TEHNOLOGIJA TEHNOLOGIJA POVRPOVRŠŠINSKEINSKE ZAZAŠŠTITETITE

Akademska godina 2010./11.

II. dio

NANOŠENJE METALNIH PREVLAKA VRUĆIM POSTUPCIMA

Negativne osobine galvanotehničkih postupaka nanošenja prevlaka:

� velika potrošnja vode� velika potrošnja energije� nastajanje toksičnih otpada i mulja.Procjenjuje se da oko 1 % opasnog otpada u EU nastaje

kao posljedica elektrokemijske depozicije.

U fizikalne postupke metalizacije spadaju:• vruće uranjanje• naštrcavanje• navarivanje

VRUĆE URANJANJE

Uvjeti: 1. Osnovni metal mora imati znatno više talište od pokrivnog

2. Metali stvaraju zajedničku slitinu.

Zaštićuju se: limene ploče, trake, žice, cijevi, prešani limeni proizvodi, sitni vijci, otkivci, odljevci i dr.

Vrsta prevlake Temperatura taljenja, ºC

Temp. interval obradbe, ºC

Uobičajena temp. obradbe,

ºC

Cink 420 440-460 450

Kositar 232 255-315 290

Olovo s 2% Sn 327 350-370 oko 360

Olovo s 11-15% Sn 310-340

Aluminij 660 700-750 oko 720

Tablica: Uobičajene temperature za vruće uranjanje

Metode predobradbe

Za postizanje kvalitetne prevlake uranjanjem nužna je kvalitetna površina obrañivanog predmeta. U tom slučaju osigurava se potpuno kvašenje predmeta. Predobradba se provodi slijedećim metodama:

� Odmašćivanje i dekapiranje uz ispiranje� Završno čišćenje (fluksiranje).

Za završnu se predobradbu najčešće koriste kloridni i fluoridni fluksevi (ZnCl2 + NH4Cl ili smjesa kriolita (Na3AlF6, NaF, KHF2 itd.)

Prema načinu primjene fluksa postoji mokri i suhipostupak vrućeg uranjanja. Kod mokrog postupka fluksiranje i vruće uranjanje izvode se u jednoj operaciji.Suhi postupak vrućeg uranjanja karakterizira fluksiranjekoje se provodi u odgovarajućoj otopini kao posebna operacija predobrade (tzv. predfluksiranje). Nakon predfluksiranja nakvašeni predmeti bez meñuispiranja griju se u sušarama, nakon čega nastaje suhi fluks.

Prevla čenje vru ćim uranjanjem

Uspjeh rada ovisi o temperaturi, vremenu, brzini uranjanja, brzini vañenja obrañivanih predmeta, sastavu taline itd.

� Temperatura taline treba biti 20 ºC viša od tališta metala prevlake.

� Brzina uranjanja ograničena je za mokri postupak na 3 m/min. Ostali postupci omogućavaju znatno brže uranjanje, osobito ako su predmeti predgrijani.

� Uranjanje obično traje 2-10 min. Za mokri postupak masa taline treba biti 15-50 puta veća od mase predmeta koja se obradi u jednom satu.

� S obzirom na sastav taline utvrñeno je da se, primjerice, rastaljenom cinku treba dodati 0.005-0.007% aluminija za prevlačenje komadaste robe a 0.1-0.3% za kontinuirano prevlačenje traka i žica. Aluminij smanjuje viskoznost taline i koči legiranje cinka s osnovnim metalom pa tako smanjuje i debljinu sloja prevlake. Za poolovljavanje dodaje se olovu oko 2% kositra, što poboljšava prianjanje prevlake. Taline aluminija ponekad sadrže 0.5-2% Be ili 2-5% silicija radi dobivanja tanjih meñuslojeva odnosno žilavijih prevlaka.

� Budući da svojstva prevlaka ovise o načinu vañenja iz taline, potrebno je prije nego što se predmeti izvade ukloniti trosku da se ne bi ugradila u prevlaku. To je posebno opasno kod aluminiranja jer je nastali Al2O3gušći od taline pa polagano tone kroz nju.

� Brzina izranjanja je oko 2 m/min da bi se predmeti mogli ocijediti.

Tehnološki postupak pocin čavanja vru ćim uranjanjem

� Vruće pocinčavanje je jedan od najvažnijih postupaka zaštite konstrukcijskog ugljičnog čelika i lijevanog željeza te se primarno koristi radi postizanja zaštite od atmosferske korozije i korozije u neutralnom tlu.

� Pocinčane površine stvaraju dekorativno-prihvatljivu završnu prevlaku i produljuju vijek trajanja pocinčanihproizvoda. Pocinčani proizvodi mogu u manje agresivnim sredinama trajati i do 50 godina.

� Oko 95% cinka za pocinčavanje odnosi se na postupak vrućeg uranjanja.

Tijekom procesa vrućeg pocinčavanja zbog tehnoloških i ekoloških razloga nužna je regeneracija otopina (za odmašćivanje i dekapiranje) i pročišćavanje zraka (obradba kiselih para iz odjela kemijske predobrade, obrada dimnih plinova). Danas se cjelokupan tehnološki proces vrućeg pocinčavanja, počevši od kemijske pripreme pa do izlaska pocinčanih proizvoda iz kade za pocinčavanjeautomatski kontrolira i vodi.

Naknadna obradba

� Naknadnom obradbom predmeta nakon vrućeg uranjanja ne stanjuje se samo prevlaka već se postiže ljepši izgled uz dodatnu zaštitu.

� Obrañeni limovi se često provlače izmeñu dva valjka koji pritiskom stanjuju prevlake, tako da se dobiju glatke i sjajne prevlake.

� Pri proizvodnji bijelog čeličnog lima, lim se iz taline vodi kroz sloj palmina ulja koji služi kao privremena zaštita od oksidacije.

� Dugotrajnim žarenjem čitava prevlaka pretvara se u slitinu što je u principu difuzijska metalizacija. Ovim postupkom obrañuje se željezo s cinkovom prevlakom pri čemu dolazi do uzajamne difuzije željeza i cinka pa se gubi površinski sloj čistog cinka. Prevlake ovako postaju otpornije na ljuštenje i stabilnije pri visokim temperaturama, ali istovremeno gube sjaj.

� Naknadnom obradbom vruće pocinčanih proizvoda povećava se korozijska otpornost Zn-prevlake. To se može postići kromatiranjem ili fosfatiranjem tj. kemijskom konverzijom površine cinka u film slabo topljivog kromata ili fosfata.

� Kromatiranjem nastaje bezbojni, žućkasti ili zelenkasti film debljine 0.1-1.5 µm, koji znatno poboljšava stabilnost prevlake u vlažnom zraku.

� Fosfatiranje daje prevlaku od kristaličnih Zn-fosfata bez metalnog sjaja i sive boje.

� Novi pogoni za vruće pocinčavanje koriste duplekspostupak tj. nakon pocinčavanja provodi se naknadno bojenje predmeta premaznim sredstvima.

PREDNOSTI� Visokoproduktivni postupak metalizacije � Velikom brzinom mogu se obraditi znatne količine

predmeta� Prevlake su dobre zaštitne moći i povoljnih

mehaničkih svojstava.

NEDOSTACI� Veliki gubitak rastaljenog metala� Opasnost od izobličenja predmeta uslijed visokih

temperatura� Visoki utrošak električne energije (stalno održavanje

metala u rastaljenom stanju).

Prednosti i mane vrućeg uranjanja

DOBIVANJE PREVLAKE PRSKANJEM RASTALJENOG METALA

� Postupak naštrcavanja taline metala pomoću komprimiranog plina na slabo predgrijani obrañivani predmet (50 – 200 °C).

