Blog
Čištění a konzervace zbraní
Vzhledem k tomu, že se zaobíráme vývojem průmyslových antikorozních prostředků, včetně těch, co jsou určeny na zbraně, bude tento článek zaměřen na zbraně, korozi kovů a zkušenosti s testováním různých dostupných prostředků. Nebude vyčerpávající, ale poskytne základní informace a některé návody.
Vše začíná u kovového materiálu. Korozní odolnost výrobku závisí na celé řadě faktorů, z nich většina se navzájem ovlivňuje. Už samotná surovina, z které je zbraň vyrobena, je zásadní pro další korozní chování. I když se jedná o stejnou třídu oceli, každý výrobce má trochu jiné složení a technologii výroby i zpracování. Navíc i jednotlivé tavby a šarže od stejného výrobce se obvykle trochu liší svým složením a strukturou. Samo tepelné a mechanické zpracování oceli na polotovar (kulatina, plechy) ovlivňuje korozní odolnost také. K tomu pak přistupuje opracování polotovaru na jednotlivé díly u výrobce. Obráběním je materiál mechanicky a tepelně namáhán, používají se různé obráběcí kapaliny (z nichž některé korozi doslova nastartují), používají se různé procesy a chemikálie mezioperačního mytí obrobků. To vše není schopen uživatel zbraně ovlivnit a je na výrobci, jak se s tím popere. Navíc soubor těchto faktorů má jeden nepříjemný důsledek. Nelze zaručit, že určitá výrobní šarže zbraně, bude mít stejnou korozní odolnost, jako ta další. Proto ani nelze uživatelsky srovnávat své zkušenosti s odolností určitých zbraní.
Nicméně pro uživatele platí několik praktických zákonitostí. Z čím více dílů je zbraň vyrobena, tím je na korozi náchylnější. Také kombinace různých kovových materiálů toto riziko zvyšuje. Stačí i různé druhy oceli, nebo různé povrchové úpravy, které jsou v kontaktu. Dokonce má důležitý vliv i hrubost opracování povrchů. Například pokud dosedá leštěný povrch na broušený, dojde za určitých podmínek k tvorbě galvanického článku. Také tvar dílu nebo i celé zbraně výrazně ovlivňuje tvorbu koroze. Vyčnívající části a ostré rohy jsou horší, než plynulé přechody a zaoblené rohy. Například některé pistole mají na závěru ostré drážkování. Jenže toto drážkování zachytává prach, který tvoří korozní jádra, také vlhkost, která vytváří galvanický článek a členitost povrchu vytváří rozdělení potenciálu na anodu a katodu. Nebo muška z ostrými úhly bude náchylnější na korozi než se zaoblenými.
Koroze je soubor celé řady chemických, elektrochemických, nechemických a biologických procesů. Koroze se dělí podle druhu napadeného materiálu, podle dějů, které ji způsobují, podle reakčního prostředí, podle vzhledu apod. Z hlediska zbraní jsou však nejdůležitější procesy (v pořadí): Elektrochemická, chemická a biologická. Tím, že je zbraň vystavena působení vnějšího prostředí s různou relativní vlhkostí, zahřívá se a ochlazuje, dochází ke kondenzaci vody, nebo přijde přímo do styku s vodou, jsou vytvořeny dobré podmínky pro rozvoj koroze v elektricky vodivém prostředí. Tím, že se zbraň bere do rukou dostává se na ni další agresivní elektrolyt. Přičemž elektrochemická koroze je rychlá a progresivní. Ale také je palná zbraň vystavena působení agresivních chemikálií. Nejenom z ovzduší, ale především vznikajících při výstřelu. Dochází k rozkladu střelného prachu na dusíkaté sloučeniny, v hlavni se otírá měď nebo olovo. I když obecně je chemická koroze pomalejší, než elektrochemická, tak u palných zbraní jsou hlaveň, ústí, nábojová komora, vyhazovací mechanizmus, závěr, píst apod. ovlivněny redox reakcemi plynů zásadně a srovnatelně. Tím, že se z rukou a vnějšího prostředí dostává na zbraň mikrobiologická kontaminace, určitou roli hraje i biologická koroze.
Z toho všeho vyplývá, že zbraně je nutné proti korozi chránit a ošetřovat. Žádná povrchová úprava totiž není 100% účinná a nevydrží věčně.
