Povrchová úprava kovů – některé zkušenosti a souvislosti

• Foto

Jednou z metod, jak tyto požadavky naplnit, je opatřit kovový povrch tenkými organickými vrstvami definovaných vlastností, a to často aplikováním nátěrových systémů. Celá problematika povrchových úprav tvoří ucelený technický obor s bohatou historií, řadou znalostí a zkušeností. Většina těchto informací a zkušeností je uložena v technických normách a předpisech z nejrůznějších zdrojů. Orientace a správné rozhodování je náročný proces, s ohledem na specializaci je týmová práce nevyhnutelná.

Přesto je možno říci, že existují některá základní pravidla, která oplatí vždy a která je nanejvýš vhodné respektovat a vždy vzít v potaz.

Z nejobecnějšího pohledu je nezbytné vzít v úvahu:

• interakce konkrétního předmětu s okolním prostředím probíhá v první řadě na povrchu tohoto předmětu – jmenovat lze vliv UV záření, vody ve všech jejích podobách,
• současně prostředí ovlivňuje předmět v celé jeho hmotě, v plném profilu – např. teplo, magnetismus,
• nejvýraznější působení pak obvykle nastává v místech, kde se tvoří gradienty vlastností, tedy změny vlastností – například na hranách, v místech styku různých materiálů,
• na předmět vždy působí jednotlivé vlivy současně, doplňují se ve svém působení a účinku, mohou se umocňovat nebo naopak vzájemně eliminovat,
• významným faktorem může být činitel, specificky působící na konkrétním místě exploatace výrobku, např. průmyslové nebo přírodní emise,
• jakékoliv řešení povrchové úpravy představuje vždy kompromis v řešení jednotlivých požadavků, kladených na celý proces povrchové úpravy.

Z předchozí úvahy, která zřetelně představuje jen zlomek skutečného rozsahu problematiky, vyplývá, že řešení či návrh povrchové úpravy je technicky velice zajímavá, náročná a komplexní záležitost. Zkušenosti, znalosti, technické normy a postupy představují základnu, ze které je nezbytné vycházet a na které lze stavět.

Technické a další údaje, které jsou ve zhutněné podobě podstatou uvažovaných norem, vycházejí z nejlepších zkušeností a jejich respektování je z hlediska kvality konečného technického návrhu, řešení a perspektivy nanejvýš přínosné, až nezbytné. Zároveň je pravda, že žádná norma nemůže postihnout všechny případy a zadání, které přináší technická praxe. Řešením pro zohlednění dvou výše uvedených, zdánlivě protichůdných tezí, je doporučení nezapomenout na zdravý rozum.

Empirická zkušenost pak vede k následujícím třem základním pravidlům pro povrchové úpravy:

• povrch předmětu musí být k povrchové úpravě řádně a přiměřeně připraven,
• pro konkrétní aplikaci je nezbytné vybrat správný systém povrchové úpravy,
• vlastní povrchová úprava se musí provést správným způsobem.

Jedná se o zdánlivé samozřejmosti, ale důsledné dodržování všech výše uvedených pravidel současně vede ke kvalitním a požadovaným výsledkům.

Uvedené všeobecné zásady jsou ve své podstatě zobecněním řady konkrétních zkušeností a dovedností. Pokud je z jakéhokoliv důvodu některá z dobrých ověřených zásad a norem nedodržena, ošizena, vždy se to projeví poklesem jakosti, zkrácením životnosti, nárůstem nákladů, přičemž negativní efekty se mohou projevit v krátké době nebo v delším časovém rozpětí, ale nakonec se projeví vždy.

Praktické řešení jakéhokoliv zadání povrchové úpravy zahrnuje v prvé řadě sběr informací. Je proto vhodné znát několik zásadních informací:

1. v jakém prostředí bude předmět používán,
2. na jaký materiál je požadována povrchová úprava,
3. jaká je předpokládaná nebo požadovaná životnost nebo garance povrchové úpravy předmětu,
4. případné další, speciální požadavky, např. legislativní, bezpečnostní, komerční,
5. všechny uvedené parametry ovlivňují volbu typu povrchové úpravy.

Prostředí:
V řadě norem se ve vztahu k prostředí a použití kovů jako konstrukčního materiálu hovoří o stupni korozní agresivity atmosféry s tím, že základním parametrem pro takovou klasifikaci jsou korozní úbytky. Současně je zohledněno prostředí exteriéru a interiéru. Nejčastěji jsou v běžné praxi používány stupně korozní agresivity atmosféry C1 – C5 podle normy ČSN EN ISO 12 944-2.

Pokud je korozní agresivita vysoká a je spojena s působením konkrétních chemikálií, je nezbytné tyto chemikálie znát a zohlednit výběr technologie povrchové úpravy i volbu konkrétních nátěrových hmot. Vysoký obsah solí, zejména chloridů a síranů v atmosféře, vede k nárůstu korozní agresivity obecně, značný vliv má pH, tedy kyselost prostředí. Silně alkalická prostředí jsou doslova zničující pro běžně produkované alkydové barvy, např. značky Telkyd, které v jiných případech slouží zcela spolehlivě a přitom jsou ekonomicky výhodné.

Prostředí ovšem není specifikováno jen korozní agresivitou a pH, je nutno zvážit možnost mechanického namáhání, teplotních změn, vlivu slunečního záření, větru a větrem hnaných abrazivních materiálů. Uvedený výčet jistě není úplný.

Správně klasifikované prostředí, ve kterém bude předmět používán, je základním předpokladem dobré volby povrchové úpravy.