� Od metalnih materijala najviše se prevlače naštrcavanjem: čelici, lijevana željeza, Ti i Ti-slitine, Al i Al-slitine, Ni i materijali na bazi Cu i kobalta.

Princip nanošenja:Mlaz kapljica, stvoren brzom strujom zraka ili drugog plina, udara o podlogu pri čemu se kapljice spljošte, naglo hlade i skrućuju u kružne pločice promjera do 0.1 mm debele do 0.05 mm. To je popraćeno stezanjem tako da pločice stisnu mikroizbočine podloge prianjajući na nju tzv. sidrenjem. Na poluskrutnute pločice udaraju nove kapljice tvoreći prevlaku djelomično zavarivanjem, djelomično sidrenjem.Za kvalitetno naštrcavanje nužna je odreñena hrapavost površine što se postiže odgovarajućom predobradom(tokarenjem, glodanjem i pjeskarenjem).

PREDNOSTI� mogućnost prevlačenja bilo kojeg materijala (drvo,

beton, staklo, karton, plastika, keramika); (metaliziranje),

� relativno jednostavan način rada,� mogućnost reguliranja debljine prevlake,� mogućnost zaštite velikih konstrukcija i predmeta u

sklopljenom, završnom stanju.

NEDOSTACI� Velika poroznost prevlake kod tanjih slojeva,� Veliki gubitak materijala pri prskanju,� Nedovoljna čvrstoća spajanja prevlake za površinu

predmeta.

Postupak Materijal za naštrcavanje

Oblik materijala za naštrcavanje

Plinsko naštrcavanje stlačenim zrakom

plastika Zn, Al prašak, pasta, suspenzija

Plinsko naštrcavanje kisikom Ni, Cr, B, Si, keramika prašak

Plinsko naštrcavanje kisikom i stlačenim zrakom

metali, keramika žica, prašak

Elektrolučno naštrcavanje metali žica

Naštrcavanje plazmom metali, tvrdi metali, keramika

žica, prašak

Indukcijsko naštrcavanje stlačenim zrakom

metali žica

Elektrootporno naštrcavanjestlačenim zrakom

metali talina

Naštrcavanje eksplozijom tvrdi metali, keramika prašak, granule

Naštrcavanje kondenzatorskim izbijanjem

metali tanka žica

Tablica: Vrste i materijali za naštrcavanje

Izbor materijala za prevlačenje odreñuje se prema uvjetima primjene obrañenih predmeta. Prevlake od cinka koriste se za zaštitu lijevanih željeza i čelika od atmosferske korozije, a od aluminija u naftnoj i ljevaoničarskoj industriji. Prevlake kositra upotrebljavaju se u prehrambenoj industriji, dok se prevlake od bakra koriste u elektroindustriji za prekrivanje bakelitnih dijelova i grafitnih četkica, a one od kroma za reparature istrošenih dijelova.

Ovisno o vrsti i strukturi sloja te postupku nanošenja, toplinski naštrcani slojevi ispunjavaju slijedeće funkcije:

� povišenje otpornosti na trošenje (protiv abrazije, adhezije te trošenja klizanjem, brazdanjem, erozijom i sl.)� zaštita od korozije� biokompatibilnost (npr. za zglobove i proteze)� električna vodljivost ili izolacija� toplinska izolacija� repariranje istrošenih dijelova

PLAMENO NAŠTRCAVANJE

Plameno naštrcavanje može se provoditi upotrebom žice ili praška. Postupkom naštrcavanja plamenom i žicom postiže se debljina sloja 0.1-0.5 mm. Žica kao dodatni materijal dovodi se kontinuirano u plamenik gdje se tali. Dobivene čestice rastaljenog metala stlačenog zraka nanose se na osnovni materijal. prilikom nanošenja udaljenost izmeñu vrha pištolja i obrañivanog predmeta iznosi 100 – 250 mm. kod većeg razmaka kapljice bi se skrućivale u letu a kod manjeg podloga bi se pregrijavala i kapljice bi se cijedile niz površinu.

Oprema za plameno naštrcavanje praškom sastoji se od specijalnog plamenika s malim spremnikom za prašak. Visokolegirani metalni prašak, kao dodatni materijal, dovodi se u prosto gdje se miješaju kisik i acetilen. Prašak izlazi s plinovima kroz sapnicu plamenika. Na izlazu iz sapnice acetilen izgara u struji kisika te dolazi do taljenja praška. Mlazom plamena rastaljeni prašak se nanosi na osnovni materijal.

ELEKTROLUČNO NAŠTRCAVANJE

Kod postupaka naštrcavanja električnim lukom i žicom, električni luk održava se izmeñu dvije kontinuirane žice (dodatni materijal) koje se dovode. Žičane elektrode privode se pištolju pomoću elektromotora a na izlazu se savijaju kako bi se sučelile pod kutom od 35 -60°.Krajevi žice se rastale zbog topline električnog luka. Nastale čestice taline mlazom zraka ubrzavaju se i dovode na osnovni materijal. Debljina nanesenog sloja ovim postupkom naštrcavanja iznosi 0.5-5 mm a ponekad i više.

NAŠTRCAVANJE PLAZMOM

Visoka energija i gustoća čine plazmu jednim od najpopularnijih postupaka. naštrcavanja. Električni luk uspostavlja se izmeñu W-elektrode (katoda) i Cu-elektrode (anoda), koja je šuplja i hladi se vodom. U izlaznu Cu-mlaznicu uvodi se smjesa praška i nosivog plina (zrak, N2, Ar) Zrnca veličine 20-100 µm naglo se rastale i usmjeravaju na obrañivani predmet. Debljina nanesenog sloja iznosi 0.1-1.5 mm.

NAVARIVANJE

Postupak navarivanja je nanošenje dodatnog materijala na osnovni materijal zbog popravka istrošenih površina strojnog dijela ili alata. koristi se i za izradbu novih proizvoda rad dobivanja posebnih svojstava (npr. otpornosti prema koroziji, viša tvrdoća, postizanje odgovarajućih dimenzija istrošenog ili oštečenog dijela, lijepog izgleda itd.). Bitne razlike izmeñu navarivanja i zavarivanja:Zavarivanjem se meñusobno spajaju dva osnovna materijala uz primjenu dodatnog materijala u cilju dobivanja zavarenog spoja istih svojstava kao i osnovnog materijala. navarivanje se izvodi zbog popune istrošenih površina, ili radi poboljšanja površina na pojedinom strojnom dijelu ili alatu.

Kod navarivanja se zbog lokalnog ograničenog taljenja osnovnog materijala postiže čvrsta veza izmeñu navarenogspoja i osnovnog materijala. Opasnost od mikrostrukturnihpromjena i naprezanja nastoji se umanjiti predgrijavanjemodnosno žarenjem nakon navarivanja. Oprema i tehnike rada, a i dodatni materijal slični su kao i kod zavarivanja.

Specifični problemi kod navarivanja su:1.Utjecaj miješanja osnovnog i dodatnog materijala na mikrostrukturu navara.2.Utjecaj različitog koeficijenta istezanja kod navarivanja raznorodnih materijala.3.Izbor dodatnog materijala u odnosu na kvalitetne zahtjeve navarene površine.4.Izbor osnovnih materijala koji se mogu navarivati.

� Za povećanje otpornosti na trošenje nanose se navareni slojevi velike tvrdoće, koji se ponekad i ne obrañuju strojnom obradom. U tom slučaju najčešće se dodaju kompleksni dodatni materijali s visokim udjelom karbida (W, V i Cr-karbida).

