Frontpage

Aktuality

Details: Published: 10 January 2025

There is no translation available.

Žiarové pokovovanie v roztavených kovoch ponorom

Pokovovanie ponorom v roztavených kovoch - žiarové pokovovanie v porovnaní s galvanickým pokovovaním je podstatne rýchlejší a ekonomickejší spôsob pokovovania. Povlaky vytvorené na povrchu základného kovu majú väčšiu hrúbku, sú prakticky nepórovité, ale vzhľadové vlastnosti sú však horšie. Ponorové procesy pokovovania sú značne rozšírené pre svoje výhody a to hlavne jednoduchosť výrobných postupov, lacné a rýchle získanie vyhovujúcich kovových povlakov (v porovnaní napr. s galvanickým zinkovaním až 12 - krát kratšia doba pokovovania), jednoduchosť zariadení a mechanické vlastnosti základného materiálu sa nemenia. Žiarové pokovovanie ponorom je obmedzené na aplikáciu kovov, ktoré majú nízky bod tavenia, to je zinok, cín, olovo a v poslednej dobe hliník. Používa sa na kontinuálnu tvorbu povlakov na oceľových plechoch a pásoch, drôtoch, ale aj pri pokovovaní jednotlivých a tiež značne členitých výrobkoch. Určitou nevýhodou ponorových technológii je značná rozpustnosť železa v tavenine, čo spôsobuje úbytok na váhe pokovovaného materiálu a obohacovanie taveniny železom. To má za následok vytváranie hrubých zliatinových vrstiev povlaku hlavne pri vysokých teplotách a zhoršenie mechanických a antikoróznych vlastností.

Princípom žiarového pokovovania je ponor oceli do roztaveného pokovujúceho kovu, ktorý na základnom materiáli vytvára rad zliatinových vrstiev - fáz ako podklad pre hornú vrstvu ochranného kovu. Difúzne medzivrstvy sú dôležité z hľadiska priľnavosti vrstiev a majú byť čo najtenšie, pretože sú tvrdé, krehké a zhoršujú mechanické vlastnosti. Hrúbka medzivrstvy sa ovplyvňuje spomaľovaním difúzie legovaním pokovovacieho kúpeľa.

Žiarové zinkovanie

Zinkovanie je pre značnú odolnosť zinku proti pôsobeniu rôznych druhov atmosfér najdôležitejší a najrozšírenejší spôsob povrchovej ochrany ocele. Životnosť zinkových povlakov v atmosférických podmienkach je až 60 rokov a môže sa zvýšiť ešte nátermi. Zinok je dobre zlievateľný, teplota tavenia je 420°C. Zinok a jeho zliatiny sa na vzduchu pokrývajú vrstvou sivo sfarbenéhozásaditého uhličitanu 4 Zn(OH)₂.CO₂, ktorý sa veľmi málo rozpúšťa vo vode a je dobrou ochranou pred oxidáciou. Je stály v morskej vode, niektoré organické látky (benzín, olej, alkohol) zinok nerozrušujú. Zinok rozrušujú destilovaná voda, vodná para, kyseliny a zásady. Ľahko sa rozrušuje elektrochemickou koróziou za vlhká v styku s inými kovmi – anodické rozpúšťanie.

Hrúbky zinkových povlakov udávané v g.m^-2 sa volia podľa požiadaviek na povlak a agresivity prostredia:

100 g.m^-2 Zn - sucha vnútorná atmosféra,

300 g.m^-2 Zn - vonkajšia atmosféra, povlak chránený náterom,

600 g.m^-2 Zn - vonkajšia atmosféra, povlak nechránený,

1000 g.m^-2 Zn - povlak v tečúcej vode.

Predpokladom pre vznik reakcie medzi oceľou a roztaveným zinkom je metalický čistý povrch, zbavený oxidov.

Technologický postup je nasledovný:

- odmasťovanie,

- morenie,

- oplachovanie,

- odstraňovanie zvyškov nečistôt v tavidle,

- ponor do kúpeľa roztaveného zinku,

- dokončovacie operácie.

Vzhľad zinkových povlakov je ovplyvnený niektorými chybami povrchu. Najznámejšia je "biela hrdza", ktorá napadá všetky povlaky pri skladovaní vo vlhkom prostredí, najmä ak obsahuje chloridy alebo pary kyselín. Tomu je možné predísť pasiváciou. K najmodernejším a efektívnym spôsobom žiarového zinkovania patrí spôsob podľa Sendzimira, obr. 33, ktorý pre kontinuálne pozinkovanie pásov za studena valcovaných používa osobitný spôsob aktivácie povrchu.

