• fémfelület

Fémfelületek előkezelése, passziválása

Passziváláson a fémfelület korrózióra való hajlamának csökkentését értjük. A festés előtti passziválás kémiai felületkezeléssel valósítható meg. A felüle­telőkezelés célja az alapfémhez kémiailag kapcsolódó, passziváló hatású ré­teg kialakítása, amely a felhordott festékbevonat mechanikai és korrózióvé­delmi tulajdonságait előnyösen befolyásolja, s ezáltal az élettartamát szá­mottevően növeli. Úgy tekinthető, mint a védőbevonat egyik rétege.

A felületelőkezeléssel kialakított bevonatok különösen a fehér- és színesfémek esetében tölthetnek be jelentős szerepet a festékbevonatok tapadásának javításában. Ha a festékbevonat megsérül, gátolják a korrózió aláhatolását és a festékbevonat leválását.

A lakk-, festék- és egyéb szerves bevonatok tapadóképességének fokozá­sára a gyakorlatban többféle kémiai eljárást használnak.

Leggyakrabban alkalmazott felületelőkezelő eljárások:

• foszfátozás,
• kromátozás,
• anódos oxidálás,
• MBV eljárás,
• Alodin eljárás,
• Wash-primerezés,
• rozsdaátalakítás.

A felületelőkezelést az utóbbi két eljárás kivételével – minden esetben kémiai felületelőkészítő műveletekkel egybekötött technológiai soron, üzemben végzik. A célnak megfelelő eljárás kiválasztásánál a fémtárgyak használatba vételénél fellépő korróziós hatásokon kívül a mechanikai igénybevételeket is célszerű figyelembe venni.

Foszfátozás

A foszfátozás olyan kémiai felületelőkezelő eljárás, amely során acél vagy alumínium, esetleg horgany felületen cink- vagy mangánfoszfátot és fosz­forsavat tartalmazó oldatok hatására a fémmel végbemenő kémiai reakció révén a felülethez kitűnően tapadó, finomkristályos, vízben oldhatatlan, acélon főleg tercier cinkfoszfátból álló réteg képződik. A kristályos réteg nagy fajlagos felületénél és pórusos szerkezeténél fogva a lakk- és festékré­tegeket jól megköti. Festés alá a finom kristályokból álló, 0,1-2,0 mikron vas­tagságú réteg a legkedvezőbb.

A foszfátréteg önmagában nem véd tartósan a korrózió ellen, mert a sza­bad pórusokon a nedvesség, oxigén és egyéb korróziót okozó anyag könnyen eljut a fémhez. Ezért a foszfátozott felületet kb. 3 napon belül festeni kell. Az esetlegesen soron következő hegesztést ez alatt kell elvégezni.

Acél foszfátozásához a FOSZFATIN készítmény alkalmazása több évtize­des múltra tekint vissza. Jól bevált s azzal az előnnyel is rendelkezik, hogy alumínium foszfátozására is alkalmas a következő módosítással: a bejára­tott oldatba 30 g/l nátrium-sziliko-fluoridot kell tenni és ismételten bejárat­ni. A fürdőben oldott alumíniumot, ami az adagolt nátrium-sziliko-fluorid ha­tására oldhatatlan vegyületformában kiválik, időnként óvatosan el kell távo­lítani.

Előfordulhat, hogy foszfátozáskor porszerű foszfátiszap rakódik a felület­re, amit a szárítási művelet után puha ecsettel vagy kefével el kell távolítani, mert rontja a festékbevonat tapadását.

Kromátozás

Alumínium és különösen cink felületen a festékbevonatok elégtelen tapa­dásán többek között kromátozással szokás segíteni, amely azonban elsősor­ban a fémfelület korrózióval szembeni ellenállásának fokozására szolgál. A fém felületén hatértékű króm-ion tartalmú, savas vizes oldatban a fémmel végbemenő kémiai reakció révén kromátvegyületeket tartalmazó, jól tapa­dó, passziváló hatású réteg keletkezik. A kromátbevonat tulajdonságai a le­választás körülményeitől függően változnak. A kromátbevonat vékony, fényes, áttetsző, sárgás, szivárványszínben ját­szó, eléggé pórusos, filmszerű réteg.

A frissen kromátozott munkadarabok óvatos kezelést igényelnek, mert a friss film lágy, mechanikai hatásokra érzékeny. A megszilárdult film kemény, karcolásra nem érzékeny. A teljes kiszáradás néhány napig tart, de 60 °C-on melegítéssel meggyorsítható. Kromátozott gyártmányokat festés előtt szabadban tárolni nem szabad. Nedvesség hatására ugyanis a film megduzzad, mechanikai hatásokra ismét érzékennyé válik, a kromát-ionok kioldódása következtében a korróziógátló érték csökken. Zárt térben több­hetes átmeneti védelemre alkalmas.

