EKP

Máte načtenou starší verzi dokumentu! Pokud ji uložíte, vytvoříte tím novou aktuální verzi.

====== Speciální kovové povlaky ======

[[kpovlak:literatura|[1]]]

===== Povlaky vytvořené metalizací =====
Nanášení natavených částic kovu na povrch předmětu se provádí z důvodu:

* ochrany proti korozi a vysokým teplotám,
  * povrchové úpravy nekovových materiálů,
  * renovace strojních součástí,
  * oprava porézních odlitků.

Podle způsobu tavení kovu se aplikují dvě technologie:

<WRAP group>
<WRAP half column>
{{  :obr:9_9a.jpg?nolink&220  |}}
pistole pro **plynovou metalizaci**
</WRAP>
<WRAP half column>
{{  :obr:9_9b.jpg?nolink&185  |}}
pistole pro **elektrometalizaci**
</WRAP>
</WRAP>

Metalizační pistole

1 - drát (metalizovaný kov)\\
2 - přívod vzduchu\\
3 - přívod kyslíku\\
4 - přívod plynu\\

Metalizovaný povlak:
  * má jiné vlastnosti než nosný kov, 
  * pevnost v tahu je nižší,
  * pevnost v tlaku je o 5 – 15 % vyšší (podle druhu metalizace).
  * elektrická vodivost je ovlivněna strukturou (je vždy menší, u Al až 5x).

[{{  :obr:9_23.jpg?direct&150|~~Obr.#~~ Žárově metalizovaný povrch}}]Žárovým nástřikem plynovými nebo elektrickými pistolemi lze vytvářet povlaky
z nejrůznějších kovových materiálů. Povlaky tohoto typu mohou sloužit jako ochrana proti korozi, vyšším teplotám a opotřebení. Z hlediska ochrany proti atmosférické korozi mají největší význam povlaky ze zinku a hliníku.

V běžných případech zajišťuje metalizace při předepsaných tloušťkách povlaků dlouhodobou ochranu bez nutnosti obnovy. Jsou-li požadavky na vzhled, je možné povlaky opatřit nátěrem, který prodlužuje životnost ochranného systému minimálně na dvojnásobek.

Ve většině případů jsou hliníkové povlaky vhodnější než zinkové. Směrné doby technického života různých povlakových variant jsou uvedeny v tab.1.

<WRAP center 50%> 
^  Povlak  ^  Životnost (roky)  ^^^
|:::|  //10//  |  //30//  |  //50//  |
|met. Al |  120P  |  160  |  200  |
|elmet. Al|  80P  |  120  |  160  |
|met. Zn  |  120  |  160  |  200  |
| |  Tloušťka (µm)  |||
~~Tab.#~~ Minimální tloušťky a životnost metalizovaných povlak((met – plynová metalizace, elmet – elektrická metalizace. P – povlak s jednou vrstvou nátěru nanesený na suchý a čistý povrch.)) [[kpovlak:literatura|[6]]]
</WRAP>

Pro zajištění požadované životnosti je nutné dodržet určité technologické zásady. Metalizovat lze pouze povrchy s tloušťkou stěny min. 3 mm (s výjimkou některých tvarově zpevněných profilů). Chráněné povrchy by měly být před metalizací otryskány. Hrany upravovaného povrchu se doporučuje srazit pod úhlem ≥ 45<sup>o</sup>  nebo zaoblit r ≥ 1 mm. Všechny sváry musí být průběžné nebo celoobvodové.

Místo přeplátováných spojů se doporučují sváry na tupo. Svařování metalizovaných dílů je prakticky vyloučené. Nepřípustné jsou přeplátované spoje s jednostrannými sváry a nýtované spoje s neutěsněným obvodem hlav
nýtů.

===== Povlaky vytvořené ponorem do taveniny =====

Povlaky vytvořené  ponorem do taveniny kovu jsou nejstarší způsob vytváření kovových povlaků. Jedná se o poměrně jednoduchý postup s dostatečnou tloušťkou  a s malou pórovitosti. Ekonomicky jsou tyto postupy výhodnější než galvanické
pokovování.Mají ale i své omezení. Základní kov musí mít vyšší tavící teplotu než kov povlakovací. Při ponoru do roztaveného kovu dochází k zanášení prohlubní větším množstvím kovu. Jako povlakovací kov se používá Zn, Sn, Pb, Al.