Žiarové pozinkovanie sa používa najmä u plechov, pásov, rúr a drôtov, drobných inštalačných predmetov, skrutiek, matíc atď. Žiarovo pozinkované plechy sa dajú dobre strihať a ohýbať bez porušenia vrstvy, pre hlboké ťahanie nie sú vhodné. Majú široké uplatnenie napr. pri výrobe vzduchotechnických a klimatizačných zariadení.

Žiarové cínovanie

Povrchová úprava cínovaním je vhodná hlavne pre obalové materiály v potravinárskom priemysle. V súčasnej dobe, pre nedostatok cínu na svetovom trhu, táto technológia nanášania je nahradzovaná galvanickým pocínovaním, u ktorého spôsobu spotreba cínu je 3 - 6 krát menšia. Pracuje sa súčasne na nových metódach nanášania cínu, a to hlavne s prihliadnutím k jeho úspore. Pri povrchovej protikoróznej ochrane je hrúbka povlakov minimálne 23 - 37 g.m^-2 obojstranne, t.j. 0,0015 - 0,0025 mm. Pretože je cínový povlak katodickým povlakom, musí byť bez pórov. Za určitých podmienok môže mať anodický charakter, t.j. ušľachtilejšie je železo ako cín a rozpúšťa sa cín, napr. v prítomnosti organických kyselín, ktoré tvoria s cínom komplexné anióny - kyselina citrónová. Využiť to z hľadiska protikoróznej ochrany je nebezpečné, lebo sa rozkladom potravín môže tvoriť vodík a korózia. V cínovom povlaku prítomnosť fázy FeSn₂ býva príčinou pórovitosti povlaku. Táto fáza je veľmi tenká - 0,8 % celkovej hrúbky povlaku, takže nemá vplyv na jeho mechanické vlastnosti. Vlastné ponorové cínovanie spočíva v ponorení mokrého plechu s kovovo čistým povrchom cez tavidlo do roztaveného kúpeľa cínu a výstupe plechu z ponorovacej vane cez vrstvu palmového oleja, obr. 34.

Z hľadiska použitia plechov v potravinárskom priemysle je veľmi dôležitá otázka ich koróznej odolnosti. Pre pocínovanie sa používa rafinovaný cín najvyššej čistoty, bez prítomnosti škodlivých prímesí. Pre dokonalú ochranu povrchu sa vyžaduje povlak bez pórov. Ochranu cínových plechov v prostrediach, ktoré pôsobia zvlášť agresívne na cín (ovocné šťavy, kyselina citrónová, vodné prostredie NaCl, organické a anorganické zlúčeniny síry a pod.) je možné zvýšiť ich nalakovaním.

Žiarové olovenie

Ochrana olovením sa osvedčuje pre špeciálne veľmi agresívne prostredie, kde oceľ prichádza do styku napr. s kyselinami a ich výparmi. Hodí sa tiež pre ochranu povrchov proti atmosférickej korózii, pretože na povrchu povlaku sa rýchle vytvára vrstva oxidu olovnatého a zásaditých uhličitanov, ktoré dobre odolávajú pôsobeniu koróznych činidiel. Mechanické vlastnosti olova sú nepatrné, rekryštalizačná teplota je pod normálnou teplotou a už pri malých zaťaženiach intenzívne tečie. Na vzduchu vzniká na povrchu olova oxid a vo vlhkú zásaditý uhličitan olovnatý. Na vzduchu s obsahom sírnych zlúčenín sa vytvára vrstva sulfidu olovnatého. V destilovanej vode, ktorá obsahuje vzduch alebo vo vode s obsahom oxidu uhličitého sa olovo pomerne ľahko porušuje. Nerozpustné je olovo v kyseline sírovej, dusičnej, fluorovodíku ale menej odoláva kyseline fosforečnej, chlorovodíku a morskej vode. Pri olovení z čistého oloveného kúpeľa olovo na povrchu ocelí nevytvorí súvislý povlak, ale zhlukuje sa do kvapôčok; povlak je silne pórovitý. Táto vlastnosť vyplýva z nerozpustnosti olova v železe. Z toho vyplýva, že sa nevytvárajú intermetalické zlúčeniny, priľnavosť povlakov je čisto mechanického charakteru. Pórovitosť povlakov znižuje jeho koróznu odolnosť. Aby sa tieto nepriaznivé vlastnosti odstránili, používajú sa kúpele legované rôznymi kovmi, ktoré vytvárajú so železom intermetalické zlúčeniny. Sú to predovšetkým cín, antimón, arzén, tiež ortuť, fosfor, hliník, bizmut, zinok a kadmium. Najrozšírenejší spôsob legovania je legovanie cínom o obsahu 12 - 15 % (50 %). Pri legovaní antimónom 2 - 6 % zlepšujú sa mechanické vlastnosti povlakov. Zariadenia, ktoré sa používajú k ponorovému pooloveniu, sú rovnaké ako pre zinkovanie a cínovanie.

