Galvanizace - Galvanization
Zinkování nebo galvanizace ( také hláskoval pozinkování nebo pozinkování ) je proces nanášení ochranného zinkového povlaku na oceli nebo litiny , aby se zabránilo korozi . Nejběžnější metodou je žárové zinkování , při kterém jsou díly ponořeny do lázně roztaveného horkého zinku.
Ochranná akce
Galvanizace chrání podkladové železo nebo ocel následujícími hlavními způsoby:
- Zinkový povlak, pokud je neporušený, zabraňuje korozivním látkám dostat se na podkladovou ocel nebo železo.
- Pro zajištění další povrchové pasivace na substrátový materiál lze použít další galvanické pokovování , jako je chromátový konverzní povlak .
- Zinek působí jako obětní kov, který chrání železo/ocel pod ním, a působí tedy jako obětní anoda. V případě, že se odhalí podkladový kov, ochrana může pokračovat, dokud je zinek dostatečně blízko, aby mohl být elektricky spojen. Poté, co se spotřebuje veškerý zinek v bezprostřední oblasti, může dojít k lokalizované korozi obecného kovu.
Historie a etymologie
Nejstarší známý příklad pozinkovaného železa narazili Evropané na indickou zbroj ze 17. století ve sbírce Royal Armouries Museum.
Etymologie galvanizace pochází z francouzštiny podle jména italského vědce Luigi Galvaniho . Toto je však temná zpětná formace ; Galvani nebyl zapojen do zinkování .
Nejstarší použití termínu bylo na konci 18. století ve vědeckém výzkumu a lékařské praxi Galvaniho a znamenalo stimulaci svalu aplikací elektrického proudu. Ačkoli Galvani byl první, kdo to studoval, byl to Alessandro Volta, kdo poté lépe porozuměl jeho příčině a následku. Galvaniho vysvětlení „zvířecí elektřiny“ jako příčiny bylo nahrazeno Voltovým vynálezem elektrické baterie a jejím využitím ke stimulaci zvířecí tkáně. Navzdory nahrazení jeho experimentálních výsledků se s oborem spojovalo spíše Galvaniho jméno než Voltovo.
Termín „galvanizovaný“ se i nadále používá metaforicky pro jakýkoli podnět, který má za následek aktivitu osoby nebo skupiny lidí, například „galvanizovat do akce“, což znamená stimulaci uspokojující osoby nebo skupiny k akci.
V moderním použití je termín „galvanizace“ do značné míry spojován se zinkovými povlaky, s vyloučením jiných kovů. Galvanický nátěr, předchůdce žárového zinkování , byl patentován Stanislasem Sorelem z Paříže , 10. června 1837, jako přijetí pojmu z vysoce módní oblasti současné vědy, přestože k němu nemá žádný evidentní vztah.
Metody
Žárové zinkování nanáší na povrch ocelové položky silnou, robustní vrstvu slitin zinku a železa. V případě karoserií automobilů , kde budou aplikovány další dekorativní nátěry barvy, se tenčí forma pozinkování aplikuje elektrolytickým zinkováním . Proces ponorem za tepla obecně nesnižuje pevnost v měřitelném měřítku, s výjimkou vysokopevnostních ocelí (> 1100 MPa), kde může být problémem křehnutí vodíku . Tento nedostatek je faktorem ovlivňujícím výrobu ocelových lan a dalších vysoce namáhaných výrobků.
Ochrana poskytovaná žárovým zinkováním je nedostatečná pro výrobky, které budou neustále vystavovány korozivním materiálům, jako jsou kyseliny , včetně kyselých dešťů při venkovním použití. Pro tyto aplikace je upřednostňována dražší nerezová ocel . Některé dnes vyráběné hřebíky jsou pozinkované. Galvanické pokovování se však používá samostatně pro mnoho venkovních aplikací, protože je levnější než žárový zinkový povlak a vypadá dobře, když je nový. Dalším důvodem, proč nepoužívat žárový zinkový povlak je ten, že u šroubů a matic velikosti M10 (US 3/8 ") nebo menších silných žárově potažených povlaků vyplňuje příliš mnoho závitů, což snižuje pevnost (protože rozměr oceli před povrstvením musí být redukovány, aby spojovací prvky do sebe zapadaly). To znamená, že u automobilů , jízdních kol a mnoha dalších lehkých mechanických výrobků není praktickou alternativou galvanických šroubů a matic žárové zinkování, ale výroba upevňovací prvky z nerezové oceli nebo titanu .