Povlaky vytvořené ponorem do taveniny jsou vhodné pro dlouhodobou ochranu výrobků
z oceli tř. 10, 11, 12 a litiny (obvykle s požadovanou životností nad 10 let). U jiných ocelí nutno vhodnost žárového pokovení ověřit. Povlaky tlustší než 160 µm lze vytvořit pouze na oceli s obsahem křemíku nad 0,2 %, u ocelí tř. 10, 11 a 12 pouze na otryskaném povrchu.

==== Žárové zinkování ====

Velmi častou technologii je žárové zinkování. Takto vytvořené povlaky mají dobrou korozní odolnost a lze  je aplikovat na různé druhy výrobků (pásy, plech, dráty). Určitou nevýhodou v některých případech může být tak zvaný zinkový květ na povrchu.

<html><center></html> 
<WRAP group>
<WRAP half column>
^  Konstrukční materiály  ^^ 
| tyče a profily I, U, I, L, T ploché, kruhové, čtvercové, Jäcklovy  otevřené profily|1|
|desky široká ocel, tenké a tlusté plechy, žebrované plechy|2|
|trubky od průměru 10 mm, svařované, bezešvé, žebrované, Jäckelovy profily|1|
|dráty |0|
</WRAP>
<WRAP half column>
^  Konstrukční díly jednoduché  ^^
|přímé tyče s otvory a krátkými návarky|1|
|oblouky a lomené tyče|3|
|rámy|3|
|desky a rošty|2|
|spojovací součásti|0|
|drobné díly, např. spojovací desky, třmeny, kladky|4|
</WRAP>
</WRAP>
~~Tab.#~~ Rozdělení ocelových výrobků z hlediska efektivního využití lázně při žárovém zinkování [[kpovlak:literatura|[6]]]
<html></center></html>
1 - vhodné, rozhodujícím rozměrem je délka\\
2 - vhodné, rozhodujícím rozměrem je délka a šířka\\
3 - nevýhodné při nízké sériovosti\\
4 - výhodné jen u malých zinkovacích van\\
0 - vyžaduje speciální zinkovnu

[{{:obr:9_22.jpg?direct&150  |~~Obr.#~~ Zinkový květ}}]Při obvyklých tloušťkách je životnost povlaku dána v podstatě rychlostí koroze zinku. Pro náročné podmínky nebo při požadavku na vzhled lze zinkový povlak doplnit vhodným nátěrem. Jako příprava povrchu pod nátěr se doporučuje chromátování, fosfatizace, silikátování. Rozhodujícím znakem jakosti je tloušťka povlaku. Volí se podle předpokládaného korozního namáhání a požadavků na životnost. Tloušťky povlaku
doporučované pro některé druhy výrobků s přihlédnutím k jejich hmotnosti a tvaru uvádí tab.1.

Použitelnost žárového zinkování a vytvoření jakostního povlaku je podmíněné dodržováním některých zásad. Tvar pokovované součásti je třeba navrhovat s ohledem na hydrodynamiku kapalin, do nichž jsou součásti vnášeny. Při ponoru se nesmí vytvářet vzduchové polštáře a naopak při vynořování nesmí docházet k "nabírání" lázně tekutého zinku.

Stykově překryté plochy se nepokoví. U složitých součástí je třeba počítat s deformacemi vlivem zahřátí na 460 <sup>o</sup>C, popř. nerovnoměrným ochlazováním na normální teplotu. Sváry musí být mechanicky zbaveny strusky a okují (broušením, oklepáním, kartáčováním). Závity se musí vždy po zinkování
dodatečně řezat. Zinkování dutých těles, zcela uzavřených, je nepřípustné pro nebezpečí exploze. Pokud se navrhují součásti jako dutá tělesa, je nutné zajistit jejich spolehlivé odvzdušnění a plynulé ponoření do zinkovací lázně.

==== Žárové cínování ====

[{{  :obr:9_08.jpg?nolink&200|~~Obr.#~~ Schéma
žárového cínování ocelových}}]Žárové cínování je zaměřeno především na pokovení plechů (tzv. "bílý plech") a zařízení pro potravinářské účely.
Pro tento účel se používá cín s vysokou čistotou. V současnosti se přechází  pro zbytečně
tlustý povlak cínu vznikající při žárovém cínování z ponorového na galvanické cínování.