Žiarové hliníkovanie

Pre mimoriadne dobré korozivzdorné vlastnosti hliníka a vzhľadom na to, že hliníkové povlaky nie je možné vytvoriť elektrolytickou cestou, ponorový spôsob, zvlášť pri kontinuálnom pohliníkovaní, má najväčší význam. Mechanické vlastnosti hliníka v porovnaní s inými technickými kovmi sú nízke ale vyššie ako olova, cínu a zinku. Teplota tavenia hliníka je 660,1°C. Na vzduchu je stály vďaka kompaktnej súvislej dobre priľnutej tenkej (0,1 m) vrstvy oxidu hlinitého. Hliník dobre odoláva morskej vode, roztokom solí koncentrovanej kyseline dusičnej, čiastočne sa rozpúšťa v kyseline sírovej. Neodoláva silným zásadám. Zvlášť mimoriadnu pozornosť vyžaduje príprava povrchu pred pohliníkovaním. Už nepatrné nečistoty zabraňujú vzniku pohliníkovaných miest. Podobne aj tenká, voľným okom neviditeľná vrstva okovín, ktorá vznikla pri styku kovovo čistého oceľového povrchu s kyslíkom, zabraňuje reakciám medzi tekutým hliníkom a oceľou. Tiež vznikajúci oxid hlinitý na povrchu kúpeľa bráni dokonalému pohliníkovaniu. Dokonalé pohliníkovanie sa dosiahne odstránením oxidov z povrchu kúpeľa v mieste ponoru ocele alebo chemickými pochodmi. Najpoužívanejší spôsob je použitie tavidiel, ktoré premenia ťažko taviteľné oxidy na zlúčeniny, ktoré majú také chemické vlastnosti, že sa ľahko odstraňujú z povrchu ocele aj hliníka. Používajú sa tavidlá vo forme vodného roztoku boraxu a chloridu amónneho alebo roztavených solí.

Difúzne pokovovanie

Spoločným znakom tepelných povrchových úprav (žiarové pokovovanie ponorom, plátovanie, tepelne spracované galvanické a metalizované povlaky a povlaky vytvorené vlastnou difúziou) je difúzny proces medzi povlakom a základným materiálom.

Difúzne procesy podľa spôsobu nanášania resp. skupenstva, v ktorom difúzia prebieha, sa rozdeľujú na:

- difúziu v tuhých fázach

- plátovanie,

- tepelne spracované metalizované povlaky,

- povlaky z práškov.

- difúziu z tekutej fázy do fázy tuhej

- povlaky získané žiarovým ponorom,

- natavované galvanické povlaky,

- alumetované povlaky.

- difúziu z plynnej fázy do tuhej

- povlaky vznikajúce odparovaním,

- katodickým rozprášením vo vákuu.

Povlaky, vytvorené difúznym pokovovaním, vytvárajú nehomogénny kovový povlak, ktorý sa vyznačuje zvýšenou koncentráciou difundujúceho kovu v povrchových vrstvách základného materiálu.

Details: Published: 10 January 2025

There is no translation available.

Зварювання неплавким електродом в середовищі захисних газів

Зварювання неплавким електродом в середовищі захисного газу або технологія, що позначається абревіатурами (TIG - Tungsten Inert Gas), (WIG - Wolfram inert gas) або (GTAW - Gas Tungsten Arc Welding) і на кресленнях відповідно до STN EN ISO 4063 як метод 141 є технологією зварювання плавленням. Під час зварювання електрична дуга горить між вольфрамовим (вугільним) електродом і зварюваним матеріалом у захисній атмосфері інертних газів (рис. 15). Інертні гази захищають розплавлений метал шва від впливу навколишньої атмосфери.

