Antykorozja

W ostatnich latach systemy duplex są coraz powszechniej stosowane jako zabezpieczenia przeciwkorozyjne wyrobów stalowych narażonych na oddziaływanie atmosfery przemysłowej. Jako przykład można podać zastosowanie systemów duplex do ochrony konstrukcji słupów wsporczych i ram ekranów akustycznych typu zielona ściana na drodze ekspresowej S8 przedstawione na fot. 1. Duża popularność jednoczesnego cynkowania i malowania jest związana z korzystnym zestawieniem trwałości powłoki oraz kosztów przygotowania systemu i jego późniejszej eksploatacji na chronionym obiekcie. Pomimo bardziej skomplikowanego procesu wytwarzania, dzięki jednoczesnemu zastosowaniu powłok cynkowych i lakierowych, uzyskuje się lepsze właściwości ochronne niż w przypadku osobnego stosowania wyżej wymienionych technologii. Powłoki kompleksowe traktowane sumarycznie są 1,5 od 2,7 razy trwalsze niż powłoki cynkowe i lakierowe [1]. Przedłużenie okresu odporności korozyjnej powłoki określane jest mianem efektu synergicznego i jest wynikiem wzajemnego uzupełniania się właściwości materiałów metalicznych i polimerowych [2]. Mechanizm tego zjawiska zostanie przedstawiony poniżej.

Laboratoryjne badania odporności korozyjnej systemów duplex

Dla określenia właściwości antykorozyjnych metalicznych i niemetalicznych powłok ochronnych wykonuje się długotrwałe badania, prowadzone w warunkach eksploatacyjnych (w naturalnej atmosferze korozyjnej, w warunkach użytkowania, magazynowania). Takie badania są najbardziej reprezentatywne i pozwalają w sposób praktyczny na ocenę zastosowanego systemu. Jednak, z uwagi na długi czas potrzebny do prawidłowej oceny skuteczności systemu, można również stosować badania porównawcze symulujące agresywność środowiska: elektrochemiczne (potencjostatyczne i potencjodynamiczne) oraz przyspieszone badania korozyjne w warunkach laboratoryjnych.
Ostatnia grupa badań jest przydatna ze względu na możliwość porównawczej oceny odporności korozyjnej materiałów w stosunkowo krótkim czasie. Szczególnie trudne warunki korozyjne (wilgotność względna na poziomie prawie 100%, odpowiednia temperatura oraz oddziaływanie różnych związków chemicznych i par ich roztworów, np. NaCl, SO2) są wytwarzane w komorze w sposób syntetyczny. Dodatkowo, w przypadku powłok lakierowych do przyspieszenia degradacji pokrycia mogą być używane lampy promieniowania ultrafioletowego.

Badania odporności korozyjnej dwóch rodzajów komercyjnych systemów duplex różniących się wyrobem lakierowym warstwy zewnętrznej na działanie obojętnej mgły solnej (Neutral Salt Sprayed Test) przeprowadzone zostały są zgodnie z normą ISO 9227 [3]. Do badania zastosowano komorę solną typu Corrotherm typu 610 firmy Erichsen o pojemności 400 dm3. Urządzenie wyposażone było w układ ogrzewania solanki, przyrządy pomiarowe do kontroli i regulacji temperatury zapewniające uzyskiwanie założonej temperatury badań wynoszącej 30±2°C. Warunki dobrano tak, aby szybkość kondensacji mgły w komorze wynosiła 1-2 cm3/h na powierzchni poziomej równej 80 cm2. Stężenie NaCl wynosiło 50±5 g/l, pH roztworu zachowywano w granicach 6,5-7,2.
Przed umieszczeniem próbek w komorze solnej na ich powierzchni wykonano pionowe nacięcie zgodnie z ISO 17872 [4]. Na fot. 2 oraz 3 przedstawiono wygląd powierzchni blach zabezpieczonych przed korozją za pomocą dwóch różnych systemów duplex A i B, odpowiednio po 360 oraz 500 godzinach trwania testu korozyjnego. Stwierdzono, że na próbkach nawet w miejscach nacięcia nie ma śladów korozji czerwonej, świadczącej o przebiciu powłoki duplex do podłoża stali. Nie zaobserwowano również spęcherzenia powłoki. Widoczne są jedynie w miejscu uszkodzenia powłoki niewielkie, spełniające normę, ślady związków tzw. białej korozji cynku.
Dla porównania na fot. 4 przedstawiono wygląd powierzchni blachy zabezpieczonej jedynie ogniową powłoką cynkową, która została poddana oddziaływaniu mgły solnej w dużo krótszym czasie 72 godzin. W tym przypadku można zaobserwować wyraźne ślady białej korozji naciekowej, której powierzchnia przekracza w niektórych przypadkach 70% powierzchni próbki.
Na podstawie badań struktury systemów duplex stwierdzono, że składają się one z kilku widocznych warstw. Na fot. 5 zaobserwować można ogniową powłokę cynkową, nad którą znajduje się cienka warstwa konwersyjna oraz warstwa farby podkładowej. Ostatnią warstwą systemów duplex jest malarska powłoka zewnętrzna. Ponadto, na podstawie analizy struktury powłok można jednoznacznie stwierdzić, że na próbkach poddanych badaniu nie ma żadnych śladów korozji wżerowej.