Az 50 nanométernél vastagabb kromátbevonat jó festékalap, de nem veszi fel a versenyt a Wash-primer, vagy az egyéb szervetlen nemfémes bevona­tokkal.

Kielégítő vastagságú, elegendő határértékű króm-iont tartalmazó bevo­natok előnyös tulajdonsága, hogy kisebb karcoknál a kromát-ionok a korró­zió-termékekkel reakcióba lépve újabb védőréteget hoznak létre, ami a kor­rózió továbbterjedését megakadályozza. Hegesztéskor a kromátbevonat tönkremegy, ill. egészségügyi okokból kromátozott fémtárgyakat tilos hegeszteni.

Anódos oxidálás

Az anódos oxidáció alkalmas összetételű elektrolitokban, meghatározott munkafeltételek között elektromos áram felhasználásával keletkezik. Az alumínium összetételétől és a technológiai paraméterektől függően, 0,3-25 mikrométer vastagságú oxidrétegek hozhatók létre. Ha a festett tárgyak fo­kozott korróziós igénybevétele várható, festés alá előnyös az anódos oxidá­cióval nyert, legfeljebb 5 mikrométer vastagságú oxidbevonat, amely laza, porózus szerkezeténél fogva festékanyagok megkötésére kiválóan alkalmas.

Számításba kell azonban venni, hogy az anódos oxidrétegek meglehetősen ridegek, mechanikai igénybevételnél, különösen hajlításnál és húzásnál repe­deznek, a szerves bevonatban is szakadást idézhetnek elő. Anódos oxidáció tehát csak olyan termékeknél alkalmazható, amelyek lakkozás vagy festés után képlékeny-alakító igénybevétel hatásának nem lesznek kitéve. Anódos oxidálás után a felületet 48 órán belül festeni kell.

Feltétlenül számításba kell még azt is venni, hogy az anódos oxidáció lé­nyegesen költségesebb technológia, mint az egyszerű kémiai felületkezelő eljárások, éppen ezért inkább önálló korrózióvédő bevonatként alkalmaz­zák, 5 mikrométernél vastagabb rétegben, színezve vagy tömített állapotban. Festésre szánt oxidált felületű gyártmányokat szabadban tárolni nem sza­bad, mert az alapfém korróziója következtében a felület egyenetlenül ér­dessé válik.

Kémiai oxidálás lúgos közegben: MBV eljárás

Alumínium felületen kémiai eljárással is elő lehet állítani oxidbevonatokat lúgos vagy savas közegben. Vékonyabbak az anódos oxidációval előállított bevonatoknál és nem kopásállóak.

Hazánkban legjobban elterjedt kémiai oxidálás az MBV eljárás, amelynél nátriumkarbonát és kromátvegyületek hatására alumíniumoxid, alumínium-oxihidrát és alumíniumkromát tartalmú réteg képződik. Festéshez csak a tö­mítés nélküli, 100-140 °C-on kiszárított réteg alkalmas. A kialakított réteg lakkmegkötő képessége növelhető, ha a szokásos 5-10 perces oxidálással előállított réteget híg savban (pl. kénsavban) kb. 10 percig kezelik. Ilyenkor a felületen csak a savnak ellenálló oxidelemekből álló, hálózatos oxidváz ma­rad vissza, amely festék, lakk- és műanyagbevonatok számára kiváló tapa­dást biztosít. Hasonlóan növeli a réteg lakkmegkötőképességét, ha az oxid­réteget festés előtt 105-110 °C-ra melegítik.

Az MBV eljárással oxidréteg alakítható ki a kohóalumíniumon és minden kereskedelmi minőségű AlMg vagy AlMgSi ötvözet típuson, melynek Si tar­talma 3%-nál nem nagyobb. Az oxidálást követő öblítés és szárítás után a festést haladéktalanul, de legkésőbb 48 órán belül el kell végezni.

A felületet mechanikai sérüléstől óvni kell. Az eljárás előnye, hogy a kivi­telezéshez szükséges berendezés és vegyszerek nem költségesek. Elektro­mos berendezést nem igényel. Az eljárás hátránya, hogy az oxidréteg mindössze 4-5 mikrométerig növel­hető. A bevonat színe szürke-szürkészöld.

Kémiai oxidálás savas közegben Alodin (Alocrom) eljárás

Az Alodin eljárás során foszforsavat, krómsavat és foszfátvegyületeket tar­talmazó oldatban az MBV eljárástól eltérően olyan oxidbevonatok képződ­nek, amelyek a tisztán oxid- és a foszfátbevonat típusok közt foglalnak he­lyet. A rétegvastagság növekedése, a réteg tapadása és kémiai viselkedése az MBV réteghez hasonló. A keletkezett réteg vastagsága 0,5-3 mikrométer. Mérsékelt képlékeny alakítást elvisel.