Електрична дуга для зварювання складається з двох частин. Внутрішня область, представлена плазмою, в якій відбувається іонізація газу, і зовнішня область, т.зв. рекомбінація, в якій відбувається нейтралізація позитивних іонів.

Основними параметрами зварювання є: зварювальний струм, швидкість зварювання та напруга електричної дуги. На якість зварних з'єднань впливають полярність струму, діаметр і геометрія торця неплавкого електроду, виліт електроду з сопла, використовуваний захисний газ і його чистота, а також кваліфікація зварювальника, якщо це не автоматизований метод зварювання. Технологія зварювання неплавким електродом допускає зварювання на постійному або змінному струмі. При використанні постійного струму, якщо електрод є катодом, з'єднаним з (-) полюсом, зварювальна дуга утворюється потоком електронів, що переміщуються від катоду в бік зварюваного матеріалу, і потоком частинок іонізованого газу (+), що рухаються у бік катоду. Це зварювання називається зварюванням на прямій полярності. При цьому зварюванні 1/3 тепла припадає на електрод, а 2/3 - на зварювальний матеріал, завдяки чому виконується глибоке проплавлення, яке застосовують для зварювання високолегованих сталей /аустенітних/, міді, нікелю та їх сплавів.

Інертний газ, що використовується, виконує захисну функцію і значно впливає на іонізацію. Якщо електрод є анодом, при підключенні до (+) полярності, електрони переміщуються до електроду, а позитивно заряджені іони переміщуються до зварюваного матеріалу. Це зварювання на зворотній полярності. Недоліком такого підключення є те, що 2/3 тепла виділяється на електроді, а 1/3 на зварюваному матеріалі, що викликає нестабільність електричної дуги. Використовуваний інертний газ виконує захисну функцію, а також очищає позитивно заряджені іони. Такий спосіб підключення має обмежене застосування.

Зварювання на змінному струмі застосовують при зварюванні алюмінію та його сплавів. Використовується так звана очисна дія захисних газів. Зміна полярності зварювального електроду при подачі змінного струму призводить до очищення поверхні від важкоплавких оксидів (наприклад, Al2O3) за рахунок руху позитивно заряджених іонів. Зварювальна дуга стабілізується керуючим дуговим розрядом або генератором високої частоти.

В даний час на практиці перспективним є зварювання постійним пульсуючим зварювальним струмом. За рахунок впливу імпульсів прямої полярності зварювального струму матеріал розплавляється, а під час дії основного струму кристалізується зварний шов. Цей оперативний спосіб зварювання дозволяє отримувати високоякісні зварні шви тонких сталевих листів і фольги, а також кольорових металів і їх сплавів.

Під час TIG зварювання електрична дуга запалюється коротким замиканням, при контакті вольфрамового електроду до поверхні мідної вставки при зварювальних струмах до 10 А, а потім піднімаючи електрод на кілька мм. Потім дуга переноситься від місця початкового запалювання до місця зварювання. Виконувати коротке замикання на основному матеріалі не рекомендується через вплив вольфраму з неплавкого електроду на зварювальну ванну. Частіше використовуваним способом запалювання зварювальної дуги є так зване безконтактне, без короткого замикання,(високочастотне) запалювання дуги за допомогою іонізатора напругою до 1000 В. Іонізаційні властивості використовуваних захисних газів сприяють стабільному горінню електричної дуги.

Швидкість зварювання при ручному зварюванні регулюється зварювальником. При автоматизованих методах зварювання застосовуються швидкості зварювання в залежності від товщини матеріалів, що зварюються, в межах 200-400 мм.хв-1. За прямої полярності можна використовувати вищі швидкості зварювання, ніж при зварюванні на змінному струмі і постійному імпульсному струмі завдяки вищій стабільності зварювальної дуги. Швидкість зварювання також залежить від просторового положення зварювання.

Довжина зварювальної дуги може змінюватися від 3 до 12 мм. Зі збільшенням довжини зварювальної дуги розширюється зона термічного впливу шва і знижується ефективність захисного газу. Коротка зварювальна дуга (3-6 мм) використовується при зварюванні матеріалів з низькою теплопровідністю, наприклад, високолегованих сталей, Ni, Ti та їх сплавів. Дуга (6 - 10 мм) застосовується для зварювання матеріалів з високою теплопровідністю, таких як Cu, Al та їх сплавів. Для зварювання міді та її сплавів застосовують довжину дуги більше 10 мм.

