Protikorozní ochrana litin

 

Litiny jsou slitiny železa, uhlíku a doprovodných prvků (žádoucích i nežádoucích), kde obsah uhlíku je vyšší než 2%, a součet všech doprovodných prvků nepřesáhne 2%. Litiny představují oblíbený konstrukční materiál, zejména pro svoji jednoduchost výroby. Podle tvaru grafitu ve slitině se rozlišují základní druhy litin, přičemž každá skupina má svoje charakteristické fyzikálně-mechanické i chemické vlastnosti. Litiny s lupínkovým grafitem (šedé), s kuličkovým grafitem (tvárné), s červíkovým (vermikulárním) grafitem, bílé litiny, temperované, ADI litiny. Každý druh litiny je dále možné modifikovat legujícími přísadami, očkováním a tepelným zpracováním. Proto nelze stanovit jednoznačná obecná pravidla chování litin vůči korozi a jejich odolnosti. Avšak vzhledem k tomu, že odolnost vůči korozi se nedá nízkým legováním příliš zvýšit platí, že litiny bývají citlivější na korozi než legované oceli.

 

U litin se uplatňuje jak chemická, tak elektrochemická koroze. (Nechemická koroze, například kavitace, přichází do úvahy jen u některých výrobků.) Chemická koroze je působení oxidačních nebo redukujících látek bez přítomnosti elektrolytu a vede k tvorbě vrstvy zplodin v místě fázového kontaktu. Její rychlost se zvyšuje při teplotách nad 580°C. Nebezpečnější je koroze elektrochemická, která způsobuje přenášení náboje po kovové mřížce na základě působení galvanického článku. Ten vzniká v elektrolytu nejen v přítomnosti dvou různých kovů, ale stačí na jeho vytvoření i nestejnoměrně opracovaný povrch jednoho kovu. Elektrochemická koroze je akcelerována, pokud jsou ve vodě přítomny ionty chlóru (Cl^-), uhličitany (CO₃^2-) nebo sírany (SO₄^2-). Korozní odolnost pak není závislá jen na složení litiny, ale také na koncentraci korozních látek.

 

Zabránit vzniku koroze při výrobě a opracování litiny je velmi problematické. Zde jsou uvedeny obecné zásady, jak toto riziko snížit:

• používat taková pojiva a separátory forem, které neobsahují oxidační nebo redukujících látky a tyto nevznikají ani jejich termickým rozkladem,

• odlitky odformovat při teplotách pod 500°C - čím nižší teplota, tím lépe,

• s výrobky pracovat nad teplotou rosného bodu,

• zabránit styku s vodou,

• pokud technologický proces vyžaduje kontakt výrobku s vodou, tato by neměla obsahovat chlór (volný i vázaný), uhličitany nebo kyselinu uhličitou, sírany, saturovaný kyslík.

 

Tyto podmínky je téměř nemožné dodržet (řada vodních odmašťovacích kapalin obsahuje NaHCO₃, vždy je nějaký kyslík ve vodě obsažen atd.). Proto se v praxi více používají postupy, které zabraňují tvorbě koroze nebo jejímu šíření. Jsou jak fyzikální, tak chemické.

1. Fyzikální pracují tak, že na povrchu vytvoří nepropustnou vrstvu, která odolává difúzi elektrolytů,oxidačních nebo redukujících látek a má hydrofobní charakter.

• pokovení Cr, Ni, Co, Au, Zn apod.,

• potažení plastem, nejčastěji PVC, PP, PE,

• opatření ochranným nátěrem, lakem, barvou,

• nanesením hydrofobizačního prostředku, oleje, vosky, silikony, fluorované uhlovodíky, aminy apod.,

2. Chemické metody fungují na základě chemicky nebo fyzikálně vázané nepropustné vrstvy na povrchu kovu, která buď kov přemění na jinou sloučeninu odolnou proti korozi, nebo pomocí chemické redox reakce zabrání přenesení korozního iontu na kov, nebo funguje jako lapač volných radikálů, nebo působí jako katoda/anoda.

• pasivace oxidací na Fe₃O₄, černění,

• pasivace organickými solemi, oxalátování, citrátování, tanátování, chelátování apod.,

• pasivace anorganickými solemi, chromátování, fosfátování,

• inhibice, např. aminy,

• inhibice pomocí lapačů volných radikálů,

• katodizace/anodizace,

3. Kombinace obou principů.

 