Cínuje se při teplotách 270 až 350 °C. Železo a cín vytváří na povrchu  intermetalické sloučeniny <chem>FeSn2</chem>.  Tato vrstva má vliv na přilnavost povlaku a na jeho korozní odolnost.

Žárové cínování ve třech lázních.  Plechy po moření kyselinou chlorovodíkovou ještě mokré procházejí vrstvou
tavidla chloridu zinečnatého a amonného do cínové lázně. Z cínové lázně prochází plech  lázní palmového oleje,
kde "cínovací" válečky regulují tloušťku povlaku.

Povlak vytvořený žárovým cínováním je lesklý, zdravotně nezávadný a korozně odolný.

==== Žárové hliníkování ====

Pro zajištění korozně odolných nebo nebo žáruvzdorných pásů nebo drátů se používá žárové hliníkování.
Pás nebo drát se nejdříve průběžně žíhá v řízené atmosféře
(štěpený čpavek) a pod velmi čistou atmosférou vstupuje do roztaveného hliníku.
Lázeň má teplotu 700 °C. Regulace tloušťky povlaku se zajišťuje pomoci válců nebo vzduchové trysky.
Obtíže způsobuje vysoká afinita hliníku ke kyslíku.
Hladina lázně je totiž stále pokryta velmi stálým oxidem <chem>Al2O3</chem>. Pomoci tavidla se oxid hliníku  dá jen obtížně rozrušit.

U systému Fe-Al  se vytvářejí pod povlakem nebezpečné intermetalické fáze (především <chem>FeAl3</chem>), které  vznikají  v důsledku velmi malé rozpustnosti železa v hliníku. Vzniku křehké sloučeniny lze zabránit, nebo tloušťku potlačit, vhodnou úpravou povrchu oceli nebo přidáním křemíku do hliníkové lázně.

Přidané prvky mohou zlepšovat i povrchový vzhled povlaku. Pro zlepšení soudržnosti (a také odolnosti proti oxidaci) se mohou výrobky ještě tepelně zpracovat. Struktura povlaků je duplexní, vnější vrstva je čistý
hliník, druhou vrstvu tvoří intermetalická sloučenina <chem>Fe2Al5</chem> .

Hliníkový povlak má velmi dobré protikorozní vlastnosti. Je však nutné dodržet minimální tloušťku povlaku. Nepříznivě se mohou projevit některé přísady do hliníkové lázně.

Výhodou je také značná žárovzdornost, která roste s obsahem hliníku. Při obsahu 8 až 10 % je
dostatečná pro 1000 až 1100 °C, připisuje se vzniku <chem>Al2O3</chem> , resp.
[[slovnik:start#S|spinelu]] <chem>FeO.Al2O3</chem> . Do 500 °C lze použít pohliníkovanou ocel  bez tepelného zpracování. Pro vyšší teploty je nutné tepelné zpracování s cílem zajistit zvýšení
obsahu hliníku i železa. Nesmí se však vytvořit ostrý koncentrační
gradient, který by vedl k odlupování při tepelných pnutích.

==== Žárové olovění ====

Povlaky odolné i v silně agresivní atmosféře lze vytvořit žárovým olověním. Železo s olovem netvoří intermetalické sloučeniny, ani se vzájemně nerozpouštějí.  Aby se však
mohl vytvořit povlak na oceli, je nutno olověnou lázeň legovat kovem, který s ocelí reaguje. K
tomuto účelu se využívá buď cínu nebo antimonu. Běžně se leguje 12 až 15 % Sn, někdy se obsah
cínu zvyšuje až na 50 %. Koncentrace antimonu v olovící lázni bývá 2 až 6 %. Postup žárového
olovění ve slitině je obdobný ostatním způsobům žárového pokovení ponorem. Předměty se moří a
přes tavidlo (<chem>ZnCl2</chem>) ponořují do lázně ohřáté na teplotu 370 °C. Chladnou na vzduchu. Poolověné
plechy se používají ke zhotovení nádrží a pro zařízení chemického průmyslu, vzhledem k dobré
odolnosti olova proti sloučeninám síry((Z ekologického hlediska je to v současnosti problematická technologie)).