Захисний газ повинен забезпечувати ефективний захист зварювальної ванни від негативного впливу навколишньої атмосфери. Ефективність захисту зварного шва залежить від типу і чистоти інертного газу, швидкості потоку газу з керамічного сопла пальника. При цьому створюються сприятливі умови для запалювання дуги та її стабільного горіння протягом усього процесу зварювання. Такі фактори впливають на теплову потужність TIG дуги, форму, розміри, цілісність і продуктивність зварювання.

Відповідно до стандарту STN EN ISO 14175 захисні гази, що використовуються при TIG зварюванні, поділяються на три основні групи:

- інертні гази (аргон, гелій, суміші аргон + гелій), які використовуються як основний газовий захист при зварюванні. Сюди входять гази: найбільш використовуваним інертним газом є аргон, який не утворює хімічних сполук з жодним елементом і є теплопровідним. Забезпечує якісне запалювання зварювальної дуги. Він має високу стабільність, і стовп дуги досягає високої температури;

- гелій має значно вищу теплопровідність, ніж аргон. Однак тепловіддача дуги, що горить в гелії, дуже висока, і він використовується для зварювання теплопровідних матеріалів більшої товщини. При TIG зварюванні найчастіше використовуються суміші Ar - He 70/30 (70% Ar, 30% He), Ar - He 50/50 і Ar - He 30/70 (30%Ar, 70%He). Зі збільшенням вмісту гелію в сумішах Ar + He збільшується напруга на дузі і тепловіддача TIG дуги, що позитивно впливає на форму і розміри зварного шва;

- відновлювальні гази забезпечують додатковий захист навколишніх ділянок біля шва, які були нагріті до більш високої температури і якщо первинний газовий захист не є ефективним. Використовуються також суміші аргону і водню або азоту і водню;

- неактивні гази, в основному, використовуються, як вторинний захист для матеріалів, схильних до окислення та газифікації при підвищених температурах, наприклад, при зварюванні нікелю та їх сплавів. Найчастіше використовується для захисту нагрітого матеріалу з боку кореня, захисту зварного шва при його охолодженні та ін. Для цього найбільш використовуваним газом є азот.

Обладнання для зварювання неплавким електродом на постійному струмі складається із зварювального джерела, що представляє собою випрямляч, балона з інертним газом, що знаходиться під тиском, редукційних клапанів, блоку запалювання, регулювання захисних газів і циклу охолодження, блоку з високочастотним іонізатором, блоку охолодження, зварювальних кабелів із затискачем заземлення і пальника.

Обладнання для зварювання на змінному струмі складається з джерела зварювання, яким є трансформатор, балона з інертним газом, редукційних клапанів, блоку управління, стабілізатора дуги для зміни полярності, батареї конденсаторів для підвищення ефекту очищення, блоку запалювання з високочастотним іонізатором, блоку охолодження, зварювальних кабелів з затискачем заземлення та пальником.

Зварювальний пальник використовується для подачі зварювального струму на неплавкий електрод, а також подачі захисних газів до місця зварювання. Його розміри залежать від використовуваного зварювального струму і охолоджувального середовища. Найважливішими частинами зварювального пальника є зварювальне сопло (насадка), неплавкий електрод і перемикач зварювального струму.

Сопло пальника служить для ламінарної, а не турбулентної подачі захисних газів до місця зварювання. Сопла зазнають термічного навантаження під час зварювання, тому виготовлені з кераміки. Вони змінні, їх форма і геометрія вибираються в залежності від товщини зварюваних матеріалів, діаметру неплавкого електроду і параметрів зварювання. Внутрішній діаметр насадок знаходиться в діапазоні від 8 до 25 мм.^-1.

Неплавкі електроди виготовляють із тугоплавких матеріалів. Для TIG-зварювання використовують кілька типів електродів, визначених у стандарті STN EN ISO 6848.

