Žárově stříkané povlaky slitinou ZnAl 15 pro zvýšení ochrany odolnosti ocelových konstrukcí

ZÁKLADNÍ PRINCIPY TECHNOLOGIE ŽÁROVÉHO STŘÍKÁNÍ
Žárové stříkání je velmi široký obor pro vytváření nejrůznějších druhů povlaků. U nás je tato technologie známá zejména pro zhotovení antikorozních povlaků na bázi Zn, Al a jejich slitin. Technologiemi žárového stříkání lze zhotovit povlaky ze všech materiálů, které se dají vyrobit ve formě prášku nebo drátu. Povlaky mají unikátní strukturu, která se liší od struktury, a tím i od vlastností stříkaného materiálu. Povlaky se vyznačují mírnou porozitou a jejich povrch má rovnoměrnou drsnost (Ra 3 až 5 μm) a vysoký specifický povrch.

Většina aplikací ocelových výrobků vyžaduje dva typy ochrany proti atmosférické korozi: pasivní a elektrochemickou ochranu. Hliník je dobrým pasivním povlakem, ale neposkytuje elektrochemickou ochranu oceli. Zinek se vyznačuje vynikající elektrochemickou ochranou, ale pasivně nechrání tak dobře jako hliník. Výzkumníci byli již dávno přesvědčeni, že určitá binární slitina Zn-Al by spojovala výhody obou typů ochrany, což znamená výrazné zlepšení protikorozní ochrany oceli. Po intenzivním výzkumu (před zhruba 20 lety) došlo k rozsáhlým aplikacím několika slitin ZnAl na celém světě (např. Zinacor, Galfan, Galvalume). Odhaduje se, že do roku 2000 bylo vyrobeno více než 20 milionů tun oceli s těmito slitinovými povlaky. Při jejich aplikaci bylo dosaženo nejen podstatného zvýšení kvality povlaků, ale realizace má i příznivé ekologické důsledky.

Nejrozšířenější slitinou ZnAl pro žárové stříkání je slitina ZnAl 15 (85 % Zn, 15 % Al) – Zinacor 850. Povlak ze slitiny ZnAl 15 je složen ze dvou fází, jejichž kombinace zvýhodňuje vlastnosti Zn a Al, to je:

• povlak zajišťuje katodickou ochranu oceli,
• povlak, díky fázi Al, má vysokou chemickou a mechanickou odolnost.

Vlastní povlak je vytvářen tavením drátu v kyslíko-acetylenovém nebo kyslíko-propanbutanovém plameni a kapičky roztaveného kovu jsou vrhány tlakovým vzduchem na povrch oceli. Při dopadu na povrch oceli kapičky kovu rychle chladnou, smršťují se a vytvářejí tak povlak se speciální strukturou. Tento povlak je tvořen jednak materiálem stříkaného kovu, jednak oxidy. Právě tato struktura povlaku zajišťuje i jeho vysokou mechanickou odolnost. Pro kvalitní přilnavost povrchu musí být povrch oceli otryskán ostrohranným tryskacím prostředkem na stupeň čistoty min. Sa 2,5 (podle ČSN ISO 8501-1). Vlastní proces žárového stříkání musí být prováděn podle ČSN EN 22063.

Hlavní výhody žárově stříkaných povlaků zeslitiny ZnAl 15:

• vysoká korozní odolnost stříkaných povlaků, a to i ve velmi agresivních prostředcích (urychlené korozní zkoušky i výsledky z praktických aplikací prokázaly, že povlak ze slitiny ZnAl 15 má více než dvojnásobnou životnost oproti povlaku ze Zn při stejné tloušťce). Tato vysoká korozní odolnost umožňuje specifikaci povlaků s nízkými tloušťkami (80 až 120 mikrometrů) oproti dříve doporučovaným povlakům typu 40 mikrometrů Zn + 160 mikrometrů Al,
• při aplikaci ze slitiny ZnAl 15 je prostřik až o 40 % nižší oproti stříkání ze Zn drátu (z toho vyplývá nižší spotřeba stříkaného materiálu a vyšší produktivita práce),
• vysoká flexibilita procesu: aplikace lze provádět ve výrobních halách nebo přímo na místě montáže OK, technologie žárového stříkání umožňuje aplikace v podstatě na všechny typy i rozměry ocelových dílů,
• z hlediska povlakového materiálu jde o studený proces – nedochází k ovlivnění struktury a vlastností základního materiálu nebo k jeho deformaci,
• povrch žárově stříkaného povlaku je ideální pro aplikaci v podstatě všech nátěrových hmot z důvodů své vysoké přilnavosti – povrch povlaku je částečně porézní, má rovnoměrnou drsnost a vysoký specifický povrch.

Při specifikaci povlaků pro protikorozní ochranu ocelových konstrukcí a doprovodných ocelových prvků by se vždy mělo vycházet z toho, že dlouhodobou životnost povlaků může zajistit pouze kombinovaný povlak na bázi slitinového povlaku ZnAl a organického povlaku (nejvyšší efektivnost protikorozní ochrany OK). Případná obnova tohoto povlaku je vysoce efektivní, protože není nutné použít nákladné předúpravy povrchu tryskáním, a dále lze aplikovat pouze nátěr, čímž se podstatně snižují náklady, ale zkracuje se i doba výluky OK. Ukázky některých aplikací povlaků na bázi ZnAl 15 – doprava (povrchové úpravy stavebních ocelových konstrukcí, zejména mostů, obr. 2), vodní díla (obr. 3), zemědělství (obr. 4).

Celý nezkrácený článek včetně všech tabulek, grafů a obrázků si můžete přečíst v časopise KONSTRUKCE v čísle 3/2005.

Autor

• Ing. Havrda Miroslav