Nejběžnějšími postupy povrchových úprav jsou pasivace a konverzní pokovení. Nověji se stále ve větší míře začíná uplatňovat i nanášení keramických povlaků. Pasivace je chemická reakce mezi kovem a chemickým prostředkem za vzniku tenké povrchové vrstvy. Tato vrstva posouvá chemickou rovnováhu korozních reakcí a vytváří bariéru bránící průniku plynů a elektrolytů ke kovu. Nejčastěji se jedná o tzv. brynýrování, kde nejvýznamnější je černění. Jedná se o řízenou oxidaci železa na Fe3O4. Případně jde o kombinaci oxidů a fosfátů, nebo chromátů.
Z konverzních ochran pokovením se nejčastěji setkáváme s chromováním, méně často s niklováním a zlacením. Zlacení je sice vůči korozním procesům nejodolnější, ale má malou mechanickou odolnost. Chromování má slabší odolnost v silně zásaditém prostředí a Ni je méně účinný, než Cr.
Jedny z velice účinných ochran a současně vytvářejících estetické efekty je tvorba keramických povlaků. Ty velmi zvyšují mechanickou odolnost povrchu oceli (nebo dalších kovů), obvykle snižují tření, několika násobně zvyšují korozní odolnost, zvyšují i dielektrickou pevnost. Z nich jsou nejvíc využívány postupy (je jich několik) nanesení keramické vrstvy nitridu titanu. Zajímavých barevných efektů se dosahuje oxynitridem nebo nitridem hliníko-titanovým.
Všechny skupiny ochran mají svoje slabá místa, i když jsou jinak velmi účinné. S výjimkou nitridů nevydrží dlouhodobé mechanické namáhání na otěr a oděr. Neodolávají silným oxidujícím kyselinám, ani silným zásaditým elektrolytům. Tedy podmínky, které u palných zbraní běžně nastávají. Nic nevydrží věčně. Proto je nutné průběžně zbraň ošetřovat dalšími prostředky.
Palnou zbraň bychom mohli rozdělit do čtyř základních zón z hlediska různého korozního prostředí.
- Části, které přichází do styku jen se spalinami.
- Části, které přichází do styku se spalinami a jiným kovem (hlaveň a nábojová komora).
- Části, které nepřichází do styku se spalinami, ale jsou vystaveny působení vnějšího prostředí.
- Části, které nepřichází do styku se spalinami a nejsou vystaveny přímému účinku vnějšího prostředí (vnitřní součástky).
Spaliny jsou silně agresivní, takže je nutné je odstranit a současně ihned neutralizovat reakce, ke kterým již došlo. Tam, kde dojde k uvolnění ještě částic mědi nebo olova, dochází k tvorbě galvanického článku. Vnější prostředí ovlivňuje povrch kovů nejen tvorbou elektrolytu v podobě zkondenzované vlhkosti nebo deště, případně dotyku rukou, ale také stykem s oxidačními a redukčními plyny a působením UV záření na konzervační prostředek. Vnitřní součásti, které nejsou vystaveny přímému účinku povětrnosti jsou zase obdobou kondenzační komory.
Proto jsou na prostředky určené k čištění, konzervaci a mazání palných zbraní kladeny velice široké požadavky, které jsou mnohem náročnější než pro běžnou průmyslovou výrobu. Okruhy problémů, které by měl takový prostředek řešit jsou zhruba tyto:
- Rozpouštění spalin.
- Rozpouštění předchozích přípravků. Každý přípravek stárne (mění se) a vyčerpává se. Navíc přípravky od různých výrobců se nemusí spolu snášet. Takže je vhodné předchozí přípravek odstranit před nanesením nového.
- Nevodivě od sebe oddělit součástky a mikročástice otřených (odřených) kovů. Tedy fungovat jako účinné dielektrikum.
- Mikročástice otřených (odřených) kovů uvolňovat z povrchu.
- Nedovolit usazování prachových částic.
- Vytvářet hydrofobní (vodo odpudivý) povrch.
- Vytvářet bariérovou vrstvu proti průniku plynů k povrchu kovu.
- Inhibovat korozní reakce.
- Neutralizovat proběhlé nežádoucí reakce.