� Na aluminij i njegove slitine navaruje se nehrñajući čelik zbog povećanja otpornosti na abrazijsko trošenje.

� Za povećanje korozijske otpornosti koriste se čisti metali (nikal) ili slitine visoke korozijske otpornosti (Cr-Ni čelici, dupleks čelici). kod posebnih korozijskih uvjeta (npr. korozija u vrućim plinovima) koriste se superlegure na bazi kobalta i nikla.

PREDNOSTI� djelomično rastaljeno stanje osnovnog materijala

osigurava bolju metaluršku vezu navarenog sloja i osnovnog materijala,

� mogućnost nanošenja navarenih slojeva veće debljine (najčešće 1-10 mm),

� mogućnost nanošenja višestrukih slojeva,� navareni slojevi mogu se nanositi na bilo koje

metalne materijale (čelik, obojeni metali).NEDOSTACI

� relativno velika deformacija obrañivanih predmeta zbog visokog unosa topline i eventualne martenzitne transformacije nakon hlañenja,

� otežano je nanošenje navarenog sloja na dijelove složenijih oblika.

� potrebna je dodatna obradba uz uvjet točne geometrije površine.

POSTUPCI NANOŠENJA ORGANSKIH TVARI

Površinska obradba nanošenjem organskih tvari jedan je od najčešćih načina zaštite metalnih površina. Ovi postupci se najčešće koriste kao završni postupci prevlačenja materijala. U ove postupke spadaju:o nanošenje organskih premaza - ličenje (bojanje i lakiranje)o plastifikacija (prevlačenje plastičnim masama)o gumiranjeo bitumeniziranje io postupak konzervacije (privremena zaštita).

Funkcija organskih prevlaka:o povećanje korozijske otpornostio povećanje otpornosti na trošenje abrazijomo dekorativne svrhe.Primarna funkcija organskih prevlaka je da djeluju kao barijera izmeñu obrañenog predmeta i okružujuće sredine. Bitno je da prevlake osiguraju otpornost na transport iona, vode, kisika i naboja kroz zaštitni film. U slučaju da se pojavi oštećenje prevlake važno je da ona ima svojstvo tzv. samozacijeljivanja, što se postiže prisustvom inhibitora koji imaju sposobnost smanjivanja korozijskog procesa.Radi postizanja optimalne otpornosti na koroziju i trošenje nužno je korištenje višestrukih slojeva organskih prevlaka.

ORGANSKI PREMAZI

� Organski premazi su tvari tekuće, pastozne ili praškaste konzistencije koje, nanesene u tankom sloju na podlogu stvaraju čvrstu prevlaku. Takva prevlaka mijenja svojstva površine na koju se nanosi.

� Premaz (boja) je sloj polimernog veziva u kome su sadržani pigmenti i drugi dodaci.

� Premazi su tekući ili praškasti proizvodi u kojima su sadržani pigmenti, a naneseni u vrlo tankim slojevima na podlogu prelaze u tvrd, dobro prianjajući film, koji služi u zaštitne i/ili dekorativne svrhe.

Lakovi su pigmentirane ili nepigmentirane otopine veziva u organskim otapalima koje daju relativno tvrde i glatke zaštitne slojeve. Pigmentirani lakovi se nazivaju lak-bojama.

OSNOVNE KOMPONENTE ORGANSKIH PREMAZA

� vezivna sredstva� pigmenti� otapala� punila� aditivi

VEZIVNA SREDSTVA (VEZIVA)

� Nehlapljivi dio organskog premaza.� Povezuje druge komponente.� Osigurava prianjanje na površinu.� Povećavaju otpornost na mehaničke i kemijske

utjecaje (u završnom sloju premaza).� Najpoznatija veziva su na bazi alkidnih smola,

klorkaučuka, bitumena, silikonskih smola, epoksidnihi poliuretanskih smola.

Ulja - od svih ulja koja se koriste u tehnici za premaznasredstva koriste se masna ulja koja su gliceridni esterizasićenih i nezasićenih masnih kiselina. Od masnih ulja u zaštiti od korozije najviše se primjenjuju sušivamasna ulja - laneno ulje i u manjoj mjeri terpentin.

Premazna sredstva na bazi sušivih ulja pigmentiranaolovnim minijem dobro su se pokazala na površinama čelika očišćenim ručnim alatom. Veliki nedostaci premaza na bazi sušivih ulja su sporo sušenje, mala termička postojanost i mala otpornost prema kemijskim utjecajima.

Alkidne smole su složeni poliesteri dobiveni esterifikacijom polialkohola i dikarbonskih kiselina (najčešće anhidrida ftalne kiseline). Smole na bazi glicerina zovu se gliftalne, a na bazi pentaeritritapentaftalne smole. Premazi se dobivaju otparavanjem otapala i reakcijom izmeñu komponenata.

Alkidni premazi su postojani u atmosferi, ali im je otpornost prema kemijskim i mehaničkim utjecajima osrednja. Premazi su sjajni i glatki. Alkidne smole s ugrañenim atomom metala (npr. Al) grade premaz s povećanom postojanošću u alkalijama i vodi.

Bituminozni materijali su smjese više materijala, čiji sastav može prilično varirati. Svi oni imaju osobine termoplastičnih smola. Mogu biti prirodnog podrijetla (asfalt) ili predstavljaju ostatke pri preradi nafte, ugljena itd. (naftni bitumen, katran kamenog ugljena i dr.). Bituminozna veziva su crne boje, a premazi nastaju isparavanjem otapala u kojem su bituminozni materijali topivi. Dobro prianjaju za metalne i mineralne podloge.

Klorkaučuk se dobiva kloriranjem prirodnog kaučuka, sintetičkog polizoprena ili specijalnih polimera. Premaz nastaje otparavanjem otapala. Premazi klorkaučuka su otporni prema kiselinama lužinama i mnogim drugim anorganskim spojevima. Postojani su u atmosferskim uvjetima, ne propuštaju vodenu paru i nezapaljivi su, a granica otpornosti je oko 80 ºC.Ciklokaučuk je proizvod ciklizacije prirodnog kaučuka. Ciklizacija se postiže anorganskim (sulfatna, fosfatna kiselina) ili organskim kiselinama (trikloroctena kiselina) ili solima tih kiselina. Film ciklokaučuka je dosta krt i zato premazno sredstvo mora sadržavati omekšivače, ulje, alkidne smole itd.

Osnovno svojstvo ciklokaučuka je njegova postojanost u vodi, otopinama soli, kiselinama i alkalijama. Ciklokaučuknije otporan prema mnogim otapalima, mineralnim uljima i mastima. Za razliku od klorkaučuka, postojan je do 140 ºC.

Kopolimeri vinilklorida (polivinilklorid) uslijed visoke kemijske otpornosti ima dosta široku primjenu. Da bi dobio svojstva premaznog materijala (topivost, viskozitet), PVC se kopolimerizira različitim monomerima i dobiva se veliki broj njemu sličnih proizvoda koji se koriste u premaznimsredstvima pod zajedničkim nazivom vinilne smole.

Kopolimeri vinilklorida grade premaze uparavanjemotapala. Dobiveni premazi imaju sljedeća svojstva:

o visoku otpornost prema kiselinama, lužinama, mastima, uljima i vodi,

o dobru postojanost u atmosferi uz očuvanje sjaja,o malu propustljivost za vodu, plinove i elektrolite,o visoku elastičnost i žilavost,o dobru otpornost prema zapaljenju.

Epoksidne smole su polimeri koji sadrže reaktivne epoksidne (etilenoksidne) grupe i sekundarne hidroksilne grupe. Najveću primjenu nalaze produkti sinteze epikloridina i difenilpropana.

