Stal jest materiałem znanym ze swojej dużej wytrzymałości – z tego właśnie powodu jest powszechnie stosowany w różnych gałęziach przemysłu, a także w branży budowlanej. Konstrukcje ze stali lub elementy maszyn są odporne na działanie czynników zewnętrznych, uszkodzenia mechaniczne oraz intensywne użytkowanie. Niestety jest jedna rzecz, która zagraża stalowym powierzchniom – to korozja. Zjawisko korozji polega na stopniowym niszczeniu materiałów metalowych i niemetalowych. Przyczyną pojawienia się korozji są czynniki zewnętrzne i reakcja, jaka zachodzi pomiędzy daną powierzchnią a środowiskiem. Skutkiem korozji jest pojawienie się zmian na powierzchni stali w postaci rdzy oraz zmiany w strukturze materiału. W zaawansowanym stadium korozja może prowadzić do osłabienia danej konstrukcji, a nawet do zniszczenia jej.
Dlaczego korozja jest groźna i należy jej przeciwdziałać?
Każdego roku korozja jest przyczyną wielomilionowych strat w przemyśle, ale również w branży budowlanej, motoryzacyjnej i wielu innych. Zniszczenia spowodowane przez korozję wymagają od przedsiębiorstw i osób prywatnych napraw, a nierzadko także wymiany skorodowanego elementu, co wiąże się z dużymi kosztami. W przypadku przedsiębiorstw korozja może również wpływać na płynność działania firmy i utrzymanie ruchu. Warto wspomnieć o aspekcie związanym z bezpieczeństwem użytkowania maszyn lub konstrukcji, które poddane są działaniu korozji. Korzystanie z konstrukcji, maszyn, pojazdów, na powierzchni których rozwija się korozja, może być niebezpieczne i zagrażać zdrowiu, a nawet życiu.
Właśnie dlatego warto zabezpieczyć metalowe powierzchnie, które są szczególnie narażone na działanie korozji, aby uniknąć awarii i kosztów związanych ze zniszczeniami. O tym, jak ważna jest profilaktyka, świadczy fakt, że kwestiami związanymi z przeciwdziałaniem korozji zajmują się międzynarodowe organizacje, ustanawiające normy, czy klasy korozyjności. Celem tych działań jest zminimalizowanie strat spowodowanych przez korozję.
Istnieje wiele metod przeciwdziałania korozji i ochrony powierzchni stalowych. Kluczowym działaniem, które zalecane jest w pierwszej kolejności, jest odizolowanie danego elementu od czynników przyspieszających korozję. O ile w przypadku np. pojazdów można zapewnić odpowiednio chroniony garaż lub zadaszenie, to w przypadku niektórych maszyn pracujących w agresywnym środowisku czy elementów architektury, konstrukcji, trudno odizolować je od środowiska. W takich przypadkach rolę osłony przed negatywnymi czynnikami pełni powłoka wykonana z odpowiednio dobranego podkładu, farby antykorozyjnej lub warstwy wykonanej z innego metalu. Jedną ze skuteczniejszych metod ochrony stali przed korozją jest proces cynkowania.
Cynkowanie – co to jest, na czym polega?
Cynkowanie jest jednym ze sposobów ochrony metalowych elementów przed czynnikami zewnętrznymi, które mogą powodować szybsze powstawanie korozji. Metoda cynkowania polega na pokryciu danej powierzchni warstwą z cynku. Powłoka z cynku odznacza się dużą odpornością na korozję, cynk jest dużo bardziej odporny niż większość metali używanych do wykonania elementów konstrukcyjnych. Nie oznacza to oczywiście, że cynk nie ulega korozji zupełnie. Tworzy swojego rodzaju warstwę ochronną, która osłania stal, jednocześnie „biorąc na siebie” uszkodzenia powodowane przez środowisko zewnętrzne. W taki sposób utrudniamy dostęp korozji do danego elementu – zanim dotarłaby ona do właściwej powierzchni, musiałaby pokonać warstwę cynku.
Na trwałość powłoki cynkowej ma wpływ wiele czynników. Najważniejszym z nich jest dobór metody cynkowania – każda z nich przeznaczona jest do stosowania w innym środowisku i charakteryzuje się innymi parametrami. Duże znaczenie ma również rodzaj środowiska, w jakim umiejscowiony jest cynkowany element. Trwałość cynkowania może wahać się w zależności od czynników zewnętrznych od kilku do nawet 100 lat. Jeżeli jednak chroniony cynkiem element wystawiony jest na działanie agresywnego środowiska, wysokich temperatur, czynników atmosferycznych itd. warto co jakiś czas odnawiać powłokę, przeprowadzając ponownie proces cynkowania lub uzupełniając powstałe ubytki.
Rodzaje cynkowania – specyfika, zalety
W zależności od rodzaju metalowej powierzchni, środowiska, w jakim się znajduje, sposobu eksploatacji danego elementu i innych czynników należy dobrać odpowiednią metodę cynkowania. To zapewnia uzyskanie optymalnego efektu i trwałej ochrony antykorozyjnej. Dlatego warto poznać najpopularniejsze rodzaje cynkowania, aby zminimalizować ryzyko wystąpienia korozji.
