Povrchové úpravy materiálů, jejich účel a provádění

• Foto

Povrchové úpravy se provádí, mimo jiné, hlavně za účelem ochrany proti korozi, neboť koroze je narušování materiálu vzájemným chemickým nebo elektrochemickým působením materiálu a okolního prostředí (plyn, kapalina, pevné prostředí).

VÝZNAM KOROZE
Korozi podléhají téměř všechny materiály, nejen kovy a jejich slitiny. Objevuje se také u jiných anorganických materiálů (sklo, beton aj.) i u materiálů organických (pryž, plasty aj.). Způsob znehodnocení materiálu může být různý, od nežádoucí změny vzhledu po úplný rozpad. Koroze představuje značné ekonomické ztráty. Odhaduje se, že v ČR způsobí koroze ztrátu ve výši asi 130 miliard Kč ročně. Obecně ve vyspělých zemích jsou pak tyto škody odhadovány na 3 až 5 % HDP. Rozlišují se ztráty korozí přímé a nepřímé. Do přímých ztrát se započítávají náklady na opatření zabraňující korozi, náklady na opravy poškozených zařízení a náklady spojené s úplným vyřazením zařízení poškozeného korozí. Nepřímé ztráty jsou ztráty způsobené snížením nebo zastavením výroby v důsledku poškození zařízení korozí. V některých případech mohou být nepřímé ztráty mnohonásobně větší, než ztráty přímé.

DRUHY POVRCHOVÝCH ÚPRAV MATERIÁLŮ
Kartáčování, broušení, mechanické čištění, chemické čištění, odmaštění, pískování, tryskání, kuličkování, omílání, moření, leštění, pasivace, nátěry, máčení, nástřiky, fosfátování, černění (brynýrování), černění (nerezové), decromet (anorganické pozinkování), mechanické pozinkování, aluzinkování, kadmiování, olovění, indiování, manganofosfátování, polyseal, smaltování, zinkování, niklování, veralizace, chromování, pomosazování, pomědění, postříbření, pocínování, eloxování, ruspert, žárové niklování, kataforéza, práškové lakování, barvení, galvanické pokovování, metalizace (šopování), kovové povlakování (difuzní, kondenzační, chemické, elektrochemické), povlakování plasty a pryží, impregnace aj. 

Ochranné povlaky nebo vrstvy je možno podle jejich chemické povahy rozdělit do tří skupin – nekovové neorganické., kovové, organické.

PŘÍČINY KOROZE
Nejčastěji jsou materiály ovlivňovány okolním prostředím (ve vzduchu se nachází kyslík, vodní páry, kouřové plyny se sloučeninami síry a fosforu, spalné plyny – oxid uhličitý nebo oxid siřičitý, zředěné kyseliny – kyselina uhličitá, sírová a solná). Většina kovů byla v podobě rud spojená s kyslíkem, vodou, sírou, fosforem nebo uhlíkem. Při hutnickém zpracování byla tato spojení uvolněna se značným vynaložením energie. Následně kovy usilují o vytvoření počátečního stavu.

Účinky koroze se projevují změnami vlastností materiálů. Zhoršují se zejména vlastnosti mechanické (materiál křehne, praská, mění tvar i rozměry). Na povrchu vznikají vrstvy korozních zplodin, které mají zásadně jiné vlastnosti, než materiál před napadením korozí. Podle povahy korozních dějů se rozlišují různé druhy koroze, tj. koroze
ve vodě (H₂O), v atmosféře kyslíku – okysličeném prostředí (O₂), v prostředí chlóru (Cl–), v solích a minerálech NaCl, MgCl₂), v kouřových plynech (S, P), v oxidech (SO₃, SO₄, CO₃, P₂O₅, NO2 v louzích (NaOH, Ca(OH)₂, v kyselinách (HCl, H₂SO₃, H₂SO₄, H₂CO₃). 

Ochranou proti korozi rozumíme volbu vhodného materiálu, konstrukční úpravy, technologické úpravy, úpravy korozního prostředí, elektrochemická ochrana, ochranné povlaky.

KOROZE
Stykem s prostředím kovy korodují. Koroze začíná na povrchu materiálu, postupně se rozšiřuje dovnitř materiálu přes jeho povrch.

Rozdělení koroze
Korozi rozdělujeme podle vnitřního mechanismu, podle prostředí, podle vzhledu, podle mechanického namáhání.

Koroze podle druhu mechanického namáhání (kombinace s vnějšími vlivy)
Korozní únava, vibrační koroze, korozní praskání, koroze vzniklá bludnými proudy.

Průběh koroze
a) okysličený povrch ochraňuje spodní vrstvy materiálu,
b) okysličování postupuje do hloubky materiálů a kov naruší do hloubky.

Druhy koroze
Podle vzniku koroze chemická, elektrochemická (fyzikálně‑chemická).

Podle vzhledu
Rovnoměrná, nerovnoměrná (koroze galvanická, štěrbinová, bodová, korozní praskání, mezikrystalová koroze, selektivní koroze, erozní koroze).

