sulfatnoj

kiselini, takoer slui za dobivanje litopona.

cinkov kromat -ZnCrO4 se upotrebljava sve vie kao zamjena za olovni

minij, mada se i on zamjenjuje sa manje toksinim trivalentnim cinkovimkromatima slinog sastava. Posjeduje pasivizirajue djelovanje na

aluminij, cink, kadmij, bakar, magnezij, kositar, te eljezo, kao i na legure

ovih elemenata, te se upotrebljava da uspori koroziju tih materijala. Kako

su ute boje jo se zovu i cinkovo uto. Kao i olovni minij upotrebljava se

u temeljnim premazima koji su izloeni morsakoj vodi i atmosferi. Ovi

premazi su mekani i elatinozni kada ih nanesemo, ali suenjem postaju

tvrdi i otporni na vodu. Suenje kromata se vri prirodnim putem, ali se
http://en.wikipedia.org/wiki/Zinchttp://en.wikipedia.org/wiki/Zinchttp://en.wikipedia.org/wiki/Oxygenhttp://en.wikipedia.org/wiki/Oxygenhttp://en.wikipedia.org/wiki/Oxygenhttp://en.wikipedia.org/wiki/Oxygenhttp://en.wikipedia.org/wiki/Zinchttp://en.wikipedia.org/wiki/Zinc


39/61


KATEDRA


38

moe ubrzati zagrijavanjem do 70 C. Vee temperature mogu otetiti

premaz, to bi postalo vidljivo nakon nekog vremena.

eljezni pigmenti se upotrebljavaju u bojama od pamtivjeka. Danas eljezni

pigmenti imaju vrlo iroku primjenu:

eljezo-trioksid Fe2O3 - se upotrebljava pod imenom crveni eljezni

oksid, ali se moe nai kao glavni sastojak pigmenata pod imenima Crni

pigment 11, Smei pigment 7, Crvenipigment 101, Smei pigment 6.

Posljednja dva pigmenta se upotrebljavaju i u prehrambenoj industriji.

Ovaj pigment je prilino otporan prema kiselinama i luinama, te prema

agresivnoj sredini. Upotrebljava se u temeljnim premazima u kombinaciji

sa drugim pigmentima.

eljezo tri-cijanid i l i feri -fero-cijanid ili eljezo tri heksacijanoferat.U

naoj literaturi se moe nai kao pariko plava boja, a u engleskoj

literaturi kao Prussian blue ili PB. Formula ovog spoja nije tono

definirana ali se smatra da je Fe7(CN)18(H2O)x. Ovaj pigment je postojan

prema kiselinama i vodi, a topiv u luinama.

Titanovo bijeliloil i titanov dioksid il i titania (TiO2) i l i bi jeli pigment 6 - je spoj

koji se moe nai u prirodi kao takav. Ima vrlo iroku primjenu, najee je

upotrebljavan bijeli pigment. Ima vrlo dobru pokrivnu mo, odlian indeks

refrakcije, a upotrebljava se sam ili u kombinaciji sa drugim pigmentima i

punilima. Inertan je prema kemijskim, termikim i atmosferskim utjecajima. Ima

vrlo dobru postojanost na UV zrake i zato se upotrebljava kao vanjski premaz, ali

i kao reflektirajua boja. Kako nije toksian upotrebljava se i u industriji hrane.

Aluminijski spojevi i aluminijski prah se takoer upotrebljavaju kao pigmenti za

zatitne premaze. Pigmenti na bazi aluminija se upotrebljavaju za podvodne boje

jer eliku prua djelominu katodnu zatitu. Kako pigmenti na bazi alum inija

imaju takoer vrlo dobru refrakciju, i oni se upotrebljavaju za refleksne premaze.

Silumin bojesu boje gdje je veina pigmenata u njima na bazi legura aluminija i

silicija.

Crni pigmenti su pigmenti kod kojih crnu boju daje ugljik u obliku grafita ili

ae. Ovi pigmenti mogu biti prirodni i umjetni, a upotrebljavaju se za zavrnepremaze.
http://en.wikipedia.org/wiki/Ironhttp://en.wikipedia.org/wiki/Oxygenhttp://en.wikipedia.org/wiki/Oxygenhttp://en.wikipedia.org/wiki/Oxygenhttp://en.wikipedia.org/wiki/Oxygenhttp://en.wikipedia.org/wiki/Iron


40/61


KATEDRA


39

d. Punila i aditivi

Punila su minerali koji se esto dodaju vezivu umjesto jednog dijela pigmenata ucilju poboljanja mehanikih i termikih svojstava premaza te snienja njegove

cijene. Punila, takoer, poboljavaju kemijsku i korozijsku otpornost premaza te

pojaavaju otpornost na abraziju i udarce i sl. Kod nekih premaza pigmenti su

ujedno i punila, a ima primjera gdje je jedna tvar jednom pigment a drugi put

punilo. Postoje tri grupe dodataka. To su kreda, barit i silikati. U olovnim bojama

kao punilo se upotrebljava samo barit, a u ostalim se mogu nai svi dodaci. Kreda

se naroito upotrebljava u prirodnim bojama za kunu uporabu, gdje slui kao

pigment i kao punilo.

Aditivi su dodaci koji poboljavaju svojstva premaza, neki pigmenti i punila

mogu biti aditivi u pojedinim sluajevima. Kreda moe biti aditiv koji premazu

daje vru tvrdou, ZnO poveava otpornost na UV, AlO slui za ubijanje

nametnika, neki drugi spojevi slue kao baktericidi,...

Svojstva premaza

Boje i lakovi se ispituju kako bi im se ustanovila svojstva i ponaanje pri

nanoenju i upotrebi, kao i svojstva i osobine njihovog zatitnog filma. Ispitivanje

se vri raznim postupcima i tako se utvruju debljina sloja, tvrdoa, otpornost

prema UV zrakama,otpornost prema habanju, prianjanje, propusnost,

apsorpcija,... Ispitivanje premaza se standardizira, te se nakon ispitivanja rezultati

mogu usporeivati.

Prilikom ispitivanja vodi se rauna i o nainu nanoenja i suenja.

Koenjeje svojstvo premaza da stvara koicu. Ovo svojstvo ovisi o premazu, te

se regulira raznim aditivima, sikativima i razrjeivaima.

Taloenje je osobina da se krute estice premaza taloe tijekom stajanja. Kod

Documents

749408.Teorijske Osnove 1-1 Skripta