Znaczenie powłok
ochronnych



Powłoki ochronne stosuje się

najczęściej na powierzchniach

metalicznych aby uchronić je przed

korozją, działaniem silnych kwasów,

zasad i innych związków mogących

uszkodzić strukturę zbiorników i

innych naczyń laboratoryjnych

mających zastosowanie w

przemyśle chemicznym



Dla ochrony stosuje się
powłoki stopowe, metaliczne
powłoki z metali bardziej
szlachetnych niż te, które są
pokrywane, emalie, farby,
lakiery, żywice, inhibitory.



Wszystkie powłoki ochronne
powinny odpowiadać następującym
podstawowym wymaganiom:



Muszą być szczelne



nieprzepuszczalne,



powinny posiadać dobrą
przyczepność do podłoża i zdolność
krycia powierzchni

Podział powłok

ochronnych



Metaliczne – powłoki katodowe



Metaliczne – powłoki anodowe



Niemetaliczne powłoki ochronne



Powłoki galwaniczne



Powłoki stopowe



Powłoki kompozytowe



Inhibitory

Metaliczne – powłoki
katodowe



wykonane z metali bardziej
szlachetnych niż metal chroniony



powłoki z miedzi, niklu, chromu,
cyny i srebra

Działanie powłoki
katodowej



Po utworzeniu szczeliny powstaje

mikroogniwo w którym żelazo jest

anodą i ono ulega rozpuszczeniu, co

przyspiesza korozję, a metal

szlachetny staje się katodą ogniwa.

W rezultacie uszkodzenia powłoki

katodowej szybkość korozji w

miejscu uszkodzenia jest większa niż

w przypadku braku powłoki

katodowej, dlatego tak ważna jest jej

szczelność.

Sposoby nakładania

powłok

Można np.



srebrzyć metale bezprądowo
(chlorek srebra w obecności
winianu potasu i chlorku sodu)



przez gotowanie z tymi samymi
składnikami



srebrzenie z prądem (AgCl i KJ)

Metaliczne – powłoki
anodowe



wykonane z metali o bardziej
ujemnym potencjale
elektrochemicznym (mniej
szlachetnych) niż metal chroniony



cynk i kadm

Metaliczne – powłoki
anodowe



Pokrywanie metali powłokami

anodowymi zapewnia chronionemu

metalowi ochronę katodową, gdyż

powłoka z metalu mniej

szlachetnego działa w charakterze

anody jako protektor



Powłoki te chronią metal

elektrochemicznie, nawet jeżeli są

porowate.

Powłoka katodowa a

anodowa na przykładzie

cyny (Sn)



Cyna jest metalem nietoksycznym,
stanowi powłokę katodową, w
wypadku nieszczelności powłoki
korozji wżerowej ulega więc
podłoże. Odwrotnie jest w wypadku
powłoki cynowej na miedzi, cyna
będąc metalem mniej szlachetnym
stanowi powłokę anodową.

Niemetaliczne powłoki
ochronne



wywoływane są na
powierzchni metali przez
wytworzenie na niej związku
chemicznego w wyniku
zabiegów chemicznych

Sposoby nanoszenia

powłok



utlenianie (oksydowanie) mające
na celu wytworzenie na
chronionym metalu pasywnych
warstewek tlenkowych pasywacja



fosforanowanie za pomocą kwasu
fosforowego (tworzą się trudno
rozpuszczalne fosforany metali)



chromianowanie za pomocą
mieszaniny kwasu chromowego i
siarkowego, pod wpływem których
tworzą się powłoki chromianowe

Inne powłoki
niemetaliczne

-

Emalie są to otrzymane na bazie szkieł

nieorganicznych powłoki na metalowych

podłożach. Emaliowany wyrób jest

materiałem kompozytowym. 

Podłoże (metal) nadaje właściwości

mechaniczne i wytrzymałościowe, a

powłoka właściwości ochronne

(zapobieganie korozji elektrochemicznej i

chemicznej). 



emalie szkliste

-

dobra odporność na działanie np. kwasów i

rozpuszczalników organicznych oraz na

działanie wysokich temperatur



powłoki cementowe



lakiery



smary



farby



asfalty



smoły

Powłoki galwaniczne



Metodą galwaniczną można
osadzać większość metali zarówno
elektrododatnich, np. Au, Ag, Cu,
jak i elektroujemnych, jak Zn, Sn,
Ni, Cd, Fe w stanie czystym lub w
postaci stopów galwanicznych, np.
Cu-Zn

Powłoki galwaniczne

Do ważniejszych wymagań stawianych powłokom

galwanicznym należą:



- dobra przyczepność (adhezja) powłoki do podłoża,



- szczelność, czyli jak najmniejsza porowatość, co

ma szczególne znaczenie dla powłok katodowych,



- drobnokrystaliczna struktura,



- odpowiednia, minimalna grubość dla danych

warunków użytkowania,



- wygląd zewnętrzny; barwa, gładkość.