- Dobře vzlínat, aby se dostal do všech míst, včetně závitů šroubů.
- Mít viskozitu, která umožní jeho dobré nanášení.
- Minimálně podléhat degradaci vodou, UV, teplem.
- Neměnit své vlastnosti v širokém rozsahu teplot.
- Dobře mazat.
- Nesmí napadat používané plastové a pryžové součásti. Atd.
Prostě je toho moc. Většina výrobců prostředků to řeší tak, že jich vyrábí několik na sebe navazujících. V poslední době se však objevuje trend sloučit všechny požadavky do jednoho prostředku. Jedná se o prostředky skupiny CLP (Cleaner, Lubricant and Preservative). Takovými vlaštovkami jsou například BreakFree, Gun Remedy nebo CX Professional CLP.
Historicky se na čištění a konzervaci zbraní používají různé oleje. I když dnes už je možné tyto problémy řešit jinými způsoby (existují výparné prostředky, vodní, organické bez olejové). Jenže setrvačnost lidského myšlení je silná, takže i ty moderní, které žádný olej neobsahují, nebo jen minimálně, se jim podobají.
Ale i ty nejobyčejnější oleje jsou komplikovaným systémem. Principielně se skládají ze základového oleje a celé řady aditiv, které upravují viskozitu, tepelnou stabilitu, UV stabilitu, biologickou stabilitu, lubrikační vlastnosti, tepelnou vodivost, antikorozní vlastnosti, snižují pěnivost, jsou to povrchově aktivní látky, apod. Existují jich tisíce, přestože světových výrobců základových olejů je jen několik desítek. Jenže každý z nich vyrábí řadu základových olejů o různých viskozitách a vlastnostech. Ty pak prodává nejen pod svojí značkou, ale také pod obchodními značkami jiných výrobců olejů. Ti všichni pak dodávají oleje stovkám dalších firem, které z nich míchají finální formulace. A zase pod svým názvem, nebo totéž pod jiným názvem pro někoho jiného.
A aby to nebylo tak jednoduché, existuje současně široká škála základových olejů lišících se svým chemickým složením. Dříve se říkalo, že jsou minerální, syntetické, polosyntetické. Dnes se základové oleje dělí podle svého chemického složení a způsobu výroby na pět skupin. Skupina I. a II. (hodně přibližně řečeno) odpovídá dřívějšímu pojmu minerální, kdežto skupiny IV. a V. dřívějšímu chápání syntetických. Pokud by to někoho zajímalo důkladněji, existuje na internetu celá řada odborných článků. Např. od Ing. Jaroslava Černého, CSc. z Ústavu technologie ropy a petrochemie, VŠCHT Praha.
Z hlediska vývoje prostředků pro ošetřování palných zbraní však platí několik obecných kritérií. Nelze použít silikonové oleje, které sice mají řadu výborných vlastností (jsou silně vodo odpudivé, nejsou hygroskopické, odolávají chemikáliím), ale při výstřelu se rozkládají. Vzniklý křemík, oxid křemičitý a nitrid křemičitý, pak v hlavni působí jako smirkový papír. Řada „syntetických“ olejů je hygroskopická nebo dokonce ve vodě rozpustná. Tedy podporují tvorbu galvanického článku. Musí se proto volit oleje, které mají minimální schopnost do sebe přijímat vodu. Také se moc nehodí oleje, které mají vyšší množství nenasycených vazeb. Tyto vazby stárnou, oxidují, polymerují nebo jiným způsobem reagují. Zejména to platí pro rostlinné oleje. Jejich reakce obvykle vedou k iniciaci koroze, nebo k tvorbě lepidla, popřípadě obojího. Snad nejhorší z nich je lněný olej, který dokáže slepit i dva kovy.
Aby bylo možné splnit dříve uvedené požadavky na čisticí konzervační prostředek, není možné si vystačit s jedním základovým olejem. Ten celou škálu požadavků není schopen pokrýt. Jedná se tedy o směsi a roztoky různých organických sloučenin. Moderní „oleje“ (přípravky) dokonce žádný olej neobsahují, nebo jen minimální množství. Výhodou je, pokud se přípravek dokáže odpařit a zanechat po sobě „suchý“ a „nemastný“ povrch. Důvod je v tom, že jakýkoliv mastný olejový povrch se stává lapačem prachu.
