Powłoki metalowe są efektywną metodą zmniejszania lub zapobiegania korozji stopów żelaza. Najczęściej stosuje się cynk i aluminium lub ich stopy, zwykle w postaci powłok metalowych nakładanych zanurzeniowo lub natryskiwanych cieplnie, ponieważ chronią one stal i żeliwo zarówno przez działanie barierowe, jak i działanie elektrochemiczne. Powłoki  muszą być szczelne, nieprzepuszczalne, powinny posiadać dobrą przyczepność do podłoża i zdolność krycia powierzchni. Istotną rolę dla uzyskania powłok odpowiedniej jakości odgrywa dokładne przygotowanie powierzchni pokrywanego metalu oraz przestrzeganie warunków technologicznych procesu nanoszenia warstwy [1].

Powłoki metalowe

Powłoka jest to warstwa materiału wytworzona w sposób naturalny lub sztuczny albo nałożona sztucznie na powierzchnię przedmiotu wykonanego z innego materiału, w celu uzyskania określonych właściwości technicznych lub dekoracyjnych.

W zależności od technologii nanoszenia powłoki metalowe mogą być zanurzeniowe (ogniowe), natryskiwane cieplnie, elektrolityczne (galwaniczne), platerowane, napawane [2], [[3].

Powłoki zanurzeniowe (ogniowe)

Powłoki metalowe nakładane metodą zanurzeniową są skutecznym, długotrwałym i ekonomicznym zabezpieczeniem, głównie stopów żelaza przed korozją elektrochemiczną, a w wypadku niektórych rodzajów powłok także przed korozją chemiczną. Nanoszenie powłok polega na zanurzaniu pokrywanego metalu w kąpieli z roztopionego metalu powłokowego, dlatego nakładany metal musi mieć stosunkowo niską temperaturę topnienia, a metal pokrywany nie może tracić swych właściwości fizycznych w tej temperaturze [2].

Na rys. 1 przedstawiono przebieg procesu cynkowania ogniowego, gdzie zasadnicza faza polega na zanurzeniu przygotowanych części w kąpieli cynkowej (blok czerwony).

Rys.1. Przebieg procesu cynkowania ogniowego

Powłoki cynkowe skutecznie zabezpieczają powierzchnie drutów, blach i rur stalowych narażonych na działanie czynników atmosferycznych. Stosuje się je do ochrony elementów konstrukcji budowlanych, rur do przesyłania gorącej i zimnej wody. Powłoki cynkowe stanowią dobry podkład pod powłoki malarskie, znacznie przedłużając ich żywotność. Powłoki cynkowe są szczególnie przydatne w środowiskach słabo kwaśnych i słabo zasadowych.

Powłoki aluminiowe . Aluminiowanie zanurzeniowe polega na wytwarzaniu powłok aluminiowych na elementach konstrukcji i urządzeń wykonanych ze stali, staliwa lub żeliwa, a narażonych na korozję w wodzie, atmosferach przemysłowych, gazach spalinowych oraz na oddziaływanie temperatur do około 900°C a okresowo do 1100°C. Stale żaroodporne aluminiowane zwiększają swe właściwości żaroodporne i mogą pracować w środowiskach bardziej agresywnych, szczególnie zawierających siarkę.

Powłoki natryskiwane cieplnie

Powłoki natryskiwane cieplnie mogą spełniać funkcję, zabezpieczenia przed korozją, podwyższenia odporności na zużycie przez tarcie, podwyższenia właściwości powierzchniowych, dekoracyjną. Materiał powłokowy jest topiony w urządzeniu do natryskiwania lub poza nim, a następnie rzucany na odpowiednio przygotowaną powierzchnię, przy czym powierzchnia nie jest w tym procesie nadtapiana. Przykładowe metody: natryskiwanie łukowe, natryskiwanie płomieniowe drutem [4], [5].

Rys.2. Urządzenie do natryskiwania łukowego: 1,7-sprężone powietrze, 2- prowadnik drutu ze stykiem elektrycznym, 3-warstwa natryskiwana, 4-podłoże, 5- łuk elektryczny, 6-układ podający drut z określoną prędkością [6]

 Powłoki aluminiowe stosuje się na konstrukcje pracujące w środowisku o kategorii korozyjności C4 i wyżej wg [7]  i pH 4 do 8.