Az eljárás a technológiai feltételek szigorú betartását kívánja meg, mert ha az oxidáció körülményei meg nem engedett módon ingadoznak, porlékony réteg képződik. A kedvező feltételek mellett képződött oxidbevonatok tömör szerkezetű­ek, viszonylag kemények, s igen jól tapadnak az alapfémre. Utólag nem színezhetők, minthogy porozitásúk igen csekély.

Wash-primerezés

A felületelőkezelés lehetőségei közül hazánkban a reaktív felületkezelő sze­rek, az ún. Wash-primerek alkalmazása a legelterjedtebb, különösen a nagy­méretű acél, alumínium és tűzihorganyzott szerkezeteknél. A Wash-primer néven ismert készítmény és a Reaktív-primer WP kétkompo­nensű felületkezelő anyagok, amelyek alkalmasak mind acél, mind alumíni­um és cink felületen a további rétegek tapadásának növelésére. Önmaguk­ban nem adnak tartós bevonatot és az alapozófestést nem pótolják, de az átmeneti védelemben fontos szerepük van. Wash-primer hatására a felüle­ten vékony foszfátréteg keletkezik, amely lakkfilmbe ágyazódik. Ez lehetővé teszi szabadtéren több napos, zárt-térben több hetes tárolást.

A Wash-primerek használata a különböző fémfelületeken az alábbi ese­tekben engedhető meg:

• acél esetében csak az MSZ 1891/1. lap szerinti KO-K1 és TO tisztaságú felületeken,
• kémiailag nem kezelt, mesterségesen nem oxidált, sima, fényes vagy enyhén érdesített, tapadó szennyeződésektől mentes alumínium felüle­ten,
• horgany vagy horganyzott, sima, fényes vagy enyhén érdesített, tapadó szennyeződésektől mentes felületeken.

Vannak alapozófestékek, amelyeknél a korróziógátló pigment és az alap­fém közvetlen érintkezése a védőhatás érvényrejutásához elengedhetetle­nül fontos. Ilyenek pl. a míniumos és a fémporos alapozók. Ezek felvitele előtt Wash-primer alkalmazása kifejezetten hátrányos.

A Wash-primeres felületkezelésnek fontos szerepe van a felülettisztítási műveletek után a felület újra oxidálódásának meggátlásában. Folyamatos rendszerű felületkikészítő sorokban pl. szemcsesugaras oxid mentesítés után Wash-primer felvitelét okvetlenül be kell iktatni.

Alumínium és cinkfelületen a festékbevonatok többsége rosszul tapad, ezért ezeknél csaknem minden esetben szükség van Wash-primer réteg­re is. A Wash-primerekkel való munkavégzés során a savas anyagok és a festékanyagok kezelésére vonatkozó egészségvédelmi előírásokat be kell tar­tani. A festékanyagokhoz hasonlóan lehet felhordani. Néhány gyakorlatban fontos adat az alapozófestékeknél a 50. táblázatban található.

Rozsdaátalakítás

A rozsdás felületeken alkalmazott foszforsavas felületkezelés az ún. rozsda­átalakítás. A gyakorlati tapasztalatok egyértelműen bizonyították, hogy a rozsdaátalakítóval történő felületkezelések erősebb korróziós igénybevéte­lek esetében nem váltak be. A felületen visszamaradó vegyszer vagy rozsda maradványok a legtöbb bevonat védőképességét és mechanikai tulajdon­ságait leronthatják, ezért alkalmazásuk igen szűk területre korlátozható.

Foszforsavas rozsdaátalakítás egyáltalán nem alkalmazható

• mélyedéseket, illesztéseket stb. tartalmazó berendezéseken, szerkeze­teken,
• savas, lúgos és egyéb vegyi hatásoknak,
• erős mechanikai hatásoknak,
• 100 °C feletti hőmérsékletnek,
• 65% feletti relatív páratartalomnak,
• lecsurgó víznek, vizes oldatnak vagy vízbemerítésnek,
• talajhatásnak tartósan kitett szerkezeteken.

Egyéb igénybevételeknél a rozsdaátalakítókkal való felületkezelés kizáró­lag kiegészítő művelet szerepét töltheti be, azaz csak rozsdamaradványok eltávolítására használhatók, akkor is csak szigorúan megkötött feltételek mellett.

Rozsdaátalakítóval kezelt felületen a festékbevonatok tapadása nem le­het rosszabb, mint egy K3-as tisztaságú (pl. kézi drótkefével tisztított) felület­re felvitt festékbevonaté. Az ellenőrzést tapadásvizsgálattal végezzük.