ZINGA – unikátny systém studeného zinkovania oceľových výrobkov
Na ochranu oceľových konštrukcií pred napadnutím koróziou je možné použiť viacero spôsobov a materiálov. Jednou zo základných novokoncipovaných noriem, ktorá sa zaoberá touto oblasťou je norma EN ISO 12944 s názvom „Náterové látky. Protikorózna ochrana oceľových konštrukcií náterovými systémami", ktorú v roku 2001 prebrala aj STN. Uvedená norma sa zaoberá ochranou oceľových konštrukcií náterovými systémami a povlakmi tak, aby sa dosiahla primeraná protikorózna ochrana. Bude tak možné jej priebežné aj prevádzkové hodnotenie a kontrola.
Na zaistenie účinnej ochrany oceľových konštrukcií je potrebné, aby investori, projektanti, konštruktéri, technológovia, realizátori a kontrolóri povrchových úprav, ako aj výrobcovia náterových hmôt mali pri vytváraní ochranných povrchov a realizácii systémov protikoróznych ochrán čo najkompletnejšie, jednoznačné a zrozumiteľné informácie o požadovanej protikoróznej ochrane. Vyhnú sa tak prípadným problémom a nedorozumeniam pri jej realizácii.
Aktuálna je ochrana proti korózii najmä tých častí oceľových konštrukcií, ktoré boli zvárané, ohýbané, alebo iným spôsobom došlo k aktivácii atómov v kovových štruktúrach. V mieste zvaru a v prechodovej oblasti zvaru a základného kovu je najaktívnejšie prostredie pre rýchly priebeh korózie. V praxi to veľmi dobre vidieť práve v okoli a v miestach zvarov oceľových konštrukcií, kde sú organické ochranné nátery najskôr poškodené a vznikajú tam produkty oxidácie železa.
ZINGA - náterová hmota, základ tzv. studeného zinkovania
Náterová hmota ZINGA je jednozložkový kompozit obsahujúci elektrolitický zinkový prach s čistotou 99,995 %. Ďalšími zložkami sú polyesterová živica, pigmenty a aromatické riedidlá bez obsahu toluénu, xylen a methyl-ethyl-ketóny. Po aplikácií v suchom stave obsahuje minimálne 96 % zinku.
Náterová hmota ZINGA má nasledovné fyzikálne vlastnosti:
- fyzikálne skupenstvo (pri 20 °C): hustá kvapalina
- relatívna hustota (pri 20 °C): 2,67 kg/dm³
- veľkosť zinkových častíc: cca 1 až 4 µm ( viď obr.č.1 )
- obsah sušiny: 79,6 % hmotnostných
37,8 % objemových
- bod vzplanutia: 47 °C (horľavina II triedy)
- farba: kovovošedá - odtieň závislý od vzdušnej vlhkosti
- viskozita (DIN 4/20 °C): 66 sek.
Obr. 1 Štruktúra nástreku ZINGA (elektrónový riadkovací mikroskop, zväčšenie 1 000 x)
Použitie a predúprava povrchu pred nanášaním
Náterová hmota ZINGA sa používa ako primárny alebo finálny náterový systém antikoróznej ochrany kovových konštrukcií, oceľových objektov, mostov, lodí a iných kovových výrobkov. Taktiež ju možno použiť na opravu poškodených galvanicky upravovaných kovových výrobkov, na konštrukcie, ktoré z hľadiska rozmerov alebo nepriaznivého vplyvu vysokej teploty nemôžu byť klasicky za tepla galvanizované. Rovnako sa používa na lokálne opravy už existujúcich galvanicky alebo za tepla upravených povrchov (napr. v miestach po zváraní, abrazii, miestnom poškodení a pod).
Kovové povrchy musia byť pred vlastnou aplikáciou náterovej hmoty ZINGA čisté, odmastené a zbavené pevne nedržiacich časti korozných produktov. Ak sa vyžaduje katodická ochrana porovnateľná s galvanizáciou za tepla, je nutné očistenie povrchu otryskaním v kvalite najmenej Sa 2,5 pri drsnosti povrchu Ra 12,5 podľa ISO 8503/1.
V prípadoch menšej protikoróznej náročnosti je možné náterovú hmotu ZINGA aplikovať aj na mierne korózne napadnutý povrch. Hladké povrchy je nutné pred aplikáciou zdrsniť na úroveň ST 2,5, alebo ST 3 s následným odmastením.
Spôsoby nanášania
Aplikácia tzv. studeného zinkovania hmotou ZINGA je možná:
- natieraním štetcom v hrúbke jednej vrstvy cca 25 až 30 µm
- nanášaním valčekom v hrúbke jednej vrstvy cca 40 µm
- nízkotlakým striekaním pomocou stlačeného vzduchu, tlak 0,3 - 0,4 Mpa, priemer dýzy 2,2 - 2,5 mm, riedidlo Zingasolv cca 5 - 7 %.
- vysokotlaké striekanie (airless-bezvzduchové), tlak 8 - 12 MPa, priemer dýzy
- 2,2 - 2,5 mm, riedidlo Zingasolv cca 2 - 4 %.
Vzhľadom k tomu, že ZINGA obsahuje 96 až 98 % zinku mohli by sa vyskytnuť problémy pri elektrostatickom striekaní, preto sa z dôvodov bezpečnosti neodporúča používať tento spôsob nanášania.
