Antykorozja

Porównanie odporności korozyjnej różnych systemów duplex

Do malowania ocynkowanego podłoża stalowego zgodnie z normą ISO 12944-5 zalecane są obecnie następujące wyroby lakierowe [5]:

• farby epoksydowe utwardzane poliaminami
• farby poliuretanowe (wodne lub rozpuszczalnikowe)
• farby epoksydowo-poli­uretanowe
• farby poliwinylowe
• farby akrylowe (wodne lub rozpuszczalnikowe)
• farby proszkowe poliestrowe i epoksydowe

W tab. 1 przedstawiono porównanie odporności korozyjnej systemów duplex o stałej grubości powłoki cynkowej ok. 80 µm, w zależności od rodzaju zastosowanego materiału organicznego warstwy zewnętrznej oraz warunków użytkowania. Dla porównania w zestawieniu występują również farby chlorokauczukowe oraz alkidowe, które nie są zalecane do malowania wyrobów ocynkowanych. Produkty degradacji wyrobów chlorokauczukowych mogą niszczyć powierzchnie powłoki cynkowej, zaś farby alkidowe reagując z cynkiem zmydlają się, co zmniejsza adhezję warstwy lakierowej do podłoża.

W środowisku korozyjnym C2 o małej agresywności (np. środowisko wiejskie) wszystkie przedstawione grupy farb posiadają doskonałą trwałość. Jedynie pokrycia wytwarzane na bazie żywic akrylowych mają nieznacznie gorszą odporność korozyjną. Zauważalne są również gorsze właściwości korozyjne emulsji wodnych w porównaniu z farbami na bazie rozpuszczalników organicznych.
Wszystkie przedstawione systemy duplex zapewniają długi czas ochrony w środowiskach agresywnych, takich jak atmosfera przemysłowa czy morska. W obecności kwasów gorszą odporność korozyjną wykazują farby na bazie żywic akrylowych, natomiast powłoki epoksydowe, winylowe i poliuretanowe wykazują bardzo dobrą trwałość. Nieco gorzej wygląda odporność korozyjna badanych systemów duplex w obecności związków alkalicznych. W przypadku stosowania farb akrylowych jako warstwy zewnętrznej ma ona niewystarczające właściwości antykorozyjne, co skutkuje przyspieszoną degradacją pokrycia. Mniejsza trwałość powłok duplex w środowisku zasadowym może być również wynikiem znanego zjawiska przyspieszonej korozji elektrochemicznej cynku w środowisku o charakterze zasadowym pH > 12,5.

Mechanizm korozji systemów duplex

Przebieg procesu korozji powłoki lakierowej oraz systemu duplex przedstawia fot. 6. Powłoka malarska stanowi ciągłą barierę dla reakcji związków utleniających obecnych w środowisku korozyjnym z powierzchnią stali. Przerwanie ciągłości powłoki ochronnej skutkuje powstawaniem ogniwa korozyjnego i natychmiastowym rozpoczęciem procesu korozji elektrochemicznej. W wyniku utleniania i redukcji pomiędzy warstwą lakierową a podłożem stali tworzą się uwodnione tlenki żelaza o większej objętości w porównaniu z żelazem: FeO, Fe2O3, Fe3O4. Proces postępuje ze znaczną szybkością, prowadząc do tworzenia pęcherzy i odpadania farby od podłoża.
Systemy duplex posiadają pod warstwą lakierową powłokę cynkową stanowiącą dodatkową barierę chroniącą stal. W przypadku przebicia powłoki lakierowej funkcje zabezpieczenia antykorozyj­nego przejmuje ta właśnie część systemu ochronnego. Powłoka cynkowa może zabezpieczać powierzchnie stali na trzy sposoby. Ciągła warstwa cynku oraz warstwa faz międzymetalicznych Fe-Zn stanowi barierę oddzielającą stop żelaza od środowiska korozyjnego. W wyniku korozji elektrochemicznej tworzą się stabilne związki cynku (tlenek ZnO, wodorotlenek Zn(OH)2 oraz węglan ZnCO3), których jednolita warstewka wypełnia szczeliny w powłoce lakierowej i w ten sposób chroni powierzchnię stali. Objętość związków cynku jest niewiele większa od samego cynku, więc nie następuje odwarstwienie się lakieru od podłoża. Trzeci sposób ochrony powierzchni stali występuje w przypadku uszkodzenia również samej powłoki cynkowej. Cynk jako metal o niższym potencjale elektrochemicznym od żelaza staje się anodą w ogniwie korozyjnym i ulega destrukcji, protektorując podłoże stalowe.