Základní porovnání uvedených principů přináší následující tabulka:

princip	výhody	nevýhody
pokovení	Vysoká protikorozní odolnost, estetický vjem, nákladnější	Pracně se odstraňují, nejdou opravit, jen na finální výrobky
potažení plastem	Vysoká protikorozní odolnost, estetický vjem	Velmi obtížně se odstraňují, nejdou opravit, jen na finální výrobky
ochranný nátěr	Snadná aplikace, široká škála použití, jdou opravit	Stárnou, nezabrání progresi již probíhající koroze *
hydrofobizace	Snadná aplikace, většinou lehce odstranitelné	Dočasná ochrana, omezená jen některé korozivní procesy, nutnost odstraňovat před povrchovou úpravou
černění	Estetický vjem, mechanická odolnost	Střední stupeň ochrany, jen na finální výrobky
pasivace org. solemi	Snadná aplikace, zastavení předchozí koroze	Nižší stupeň ochrany
pasivace anorg. solemi	Snadná aplikace, zastavení předchozí koroze	Střední stupeň ochrany, ekologicky problematické
inhibice	Snadná aplikace, lehce odstranitelné	Dočasná ochrana citlivá na rozpouštědla
lapače radikálů	Snadná aplikace, lehce odstranitelné	Dočasná ochrana, mohou blokovat další povrchové úpravy
katodická ochrana	Vysoká účinnost	Jen na finální výrobky a některé elektrochemické procesy

* Pokud se nejedná o nátěry kombinující i chemickou ochranu

 

V praxi se velice často využívá kombinace obou výše uvedených principů. Např. základová barva v sobě obsahuje zinek (katodická ochrana) a svrchní barva má hydrofobní a bariérové vlastnosti. Černěný povrch se opatří konzervačním prostředkem. Probíhající koroze se zastaví reakcí na organickou sůl a současně převede na kovopolymer s bariérovými vlastnostmi (konvertory koroze). Konzervační olej s hydrofobními vlastnostmi v sobě obsahuje inhibitory koroze a lapače volných radikálů.

 

Z hlediska mezioperační ochrany litinových výrobků proti korozi (tedy krátkodobé do 1 roku) se dnes nejčastěji používají tyto prostředky a principy:

• Lakování. Působí svým hydrofobním a bariérovým principem, ale je velice problematické, protože před použitím výrobku nebo jeho finální úpravou je nutné lak odstranit.

• Konzervace olejem. Opět je nutné před použitím (ve většině případů) výrobek odmastit. To je však snazší, než odlakovat. Na druhou stranu naolejovaný povrch slepuje výrobky k sobě, chytá prach a zhoršuje balení.

• Inhibice pomocí kontaktních vodo rozpustných inhibitorů koroze. Jedná se o velice snadnou aplikaci, kdy většinou není před dalším procesem nebo finální úpravou nutné mikro vrstvu inhibitoru odstraňovat, avšak tato mikro vrstva je citlivá na vlhkost. Tekoucí voda, déšť nebo zkondenzovaná vlhkost inhibitor odplaví.

• Inhibice pomocí výparných inhibitorů koroze VCI (Vapor/Volatile Corrosion Inhibitors). Jsou obdobou kontaktních inhibitorů, ale navíc mají tu vlastnost, že se zvolna odpařují. Páry pak zůstanou uchyceny na povrchu kovu tam, kam se inhibitor nedostal. Tohoto způsobu používá tam, kde jsou výrobky zabaleny v uzavřeném obalu.

• Inhibice v organice rozpustných inhibitorů koroze. U těchto prostředků je snadná aplikace, velikost nánosu se dá řídit viskozitou. Po nanesení dojde k odpaření rozpouštědla, takže na povrchu výrobku zůstane jen mikrofilm, který má hydrofobní vlastnosti. Nevýhodou může být hořlavost par.

 

Příkladem takového prostředku je mycí, čisticí a konzervační kapalina KORING 141 (pro železné kovy) nebo KORING 145 (pro železné i neželezné kovy). Jedná se o roztok inhibitorů koroze v organických rozpouštědlech. Kapalina v sobě spojuje několik procesů. Provede odmaštění výrobku a očistí ho od špon a mechanických nečistot ulpěných na povrchu. Její viskozitu je možné v určitém rozmezí přizpůsobit požadavkům zákazníka. Díky složení inhibitorů koroze dochází v řadě případů současně k odstranění bodové koroze. Po vyschnutí rozpouštědla zůstává povrch suchý a přitom chráněný proti korozi. Pro většinu finálních povrchových úprav již nejí nutné inhibitor z výrobku odstraňovat. Má výbornou kompatibilitu s nátěrovými systémy a jinými způsoby protikorozní ochrany. Jen je zapotřebí při použití některých konzervačních olejů provést předem zkoušku, zda v nich obsažená aditiva nějak nereagují s inhibitorem. Ale vzhledem k tomu, že tato kapalina právě použití konzervačních olejů nahrazuje, má jejich použití význam jen v podmínkách tropického klimatu nebo dopravy přes moře za předpokladu dlouhodobého kontaktu výrobku s vodou nebo slanou vodou. Při používání prostředku je dbát na dobré větrání pracoviště jak z důvodu bezpečnosti práce, tak i požární ochrany, protože tato kapalina patří mezi hořlaviny třídy 3.

 

 

 

Peter Stuchlik

MSc, PhD., CTex ATI