Cynkowanie ogniowe
Bardzo częstym rodzajem cynkowania stosowanym przede wszystkim w przemyśle, jest cynkowanie ogniowe. Przez sposób, w jaki przeprowadza się tę metodę cynkowania, nazywana jest ona także cynkowaniem zanurzeniowym. Jak przebiega proces cynkowania ogniowego? Metalowy element jest zanurzany w ciekłym cynku, który rozgrzany jest do temperatury około 500 oC. Ciekły cynk dokładnie otacza cały element – również w trudniej dostępnych miejscach. W procesie cynkowania ogniowego powstaje solidna warstwa cynku o bardzo dobrej przyczepności.
Zaletą cynkowania ogniowego jest stworzenie bardzo trwałej warstwy ochronnej, która jest odporna na uszkodzenia mechaniczne, czy czynniki zewnętrzne. Trwałość takiej powłoki waha się pomiędzy 10 a 100 lat – jak wspominaliśmy, zależna jest ona od wielu czynników. Grubość warstwy można regulować podczas procesu cynkowania. Trzeba jednak mieć na uwadze, że cynkowanie ogniowe przeprowadzane jest w bardzo wysokiej temperaturze, która może mieć wpływ na odkształcanie się metalowych elementów. Wadą cynkowania ogniowego jest także to, że na skutek kąpieli w ciekłym cynku mogą powstawać na cynkowej powierzchni nierówności i zacieki. Wpływają one negatywnie na estetykę danego elementu i widoczne są nawet po pokryciu farbą powierzchniową.
Jedną z odmian cynkowania ogniowego jest metoda Sendzimira, której nazwa pochodzi od nazwiska jej autora Tadeusza Sendzimira. Najczęściej proces Sendzimira stosuje się do cynkowania blach ze stali niskowęglowej. Sprawdza się głównie w procesach przeprowadzanych na skalę przemysłową. Stalowe elementy zanurza się w kąpieli z ciekłego, rozgrzanego cynku. W kolejnym etapie cynkowany materiał przenosi się do specjalnego pieca, w którym regulowana jest grubość warstwy cynku.
Cynkowanie na zimno farbą cynkową
Do nowoczesnych metod cynkowania można zaliczyć cynkowanie na zimno. Do tego celu używa się specjalistycznej farby cynkowej (np. Anvi-Cynk SiD Coating’s). Farba cynkowa do cynkowania na zimno zapewnia podwójną ochronę dla metalowej powierzchni: katodową i barierową. Metoda ta może być stosowana dla wszystkich metali żelaznych – doskonale sprawdza się do ochrony układów rurowych, podwozi, nadwozi, profili stalowych, ogrodzeń czy elementów konstrukcyjnych. Cynkowanie na zimno może zarówno zastąpić metodę cynkowania ogniowego, natryskowego, jak i być działaniem uzupełniającym te dwie metody, szczególnie w przypadku starzenia się powłoki cynkowej. Za pomocą farby cynkowej można przeprowadzić skuteczną renowację starszych powłok lub gdy ulegną one uszkodzeniu. Farba cynkowa zawiera w swoim składzie nawet 90% mikro i nano cynku oraz żywicę akrylową, która charakteryzuje się dużą trwałością i bardzo dobrą przyczepnością do podłoża. Farba cynkowa sprawia, że metalowa powierzchnia jest silnie chroniona przed korozją i negatywnymi czynnikami destrukcyjnymi. Powłoka z farby cynkowej jest niezwykle trwała, odporna na działanie wody i temperatury do 120 oC. Może być ona stosowana jako samodzielna powłoka lub jako część podkładowa w systemie powłok, wraz z praktycznie dowolną farbą nawierzchniową.
Zaletą cynkowania na zimno jest łatwość przeprowadzania tego procesu. Do aplikacji farby cynkowej może być użyty wałek malarski, pędzel, istnieje też możliwość zastosowania metody natryskowej. Dzięki temu cynkowanie na zimno może być stosowane nie tylko w przemyśle, ale także w warsztatach, przy odnawianiu starszych konstrukcji, a nawet w domowym otoczeniu.
Cynkowanie galwaniczne
Metalowe elementy zanurzane są w kąpieli elektrolitowej zawierającej związki cynku. Dzięki działaniu prądu cząsteczki cynku osiadają na powierzchni metalu. W następnym kroku cynkowany element jest pasowywany i płukany. Zaletą cynkowania galwanicznego jest możliwość uzyskania bardzo cienkiej i równej warstwy. Trzeba jednak wiedzieć, że warstwa ta jest dość delikatna i ma małą odporność na uszkodzenia mechaniczne. Najczęściej cynkowanie galwaniczne stosowane jest w przemyśle, a także do zabezpieczenia metalowych elementów wykończenia wnętrz.
Cynkowanie natryskowe
Metodę cynkowania natryskowego przeprowadza się, rozpylając na powierzchni metalowego elementu roztopiony drut cynkowy. Do rozpylania wykorzystuje się sprężone powietrze. Drobinki cynku docierają również w dość trudno dostępne miejsca, co sprawia, że ochrona jest kompletna. Cynkowanie natryskowe stosuje się głównie w przemyśle. To dobre rozwiązanie w przypadku dużych elementów, które nie mogą być poddawane wysokim temperaturom, które panują podczas cynkowania ogniowego.
Należy pamiętać, że dobór metody cynkowania powinien być dopasowany do specyfiki zabezpieczanej powierzchni, wielkości elementu, a także środowiska, w którym będzie się znajdować. Warto dobrać najlepszą technikę, aby zminimalizować ryzyko rozwoju korozji i zwiększyć trwałość chronionych elementów.