Premazi na bazi epoksidnih smola su veoma otporni prema kemikalijama, dobro prianjaju skoro na sve površine, imaju dobra mehanička svojstva i glatku površinu. Otporni su na temperaturama od 120 do 140 ºC. Pod djelovanjem sunčeve svjetlosti ovi premazi pokazuju sklonost kidanju.

Poliuretanske smolePremazi na bazi poliuretanskih smola, u ovisnosti o

reakcijskim partnerima, nastaju po sličnom tipu reakcija kao epoksidni premazi.

Poliuretanski premazi imaju dobre mehaničke osobine, veoma su kemijski postojani, naročito u kiselinama i organskim otapalima, imaju trajan sjaj.

PIGMENTI

Pigmenti su uz inhibitore, veziva i punila glavne komponente premaznog sredstva i uvjetuju zaštitna svojstva premaza.Pigmenti su praškaste, fino dispergiraneanorganske ili organske, obojene ili bezbojne supstancije s velikim indeksom loma, praktički netopive u otapalima i vezivima.Većina pigmenta (oko 80 %) su anorganski spojevi: oksidi, hidroksidi, soli metala itd. Kao pigmenti koriste se još metalni praškovi, grafit i organski spojevi.

Uloga pigmenata:

o premaze čine obojenim i neprozirnim čak i pri malim debljinamao povećavaju zaštitna svojstvao povećavaju kemijsku postojanost premazao povećavaju toplinsku postojanost premazao poboljšavaju refleksiju svjetlosti u cilju smanjenja zagrijavanja, odnosno fotodestrukcije premazao poboljšavaju mehanička svojstva premaza itd.

Prema svojstvima i ulozi koju imaju u premazu pigmenti se dijele na pigmente za osnovne premaze i pigmente za pokrovne premaze .Osim kemijskog sastava značajan utjecaj na svojstva i ulogu pigmenata imaju i veličina i oblik čestica.Prema obliku razlikujemo dvije grupe pigmenata:� kuglice, romboedarske, tetragonalne ili heksagonalne kristale,� lamele, listići i iglice.

Što su čestice pigmenta sitnije, to su veća prepreka prodiranju elektrolita i korozijskih agensa kroz premaz. Još bolji rezultat se postiže primjenom smjese pigmenata različitih veličina i oblika.

� cinkovo bjelilo (ZnO) ima neutralizirajuće djelovanje,� cink u prahu katodno zaštićuje metal,� cinkovi kromati djeluju pasivirajuće na željezo, aluminij i

magnezij,� željezov oksid (Fe2O3) pruža zaštitu u atmosferi i morskoj

vodi, � titanov dioksid (TiO2) inertan je prema kemijskim i

atmosferskim utjecajima,� silicijev karbid (SiC) pruža zaštitu od kiselina i dimnih

plinova,� crni pigmenti (ugljen, grafit i čaña),� olovni minij (crveni minij, Pb3O4 ) inhibicijsko i pasivirajuće

djelovanje,� olovni sulfat (PbSO4) pokazuje inhibitorsko i

neutralizirajuće djelovanje,� bazični olovni karbonat (olovno bjelilo, PbCO3 i Pb(OH)2 ),� olovni kromat (PbCrO4) djeluje pasivirajuće na željezo. TO

KSIČ

NI

PUNILA

Punila su bijeli ili slabo obojeni anorganski praškasti materijali kristalne ili amorfne strukture. Znatno su jeftiniji od pigmenata i često se dodaju vezivima umjesto jednog dijela pigmenata, čime se smanjuje cijena premaznih sredstava. Odgovarajuća punila poboljšavaju mehanička svojstva premaza, njihovu kemijsku postojanost i zaštitna svojstva. Sprječavaju taloženje pigmenata a utječu i na druga svojstva premaza.

Najveću primjenu kod antikorozijskih premaza nalaze:

� Barit - (BaSO4) je postojan u kiselinama, lužinama i sumpornim spojevima, povećava kompaktnost premaza i smanjuje difuziju kroz njih;

� Kalcit - (CaCO3) se primjenjuje u osnovnim premazima koji se eksploatiraju u atmosferi kiselih plinova. On sprječava taloženje pigmenata, održava sjaj pokrivnih premaza, primjenjuje se u protupožarnim premaznimsredstvima zbog toga što se pri njegovoj termičkoj razgradnji oslobaña CO2;

� Grafit - sivo-crno, sjajno listasto punilo, termički vrlo postojano, otporno na djelovanje kiselina, lužina i agresivnih plinova industrijskih atmosfera, daje premazima dobra mehanička svojstva. Čuva premaze od mehaničkih oštećenja te sprječava prodiranje vode i plinova;

� Silicijev-karbid (SiC) - kemijski jako postojan i ima visoku mehaničku otpornost; primjenjuje se kao punilo u premazima predviñenim za eksploataciju u agresivnim kiselim sredinama i povećava otpornost premaza na habanje.

� Katalizatori polimerizacije (umrežavanja),� omekšivači (homogeniziraju film premaza),� sredstva protiv pjenjenja,� sredstva za sprječavanje sedimentiranja,� disperzanti (pomoćna sredstva za stabilnost suspenzije).

ADITIVIADITIVI

OTAPALA

� Hlapljive organske tvari koje fizikalno otapaju veziva premaznih sredstava.

� Uloga im je prvenstveno u reguliranju fizikalnih svojstava boje (viskoznost, tečljivost, brzina sušenja i sl.).

� Koriste se za skidanje starih premaza te za odmaščivanje.

� Najvažnija otapala: aromatski i alifatskiugljikovodici (toluen, ksilen, benzini), i jeftini alkoholi.

Razrjeñivači su isparljive organske tekućine koje se u smjesi sa otapalima primjenjuju za dotjerivanje viskoziteta premaznih sredstava prije njihova nanošenja. Nije rijedak slučaj da se jedni spojevi u nekim slučajevima primjenjuju kao otapala, a u drugim kao razrjeñivači.

Osim osnovne primjene, otapala se koriste za skidanje starih premaza. Znatne količine razrjeñivača se primjenjuju za odmašćivanje površina prije nanošenja premaza.

PODJELA PREMAZNIH SREDSTAVA

� Prema sastavu – podjela temeljena na vrsti veziva, a ponekad i na vrsti pigmenta ili otapala.

� Prema načinu o čvrš ćivanja – konvertibilni i nekonvertibilni.

� Prema osnovnoj namjeni – sredstva za zaštitu od korozije, sredstva za zaštitu od biološkog obraštaja, za dekoraciju, električnu izolaciju i sl.

� Prema broju komponenata – jednokomponentni (1-K)dvokomponentni (2-K)višekomponentni.

� Prema ulozi u premaznom sustavu (temeljna, meñuslojna i pokrivna premazna sredstva).

� Prema trajnosti zaštite – kratkotrajni (do 5 godina), srednje trajni(5-10 godina) i dugotrajni (10-20 godina).

Svojstva premaza koja su od posebnog značaja za sustav zaštite od korozije:

- prionjivost i kompatibilnost- apsorpcija i propusnost- mehanička svojstva- toplinska svojstva- svojstva kod izlaganja svjetlosti.

Prionjivost za podlogu za vrijeme funkcionalne trajnosti sustava jedno je od osnovnih svojstava premaza. Gubitak prionjivosti nastaje: o kada unutrašnje naprezanje u sloju premaza nadjača sile prianjanja za podlogu,o zbog postojanja površinskog sloja ulja, masnoće, vode ili nekog drugog onečišćenja podloge. Kod onečišćene podloge, sile potrebne da nadvladaju silu prianjanja za podlogu su bitno manje nego kada je podloga čista.