==== Žárové pokovení slitinovými povlaky ====
Žárovým způsobem lze vytvářet též slitinové povlaky Zn-Al (obsahují 55 % Al a 1,6 % Si), které mají podstatně vyšší korozní odolnost, projevující se několikanásobně vyšší životností zejména v průmyslové atmosféře a v přímořských oblastech. Korozní odolnost Zn50Al až 2,5 x vyšší než u povlaku zinkovém. Tato technologie je významná z hlediska úspory zinku, ale používané tavidlo obsahuje ekologicky závadné složky.

Střižné hrany je nutné chránit katodicky stejně jako u zinkových povlaků. Vzhledem k vyšší korozní odolnosti není ve většině případů zapotřebí další ochrana nátěry.

====== Další technologie vytváření kovových povlaků =====

==== Mechanické zinkování ====

[{{  :obr:9_20.jpg?direct&200|~~Obr.#~~ Ukázka šroubu s povrchovou ochranou vytvořenou mechanickým zinkováním}}]Ekologicky šetrnou technologii vytváření protikorozní ochrany je mechanické zinkování. Součástky po odmaštění, odmoření a pomědění (vycementování mědí) se nasypou do bubnu spolu se skleněnými kuličkami, zinkovým prachem a chemickými aktivátory. Součásti se omílají v bubnu a zinek se při tom pomocí skleněných kuliček navaluje na jejich povrch.

Tloušťka vytvořeného povlaku se reguluje množstvím přidaného zinku. Běžně se pohybuje kolem
10 až 15 μm, avšak mohou se vytvářet i tlustší povlaky. Jsou rovnoměrné i na dílech s komplikovanou
geometrií. Povrch je poněkud matný.

Mechanické zinkování je vhodné pro ušlechtilé oceli
s tvrdostí nad 40 [[slovnik:start#H|HRC]], kde u jiných metod hrozí vodíková křehkost. Vytvořené povlaky se vlastnostmi podobají elektrolyticky pozinkovaným.

==== Plátování kovy ====

Plátování (obkládání kovy) je technologie vytváření tlustších (ochranných) povlaků
(řádově 0,1 až několik mm) na nosném kovu. Vhodně kombinuje mechanické vlastnosti a levnost základního kovu s požadovanými vlastnostmi (korozivzdornost, odolnost proti opotřebení ap.) materiálů použitých na 
vytvoření povlaků. Základní materiál má tedy funkci nosnou a plátovací materiál funkci ochrannou.

[{{:obr:4_28.jpg?nolink&150  |~~Obr.#~~ Příklad Cupalového oka}}]Jako příklady použití mohou být uvedeny povlaky kluzných materiálů na oceli (např. měď a její slitiny), korozivzdorné oceli na oceli konstrukční, čistého hliníku na duralu, cínu na olovu ap. V elektrotechnice má velké uplatnění plátování hliníku s mědí (Cupal). docílí se tak potlačení vzniku galvanického článku a "tečení" hliníku.

Spojení vrstvy s podkladovým kovem, dle použité technologie, je převážně mechanické
(obkládání), ale dodatečným tepelným zpracováním, ev. procesy, které probíhají za vyšších teplot, lze dosáhnout difúzního spojení povlaku se základním materiálem

==== Termochemické chromování (inchromování) ====

Termochemické chromování je vhodné pro drobné součástky (spojovací materiál apod.),
určené do agresivnějších podmínek. Korozně odolné vrstvy se získají u ocelí 12 020 Ti a speciálních ocelí řady Inchrom, příp. i u ocelí 12 011 a 12 013. Odolnost je výborná ve většině typů atmosfér.

Z ekonomických důvodů je termochemické chromování neúčelné v málo znečištěných atmosférách. V agresivnějších atmosférách nedochází do pěti let k významnějšímu koroznímu napadení povrchu. Rozsah napadení za delší dobu závisí na
agresivitě podmínek a kvalitě (tloušťce) vrstvy.

Rozhodujícím znakem jakosti je tloušťka vrstvy. Pro zvlášť silně agresivní atmosféry má být minimálně 60 µm. Při požadavku dlouhodobé životnosti by měla být tloušťka nad 100 µm.

