Metaloverfladebehandling til udendørs

Hvilken overfladebehandling er bedst egnet til stålprodukter i udendørs miljø?

Før vi springer ind i en konklusion, lad os først tage et kig på korrosionsmekanismen i stål. Stålkorrosion er primært forårsaget af dannelsen af ​​lokale elektrokemiske elektrodepar (også kaldet anode-katodepar) på ståloverfladen. De positive metalioner opløses fra anoden til opløsningen og producerer negative elektroner i metalgitteret, som migrerer i metallet til katoden. I katoden forbruges elektronerne i flere katodereaktioner. I sure opløsninger produceres brintgas, mens iltreduktion i pH-neutrale opløsninger producerer hydroxidioner. Den elektrisk ledende elektrolyt mellem anoden og katoden lukker kredsløbet. Anode- og katodestederne kan være ved siden af ​​hinanden, hvilket resulterer i dannelsen af ​​ensartet korrosion eller adskilt fra hinanden, hvilket resulterer i lokal korrosion. Anodestedet er ståloverfladens mindre ædle sted eller et sted med højere overfladeenergi. I de fleste tilfælde er korrosion af stål en elektrokemisk proces, der kræver samtidig tilstedeværelse af fugt og ilt. I mangel af nogen af ​​disse opstår der ikke korrosion. I det væsentlige er jernet i stålet oxideret til at producere rust, som fylder ca. 6 gange volumen af ​​det oprindelige materiale, der forbruges i processen.
Generelt er der få typiske typer af korrosion som bimetallisk korrosion, grubetæring og sprækkekorrosion.
Den hastighed, hvormed korrosionsprocessen skrider frem, afhænger af en række faktorer, der er relateret til 'mikroklimaet' umiddelbart omkring strukturen, primært tidspunktet for fugtighed og atmosfærens forureningsniveau. På grund af variationer i atmosfæriske miljøer kan korrosionshastighedsdata ikke generaliseres. Miljøer kan dog klassificeres bredt, og tilsvarende målte stålkorrosionshastigheder giver en nyttig indikation af sandsynlige korrosionshastigheder specificeret af BS EN ISO 12944-2 og BS EN ISO 9223.

Som mange ved, er en af ​​de mest populære korrosionsbeskyttelsesmetodermaleriog denne tykke belægning vil forhindre ioner i at trænge ind i ståloverfladen og dermed reducere dannelsen af ​​lokale par. Epoxymaling er et eksempel på en type maling baseret på uigennemtrængelighed. Korrosionsbeskyttende malinger, der anvendes mod atmosfærisk stress, anvender korrosionsbeskyttende pigmenter, som forsinker opløsningen af ​​stålioner fra anodestederne. Som korrosionsbeskyttelsespigmenter anvendes f.eks. forskellige fosfater og borater, der sammen med vand, der trænger ind i belægningen, danner beskyttende lag på anodestederne. Malingen beskytter ståloverfladen katodisk, når den indeholder tilstrækkelig mængde zinkstøv. Zinkpartiklerne i belægningen er i elektrisk ledende kontakt med stålsubstratet og er som elektronegative metaller offeranoder, der hæmmer stålkorrosion.
Kort sagt kan korrosion af ståloverfladen, der skal beskyttes, hæmmes eller forsinkes ved at påføre forskellige malinger nedenfor:
√ korrosionsbeskyttende maling indeholdende korrosionsbeskyttende pigmenter, som passiverer anode- og/eller katodereaktionen
√  en belægning, som genererer tilstrækkelig modstand mod en ionstrøm
√  en primer, der giver katodisk beskyttelse

Den primære fordel ved maling er, at den fungerer bedre med meget tyndt stål eller meget store stålkonstruktioner, som ikke kan varmgalvaniseres. Af den meget simple grund vil tyndt stål vride sig under varmen fra varmgalvaniseringsprocessen, og det er ofte malet eller pulverlakeret. Det er klart, at kombinationen af ​​tyndt stål og maling for korrosionsbestandighed vil føre til en kortere levetid; det giver dog en fordel i form af omkostningsreduktion på grund af vægtbesparelser. Maling i dens forskellige former er blot en belægning, og den hæfter ikke mere end til det underliggende stål, som man forventer af stoffer som epoxy eller akryl, der ikke kan binde sig til stål. Som et resultat er det meget lettere at opnå en ensartet finish, der ikke er relateret til underliggende stål, og denne belægning kan normalt holde mellem 5-10 år i udendørs tilstand. Derfor betyder maling også ret høje vedligeholdelsesomkostninger.
Er der nogen bedre muligheder end at male? I dag er der mange muligheder på markedet, ofte beskrevet som "sammenlignelige med varmgalvanisering" eller "bedre end varmgalvanisering". I de fleste tilfælde er disse konklusioner baseret på accelereret korrosionstest i saltspray, som giver resultater, der ikke er relevante, når det kommer til normal udendørs eksponering. Galvaniseret stål har været brugt i hundreder af år i mange forskellige applikationer, så der er virkelig pålidelige resultater, der viser, at det faktisk virker.Varmgalvaniseringer en af ​​de mest effektive metoder til at beskytte mod korrosion. Metoden resulterer i et næsten vedligeholdelsesfrit produkt i hele levetiden. Allerede i 1741 opdagede den franske kemiker Melouin, at zink kan beskytte stål mod korrosion. Der gik dog indtil 1837, før metoden begyndte at blive brugt. Det var ingeniøren Sorel, der patenterede en metode til at bruge ammoniumchlorid som flusmiddel. Varmgalvanisering er den metode, der giver dine produkter den højeste beskyttelse mod korrosion med lav miljøbelastning, og derfor er det en af ​​de mest effektive metoder til korrosionsbeskyttelse. Zink er et basismetal sammenlignet med stål og derfor vil mindre skader i zinkbelægningen være katodisk beskyttet og skal derfor ikke repareres.
Zinkforbrugsdiagrammet nedenfor viser, hvordan galvaniseret stål kan holde i forskellige miljøer.