Doba schnutia je relatívne veľmi krátka, náter je nelepivý po 10 minutách, pri teplote okolia 18 °C. Mechanicky odolný je po 48 hodinách. Aplikácia ďalšej vrstvy ZINGA je možná po cca 1 hodine, ostatné druhy kompatibilných náterov je možné aplikovať do 24 hodín. V prípade vytvorenia zinkových solí, je tieto potrebné odstrániť okefovaním a použitím čistej vody.
Teoretická výdatnosť náteru systémom studeného zinkovania je v závislosti od použitého spôsobu a požadovanej hrúbky vrstvy cca 1,2 - 3,5 m²/ kg.
Princíp ochrany systémom studeného zinkovania
Základným princípom, ktorým je dosahovaná ochrana systémom ZINGA oproti ostatným náterovým systémom, je princíp katódovej ochrany, dosahovaný spôsobom elektródového spotrebovania (obetovania elektródy). Princíp je založený na skutočnosti, že jeden kov (zinok) sa spotrebuje (obetuje) na ochranu iného kovu (oceľ).
Pri korodovaní sa z kovov uvoľňujú elektróny a kladné ióny (katióny), tak ako je to zobrazené v schéme:
Me → Mez+ + z e-
Elektróny vzniknuté touto reakciou sú spotrebované pri inej reakcii, ktorá je najčastejšie redukcia kyslíkom. Zobrazuje to nasledujúca schéma:
O2 + 2 H2O + 4 e- → 4 OH-
Vzniknuté hydroxylové anióny (OH-) reagujú s kovovými katiónmi opačného náboja za vzniku novej, ťažko rozpustnej zlúčeniny, tak ako to zobrazuje nasledujúca schéma:
x Mez+ + y OH- → Mex(OH)y
Toto je spôsob, ktorým sa pokrýva oceľ oxidom železa FeO.OH. Ak by bolo možné extrahovať elektróny potrebné na redukciu kyslíka z iného kovu ako železa, korodovanie železa sa zastaví, zatiaľ čo iný kov sa spotrebúva a v dôsledku toho produkuje elektróny potrebné k procesu redukcie. Takýmto kovom môže byť napríklad zinok.
Celý proces je ilustračne zobrazený na obrázku č. 2. Na ľavej strane vidieť korodujúcu reakciu železa, na pravej strane vidieť reakciu zinku pri ochrane železa.
Obr. 2 Principiálna schéma ochrany tzv. obetovanou elektródou
Z ilustrácie je jasné, že by mal existovať vodivý kontakt medzi zinkom a železom, bez ktorého by nebol možný prechod elektrónov vznikajúcich pri rozpúšťaní zinku.
V prípade masívnej zinkovej žiarovej galvanizácie nie je problém prechodu elektrónov medzi zinkovou masou a medzi zinkovou vrstvou a oceľou.
V prípade zinkového práškovania musí množstvo zinku a jeho granulometrická distribúcia v priestore dovoľovať perfektnú elektrickú vodivosť medzi časticami zinku a oceľovým povrchom. Elektróny vzniknuté na rozhraní zinok/médium, v ktorom je zinok rozpúšťaný, musia byť samozrejme schopné transportu k oceli.
Ak by zinkové častice neboli vo vzájomnom kontakte, elektróny by nemohli byť transportované, tým pádom by nedochádzalo k ochrane.
Toto vysvetľuje, prečo suchý zinkový film musí obsahovať minimálne 92 % zinku. Vyššie koncentrácie, ako je to v prípade ZINGA (96 %), zvyšujú ochranný účinok v prípadoch rovnakej hrúbky ochranného náteru.
Z praktického hľadiska môžeme proces systému studeného pozinkovania - ZINGA zhrnúť do troch bodov:
- vytvorenie bariéry náterom alebo nástrekom zinku obsiahnutého v ZINGA, proti vplyvu agresivnych látok z ovzdušia
- reakciou zinku s časticami z ovzdušia sa vytvorí tvrdý barierový povlak, ktorý spomaľuje ďalšie prenikanie agresívnych látok do väčšej hĺbky
- vďaka svojim elektrochemickým vlastnostiam blokuje zinok proces oxidácie podkladového železa
Životnosť ochrany systémom studeného zinkovania ZINGA
Za predpokladu dôkladne pripraveného podkladu podľa vyššie uvedeného postupu je životnosť zinkovej ochrany v rôzných prostrediach vysoká, čo potvrdzujú skúšky vykonané podľa britskej normy BS 5493 nezávislou inštitúciou BBA ( British Board of Agrement London).
Obr. 3 Životnosť náterového systému ZINGA v závislosti na hrúbke vrstvy a prostredia
Praktické využitie systému studeného zinkovania prináša výhody hlavne pri:
- náteroch oceľových konštrukcií vteréne bez možnosti apotreby demontáže,
- opravách oceľových súčiastok galvanizovaných klasickou alebo teplou metódou, pričom sa obnoví katodická ochrana opravovaného miesta,
- možnosti aplikácie ajna mierne zkorodované časti, čo znamená, že odpadá drahá predúprava,
- nutnosti vytvárania náterov za znižených teplôt (pod 0 °C) alebo za vysokej vzdušnej vlhkosti,
- požiadavkách na vysokú protikoróznu odolnosť, keď ZINGA tvorí základ afinálna úprava zhľadiska estetiky je vakomkoľvek farebnom odtieni.
Text: Ing. František JAŠ, CSc.
Aktuálne vydanie
Partnerské periodiká
Copyright © 2008 TechPark, o.z. | Všetky práva vyhradené | Realizácia: Webmax