Jestliže je důležitý samotný základový olej, ještě důležitější jsou aditiva v něm. Řada výrobců olejů se snaží jít cestou nejmenších materiálových nákladů, takže olej sice splňuje účel na který byl vyprojektován, ale tak, aby se vlk nažral a koza zůstala celá. Třeba někteří výrobci používají jako antikorozní přísady cheláty. Ony fungují, jenže když se dostanou do kontaktu s jinými přísadami v dřívějším prostředku, nebo v následném konzervačním prostředku, dost často se stává, že korozi akcelerují. Přestože jsou dnes všechny oleje kvalitní, jsou mezi nimi obrovské rozdíly. Důvod je v tom, že se každý výrobce snaží přetrumfnout nějakou výhodou toho druhého a ne vždy uváženě. Jako příklad lze uvést prostředky s obsahem halogenovaných uhlovodíků (Teflon apod.). I když za studena skvěle mažou, při vyšší teplotě se rozkládají a halogeny silně napadají kovy a jejich povrchové úpravy. Nebo jedna firma aby omezila používání baktericidních aditiv, přidává do svých olejových kompozic monokulturu mikroorganizmů (něco jako je princip penicilinu). Zakoupením jejich výrobků člověk získává právo na parádní korozi.
Tak jak se v tom vyznat a vybrat si? Existuje několik jednoduchých i složitějších triků, jak na to. Téměř každý chemický výrobek musí mít podle zákona REACH tzv. Bezpečnostní list (anglicky MSDS). U solidních výrobců jsou tyto Bezpečnostní listy vystaveny na internetu. Z tohoto listu se dá vyčíst základní složení, podle kterého chemik dokáže říci, co od daného prostředku lze očekávat. Má to ale dva háčky. Některé Bezpečnostní listy úmyslně mlží a neuvádějí požadované informace. Mistry v tomto oboru jsou německé firmy. Také některé důležité látky se v nich nemusí objevit, protože jsou v podlimitním množství, nebo jsou klasifikovány jako neškodné. Kupodivu rusky zpracované bezpečnostní listy (výrobků co se k nim dováží) bývají podrobnější, než originální přímo od výrobce.
Protikorozní účinnost prostředku si každý může snadno ověřit doma. Prosím zapomeňte na testy, kdy něco strkáte na balkon nebo střechu. Tam stačí, aby vzorky byly jinak ofukovány (pár cm od sebe), jinak na ně svítilo sluníčko a už máte zcela klamné výsledky. V kuchyni se to dělá takto. Člověk si koupí hrst 100 hřebíků. Nesmí je brát do ruky! Veškerou manipulaci s nimi provádí v PE rukavicích, co jsou na benzínkách. Pak je odmastí nejlépe v izopropanolu, ale také jdou použít odmašťovače, jako např. KORING 702, CX Professional DC, přinejhorším ředidlo C 6000 (to ale urychluje tvorbu koroze). My používáme pro zkoušky plechů v kondenzační komoře napřed 702, pak po uschnutí izopropanol. Odmaštění se provádí tak, že se potřebný počet hřebíků nasype do skleničky a zalijí se odmašťovadlem tak, aby žádný nekoukal nad hladinu. Je dobré s nimi trochu míchat. Po 10 minutách se vytáhnou ven (nedotýkat prsty!) a nechají se na papírové kuchyňské utěrce uschnout postaveny na hlavičku. Pokud člověk zkouší více prostředků (srovnávací zkouška; nejlepší), tak si člověk na hlavičku napíše lihovým fixem nebo značkovačem na sklo o jaký vzorek se jedná (nedělat vrypy!). Obvykle 3 hřebíky na jeden prostředek. Pak do jiné skleničky, nebo skleniček se nalije zkoušený prostředek a do každé se vloží příslušně označené hřebíky. Po jedné minutě se vytáhnou a opět postaví na hlavičku na papírovou utěrku okapat. Pak se vezme zavařovačka, do které se na dno nalijí asi 2 cm destilované vody. Dobré je tam vhodit dětský plastový teploměr do koupele. Hřebíky se na přeskáčku zavěsí do horní části zavařovačky za hlavičku na silon, nebo jiným nevodivým způsobem (v žádném případě nepoužít neizolovaný drát!). Pokud jsou na silonu, tak je nutné ho našponovat tak, aby nebyl prověšen. Hlavičky nebo i hřebíky se nesmí dotýkat. Flaška se co nejlépe zavíčkuje a postaví na topení. Ideální je, pokud se teplota v láhvi udržuje mezi 30-40°C. Proto ten teploměr. Pak to člověk sleduje, kdy se začne tvořit první koroze. Špička hřebíku se nebere do úvahy, jen jeho dřík. Případně si počká tak dlouho, až je možné naprosto jasně odlišit, který prostředek je nejlepší. Když se při 30°C na ošetřeném hřebíku neobjeví koroze do 100 hod, jedná se o kvalitní antikorozní prostředek. Když se při stejné teplotě překročí 300 hod, jde o vynikající výrobek.