Materiál:
Povrchovou úpravu je nutno volit s ohledem na použitý kov. Je zapotřebí zohlednit následující skutečnosti:

• zda je použit jediný kov, nebo více kovů a v takovém případě řešit místo styku obou materiálů,
• vždy důsledně zohledňovat použité lehké kovy a řešit vhodný způsob přípravy podkladu a druh barev, zejména té vrstvy, která je na povrch aplikována jako první.

Příprava podkladu:
Jedná se o operaci, která obsahuje značný velký potenciál chyb a ztráty kvality konečné povrchové úpravy, a to zejména, je-li prováděna v terénu. Je to zcela logické, protože se dotýká téměř výhradně povrchu kovu a právě zde, na povrchu kovu vznikají rozhodující měrou defekty. Podstatou přípravy povrchu kovu je vyčištění a aktivizace.

Pod pojmem vyčištění je možno si představit odstranění všeho, co na povrch „nepatří“, tedy organických i anorganických cizorodých látek, prachu, nežádoucích korozních produktů, znečištění z předchozích technologických kroků. Výčet není úplný, mnohdy se objevuje zcela specifické znečištění. Základní metodou čištění je energetické působení na povrch – energií mechanickou, chemickou a fyzikální za účelem izolovat a odstranit z povrchu uvolněné nečistoty. Z běžných metod se používá tryskání vodou a vodní párou, tryskání mechanickými médii, moření a čištění detergenty.

Aktivací povrchu lze rozumět takovou úpravu povrchu, která povede ke zvýšení kvality spojení tenkých vrstev, tvořících povrchovou úpravu, s povrchem kovu. Toho je možné dosáhnout opět vhodným vložením energie na povrch kovu, a to mechanicky (tryskání), chemicky (fosfátování) apod. Vytvoří se tak vhodná jakost povrchu, kotvící profil. Platí, že silně aktivovaný povrch kovů obvykle rychle a ochotně chemicky reaguje s okolní atmosférou, zejména vlhkostí a kyslíkem, doporučuje se tedy v případě využití procesu tryskání provést v krátké době první nátěr, případně uložit tryskaný materiál za vhodných podmínek.

Zejména tryskání vhodným ostrohranným médiem je metoda užívaná na robusnější ocelové předměty. Odstraní korozní produkty i okuje, je z hlediska jakosti dobře hodnotitelná a vytváří na povrchu výborný kotvicí profil. Je možno ji použít i pro odstranění starších nátěrů. Současně je nutno výsledek tryskání = kotvicí profil daných parametrů – zohlednit při kalkulaci spotřeby barev (tzv. mrtvý objem, prostor) a při celkovém návrhu nátěrového systému s ohledem na konečné optické a estetické vlastnosti.

Životnost povrchové úpravy:
Zde je nutno dobře rozlišovat pojmy:

• životnost = pojem technicko‑ekonomický,
• garance = pojem smluvně právní.

Životnost i garance však mají smysl pouze při specifikaci jakostních parametrů, na základě kterých se oba pojmy sledují.
 
Obecně je životnost klasifikována jako krátká = do 5 let, střední 5 – 15 let a dlouhá = nad 15 let s tím, že garance představuje obvykle 1/3 životnosti.

Nátěrové hmoty, aplikace:
Svět nátěrových hmot je velice pestrý a rozsáhlý co do počtu druhů a typů, jakostní úrovně, určení a podobně. Neexistuje žádný jednoznačný předpis, který by obecně řešil volbu nátěrového systému pro konkrétní aplikaci, vždy je možno vybírat z různých variant a optimalizovat technicko‑ekonomické parametry při zachování požadavků na jakost.

Přesto existují zásady, které platí obecně pro většinu případů:

• vícesložkové barvy (např. Telpox, Telpur) jsou odolnější než jednosložkové,
• rozpouštědlové barvy jsou pro prostředí s vysokým stupněm korozní agresivity vhodnější než vodou ředitelné,
• s klesající teplotou a rostoucí vlhkostí klesá rychlost zasychání barev (neplatí úplně pro speciální druhy barev),
• první nátěr je nejvhodnější provést štětcem nebo vysokotlakým stříkacím zařízením (pokud se nejedná o speciální postup),
• při aplikaci platí jednoduché pravidlo „svůj ke svému“, tedy doporučení formulovat nátěrové systémy na obdobné bázi; toto pravidlo jistě neplatí pro jakékoliv funkční, ověřené systémy,
• celková tloušťka je důležitější než počet vrstev.

ZÁVĚR
Uvedené informace nepředstavují ucelený soubor, je jistě snadné je doplnit řadou dalších zkušeností a znalostí. Cílem je upozornit především na komplexnost problému a nezbytnost vyvážených kompromisních řešení.

Coating Services – Some Experience and Analogies
When an item is produced from metal, very often there is a coating treatment performed at the end of the production process. It is natural – the metal surface is in direct contact with the environment, so very often unwanted effects occur (corrosion), therefore it is necessary to treat the surface according to the request into rated colour shade, etc. One of the methods how to fulfil these requests is to cover the metal surface with thin organic layers of defined features by often applied coating systems. The whole problem of surface treatments creates compact technical discipline with a long history, a lot of knowledge and experience. Most of the information and experience is included in technical standards and directives from various resources. Orientation and right decision making is a difficult process, with regard to specialisation team work is necessary. Nevertheless, it can be said that there are some basic rules which are always worth to follow and take into consideration.

Autor

• Ing. Sliž Jaroslav