Jakost vrstvy značně závisí na druhu oceli, stavu povrchu a dodržení podmínek procesu. Termochemické chromování se vzhledem k nákladnosti uplatňuje především jako ochrana strojních součástek proti kombinovanému namáhání, např. korozí a třením. Během technologického procesu dochází k rozměrovým změnám. Jelikož jsou však menší než polovina vzniklé tloušťky vrstvy, jsou pro většinu aplikací tyto změny zanedbatelné (s výjimkou šroubů). Vlivem vysokých teplot během procesu (kolem 1 000 °C) dochází i k snížení pevnosti materiálu, a to tím více, čím větší je obsah uhlíku v materiálu (u ocelí do 0,08 % C asi o 3 % a u ocelí od 0,09 do 0,2 % C asi o 7 - 15 %). K zlepšení mechanických vlastností inchromovaného materiálu je možné dodatečné tepelné zpracování součástí v ochranné atmosféře.

U vysokopevnostních šroubů, které se ponejvíce vyrábějí z ocelí tř. 12,
14 a 15, nelze zajistit požadované mechanické vlastnosti. Obdobou povrchového legování materiálu je implantace iontů do povrchu materiálu. Proces je
principem odlišný od inchromování. Povrchovým legováním se dosahuje menších tloušťek vrstev. Zároveň tento proces umožňuje zušlechťovat povrch různými prvky a dosáhnut tak specifických vlastností materiálu, které nelze získat hutnickým způsobem. Povrchové legování se uplatňuje především jako funkční úprava povrchu.

==== Pokovování ve vakuu ==== 
Jednou z nejprogresivnějších povrchových technologii je pokovování ve vakuu (PVD((Technologie PVD (Physical Vapour Deposition) nachází uplatnění v řadě aplikací, jako např. v lékařství,
jemné mechanice, elektrotechnice, optice.)) 
Napařováním ve vakuu lze vytvářet širokou paletu kovových i nekovových povlaků v různých kombinacích, vzájemně prodifundovaných nebo tepelným zpracováním nadifundovaných do základního materiálu, kompozitní povlaky odpařováním kovů s polymery ze dvou zdrojů, povlaky na papíru, sklu a různých jiných nekovových materiálech.

Pokovováním ve vakuu se vytváří např. povlaky zinku na drobných ocelových součástech (pružiny, spojovací materiál apod.). Při vlastním procesu nedochází k zhoršení mechanických vlastností materiálu. Povlaky jsou rovnoměrnější, méně pórovité a ve většině atmosfér mají vyšší ochrannou účinnost než povlaky vyloučené elektrolyticky stejné tloušťky. Lze je upravovat chromátováním, popř. opatřit nátěrem. Rozhodujícím znakem jakosti je tloušťka povlaků. Při ochraně pružin se používá odstupňovaných tloušťek 5 - 10 - 15 - 20 µm.

==== Povlaky vyloučené bezproudově ====
Pro výrobky z oceli, litiny, mědi, mosazi, hliníku a jeho slitin lze použít povlaky vyloučené bezproudově. Povlaky jsou výhodné zejména pro ochranu členitých součástí, dutin, vnitřních povrchů trubek apod., u nichž elektrolyticky nelze dosáhnout kvalitní povlak. Musí být ale zajištěno dokonalé odstranění zbytků lázně po pokovení.

Ochranná účinnost je velmi dobrá i v agresivních atmosférách. Vzhled těchto povlaků je ve znečištěných atmosférách zhoršován černými nebo jinak zbarvenými korozními zplodinami. Rozhodujícím znakem jakosti je tloušťka povlaku.

Kvalita povlaku je značně závislá na přípravě povrchu. Niklové povlaky vyloučené z běžnýchfosfornanových lázní obsahují 3 až 10 % fosforu a tepelným zpracováním lze u nich dosáhnout téměř tvrdosti chromových povlaků.

[<8>]

Komentář k úpravám

Poznámka: Tím, že editujete tuto stránku, souhlasíte, aby váš obsah byl licencován pod následující licencí: CC Attribution-Share Alike 4.0 International

EKP

Uživatelské nástroje

Nástroje pro tento web

Nástroje pro stránku