Další zkouška je ještě jednodušší. Vezmou se jakékoliv kousky stejného druhu plechu bez koroze. Pozor, opět s ním zacházet v PE rukavicích (otisky prstů i zde zkreslí výsledek)! Plech se namočí do zkoušeného prostředku, nebo více kousků do několika prostředků. Opět srovnávací zkouška je nejlepší. Pak se zavěsí kamkoliv, kde není průvan (nepokládat). Je vhodné si pod ně dát něco savého, aby si člověk nezaolejoval parkety. Plechy se nechají minimálně týden viset. Pak se vezmou bílé papírové kapesníky a z každého zkoušeného vzorku se setře stejná plocha. Kapesníky se položí vedle sebe a porovná se, kolik špíny na každém z nich ulpělo a kolik oleje do sebe každý nasákl. Na barvu se nebere zřetel, protože některé účinné látky bývají barevné! Čím víc špíny a oleje, tím hůř.
Ještě jednodušší zkouška spočívá v tom, že si člověk ze zbraně odmontuje plastovou nebo pryžovou součástku a na její vnitřní stranu kápne zkoušený prostředek. Nechá 10 min působit, setře a zkontroluje zda prostředek nerozleptal danou součástku.
Další zkoušky už jsou individuální. Jak se komu s prostředkem pracuje, jestli na něj nemá alergii, jak dobře čistí, a další osobní zkušenosti. U čištění je zapotřebí dbát na jednu věc. Chce to každý prostředek vyzkoušet několikrát po sobě. Některé dosahují 100% své účinnosti až po opakovaném použití.
Černění, tedy pasivace povrchu oxidy je známá už víc než 100 let. A stejně tak dlouho je známo, že všechny druhy nevydrží dlouhodobě odolávat působení vlhkosti. Navíc v hlavni dochází k vypalování a obrušování této ochranné vrstvy. Pokud by se hlaveň nečistila, docházelo by k usazování spalin a k jejich reakci se železem. A to velice rychle. Další výstřel by tyto produkty utrhl od oceli, vymetl z hlavně, a proces by se opakoval. Rychle narůstá opotřebení. A to je umocněno i tím, že projektil má větší tření. Zvětšuje se netěsnost. Je známo, že postupně dochází ke zvýšení rozptylu a snížení dostřelu. Proto se používají dodatečné ochranné prostředky, které zlepšují protikorozní a další vlastnosti povrchu.
Jakýkoliv prostředek, který je nanesen v hlavni, ovlivňuje první výstřely. Tím, že mění kluzné vlastnosti projektilu, ovlivňuje tlak v hlavni a i rychlost hoření. Navíc projektil působí jako radlice buldozeru, která před sebou tlačí hromadu materiálu. Vzniká tedy paradoxní situace. Na jednu stranu je nutné povrch kovu nějak ošetřit, na druhou stranu z hlediska prvních výstřelů platí, že čím méně, tím lépe. Proto je dobré po aplikaci ošetřujícího přípravku ho vytřít do sucha. To klade velké nároky na čisticí, lubrikační a konzervační prostředky. Musí být dostatečně účinné i při mikronových vrstvách. Tím je z použití vyloučena většina průmyslových olejů. Prostě na specifické podmínky musí být specielní prostředek. Z tohoto pohledu se nejlépe chovají prostředky CLP. Jsou konstruovány tak, aby zaschly a zanechaly minimální nános. Proto také nejméně ze všech ovlivňují první výstřely (to platí i pro jiné zasychající prostředky jako je např. CX Professional DP a jemu podobné). Obecně lze definovat, že by prostředek aplikovaný do hlavně měl splňovat tato kritéria:
- Musí rozpustit spaliny.