Podle druhu
Napadení rovnoměrné (plošné), napadení místní (nerovnoměrné), napadení důlkové, napadení bodové, napadení mezikrystalové, napadení transkrystalové, napadení selektivní.

Podle korozního prostředí
Koroze atmosférická, biologická, půdní (zemní), ve vodách i kapalinách, v plynech, za vysokých teplot, v různých chemických látkách (chemická, elektrochemická).

PŘEHLED TECHNICKÝCH NOREM A PŘEDPISŮ
Provádění povrchových úprav je důležitou ochranou povrchu materiálů výrobků z hlediska odolnosti proti korozním vlivům provozního prostředí. Kvalita provedení povrchové úpravy má vliv na životnost, spolehlivost i bezpečnost provozovaných výrobků a také jejich vzhled.

• ČSN P ENV 12837 – Nátěrové hmoty. Kvalifikační požadavky na inspektory protikorozní ochrany ocelových konstrukcí ochrannými nátěrovými systémy.
• ČSN EN ISO 8044 – Koroze kovů a slitin. Základní termíny a definice.
• ČSN EN ISO 16348 – Kovové a jiné anorganické povlaky. Definice a dohody týkající se vzhledu.
• ČSN EN ISO 2064 – Kovové a jiné anorganické povlaky. Definice a dohody týkající se měření tloušťky.
• ČSN EN ISO 2808 – Nátěrové hmoty. Stanovení tloušťky nátěru.
• ČSN EN ISO 3882 – Kovové a jiné anorganické povlaky. Přehled metod měření tloušťky.
• ČSN EN ISO 4287 – Geometrické požadavky na výrobky (GPS). Struktura povrchu: Profilová metoda. Termíny, definice a parametry struktury povrchu.
• ČSN EN ISO 2859‑1 až 3 – Statistické přejímky srovnáním. Přejímací plány. Občasná přejímka.
• ČSN EN ISO 14713‑1 až 3 – Zinkové povlaky. Směrnice a doporučení pro ochranu ocelových a litinových konstrukcí proti korozi. Všeobecné zásady pro navrhování a odolnost proti korozi, žárové zinkování ponorem, sherardování.
• ČSN EN 657 – Žárové stříkání. Názvosloví. Klasifikace. 
• ČSN EN ISO 14922‑1 až 4 – Žárové stříkání – Požadavky na jakost při žárovém stříkání konstrukcí. Směrnice pro jejich volbu a použití. Komplexní požadavky na jakost. Standardní požadavky na jakost. Základní požadavky na jakost.
• ČSN EN ISO 14923 – Žárové stříkání. Charakterizace a zkoušení žárově stříkaných povlaků.
• ČSN EN 13507 – Žárové stříkání. Příprava povrchů kovových dílů a součástí před žárovým stříkáním.
• ČSN EN 14616 – Žárové stříkání. Doporučení pro žárové stříkání.
• ČSN EN ISO 14921 – Žárové stříkání. Postup nanášení žárově stříkaných povlaků na strojírenské součásti.
• ČSN EN ISO 17834 – Žárové stříkání. Povlaky na ochranu proti korozi a oxidaci za zvýšených teplot.
• ČSN EN ISO 2063 – Žárové stříkání. Kovové a jiné anorganické povlaky. Zinek, hliník a jejich slitiny
• ČSN EN ISO 14924 – Žárové stříkání. Dodatečné úpravy a konečná úprava žárově stříkaných povlaků.
• ČSN EN ISO 12690 – Kovové a jiné anorganické povlaky. Dozor nad žárovým stříkáním. Úkoly a odpovědnosti.
• ČSN EN ISO 14918 – Žárové stříkání. Zkoušení způsobilosti pracovníků provádějících žárové stříkání.
• ČSN EN 15648 – Žárové stříkání. Kvalifikace postupů ve vztahu ke stříkaným součástem.
• ČSN EN ISO 12944‑1 – Nátěrové hmoty. Protikorozní ochrana ocelových konstrukcí ochrannými nátěrovými systémy. Všeobecné zásady.
• ČSN EN ISO 12944‑2 – Klasifikace vnějšího prostředí.
• ČSN EN ISO 12944‑3 – Navrhování.
• ČSN EN ISO 12944‑4 – Typy povrchů podkladů a jejich příprava.
• ČSN EN ISO 12944‑5 – Ochranné nátěrové systémy.
• ČSN EN ISO 12944‑6 – Laboratorní zkušební metody.
• ČSN EN ISO 12944‑7 – Provádění a dozor při zhotovování nátěrů.
• ČSN EN ISO 12944‑8 –Zpracování specifikací pro nové a údržbové nátěry.
• ČSN EN ISO 8501‑1 – Stupně zarezavění a stupně přípravy ocelového podkladu bez povlaku a ocelového podkladu po úplném odstranění předchozích povlaků.
• ČSN EN ISO 8501‑2 – Stupně přípravy dříve natřeného ocelového podkladu po místním odstranění předchozích povlaků.