Kompatibilnost - temeljni premazi, odnosno prevlake i pokrivni premazi moraju meñusobno biti kompatibilni (snošljivi). Za kompatibilnost su u prvom redu mjerodavna vezivna sredstva (veziva premaza). Preporuča se cijeli premazni sustav izvesti sredstvima istog proizvoñača. Kod nepoznatog kemijskog sastava postojećeg premaza kompatibilnost je potrebno unaprijed ispitati. Na ovo treba naročito obratiti pažnju pri obnovi starog premaza.

Apsorpcija - je složen proces koji ovisi o karakteristikama premaza: polarnosti polimernih molekula, umreženosti polimera, prisutnosti vode u polimernoj strukturi ili u intermolekularnim prazninama, topivim komponentama, debljini sloja premaza, te o karakteristikama okoliša: salinitetu, temperaturi, brzini protjecanja itd.

Propusnost - eksperimentalni podaci pokazuju da je odreñeni broj sustava premaza propusan za vodu i kisik u dovoljnoj mjeri da može doći do korozije metala.Propusnost ovisi o:

• prisutnosti pigmenta, • vrsti pigmenta, • koncentraciji, • disperziji, • veličini i geometriji čestica.

Premaz propušta vodu difuzijom ili protjecanjem kroz mikrokapilare u mreži polimera. Prisutni pigment prekida ove kapilare i sprječava prolaz vode, a u nekim slučajevima i kisika.

Mehani čka svojstva premaza – su: tvrdoća, fleksibilnost, krtost, otpornost na abraziju, lom, ulegnuća i dr. Ona moraju biti izbalansirana jer je ponekad jedno svojstvo u opoziciji s drugim.

NANOŠENJE PREMAZA

ČETKOM(KISTOM)

LOPATICOM URANJANJEMPRSKANJEMVALJCIMA

Nanošenje premaza prskanjem (štrcanjem):

- Izvodi se komprimiranim zrakom na sobnoj ili povišenoj temperaturi ili bezračnim postupkom.- Za zračno prskanje koriste se pištolji u koje se uvodi zrak pod tlakom i premazno sredstvo koje se zrakom raspršuje. - Viskoznost se snizuje dodatkom razrjeñivača, što produžuje sušenje, daje tanje poroznije slojeve, povećava opasnost od požara te jače zagañuje zrak.

- Gubici prskanjem u okolinu kreću se od 20 do 50 % ovisno o obliku proizvoda.

- Glavna prednost zračnog prskanja je velika brzina nanošenja, ravnomjerna debljina i estetski dojam prevlake.

Bezračno prskanje

- Može biti pneumatičko ili hidrauličko.- Mlaz premaznog sredstva nastaje u pištolju bez miješanja sa zrakom visokotlačnim potiskivanjem zrakom ili nekim drugim plinom, odnosno pumpom za samu boju (hidraulički).- Veća produktivnost u odnosu na zračno prskanje.- Mogu se dobiti znatno deblje prevlake.

Nanošenje premaza uranjanjem :Postupak se koristi za nanošenje premaza na manje predmete.Nužno je razrjeñivanje i naknadno ocjeñivanje viška premaza.Mali gubici ali teško postizanje jednolične debljine prevlake kod složenijih oblika.

OSNOVNI MODEL ZAŠTITE PREMAZOM

Ukupna debljina premaznog sustava kreće se od 60 do 600 µm.

IZRADA SUSTAVA ZA ZAŠTITU OD KOROZIJE PREMAZIMA

Izrada sustava za zaštitu od korozije premazima obuhvaća:

� izradu projektne dokumentacije� pripremu površine� nanošenje premaza� kontrolu kvalitete uspostavljenog sustava zaštite

Projektna dokumentacijaProjektna dokumentacija odreñuje tip (ili više tipova premaznog sredstva, način pripreme površine, metodu nanošenja premaza, metode kontrole provedenih radova, načine ispravljanja uočenih nedostataka, mjere zaštite zdravlja i okoliša, potvrde o svojstvima i kvaliteti korištenih materijala izdane od strane proizvoñača i neovisnih institucija i način održavanja sustava zaštite od korozije.

Sprega makroklime i vrsta atmosfere

Osnovna vrsta Razred korozivnosti

Opis Vrsta atmosfere

1 i 2 Malo korozijsko opterećenje: Atmosfera bez spomena vrijedne količine sumpornog dioksida i drugih štetnih tvari: npr. seoska područja i mali gradovi.

Seoska Normalna atmosfera

2 i 3 Umjereno korozijsko opterećenje: Atmosfera s umjerenim sadržajem sumpornog dioksida i drugih štetnih tvari: npr. gusto naseljena područja bez jake koncentracije industrije.

Gradska

3 do 5 Jako korozijsko opterećenje: Atmosfera s visokim sadržajem sumpornog dioksida i drugih štetnih tvari: npr. područje s nagomilanom industrijom i zone koje leže u smjeru glavnih vjetrova tih područja.

Industrijska Agresivna atmosfera

4 do 5 Vrlo jako korozijsko opterećenje: Atmosfera onečišćena korozijski posebno štetnim tvarima: npr. kloridima i/ili sa slanom visokom relativnom vlagom u zraku.

Morska

Standardi koji odreñujustupnjeve korodirane površine čelika i kvalitetu njene

pripreme� ISO 8501-1:2007

� Svensk standard SIS 055900.

� Deutsche Industrie – Norme DIN 55928.

� British Standard Specification BS 4232.

� ASTM D2200 – 95.The American Society for Testing and Materials

Ocjena stanja i odreñivanje stupnja korodiranosti metalne površine

Stupanj korodiranosti Izgled površine čelika A Površina čelika potpuno prekrivena okujinom koja dobro prianja

i hrñom u tragovima, ako je uopće i ima; odgovara stanju površine čelika poslije valjanja.

B Površina čelika je počela hrñati i s nje je počela ispadati okujina; odgovara stanju površine čelika koji je na otvorenom prostoru, nezaštićen bio izložen dva do tri mjeseca djelovanju relativno agresivne atmosfere.

C Površina čelika s koje se okujina odvojila djelovanjem hrñe nastale ispod nje ili koja se može sastrugati te na kojoj se jamičasta korozija može vidjeti prostim okom; stanje površine čelika odgovara jednogodišnjem izlaganju agresivnoj atmosferi.

D Površina čelika s koje se okujina odvojila pod djelovanjem hrñe i na kojoj se jamičasta korozija vidi golim okom; odgovara stanju površine koja je približno tri godine izložena djelovanju agresivne atmosfere.

Priprema površine prema normi ISO 8501-1Priprema površine mlazom abraziva Oznaka Naziv-pojam Definicija Sa 2 Temeljito čišćenje

mlazom Površina mora biti (gledano bez povećala) čista, bez vidljivih tragova ulja, masti i prljavštine te gotovo potpuno bez okujine, hrñe, premaza i stranih nečistoća. Svi preostali ostaci moraju čvrsto prianjati. Vidi usporedne uzorke: B Sa 2, C Sa 2 i D Sa 2 u ISO 8501-1.

Sa 21/2 Vrlo temeljito čišćenje mlazom

Površina mora biti (gledano bez povećala) čista, bez vidljivih tragova ulja, masti i prljavštine te skoro potpuno bez okujine, hrñe, premaza i stranih nečistoća tako da možda preostali tragovi mogu izgledati kao blage mrlje ili sjene. Vidi usporedne uzorke: A Sa 21/2, B Sa 21/2, C Sa 21/2 i D Sa 21/2 u ISO 8501-1.

