strzałka do góry

Obrona przed korozją nitkową wyrobów lakierowanych
Utworzony przez:  Administrator
Data utworzenia:  2016-09-13 10:06:23


Przed nałożeniem powłoki malarskiej na aluminium niezbędne jest chemiczne przygotowanie powierzchni w celu zapewnienia lepszej przyczepności farby do podłoża. Obróbka związkami chromu (VI), tzw. chromianowanie żółte, które było stosowanie przez wiele lat, dobiega końca, ponieważ produkty te ze względów ochrony środowiska zostały zakazane lub ich użytkowanie mocno ograniczono. Od tego czasu wprowadzane są preparaty bezchromowe, w składzie zawierające między innymi fluorki tytanu lub cyrkonu. Jednak nowe preparaty nie chronią skutecznie malowanych detali przed korozją nitkową.

Zdjęcie: Matador, Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)

Korozja nitkowa (FFC - filiform corrosion) jest to rodzaj lokalnego rozwarstwienia powłoki, jej wystąpienie zwiazane jest z takimi czynnikami jak: ciepłe i wilgotne środowisko (powyżej 40 % wilgotności), istnienie miejsc o podwyższonym ryzyku wystąpienia korozji – krawędzie, niepolakierowane wywiercone otwory, uszkodzenia powierzchni. Potencjalnym innicjatorem korozji nitkowej są również sole, szczególnie chlorki. Warunki te mogą wystąpić w klimacie morskim, strefach przemysłowych, ale źródłem korozji nitkowej może być także sól stosowana do odladzania ulic zimą.

Wyroby aluminiowe zabezpieczone powłokami malarskimi mogą ulegać lokalnej korozji, która rozprzestrzeniając się upodabnia się do cienkich filigranowych nitek. Ich szerokość może wynosić 0,1-05mm, głębokość ataku tej korozjii wynosi 5-15µm. W nitce możemy wyróżnić:

  • aktywną część czołową (główka), która jest miejscem rozpoczęcia reakcji
  • ogon (korpus), gdzie znajdują się suche produkty utleniania i nie zachodzi żadna reakcja chemiczna

Każda nitka rośnie ze stałą szybkością, ok. 0,15-0,4 mm dziennie linearnie różnych kierunkach, lecz nigdy nie krzyżuje się z inną. Z chwilą, gdy główka nitki napotka inną nitkę, przesuwa się w innym kierunku lub jej wzrost zostaje zatrzymany. Efektem rozprzestrzeniania się korozji nitkowej jest utrata przyczepności lakieru do aluminium oraz także wygladu dekoracyjnego wyrobu.

Schemat obrazujący korozję nitkową można obejrzeć na Rysunku 1. Przedstawia on przekrój nitki, drogę dyfuzji tlenu oraz część anodową i katodową. Rozprzestrzenianie się korozji w stopie aluminium spowodowane jest efektem „anodowej erozji”. Pierwszym etapem jest miejscowe odwarstwienie się powłoki, które przekształca się w nitkę podczas powstawania pierwszych produktów korozji.

Tlen dociera do obszaru anodowego przez porowaty korpus, w tyle główki nitki zachodzi katodowa reakcja redukcji (Równanie 1). W tym miejscu pH waha się między 3,5 a silnie alkalicznym, wynika to z powstawania jonów wodorotlenkowych. Koncentracja tlenu w czole główki nitki jest mniejsza, a wartość pH wynosi między 1 a 2. W tym miejscu następuje anodowe utlenianie aluminium (Równanie 2). Jony chlorkowe mają tendencję do akumulowania się w tym miejscu, co nasila zjawisko powstawania wżer oraz rozpuszczania aluminium. Wykazano, że podczas hydrolizy jonów Al3+ w obecności chlorków następuje dodatkowe zakwaszanie środowiska w czole nitki (Równanie 3).

  1. O2+2H2O+4e-→4OH- Reakcja katodowej redukcji tlenu
  2. AlAl3++3e- Pierwotna reakcja anodowego utleniania aluminium
  3. Al3++2H2O+Cl-Al(OH)2Cl+2H+ Hydroliza aluminium w obecności chlorków

Połączenie małego stężenia tlenu, niskiego pH i wysokiego stężenia jonów chlorkowych w czubku główki nitki skutkuje reakcją anodową oraz relatywnie dużego stężenia tlenu, wysokiego pH i małego stężenia jonów chlorkowych w tyle główki nitki tuż przed produktami korozji - reakcją katodową. Co wiecej, hydroliza jonów aluminium w strefie anodowej generuje wiecej jonów wodorowych, utrzymując kwaśne środowisko w tym miejscu, natomiast katodowa reakcja w korpusie utrzymuje pH na wyższym poziomie. Te elektrochemiczne reakcje są siłą napędową migracji jonów chlorkowych do części anodowej. Wilgoć, chlorki i tlen powodują powstanie prądu galwanicznego i rozpowszechnianie się korozji. Prąd przemieszcza się od anodowej główki nitki w kierunku katodowego tyłu główki nitki.

Rys 1. Schematyczny przykład zjawiska korozji nitkowej (przekrój nitki).