• ČSN EN ISO 8501‑3 – Stupně přípravy svarů, hran a ostatních ploch s povrchovými vadami.
• ČSN EN ISO 8501‑4 – Výchozí stav povrchu, stupně přípravy a bleskové koroze po vysokotlakém tryskání vodou.
• ČSN EN ISO 8502‑1 až 12 – Příprava ocelových podkladů před nanesením nátěrových hmot a obdobných výrobků. Zkoušky pro vyhodnocení čistoty povrchu.
• ČSN EN ISO 8503‑1 až 5 – Příprava ocelových podkladů před nanesením nátěrových hmot a obdobných výrobků. Charakteristiky drsnosti povrchu otryskaných ocelových podkladů.
• ČSN EN ISO 8504‑1 až 3 – Příprava ocelových podkladů před nanesení nátěrových hmot a obdobných výrobků. Metody přípravy výrobků.
• ČSN EN 13507 – Žárové stříkání. Příprava povrchů kovových dílů a součástí před žárovým stříkáním.
• ČSN EN ISO 1461 – Zinkové povlaky nanášené žárově ponorem na ocelové a litinové výrobky. Specifikace a zkušební metody.
• ČSN EN ISO 11124‑1 až 4 – Příprava ocelových podkladů před nanesením nátěrových hmot a obdobných výrobků. Specifikace kovových otryskávacích prostředků. Klasifikace, písek, broky.
• ČSN EN ISO 11125‑1 až 6 – Příprava ocelových podkladů před nanesením nátěrových hmot a obdobných výrobků. Zkušební metody pro kovové otryskávací prostředky. Vzorkování, distribuce velikosti částic, stanovení tvrdosti, podíl vadných částic a mikrostruktury.
• ČSN EN ISO 11126‑1 až 10 – Příprava ocelových podkladů před nanesením nátěrových hmot a obdobných výrobků. Specifikace nekovových otryskávacích prostředků. Třídění, distribuce velikosti částic, hustota, tvrdost, vlhkost, rozpustné nečistoty, chloridy, olivinový písek, staurolit, almandin.
• ČSN EN ISO 11127‑1 až 7 – Příprava ocelových podkladů před nanesením nátěrových hmot a obdobných výrobků. Zkušební metody pro nekovové otryskávací prostředky. Vzorkování, distribuce velikosti částic, hustota, tvrdost, vlhkost, stanovení rozpustných nečistot, stanovení chloridů.
• ČSN ISO 8407 – Koroze kovů a slitin. Odstraňování korozních zplodin ze vzorků podrobených korozním zkouškám.
• ČSN ISO 11845 – Koroze kovů a slitin. Všeobecné zásady pro korozní zkoušky.
• ČSN ISO 7348 – Korozní zkoušky v umělé atmosféře. Všeobecné požadavky.
• ČSN EN ISO 8565 – Kovy a slitiny. Atmosférické korozní zkoušky. Základní požadavky.
• ČSN EN ISO 1463 – Kovové a oxidové povlaky. Měření tloušťky povlaku. Mikroskopická metoda.
• ČSN ISO 2178 – Nemagnetické povlaky na magnetických podkladech. Měření tloušťky povlaku. Magnetická metoda.
• ČSN ISO 4518 – Kovové povlaky. Měření tloušťky povlaku. Profilometrická metoda
• ČSN EN ISO 14577‑4 – Kovové materiály. Instrumentovaná vnikací zkouška stanovení tvrdosti a materiálových parametrů. Část 4: Zkušební metoda pro kovové a nekovové materiály.
• ČSN EN ISO 3651‑1 – Stanovení odolnosti korozivzdorných ocelí mezikrystalové korozi. Část 1: Korozivzdorné austenitické a feriticko‑austenitické (dvoufázové) oceli. Zkouška koroze v kyselině dusičné měřením úbytku hmotnosti (Huey‑test).
• ČSN EN ISO 3651‑2 – Stanovení odolnosti ocelí vůči mezikrystalové korozi. Část 2: Feritické, austenitické a feriticko‑austenitické (dvoufázové) oceli. Korozní zkouška v prostředí obsahujícím kyselinu sírovou.

Systém kvality provádění povrchových úprav je dán požadavky výše uvedených norem. Systém prokazování kvality je požadován dle ČSN EN ISO 9001 a ČSN EN ISO 3834. Povrchové úpravy jsou předepisovány v dokumentaci projektantem nebo konstruktérem na základě požadavku výrobkových a harmonizovaných nebo technicky určených norem a dle provozního prostředí výrobku a zařízení, v souladu se zákonem č. 22/1997 Sb. ve znění pozdějších předpisů a právně‑technickými předpisy – Nařízeními vlády ČR (EU Směrnicemi ES, EHS, EC, NEPR).

Autoři

• Ing. Kudělka Vladimír Ph.D.
• Ing. Krejčí Stanislav
• Dolák František d.t.