- вольфрамові неплавкі електроди /придатні для зварювання на постійному і змінному струмі/;

- вольфрам-торієві електроди володіють тривалішим терміном експлуатації і можуть бути більш навантажені струмом, ніж чисті вольфрамові електроди;

- вольфрамово-цирконієві електроди мають триваліший термін експлуатації і можуть використовуватися для більших струмів. Коштують вони досить дорого;

Через високі термічні напруження зварювальні електроди необхідно охолоджувати захисним газом навіть після згасання електричної дуги. В залежності від типу з'єднання використовується виліт електроду з сопла в діапазоні від 1,5 до 3 діаметрів електрода. Для підтримки стабільної зварювальної дуги торець неплавкого електроду загострюють на конус з кутом при вершині від 30 до 120º.

Для підтримування стабільної зварювальної дуги, зварювальний пальник необхідно охолоджувати повітрям або водою.

Присадні матеріали для зварювання

Присадні матеріали для TIG зварювання представлені у вигляді:

- зварювальних прутків, які використовуються при ручному зварюванні. Діаметр зварювальних прутків f 1 - 8 мм, довжина - 600 - 1000 мм. Для зварювання використовують також трубчасті прутки;

- зварювальні дроти, які використовуються при механізованому і автоматизовано зварюванні. Зварювальний дріт має діаметр від 0,8 до 2,4 мм для зварювання та максимальний f 5 мм для наплавлення.

Присадні матеріали при TIG зварюванні виконують кілька функцій. Їх завдання - поповнити об'єм зварювальної ванни і створити зварний шов необхідної форми і поперечного перерізу, забезпечити легування зварного металу добавками або компенсувати втрати від вигоряння елементів у зварювальній дузі і тим самим покращити його цілісність та експлуатаційні властивості (наприклад, стійкість до утворення тріщин і порожнин), для розкислення зварювальної ванни, покращення формування зварного шва тощо.

Форма та розміри зварювальних поверхонь, в залежності від товщини зварних швів, встановлені стандартом STN EN ISO 9692-1. При ручному дуговому TIG зварюванні, як і при газовому зварюванні, використовується лівостороннє і правостороннє зварювання.

Зварювання неплавким електродом застосовується для зварювання тонких сталевих листів, листів Al і його сплавів, де при зварюванні застосовується очисний ефект змінного струму. Можливе зварювання з використанням додаткових матеріалів або без них, що підходить для ремонту та відновлення деталей машин.

Details: Published: 12 December 2022

There is no translation available.

Konverzné povlaky

Konverzné povlaky vznikajú reakciou kovového povrchu s prostredím, v ktorom sa kov počas povrchovej úpravy nachádza. Upravovaný kov sa teda zúčastňuje chemickej reakcie, a z toho vyplýva aj zloženie príslušného konverzného povlaku. Takýto povlak obsahuje aj chemické zlúčeniny, ktoré vznikli z upravovaného kovu a jednej alebo viacerých zložiek použitého kúpeľa. Konverzné povlaky sa vyznačujú pomerme veľkým elektrickým odporom, čo sa využíva najmä v protikoróznej ochrane kovových povrchov. Konverzné povlaky sa ďalej vyznačujú vysokou priľnavosťou k základnému kovu a nerozpustnosťou vo vode a iných rozpúšťadlách.

Fosfátovanie

Fosfátovanie je chemický proces, pri ktorom ponorením alebo postrekom vzniká z roztokov kyseliny fosforečnej alebo fosforečnanov kovov na kovovom povrchu tenká, jemne kryštalická vrstva nerozpustných fosforečnanov kovov. Pretože vrstvy sú značne pórovité, a teda nasiakavé, plnia rad funkcií:

vytvárajú protikoróznu ochranu kovových súčiastok,
zlepšujú priľnavosť náterovej látky k povrchu kovu a zabraňujú podhrdzaveniu náteru,
zmenšujú trecie sily,
zlepšujú priľnavosť mazadla,
slúžia ako elektroizolačná vrstva.

Fosfátovacie roztoky sú v podstate dihydrogénfosforečnany, obr. 1:

zinočnaté
mangánaté
vápenato-zinočnaté
železnaté
vápenaté

Obr 1

Obr 1a

Fosfátovací prípravok na báze fosforečnanu zinočnatého obsahuje ako základnú látku voľnú kyselinu fosforečnú H₃PO₄a dihydrogénfosforečnan zinočnatý Zn(H₂PO₄), ktorý je v rovnováhe s hydrogénfosforečnanom a fosforečnanom, ako aj s kyselinou fosforečnou. Vytvorenie kvalitného fosfátového povlaku vyžaduje zabezpečenie čistého kovového povrchu dokonalým odmastením, odstránením korózych produktov, okovín a iných nečistôt z upravovaného povrchu. Fosfátovacie prostriedky sa aplikujú buď ponorovým procesom alebo postrekom. Kvalita fosfátových povlakov sa vyjadruje ako plošná hmotnosť povlaku (g.m^-2). Povlaky s malou plošnou hmotnosťou (0,3 až 6 g.m^-2) sa používajú na úpravu povrchu pod nátery a povlaky s veľkou plošnou hmotnosťou (6 až 30 g.m^-2) majú veľmi dobrú odolnosť proti korózii.