Powłoki cynkowe  stosowane są na konstrukcje eksploatowane w różnych środowiskach, w zakresie pH 6 do9.  Powłoka jest elektroujemną w stosunku do wyrobów stalowych spełnia funkcje role, mianowicie oddziela chronione podłoże od środowiska korozyjnego a także umożliwia protektorowanie (ochronę elektrochemiczną) podłoża w przypadku wystąpienia nieciągłości powłoki (np. na skutek mechanicznego uszkodzenia).

Wytyczne projektowania powłok metalowych

Wytyczne projektowania powłok ochronnych konstrukcji metalowych podano w normach [1] oraz [7].  Zasadnicze zasady obejmują:

1. Zalecany jest prosty kształt elementów konstrukcyjnych,
2. Unikać otworów i szczelin, w których woda może pozostać,
3. Zachować wymiary zapewniające wentylację i odprowadzenie wody,
4. Miejsca niedostępne trzeba uszczelniać, aby odciąć dostęp powietrza i wilgoci,
5. Należy zapobiegać, jeśli jest to możliwe, powstawaniu ogniw galwanicznych lub izolować w razie potrzeby powierzchnię metalu,
6. W elementach przeznaczonych do cynkowania należy zapewnić otwory odpowietrzające,
7. Należy zapewnić łatwy dostęp do nałożenia powłoki ochronnej.

Na rys.3. pokazano zależnośc trwałosci powłoki cynkowej w środowiku korozyjnym i wymagane grubości powłoki

Rys.3. Typowa trwałość powłoki cynkowej: (1) – grubość powłoki w μm, (2)- trwałość powłoki do pierwszej konserwacji w latach

 [1]

Tab.1. Ubytki korozyjne powłoki cynkowej [1]

Rys.4. Wytyczne do przygotowania szczelin i odstępów elementów do cynkowania: 1- unikać spoin przerywanych elementów usztywniających, 2- unikać małych wycięć w usztywnieniach, 3-preferować spoiny ciągłe, 4-preferowac duże wycięcia ułatwiające dostęp, 5- preferować wzmocnienia oddalone dostatecznie daleko, 6-unikać umieszczani kątowników blisko siebie, gdyż uniemożliwione jest zabezpieczeni powierzchni zbliżonych do siebie, 7-preferowac ciągłe spoiny  lub teowniki o podobnym przekroju  [1]Literatura

1. PN-EN ISO 14713-1:2010, Powłoki cynkowe – Wytyczne i zalecenia dotyczące ochrony przed korozją konstrukcji ze stopów żelaza, Część 1: Zasady ogólne dotyczące projektowania i odporności korozyjnej
2. Głowacka M., Łabanowski, J., (2014), Inżynieria powierzchni. Wybrane zagadnienia. Wydawnictwo PWSZ Elbląg, [http://www.pwsz.elblag.pl/assets/files/wydawnictwo/spis_tresci/spis-tresci-glowacka-labanowska-inzynieria-powierzchni.pdf.pdf ]
3. Buczek E. (1983), Antykorozyjne zabezpieczenia rur i konstrukcji stalowych: Część I. Powłoki cynkowe: Tom I, Centralny Ośrodek Informacji Budownictwa
4. Baraniak A., Piłat S., (2008), Analiza wymagań normatywnych dotyczących powłok natryskiwanych cieplnie. Inżynieria Powierzchni, 1
5. Buczek E. (1983), Antykorozyjne zabezpieczenia rur i konstrukcji stalowych: Część IV. Powłoki aluminiowe, ołowiowe, cynowe, Tom IV, Centralny Ośrodek Informacji Budownictwa
6. Navicor.pl, (2015), Cynkowanie aluminiowanie metalizacja natrysk – Metalizacja, [ http://www.navicor.pl/?Uslugi___Antykorozja___Metalizacja#.V0jFTr5O8uI ]
7. PN-EN ISO 12944-2:2001, Farby i lakiery. Ochrona przed korozją konstrukcji stalo-wych za pomocą ochronnych systemów malarskich. Część 2: Zasady projektowania

________________________________