Sa 3 Čišćenje mlazom, do odstranjivanja svih nečistoća s čelika

Površina mora biti (gledano bez povećala) čista, bez vidljivih tragova ulja, masti i prljavštine te potpuno bez okujine, hrñe, premaza i stranih nečistoća. Površina mora biti jednoličnog metalnog izgleda. Vidi usporedne uzorke: A Sa 3, B Sa 3, C Sa 3 i D Sa 3 u ISO 8501-1.

Priprema površine ručnim skidanjem hrñe St 3 Ručno uklanjanje

hrñe Površina mora biti (gledano bez povećala) čista od vidljivih tragova ulja, masti i prljavštine, te bez okujine, hrñe, premaza i stranih onečišćenja, tako da pokazuje slabi metalni sjaj. Vidi usporedne uzorke: B St 3, C St 3 i D St 3 u ISO 8501-1.

Stupnjevi čišćenja mlazom za STANJE POVRŠINE A

Stupnjevi čišćenja mlazom za STANJE POVRŠINE B

Stupnjevi čišćenja mlazom za STANJE POVRŠINE C

Stupnjevi čišćenja mlazom za STANJE POVRŠINE D

KONTROLA KVALITETE SUSTAVA ZAŠTITE PREMAZIMA

� Provodi se prije, za vrijeme i nakon uspostave sustava zaštite. � Uvjeti na mjestu izvoñenja radova moraju biti dokumentirani tijekom cijelog perioda izvoñenja zaštite. Pod uvjetima na mjestu izvoñenja obično se podrazumijevaju temperatura zraka, temperatura podloge, relativna vlažnost i temperatura rosišta.

KONTROLAPREVLAKA

DEBLJINAMOKROG

SLOJA

ISPITIVANJEPRIONJIVOSTI

ISPITIVANJEPOROZNOSTI

DEBLJINA SUHOGSLOJA

VIZUALNI PREGLED

DEBLJINA MOKROG SLOJA PREMAZADebljina mokrog sloja premaza mora se kontrolirati jer je preduvjet za postizanje propisane debljine suhog sloja. Odreñivanje se vrši odmah nakon nanošenja premaza na podlogu. Odnos izmeñu debljine mokrog sloja i suhog sloja dan je jednadžbom:

otapala %

sloja vlažnogdebljinasloja suhog debljina =

Ureñaj za mjerenje debljine mokrog sloja premaza

Postupak odreñivanja debljinemokrog sloja premaza

“Češalj” za mjerenje debljine mokrog sloja premaza.

VIZUALNI PREGLED PREVLAKA

Obavlja se nakon sušenja mokrog sloja premaza. Nedostaci uočeni vizualnim pregledom redovito ukazuju na pogreške u tehnologiji i mogućnost njihova ispravljanja. Opis stanja utvrñenog vizualnim pregledom u pravilu sadrži što više brojčanih pokazatelja i fotografsku dokumentaciju. Njime se može ustanoviti je li prevlaka hrapavija ili glaña, sjajnija ili mutnija, svjetlija ili tamnija, ima li na njoj mrlja, pruga, mjehurića, udubina, raspuklina i šupljina.

MJERENJA DEBLJINE SUHOG SLOJA PREVLAKA

Instrumenti za mjerenje debljine suhog sloja rade namagnetskom ili elektromagnetskom principu mjerenja.

Magnetske se metode najpovoljnije za kontrolu nemagnetičnih prevlaka na magnetičnim (feromagnetičnim podlogama). Feromagnetični su materijali Fe, Ni, Co i njihove slitine. Magnetskim metodama debljina prevlaka odreñuje se mjerenjem veličina koje su s njom povezane, a to su: privlačna sila izmeñu magneta i uzorka koji je s njim u dodiru, magnetska indukcija u prostoru uz magnet i prislonjeni uzorak koja ovisi o magnetskoj permeabilnosti prevlake i podloge.

Veličina magnetske indukcije ovisi o udaljenosti metalne podloge i sonde instrumenta. Mjerenje metodom vrtložnih struja osniva se u razlici vodljivosti izmeñu prevlaka i podloga. Vrtložne struje u vodljivom dijelu uzorka nastaju djelovanjem mjerne sonde kroz koju teče visokofrekventna struja, a pri mjerenju je prislonjena na uzorak. Kod nemagnetskihpodloga inducira se mali strujni tok u vodljivom materijalu čija veličina ovisi o udaljenosti sonde od osnovnog materijala, što je zapravo mjera za debljinu premaza.

Ureñaj za mjerenje debljine suhog sloja prevlaka.

Folije za kalibraciju ureñaja.

Ispitivanje prionjivosti (adhezije) prevlake

Odreñivanje prionjivosti premazametodom urezivanja mrežice.

displejhidraulička pumpa

metalni valjci koji se lijepe za površinu na

kojoj je nanesen premaz

PosiTest ureñaj za ispitivanje prionjivosti.

ODREðIVANJE POROZNOSTI PREVLAKA

Niskonaponski ureñaj za ispitivanje poroznosti prevlaka

“metodom mokre spužve”.

RADNI UVJETI

Temperatura okoline (°C)

Relativna vlažnost zraka (%)

Kritična vlažnost zraka (%)

Ličenje DOZVOLJENO NIJE DOZVOLJENO

KARAKTERISTIKE METALNE POVRŠINE

Temperatura metala (°C)

Stupanj zahrñalosti metalne površine

Stupanj očišćenosti metalne podloge

KARAKTERISTIKE PREMAZA

Vrsta premaza

Broj slojeva

Debljina metalne prevlake (µm)

Debljina jednog sloja premaza (µm)

Debljina dva sloja premaza (µm)

Poroznost premaza

Prionjivost premaza

ZAKLJUČAK

Datum: Kontrolirao:

Kontrolna lista sustava za zaštitu od korozije premazima

PLASTIFIKACIJA

Plastifikacija je postupak površinske obradbe metalnih i nemetalnih materijala kod koje se dobivaju prevlake znatne debljine (0.2-10 mm).Svrha ovih prevlaka je primarno povećati otpornost na koroziju u kiselim sredinama. Prevlake za plastifikaciju po sastavu su srodne premazima s poliplastičnim vezivima.Najvažniji postupci plastifikacije su lijepljenje, vruće prskanje, nataljivanje, fluidizacija i elektrostatičko naprašivanje.

Postupkom lijepljena nanose se plastične folije i ploče (najčešće na čeličnim podlogama).Korišteno ljepilo mora biti kompatibilno s podlogom i prevlakom. Zbog što čvršće adhezije koriste se dipolnipoliplasti. Ovaj se postupak primarno koristi za zaštitu unutrašnjosti posuda i vanjskih površina cijevi.

Postupkom vrućeg prskanja poliplasta provodi se nanošenjem kapljica ili toplinski omekšanih zrnaca na podlogu pomoću pištolja. Za grijanje se koristi plamen acetilena i zraka a za raspršivanje zrak. Najčešće se ovim postupkom nanosi nekoliko slojeva po 0.3 mm debljine.

Postupak nataljivanja provodi se vrućim oblaganjem bez ljepila, po čemu se poliplast djelomično rastali. Postupak je sličan lijepljenju, ali se izvodi valjanjem, pri kojem se vruća termoplastična traka spaja s aluminijskom ili čeličnom trakom.

Postupak plastifikacije fluidizacijom ostvaruje se uranjanjem predgrijanog predmeta (100-200 °C iznad temperature tališta poliplasta) u uskovitlani sloj praškastog poliplasta, koji se dobiva propuhivanjem zraka ili dušika. U roku od 5-10 sekunda na obrañivanom predmetu taljenjem nastaje prevlaka.