Chromátovanie

Chromátové vrstvy sa vytvárajú oxidačno - redukčnými procesmi na povrchu neželezných kovov, najmä zinku, kadmia, hliníka, horčíka, medi, mosadze, cínu, striebra z roztokov zlúčenín šesťmocného chrómu. Vrstva je amorfná a obsahuje komplexy trojmocného a šesťmocného chrómu. Chromátovanie sa používa ako ochranná a dekoratívna úprava, alebo sa ním vytvára medzivrstva pod nanášané nátery.

Chromátovú vrstvu predstavuje zložitá sústava chromátov chrómu a chrómanu zinočnatého. Uvedené reakcie sú sprevádzané zvyšovaním pH roztoku v blízkosti povrchu zinku, čo spôsobuje vznik ťažko rozpustných hydroxidov zinku, trojmocného chrómu a ich solí. Tieto zlúčeniny zapĺňajú póry chromátovej vrstvy, v dôsledku čoho vzniká na povrchu zinku bariérová vrstva, ktorá chráni povrch zinku pred koróziou. Na kvalitu chromátovej vrstvy má okrem zloženia roztoku a pracovných podmienok chromátovania vplyv tiež teplota sušenia chromátovej vrstvy, ktorá nesmie prekročiť 60 až 70°C. Zatiaľ čo predtým sa používali chromátovacie roztoky s relatívne vysokou koncentráciou CrCO₃ alebo chrómanov - 100 g.l^-1, dnes sa používajú prípravky, ktoré majú nízke koncentrácie Cr0₃ 1 až 10 g.l^-1. Chromátovanie sa realizuje pri teplote okolia, čas sa pohybuje od 1 do 5 min. Väčšina v súčasnosti používaných chromátovacích roztokov na báze chrómu je zložená zo zmesi Cr³⁺ a Cr⁶⁺, kyseliny dusičnej, niektorých inhibítorov korózie a tiež prísad, ktoré zlepšujú štruktúru chromátových vrstiev. Farba chromátovej vrstvy závisí od chemického zloženia roztoku a môže sa meniť od svetlomodrej cez olivovú až po čiernu. Farebné chromátové vrstvy (zložené predovšetkým zo zmesi solí a hydroxidov Cr³⁺ a Cr⁶⁺) majú oveľa lepšie ochranné vlastnosti ako bezfarebné alebo svetlomodré chromátové vrstvy, ktorých základom sú hydroxidy Cr³⁺ a zinku. Z environmentálneho hľadiska sú najprijateľnejšie chromátovacie roztoky, ktoré obsahujú chróm len vo forme Cr³⁺. V poslednom období sa začínajú používať kombinované ochranné vrstvy - chromát a polymér (acetáty, mikromnožstvá polyoxietylénalkylfenolov a organosilikátov).

Eloxované povlaky

Medzi najvýznamnejšie povrchové úpravy hliníka a jeho zliatin patrí anodická oxidácia (eloxovanie). Eloxované povlaky vynikajú vysokou koróznou odolnosťou, značnou tvrdosťou a oteruvzdomosťou. Sú veľmi dobrými elektrickými izolátormi. Eloxované povlaky hliníka a jeho zliatin sa využívajú v architektúre, v automobilovom priemysle, v doprave, v elektrotechnike, ale aj na výrobky dennej potreby.