Powłoki galwaniczne



powłoki ochronne - mające za
zadanie wyłącznie ochronę
metalu podłoża przed korozją



powłoki dekoracyjne -
nakładane dla poprawy wyglądu
zewnętrznego powierzchni
(barwa, połysk, gładkość)



powłoki ochronno-dekoracyjne -
stosowane jako ochrona przed
korozją z jednoczesnym nadaniem i
zachowaniem własności
dekoracyjnych powierzchni metalu
podłoża, co jest coraz częściej
używane- np. srebrzenie,
miedziowanie



powłoki techniczne (funkcjonalne) - stosowane

w celu uzyskania określonych własności

fizycznych lub technologicznych powierzchni,

np. zwiększenie odporności na ścieranie,

zmiana współczynnika tarcia, poprawa

własności elektrycznych powierzchni, poprawa

zdolności łączenia przez lutowanie, zmiana

wymiarów pokrywanych części, regeneracja

zużytych powierzchni, uzyskanie

zwiększonego stopnia odbicia i połysku

powierzchni, zabezpieczenie określonych

powierzchni w czasie wykonywania innych

procesów obróbki powierzchniowej oraz

uzyskiwania grubych warstw w

galwanoplastyce

Klasyfikacja z punktu widzenia
dodatkowej obróbki powłok po ich
osadzeniu lub wytworzeniu



powłoki polerowane (mechanicznie,
chemicznie lub elektrochemicznie)



powłoki obłapiane (dotyczy
wyłącznie powłok cynowych)



powłoki barwione



powłoki uszczelniane



powłoki impregnowane

Klasyfikacja z punktu widzenia stanu
powierzchni i struktury powłoki



powłoki błyszczące



powłoki półbłyszczące



powłoki z połyskiem lustrzanym



powłoki mikroporowate



powłoki mikrospękane



powłoki szczelne (bez porów i
spękań)

Klasyfikacja z punktu widzenia sposobów
nakładania lub wytwarzania powłok



powłoki elektrolityczne :
* jednowarstwowe
* wielowarstwowe



powłoki osadzane metodą
chemiczną (chemiczne)



powłoki konwersyjne:
* wytwarzane chemicznie
* wytwarzane elektrochemicznie

Powłoki cynkowe



Powłoki cynkowe w porównaniu z

powłokami z innych metali wykazują

najlepsze własności ochronne na żelazie

i stali pod względem zarówno grubości,

jak i kosztu osadzania. Wartość

ochronna powłok jest proporcjonalna do

ich grubości. W porównaniu z powłokami

kadmowymi, cynk wykazuje gorsze

własności ochronne tylko w środowisku

typowo morskim lub o dużej wilgotności.

Zastosowanie powłok
cynkowych



w przemyśle do pokrywania blach,
taśm, drutów stalowych i drobnicy



środowiska słabo kwaśne i słabo
zasadowe



pokrywanie stali powłoką cynkową
(blachy ocynkowane) – zbiorniki

Zastosowanie powłok
cynowych



blachy na puszki konserwowe



ochrony przed działaniem siarki w
czasie gumowania



jako częściowe zabezpieczenie
powierzchni przed azotowaniem



zabezpieczenie precyzyjnych
drobnych sprężyn przed korozją



podkład pod powłoki organiczne

Zastosowanie powłok
kadmowych



pokrywanie elementów o
skomplikowanych kształtach, np.
wirników i statorów kondensatorów
obrotowych, przedmiotów
tłoczonych o dużych wgłębieniach
itp.



ochrona stali wytrzymałościowych

Zastosowanie powłok
srebrnych



duża odporność chemiczna i
korozyjna - budowa aparatury
chemicznej.

Zastosowanie powłok
niklowych



w przemyśle chemicznym grubymi
powłokami niklowymi pokrywa się
aparaturę chemiczną narażoną na
działanie silnych zasad.

Powłoki żelazne



Elektrolityczne powłoki żelazne są
powłokami technicznymi nakładanymi
w celach regeneracyjnych lub w celu
wykorzystania ich zdolności
pochłaniania i utrzymywania środków
smarujących – większych niż posiada
np. chrom.



pokrywanie aluminiowych tłoków
silników spalinowych.

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.



Działanie ochronne powłok
aluminiowych jest wywołane znaczną
odpornością korozyjną
spasywowanego aluminium

Powłoki

stopowe



Elektrolityczne powłoki stopowe
posiadają bardzo specyficzne
własności i są stosowane przy
szczególnych wymaganiach, których
nie mogą spełniać pojedyncze metale,
jak np. duża twardość i żaroodporność
lub specyficzne własności
przeciwcierne czy mały opór przejścia,
bądź duża odporność na ścieranie.