Velikost krystalitů (zrn) v pozinkovaných povlacích je viditelným a estetickým znakem, známým jako „spangle“. Změnou počtu přidaných částic pro heterogenní nukleaci a rychlosti ochlazování v procesu horkého ponoření lze spangle upravit od zjevně jednotného povrchu (krystality příliš malé na to, aby to bylo vidět pouhým okem) na zrna široká několik centimetrů. Viditelné krystality jsou v jiných technických materiálech vzácné, i když jsou obvykle přítomny.
Tepelné difúzní zinkování nebo Sherardizing poskytuje zinkový difúzní povlak na materiálech na bázi železa nebo mědi. Díly a zinkový prášek jsou převrženy v zapečetěném rotujícím bubnu. Kolem 300 ° C (572 ° F) bude zinek difundovat do podkladu za vzniku slitiny zinku. Předběžnou povrchovou přípravu zboží lze provést tryskáním . Tento proces je také známý jako „suché zinkování“, protože nejsou zahrnuty žádné kapaliny; tím se lze vyhnout možným problémům způsobeným vodíkovým křehkostí. Tmavě šedá krystalová struktura zinkového difuzního povlaku má dobrou přilnavost k barvě, práškovým nátěrům nebo kaučuku. Je to upřednostňovaný způsob nanášení malých kovů složitého tvaru a vyhlazování drsných povrchů na předmětech tvořených slinutým kovem.
Případná koroze
Ačkoli pozinkování zabrání napadení podkladové oceli, rezivění bude nevyhnutelné po několika desetiletích vystavení povětrnostním vlivům, zvláště pokud je vystaveno kyselým podmínkám. Například střešní krytina z vlnitého plechu se začne degradovat během několika let navzdory ochrannému působení zinkového povlaku. Mořské a slané prostředí také snížit životnost pozinkované oceli, protože vysoká elektrická vodivost z mořské vody zvyšuje rychlost koroze , především prostřednictvím převedení pevného zinku na rozpustný chlorid zinečnatý což jednoduše smývá. Galvanizované automobilové rámy jsou toho příkladem; v chladném prostředí korodují mnohem rychleji díky posypové soli , přestože vydrží déle než nechráněná ocel.
Pozinkovaná ocel může vydržet mnoho desetiletí, pokud budou zachována další doplňková opatření, jako jsou nátěry barev a další obětní anody . Rychlost koroze v nesolném prostředí je způsobena hlavně hladinami oxidu siřičitého ve vzduchu.
Pozinkovaná konstrukční ocel
Toto je nejběžnější použití pro pozinkovaný kov a celosvětově jsou ročně pozinkovány stovky tisíc tun ocelových výrobků. Ve vyspělých zemích má většina větších měst několik pozinkoven a mnoho ocelářských výrobků je z důvodu ochrany galvanizováno. Obvykle sem patří: městský mobiliář, stavební konstrukce, balkony, verandy, schodiště, žebříky, chodníky a další. Žárově pozinkovaná ocel se také používá k výrobě ocelových rámů jako základního stavebního materiálu pro budovy s ocelovými rámy.
Pozinkované potrubí
Na počátku 20. století pozinkované potrubí nahradilo dříve používanou litinu a olovo v instalatérství studené vody . Pozinkované potrubí obvykle reziví zevnitř ven a na vnitřní straně potrubí vytváří vrstvy plaku, což způsobuje problémy s tlakem vody i případné selhání potrubí. Tyto plaky se mohou odlupovat, což vede k viditelným nečistotám ve vodě a mírné kovové chuti. Životnost pozinkovaného potrubí je přibližně 40–50 let, ale může se lišit v závislosti na tom, jak dobře byly trubky postaveny a instalovány. Životnost potrubí závisí také na tloušťce zinku při původním zinkování, která se pohybuje na stupnici od G01 do G360, a na tom, zda byla trubka pozinkovaná jak zevnitř, tak zvenčí, nebo jen zvenčí.
Od 2. světové války měděné a plastové potrubí nahradilo pozinkované potrubí pro vnitřní zásobování pitnou vodou, ale pozinkované ocelové trubky se stále používají ve venkovních aplikacích vyžadujících vynikající mechanickou pevnost oceli. Použití pozinkovaných trubek dává městskému mýtu určitou pravdu, že čistota vody ve venkovních vodovodních bateriích je nižší, ale skutečné nečistoty (železo, zinek, vápník) jsou neškodné.
Přítomnost pozinkovaného potrubí snižuje odhadovanou hodnotu bytového fondu, protože potrubí může selhat, což zvyšuje riziko poškození vodou. Pokud má bytový fond přežít životnost 50 až 70 let, bude nakonec nutné vyměnit pozinkované potrubí a některé jurisdikce vyžadují výměnu pozinkovaného potrubí před prodejem. Jednou z možností, jak prodloužit životnost stávajících pozinkovaných potrubí, je obložit je epoxidovou pryskyřicí .