Elektrostatičko naprašivanje se primijenjuje za plastifikaciju metalnih podloga pomoću pištolja, u koji se prah dovodi pneumatski. Postupak se provodi u zatvorenim kabinama, a prevlaka se dobiva taljenjem praha pri temperaturi 180-250 °C. Dobivene su prevlake glatke debljine 0.05-1.5 mm.

GUMIRANJE

Gumiranje je postupak sličan plastifikaciji ali postoje odreñene razlike. Najčešće se koriste gumiranje pomoću gumenih ljepila.Na ploče od meke gume ili ebonita (tvrda guma s više od 30% S) nanosi se ljepilo, a nakon toga se pritišće valjcima ili drugim alatom. Debljina obloge je 3-12 mm, a gumira se višeslojno. Ukoliko se koristi sirova guma (kaučuk) najčešće se provodi naknadna vulkanizacija (otvrdnjavanje umrežavanjem na hladno ili uz grijanje vrućim zrakom ili vodenom parom).Gumiranje se provodi u cilju zaštite unutrašnjosti posuda i cijevnih dijelova postrojenja.

BITUMENIZACIJA

Bitumenizacija je postupak nanošenja bituminoznih tvari (naftni bitumen i katran kamenog ugljena). Bitumeniziraju se čelične i betonske konstrukcije u cilju zaštite podzemnih i podvodnih konstrukcija.Postupak se izvodi lijepljenjem ili nataljivanjembitumenskih bandaža (tkanine impregnirane bitumeniziranim tvarima nalijevanjem kod temperature oko 200 °C.

Tkanina (na bazi sintetičkih ili staklenih vlakana) ojačava (armira) prevlaku. Debljina jednostruko armirane bandaže je oko 4 mm. Magistralni cjevovodi se najčešće dvostruko bandažiraju (debljina i do 10 mm) pogonski ili terenski.Pogonskom bitumenizacijom nataljivanjem na čelične cijevi, bez armiranja, dobiju se prevlake debljine 0.5-2.5 mm a uz armiranje i do 5 mm. Tijekom bitumeniziranjacijevi najčešće rotiraju. Terenski cjevovodi bitumeniziraju se na taj način da se cijevi provlače kroz ureñaj ili se ureñaj za bitumenizacijugiba uzduž cijevi.

Trajnost ovih prevlaka je nekoliko desetljeća. Temperaturno područje primjene bitumeniziranihprevlaka je ograničeno. Različitim postupcima obradbe bitumena ili katrana temperaturno područje primjene ovih prevlaka može se proširiti od -15 °C do 120 ° C.

PRIVREMENA ZAŠTITA

Privremena zaštita ili konzervacija metalnih površina je postupak kojim se ureñaji i oprema (oružje, grañevinska i poljodjelska mehanizacija, instalacije za grijanje itd.) privremeno zaštićuju (od 7 dana do dvije godine), uglavnom protiv atmosferske korozije.Za to se koriste kapljevita i polučvrsta maziva (vazelin, bitumen), zaštitni voskovi itd.

Sredstva za privremenu zaštitu sadrže inhibitore korozije, tvari koje istiskuju vodu s površine itd. Zaštitna ulja i masti se nanose mazalicama, nauljivanjem(četkama, krpama, uranjanjem, prelijevanjem, prskanjem). Dekonzervacija se provodi jeftinim otapalima (benzin, petrolej, špirit itd.)Za privremenu zaštitu mogu se rabiti i lakovi koji se lako skidaju otapanjem ili ljuštenjem. Konzervacija lakovima provodi se uranjanjem, prskanjem, prelijevanjem i premazivanjem. Dobiveni slojevi su debljine 30-50 µm.

Ukoliko se konzervacija vrši na dulji rok koriste se toplo-plastične obloge debljine oko 2 mm koje se skidaju ljuštenjem. Postupak se odvija kratkotrajnim uranjanjem 5-15 s hladnih predmeta manjih dimenzija u talinutoploplasta pri temperaturi 80-200 ºC. Debljina dobivenog sloja je 1-2 mm, a odvajanje filma je jednostavno (zarezivanje sloja i odvajanje kao kore od banane). Pravilan izbor odgovarajuće privremene zaštite ovisi o brojnim čimbenicima (vrsti predmeta i materijala, namjeni i uvjetima u kojima će se nalaziti, ekološkoj podobnosti itd.).

EMAJLIRANJE

Emajliranje je postupak površinske obradbe metalnih materijala prevlačenjem alkalijskim bor-silikatnim staklom. Postupak emajliranja složeni je proizvodni proces koji se temelji na stvaranju kontinuiranih staklastih keramičkih nanosa na metalne površine pri visokim temperaturama (780-840 ºC).Emajliraju se kade za kupanje, umivaonici, sudoperi, kuhinjsko posuñe, lonci, bijela tehnika (perilice, hladnjaci, štednjaci), bojleri, higijenski i zdravstveni proizvodi i oprema, oprema za kemijsku i prehrambenu industriju itd.

Tijekom emajliranja osnovni materijal i naneseni sloj emajla nalazi se u reaktivnom stanju što je praćeno brojnim fizikalno-kemijskim procesima. Obrañivani materijal je najčešće čelični lim niskougljičnog čelika, ali se mogu emajlirati i proizvodi iz legirnog čelika sivog lijeva ili aliminija. Za ukrasne svrhe emajliraju se i obojeni metali (Cu i Cu-legure, Ag, Au itd.).Emajliranje može biti jednoslojno, dvoslojno i višeslojno. Jednoslojno se najčešće emajliraju proizvodi od aluminija, bakra i plemenitih metala. Jednoslojnim emajliranjem proizvoda od čelika ili sivog lijeva nanose se tamno obojeni (crni, plavi ili smeñi) temeljni emajl ili bijeli emajl. Višeslojno emajliranje provodi se za proizvode namijenjene za zahtjevnije uvjete primjene.

Značajke emajla

Emajl je u suštini tehničko staklo sa složenim kemijskim sastavom. Osnovne su podjele emajla prema:• vrsti osnovnog materijala (čelik, aluminij, slitine);• funkciji sloja emajla (temeljni, završni-pokrivni)• karakterističnim svojstvima (kisele-otporne itd.);• načinu bojenja (kaljene, transparentne i sl.).

Temeljni emajl ima funkciju meñusloja, koji se stvara u postupku emajliranja. On sadrži adhezijske komponente (do 1,5 mas %), kao što su oksidi, NiO i CoO. Adhezija emajla osiguravaju elektrokemijske reakcije prisutnih oksida u procesu taljenja osnovnog emajla s površinom metala.

Na meñupovršini temeljni emajl/osnovni materijal istodobno dolazi do oksidacije željeza i redukcije oksida nikla i kobalta:

CoFeOCoOFe

NiFeONiOFe

+→++→+

Intenzivna oksidacija željeza stvara hrapavost površine. Osloboñeni nikal i kobalt ponovno se u obliku kristala stvaraju i talože na površini osnovnog materijala. Ovaj mehanizam pojave adhezije stvara konstantni i potpuno staklasti sloj. Frita (mljeveno staklo) je nositelj traženih svojstava kao što su kvašljivost površine metala, cjelovitost nanosa, odgovarajuća viskoznost itd.

Pokrivni emajl osigurava funkcionalna svojstva emajliranih proizvoda i daje im estetski izgled. Zbog toga postoji široki asortiman osnovnih pokrivnih emajla. S obzirom na način obojenja oni mogu biti transparentni (prozirni), obojeni, kaljeni itd.