Varmgalvanisering (HDG) er meget mere end en belægning. Processen skaber en kemisk reaktion, der binder zink og stål sammen til det punkt, hvor elektroner flyttes fra zink til stål som en del af beskyttelsesprocessen. Fordi der er en kemisk reaktion, er det mere udfordrende at opnå samme niveau af kosmetik som maling, men det giver et langt overlegent beskyttelsesniveau. HDG er ikke ét lag belægning, men faktisk 4 lag belægning med forskellige egenskaber og forskellige kombinationer af zink og stål. Det øverste lag er 100 procent Zn med en 70 DPN sele. Hvert lag tættere på basisstålet har et stigende hårdhedsniveau hele vejen til Gamma-laget, som er 75 procent Zn, 25 procent Fe og har en hårdhed på 250 DPN, hvilket er hårdere end basisstålet, som har en hårdhed på 159 DPN. Et beskyttelsesaspekt ved HDG, der ikke kan kopieres med en simpel belægning såsom maling, er den katodiske beskyttelse af zink. Saltvand fungerer som en elektrolyt mellem zink og stål i et elektrokemisk kredsløb, hvor zink fungerer som anode og stål som katode. Som et resultat er stål beskyttet mod korrosion, indtil zinken er fuldt opbrugt. Det betyder, at selv udsat stål vil blive beskyttet mod korrosion af zinken omkring stålet, og derfor anses varmgalvanisering altid som den overlegne løsning til korrosionsbeskyttelse af stål. I henhold til ovenstående diagram kan du se, at den tunge stålkonstruktion med korrekt silicium- og fosforniveau kan overleve næsten 50 år under det mest korrosive miljø. Udover varmgalvanisering er der yderligere to typer zinkbelægningsrelaterede processer somgalvaniseringog zinksprøjtning, og alle disse zinkbelægningsbehandlinger har deres egne fordele og ulemper. Venligst sammenligningsskemaet nedenfor.

I årevis involverede beskyttelse af stål mod korrosion typisk enten brugen af ​​varmgalvanisering eller en form for malingssystem. Men flere og flere specialister bruger en kombination af begge beskyttelsesmetoder i det, der almindeligvis omtales som enduplex belægning, og det er simpelthen maler- eller pulverlakeringsstål, der er blevet varmgalvaniseret efter fremstillingen. Når maling og galvaniseret stål bruges sammen, er den medfølgende korrosionskontrol overlegen i forhold til begge systemer, der anvendes alene. Den galvaniserede belægning beskytter basisstålet og giver katodisk beskyttelse og barrierebeskyttelse. Derudover forhindrer den galvaniserede belægning underfilmsudvikling af jernoxid, hvis udadgående tryk kan få maling til at danne blærer og skaller. Maling giver til gengæld barrierebeskyttelse til den galvaniserede belægning. Malingen sænker hastigheden, hvormed zinken forbruges, hvilket i høj grad forlænger det galvaniserede ståls levetid. Til gengæld, når malingen er blevet forvitret eller beskadiget, er zinken tilgængelig for at give katodisk beskyttelse og barrierebeskyttelse, så rust ikke vokser og maling ikke skaller. Med denne synergistiske effekt er det typisk for et duplex-system at yde korrosionsbeskyttelse 1,5 til 2,5 gange længere end summen af ​​levetiden for zink og maling, der anvendes individuelt. For eksempel, hvis den galvaniserede belægning forventes at holde 40 år, og malingssystemet forventes at holde 10 år, bør galvaniseringen og malingen tilsammen holde 75 år uden vedligeholdelse, eller konservativt 1,5 gange summen af ​​begge systemer.
Derfor er duplex-belægningen, enten maling eller pulverlakering af galvaniseret stål, en yderst effektiv, let påført metode til i høj grad at forbedre levetiden for stort set ethvert projekt. Selvfølgelig er denne belægning den dyreste anti-korrosionsløsning sammenlignet med enkeltbelægningsmuligheder som HDG, pulverlakering eller maling. På grund af dets overlegne anti-korrosions ydeevne, er det meget brugt i følgende industrier.
√ Fiskeopdræt
√ Byggeri og anlæg
√ Automotive
√ Luftfart
√ Kemisk
√ Offshore