- Uvolnit od povrchu kovu karbon a mikročástice kovů.
- Nesmí dovolit jejich zpětné usazení.
- Musí neutralizovat již proběhlé chemické korozní reakce.
- Musí elektricky izolovat.
- Během výstřelu se nesmí rozkládat na zplodiny, které by akcelerovaly korozi, nebo se pevně nalepily na stěnu hlavně.
- Musí mazat vývrt, aby nedocházelo ke zvýšenému tření a oděru kovů.
- Musí zabraňovat adhezi spalin a karbonu k hlavni při následném výstřelu.
- Musí chránit proti korozi.
- Nesmí nalepovat prach.
- Musí odpuzovat vodu.
Na závěr uvedu některé poznatky o několika běžných prostředcích na čištění zbraní, které jsme zkoušeli.
Existují výrobky, které se používají na čištění hlavní, co chemicky rozpouštějí částečky olova a mědi. Jejich účinek je pak nutné neutralizovat a nakonec zbraň nakonzervovat. V praxi však není možné dodržet přesné podmínky a časy. Proto v reálném životě vždy dochází k určitému poškození hlavně těmito prostředky. Z našich zkoušek jsme je vypustili, jako problémové.
Experimentovali jsme s použitím různých nanočástic. Některé vlastnosti vykazovaly skvělé výsledky, ale s řadou vedlejších efektů. Emulgátory a stabilizátory nanočástic měly obvykle korozivní účinek. Organické částice se teplem při výstřelu rozkládaly a zplodiny vytvářely různé problémy. Anorganické částice sice teplo vydržely, ale často zvyšovaly tření, nebo fungovaly jako brusivo.
WD 40. Jedná se o směs benzínu, solventní nafty, petroleje a oleje. Dobře vzlíná, slušně odmašťuje. Jeho protikorozní vlastnosti jsou iluzorní. Prostě jen jím ošetřený povrch odpuzuje vodu. Zůstává mastný a chytá se do něj prach.
Konkor 101. Málo vzlíná, neodmašťuje. Má velice dobrou inhibici koroze. Ale existují lepší. Zůstává mastný a chytá se do něj prach.
CX Professional OP. Lépe vzlíná než Konkor 101, rozpouští předchozí mastné prostředky, velmi dobře chrání proti korozi. Na dlouhodobou konzervaci. Zůstává mastný a chytá se do něj prach.
CX Professional DP. Lépe vzlíná než Konkor 101, rozpouští předchozí mastné prostředky, velmi dobře chrání proti korozi. Na dlouhodobou konzervaci. Nechytá prach.
Ballistol. Výborný prostředek svojí jednoduchostí, neškodností a univerzálností. Hůř vzlíná a chytá prach. V dnešní době už však ve všech směrech existují účinnější prostředky.
Brunox Turbo a Lube. Dobře vzlínají, slušně odmašťují, méně mažou ve srovnání s Konkorem. Problematický je inhibitor koroze. Z hlediska zdravotního i případných chemických reakcí.
Triclean V 1122. Rosolovatí, vytváří žmolky, které se chytají na kov a dělají barevné skvrny. Velmi špatně vzlíná a čistí. Výborné antikorozní vlastnosti. Na zbrani vytváří gelovitou lepivou vrstvu. Obtížně se ze zbraně odstraňuje.
BreakFree. Patrně první prostředek skupiny CLP. Příjemná vůně, hezky vzlíná, dobře čistí, odmašťuje a maže. Střednědobá protikorozní ochrana. Trochu chytá prach. Inovovaná verze už pravděpodobně neobsahuje karcinogeny.
Gun Remedy a CX Professional CLP. Novodobé odpařující se prostředky skupiny CLP obdobných vlastností. V něčem jsou lepší, než BreakFree, v něčem nepatrně horší. Výborně vzlínají, dobře čistí, silně odmašťují. Střednědobá až dlouhodobá protikorozní ochrana. Téměř nechytají prach a vytváří efekt „lotosového listu“. Unikátní tixotropní mazání.
Ing. Peter Stuchlík, CSc., CTex ATI
V Brně 7. 3. 2011