Sirovine za pripremu emajl suspenzije

Emajl se proizvodi kao granulat (tzv. frita) iz osnovnih i pomoćnih sirovina mljevenjem (mokrim ili suhim postupkom). Frita predstavlja najvažniju komponentu smjese za emajliranje. Nositelj je fizičkih i kemijskih svosjtava pečenog emajla. Osnovne sirovine su kremeni pijesak (SIO2), boraks(Na2B4O7), glinenac (Na- ili K-aluminosilikat), soda (Na2CO3), potaša (K2CO3) i drugi karbonati (MgCO3 i CaCO3).

Pomoćne sirovine su: oksidansi, dodaci za adheziju, zamućivači i bojila.Oksidansi (NaNO3, KNO3, MnO2) pri taljenju daju kisik koji osigurava potpuno izgaranje organskih onečišćenja iz emajl smjese.Dodaci za adheziju (dodaju se u frite za temeljni emajl) najčešće su oksidi kobalta, nikla, mangana, molibdena, koji bitno povećavaju adheziju sloja. Zamućivači (CaF2, TiO2, ZrO2, fosfati) služe za postizanje neprozirnosti emajla.

Bojila se najčešće dodaju kao prethodno pripremljene otopine obojenih oksida, sulfida i drugih tvari u boraksu, glinici ili kremenu.

Boja emajla Bojila

žuta kromati, CdS i Pb-antimonat

crvena kromati, Cd-selenid

purpurna AuCl3

plavozelena CuO

ljubičasta Co-silikat

Tablica: Vrste bojila

Priprema površine kod emajliranja

Sastoji se od odmašćivanja, kiselinskog dekapiranja, neutralizacije i niklanja. Kao dekapirajuće sredstvo najviše se koristi sumporna kiselina.Adhezija emajla na čeličnim proizvodima može se poboljšati završnom predobradom u kupelji NiSO4 i H3BO3, koja ionskom izmjenom pri T = 70 ºC u trajanju od 5 minuta izlučuje porozni Ni film debljine 0.1 µm.

Nanošenje i pečenje emajla

Nanošenje emajla može se provesti uranjanjem, prelijevanjem, prskanjem. Mokro nanošenje provodi se prskanjem pištoljima ili natapanjem ili nalijevanjem.Kod suhog elektrostatičkog praškastog postupka na pripremljeni lim nanosi se frita emajla u obliku praška, koji se za lim veže elektrostatičkim silama.Prije pečenja nanesene suspenzije potrebno je provesti sušenje čime se sprječava pojava mjehurićavosti i ljuštenja a takoñer i korozija podloge. Emajl se nakon sušenja peče u komornim ili tunelskim pećima. Ovisno o vrsti emajla i osnovnog materijala različite su temperature i vremena pečenja. Pečenje se odvija na temperaturama izmeñu 480-1100 ºC.

Svojstva emajl prevlaka

• Debljina prevlaka: 0.1 – 2 mm.• Prevlake emajla su glatke i imaju dekorativan izgled.• S obzirom na korozijsku otpornost emajli mogu biti obični, kiselootporni i lužnatootporni.• Svi emajli su otporni na vlažnom zraku, u vodi i slabim kiselinama, ali su neotporni na djelovanje fluorida, kao i vrućih koncentriranih lužina i talina jakih lužina.• Emajl karakterizira mala vlačna i velika tlačna čvrstoća, dok je vrijednost tvrdoće 450-650 HV.• Kao i svako staklo emajl e krhak i puca pri snažnom udarcu. Pucanje se može dogoditi i pri naglim temperaturnim promjenama.

ZAŠTITA METALA INHIBITORIMA KOROZIJE

� Inhibitori korozije su tvari koje dodane u malim količinama u korozijski okoliš u velikoj mjeri usporavaju proces korozije.

� Odabir inhibitora ovisi o metalu koji se štiti, okolini u kojoj se metal nalazi, uvjetima okoline (temperatura, tlak, protok itd.), raspoloživosti inhibitora, ekonomičnosti, toksičnosti itd.

� Prema mehanizmu djelovanja inhibitori se dijele naanodne , katodne i mješovite .

� Anodni inhibitori smanjuju brzinu korozije iz dva razloga:

- smanjuju otapanje metala- izazivaju pasivaciju anodne površine stvaranjem

netopljivih zaštitnih filmova.� Katodni inhibitori koče katodni proces djelujući na

reakciju izdvajanja vodika (u kiselim otopinama) ili redukciju kisika (u neutralnim i lužnatim otopinama).

� Mješoviti inhibitori inhibiraju anodnu i katodnu reakciju. To su najčešće organski spojevi koji se adsorbiraju na metalnu površinu, pa se često koristi naziv i adsorpcijskiinhibitori.

Slika: Shematski prikaz polarizacijske krivulje korozije metala uz reakciju izlučivanja vodika

Slika: Anodni i katodni Tafelovi pravci u otopini bez inhibitora (A i K), i uz a) anodni inhibitor

(A‘); b) katodni inhibitor (K‘) i c) mješoviti inhibitor (A‘ i K‘).

a)

b)

c)

Slika: Primjer polarizacijske krivulje bez (●) i u prisustvu različitih koncentracija katodnog inhibitora

� Prema kemijskoj prirodi inhibitore možemo podijeliti na tvari organskog ili anorganskog podrijetla

� Prema kemijskim svojstvima dijelimo ih na oksidirajuće i neoksidirajuće spojeve

� Prema pH vrijednosti medija u kojem se primjenjuju razlikujemo inhibitore za kisele, neutralne i alkalne otopine.

Mehanizmi djelovanja korozijskih inhibitora

Osnovni mehanizmi djelovanja inhibitora na metalne površine su:

� adsorpcija� pasivacija� precipitacija.Djelotvornost inhibitora se definira kao odnos brzina

korozije u sustavu bez i s inhibitorom:

v

vv i−=η

gdje je v – brzina korozije u sustavu bez inhibitora a vi s inhibitorom.

Adsorpcija inhibitora na površinu metala

Fizikalna adsorpcija rezultat je elektrostatskih privlačnih sila izmeñu inhibirajućih aniona ili dipola i električnog naboja površine metala.

Inhibitor je u otopini, nije adsorbiran, većje okružen molekulama otapala (vode)

I. korak adsorpcije : inhibitor je uz površinu ali nije u izravnom kontaktu s metalom – FIZIKALNA ADSORPCIJA

II. korak adsorpcije : desorpcijavode i otpuštanje molekula vodeIz hidratacijske sfere inhibitora

III. korak adsorpcije : kemijska adsorpcija inhibitora na metal

Kemisorpcija je rezultat sudjelovanja ili prijenosa elektrona s molekule inhibitora na površinu metala pri čemu se stvaraju valentne veze istog tipa kao i u pravoj kemijskoj vezi.

Djelovanje adsorpcijskih inhibitora

Adsorbirani sloj inhibitora djeluje kao fizička barijera tj. odjeljuje površinu metala od okolne agresivne sredine. Formirani sloj sprječava difuziju reaktanata prema površini metala ili produkata s površine metal u masu otopine. Na ovaj način sprječavanjem prijenosa tvari dolazi do inhibicije korozijskog procesa.

Djelovanje pasivirajućih inhibitora

Djelovanje precipitacijskih inhibitora

Precipitacijski inhibitori blokiraju katodnu reakciju taloženjem na katodu zbog lokalnog povećanja pH. Budući da djeluju na katodnom području ovi inhibitori nisu opasni, čak i kada nije postignuta potpuna prekrivenost površine naslagom.