Występuje korelacja pomiędzy obecnością w stopie żelaza i miedzi, a skłonnością aluminium do korozji nitkowej. Określone są krytyczne wartości graniczne składników stopu. W praktyce jednak dane te nie są wykorzystywane, gdyż składniki stopowe są dobierane ze względu na oczekiwane właściwości dotyczące łatwości produkcji, przetwarzania czy też parametrów wytrzymałości. Na obecność korozji nitkowej ma wpływ również proces wyżarzania. Z tego powodu QUALICOAT wprowadził licencję SEASIDE, która w swoich wymogach określa działania pozwalające uniknąć zjawisko korozji nitkowej w materiałach na nią narażonych, tj. stosowanie anodowania jako obróbki wstępnej oraz obowiązkowego trawienia nie mniejszego niż 1 g/m2.

Anodowanie jako obróbka wstępna przed malowaniem pozwala uzyskać lepszą jakość powierzchni i jest dobrą obroną przed korozją nitkową. Proces ten jest zawarty w wymaganiach QUALICOAT, gdzie dane są następujące wytyczne: powierzchnia aluminium musi być oczyszczona z wszelkich zanieczyszczeń, które mogą być źródłem problemów w procesie anodowania, a także musi zostać poddana trawieniu nie mniejszym niż 1 g/m2. Warunki procesu należy tak dobrać, aby stworzyć warstwę o grubości co najmniej 3µm (nie większej niż 8 µm) bez tworzenia się wad. Parametry anodowania mogą być następujące:

  • Kwas siarkowy (VI): 180-220 g/l
  • Zawartość aluminium: 5-15 g/l
  • Temperatura: 20-30°C (±1°C wybranej temperatury)
  • Gęstość prądu: 0,8-2,0 A/dm2 [1]

Po anodowaniu, wymagane jest płukanie aluminium wodą zdemineralizowaną (przewodnictwo mniejsze niż 30 μS/cm w 20°C) tak długo i przy takiej temperaturze (mniejszej niż 60°C), aby usunąć z porów kwas. Przewodnictwo wody ociekającej powinno być mniejsze od 30 µS/cm w 20°C. Dzięki temu, że nie zostaje przeprowadzone uszczelnianie, porowata powierzchnia anodowanego wyrobu gwarantuje dobrą adhezję powłoki malarskiej. Materiał poddany tego typu obróbce wstępnej nie powinien być przechowywany dłużej niż 16 h. Dłuższy czas magazynowania może spowodować niewystarczającą przyczepność farby. W miejscu składowania należy utrzymywać dobre warunki atmosferyczne. Obrobione wstępnie aluminium nie powinno być przechowywane w atmosferze zawierającej pył i oddziałującej szkodliwie. Wszyscy pracownicy muszą nosić czyste tekstylne rękawiczki, aby uniknąć zanieczyszczenia powierzchni.

Wyroby w których zastosowane zostało anodowanie licencja SEASIDE dopuszcza do wykorzystywania w środowiskach bardziej korozyjnych – zastosowaniach morskich i przemysłowych. W testach na korozję nitkową wymaganych przez QUALICOAT (PN-EN ISO 4623-2) akceptowalne limity korozji nitkowej wynoszą – przy wykonaniu 10 cm nacięcia na malowanym wyrobie (PN-EN ISO 4628-10) – najdłuższa nitka nie może przekraczać 4 mm, średnia długość wszystkich nitek musi być nie większa niż 2 mm, a ich całkowita ilość może wynosić co najwyżej 20 sztuk.


Źródła:

[1] „Wymagania techniczne znaku jakości QUALICOAT dla farb, lakierów i powłok proszkowych na aluminium do celów architektonicznych” Wydanie 14 Zatwierdzone przez Komitet Wykonawczy (Executive Committee) QUALICOAT 6 listopada 2014 r. Obowiązujące od 1 stycznia 2015 r.

[2] Bubas, S., „Korozja nitkowa aluminium” Inżynieria powierzchni, 4, 2009

[3] Strazzi, E., Ferrari, Ch., Ferri, S., „Anodising as a pre-treatment for coating” Aluminium and its Alloys, 1, 2010

[4] Sheasby, P.G., Pinner, R. „The Surface Treatment and Finishing of Aluminum and Its Alloys” vol. 1,sixth ed., ASM International, Materials Park, OH, 2001

[5] PN-EN ISO 4623-2:2005 Farby i lakiery - Oznaczanie odporności na korozję nitkową - Część 2: Podłoża aluminiowe

[6] PN-EN ISO 4628-10:2005 Farby i lakiery – Ocena zniszczenia powłok – Określanie ilości i rozmiaru uszkodzeń oraz intensywności jednolitych zmian w wyglądzie – Część 10: Ocena stopnia korozji nitkowej

[7] Husiert, M. „Electrochemical Characterisation of Filiform Corrosion on Aluminium Rolled Products” TU Delft, Delft University of Technology, 2001

[8] Premendra, P. „Investigation of surface layer on rolled recycled AA5050 in relation to Filiform Corrosion”. Diss. TU Delft, Delft University of Technology, 2007

Komentarze
Napisz komentarz
Aby dodać komentarz musisz się zalogować


g -

Zapisz się na newsletter








Forum Aluminium 2018