Powłoki mosiężne i

brązowe



Najczęściej stosowane są mosiądze
o zawartości powyżej 65% Cu, co
oznacza, że są to powłoki
jednofazowe – bardziej odporne na
korozję niż dwufazowe.



górnictwo

Powłoki brązowe



najczęściej jednofazowe stosuje się
w celach technicznych i
dekoracyjnych.

Zastosowanie



w produkcji łożysk ślizgowych



jako ochrona przy azotowaniu



jako warstwa pośrednia przy
osadzaniu innych metali, np.: Ni, Cr,
Au.

Powłoki wolfram-kobalt i

wolfram-nikiel



charakteryzują się dużą twardością,
która nie obniża się do temperatury
około 600°C (twardość na gorąco).
Stosuje się do pokrywania styków w
przekaźnikach i przełącznikach na
dość duże moce.

Powłoki niklowo-

żelazowe



stosowane są w przemyśle
elektronicznym na pokrycia
magnetyczne. Błyszczące powłoki
stosuje się do pokrywania sprzętu
sportowego, okuć meblowych,
narzędzi, armatury łazienkowej,
często z dodatkowym
zabezpieczeniem powłoką
chromową.

Powłoki kompozytowe



Do regeneracji stalowych części
maszyn stosuje się
elektrochemiczne powłoki
kompozytowe, które są
konkurencyjne w porównaniu do
klasycznych powłok
regeneracyjnych chromowych,
żelaznych lub niklowych.

Powłoki

kompozyto

we



Do regeneracji stalowych części
maszyn stosuje się
elektrochemiczne powłoki
kompozytowe, które są
konkurencyjne w porównaniu do
klasycznych powłok
regeneracyjnych chromowych,
żelaznych lub niklowych.

Oznaczenia



Nib – powłoka niklowa błyszcząca



Nid- podwójna lub potrójna

powłoka niklowa,



Cr r - powłoka zwykła o minimalnej

grubości 0,3 μm,



Cr mc – powłoka Cr mikrospękana o

min grubości 0,3 μm,



Cr mp – powłoka Cr mikrospękana

o min. grubości 0,3 μm.



Rodzaj powłoki dobieramy biorąc
pod uwagę wiele czynników. M.in.
są to:



warunki użytkowania (lekkie,
umiarkowane, ciężkie, wyjątkowo
ciężkie)



podłoże (stal nierdzewna, stal
niestopowa)

Inhibitory korozji



Inhibitory powodują powstawanie na

powierzchni materiału warstwy

ochronnej (tzw. proces pasywacji).

Warstwa pasywna narażona jest na

przerwanie w wyniku ruchu wody w

instalacji. Dlatego potrzebna jest

odpowiednia ilość inhibitora, aby taką

uszkodzoną warstwę natychmiast

uzupełnić. Gdy zabraknie preparatu, w

miejscu uszkodzenia powierzchni

pasywnej tworzy się mikroogniwo i

rozpoczyna korozja.

Rury



Rury z powłokami ochronnymi można podzielić

na dwie grupy:



Rury z powłokami ochronnymi:



Metalicznymi (cynkowane lub kryte innymi

metalami)



Niemetalicznymi (lakierowane, emaliowane,

powlekane asfaltem)



Rury z wykładzinami ochronnymi:



Ceramicznymi



Z mas plastycznych (guma, PVC)



Rury platerowane ( nawalcowana warstewka

metalu o odpowiedniej odporności np. ze stali

kwasoodpornej)



Rury emaliowane produkowane są głownie

dla potrzeb przemysłu chemicznego,

natomiast rury z powłokami asfaltowymi to

najcześciej rury o dużych średnicach dla

budowy rurociągów dalekosiężnych wody,

ropy i gazu.



Wykładziny z tworzyw sztucznych i rury

platerowane stosowane są głównie w

przemyśle chemicznym, dla zmniejszenia

zużycia stali odpornych na korozję, obniżki

kosztów instalacji i wydłużenia jej

żywotności.



Sprawdzenie odporności w
komorach solankowych (rzędu
1000 godz. Np.)

Zbiorniki substancji
chemicznych



Ochronne powłoki na bazie
niekurczliwej żywicy winyloestrowej z
ciągłym zbrojeniem z maty z włókna
szklanego stanowią dobrą ochronę
zbiorników z chemikaliami. Są to
zabezpieczenia antykorozyjne o
bardzo wysokiej odporności
chemicznej, termicznej i
mechanicznej.

Przykłady zastosowania powłok emalierskich w
przemyśle galwanicznym i chemicznym. Technologie
opracowano w Katedrze Technologii Szkła i Powłok
Amorficznych.