Pri anodickej oxidácii sa vytvára na povrchu hliníka vo vhodných kúpeľoch povlak oxidu hlinitého pôsobením jednosmerného alebo striedavého prúdu. Upravovaný predmet je upevnený na závesoch ako anódy, katódy tvorí hliník, olovo, titán alebo nehrdzavejúca oceľ. Zjednodušene možno reakčný mechanizmus tvorby anodického povlaku v kúpeli s kyselinou sírovou opísať týmito reakciami:

Anóda: 2 Al + 3 SO₄^2- + 3 H₂O - 6 e^- → Al₂O₃ + 3 H₂SO₄

Al₂O₃ + 3 H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3 H₂O

Katóda: 2 H₃O⁺ + 2 e^- → H₂ + 2 H₂O

Reakcia Al₂O₃ + 3 H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3 H₂O je nežiaduca, pretože rozpúšťa vytvorený oxid hlinitý a zároveň viaže voľnú kyselinu sírovú, čím sa znižuje vodivosť oxidačného kúpeľa. Spätné rozpúšťanie vytvoreného povlaku prebieha tým rýchlejšie, čím je vyššia teplota a koncentrácia kyseliny v elektrolyte. Dobré chladenie a miešanie kúpeľa významne potláča rozpúšťanie vytvoreného povlaku. Pri bežnej anodickej oxidácii v kyseline sírovej a pri použití jednosmerného prúdu je zvyčajná anódová prúdová hustota j_A = 1 až 1,5 A.dm^-2, teplota 18 až 20°C a počas 40 až 60 min sa dosiahne hrúbka povlakov 10 až 20 μm. Tvrdé anodické povlaky vznikajú v chladených a intenzívne miešaných kúpeľoch. Pracovná teplota je -5 až +5°C, anódová prúdová hustota j_A = 2,5 až 5 A.dm^-2. Ich hrúbka býva 30 až 75 μm.

Okrem kyseliny sírovej sa používajú na anodickú oxidáciu aj iné kúpele, a to roztoky obsahujúce kyselinu šťaveľovú, fosforečnú, a roztoky, ktoré obsahujú oxid chrómový. Štruktúru anodicky oxidovanej vrstvy Al₂O₃ tvorí bezpórovitá veľmi tenká bariérová vrstva na rozhraní s kovom a vonkajšia podstatne hrubšia pórovitá časť povlaku. Často sa vychádza z predstavy o pravidelnej štruktúre vrstiev, ktoré pozostávajú z hexagonálnych buniek, ktorých stredom prechádzajú póry (obr. 2). Priemer pórov závisí od druhu použitého elektrolytu, hrúbka vrstvy od použitého napätia pri oxidácii. Oxidová vrstva hliníka, vytvorená anodickou oxidáciou, sa môže ďalej vyfarbovať jednou z troch metód, ktoré sa odlišujú charakterom vyfarbujúcej látky a jej polohou v oxidovom filme.

Adsorpčné vyfarbovanie, pri ktorom organické farbivá alebo anorganické pigmenty vstupujú do otvorov pórov v oxidovom povlaku a sú adsorbované v oblasti susediacej s povrchom oxidového povlaku.

Elektrolytické integrálne vyfarbovanie spočíva v tom, že povrch hliníka je súčasne eloxovaný i vyfarbovaný. Farebný efekt sa dosiahne v dôsledku špeciálnej mikroštruktúry Al₂O₃ a superpozíciou jemných častíc zabudovaných priamo vo vnútri oxidovej vrstvy.

Elektrolytické vyfarbovanie, pri ktorom sa najprv v prvom stupni vytvorí oxidový film. V druhom stupni sa koloidné čiastočky kovu ireverzibilne ukladajú na dne pórov oxidového filmu pôsobením striedavého prúdu na roztok soli príslušného kovu. Podobne ako pri integrálnych farebných povlakoch, farebnosť sa dosiahne rozptylom svetla na kovových čiastočkách. Tento spôsob vyfarbovania anodicky oxidovaného hliníka našiel svoje uplatnenie vo výrobe selektívnych vrstiev pre solárne kolektory.

Utesňovanie pórov

Anodickou oxidáciou vytvorená pórovitá vrstva na hliníku a jeho zliatinách má veľký špecifický povrch. Ak sa tieto póry nezaplnia (napr. vyfarbovaním) alebo neuzavrú, potom bude mať anodicky oxidovaný povlak menšiu koróznu odolnosť a vyššiu navlhavosť. Medzi používané spôsoby utesňovania eloxovaného hliníka patrí napr. utesňovanie horúcou destilovanou alebo deionizovanou vodou (hydro termálny spôsob), vodnou parou, organickými roztokmi, anorganickými pigmentami alebo studeným utesňovaním v roztokoch, ktoré obsahujú katióny Ni²⁺ a anióny F^-. Novou metódou je uzatváranie pórov metódou sól-gél.

Obr 2