Antykorozja

Wykres 1. Wartości potencjałów redoks E (V) pierwiastków metalicznych

Wykres 2. Zmiana polaryzacji ogniwa Fe-Zn w zależności od temperatury wody (Żródło: V. Kuklik, J. Kudlacek, „Cynkowanie ogniowe”, PTC, Warszawa, 2016)
 

Istotną cechą powłoki cynkowej jest to, że na swojej powierzchni tworzy naturalną, odpowiednio grubą i bardzo odporną patynę jako warstewkę pasywną, która oddziela powłokę cynkową od środowiska korozyjnego. Zdolność do wytwarzania patyny jest bardzo ważną cechą cynku, który w innym przypadku nie byłby zbyt odporny na korozję. Eksponowanie wyrobów ocynkowanych w suchym i wietrzonym środowisku skutkuje pokrywaniem się powłoki cynkowej warstewką pasywną − bardzo dobrze mechanicznie i chemicznie odpornych produktów korozyjnych, którymi właśnie jest patyna. Powstaje w ciągu kilku tygodni w wyniku kontaktu ocynkowanego wyrobu ze środowiskiem korozyjnym i składa się w większości z węglanu cynku jako wyniku przemiany tlenku cynku, wodorotlenku cynku i wodorowęglanu cynku przy udziale dwutlenku węgla i wilgoci z powietrza (kwas węglowy). Węglan cynku to szara substancja nierozpuszczalna w wodzie, która swój odcień nadaje elementom ocynkowanym, które po pewnym czasie wyraźnie szarzeją i matowieją. Czysty cynk jest metalem, który ma względnie niską odporność na korozję, jednakże wytworzenie patyny przy kontakcie ze środowiskiem zewnętrznym nadaje powłoce cynkowej doskonałe właściwości antykorozyjne.

Patyna tworzona jest przede wszystkim przez węglan cynkowy (ZnCO3), charakteryzuje się bardzo dobrą przyczepnością, a także dobrą odpornością mechaniczną i chemiczną w obojętnym lub lekko zasadowym środowisku. Węglan cynkowy tworzący patynę jest koloru szarego i jest lekko chropowaty, dzięki czemu ma dobrą przyczepność pod warstwy lakiernicze.
W środowisku kwaśnym patyna łatwo rozpuszcza się, np. w przypadku występowania kwaśnych deszczy. Dwutlenek siarki emitowany jest do atmosfery podczas spalania paliw zawierających siarkę. Największym źródłem emisji SO2 do atmosfery jest spalanie paliw kopalnych przez elektrownie i inne zakłady przemysłowe. Tlenki siarki SOx mogą reagować z innymi związkami obecnymi w atmosferze, prowadząc do powstawania aerozoli siarczanowych, a reagując z wodą tworzą kwas siarkowy, główny składnik kwaśnych deszczy. Należy zaznaczyć, że cynk łatwo rozpuszcza się w kwasie siarkowym.
Odpowiednio gruba warstwa patyny na powłoce cynkowej wytworzy się w ciągu kilku tygodni po jej nałożeniu. Do tego czasu powłoka ma obniżoną zdolność wytrzymywania wpływów korozyjnych środowiska i przy nawilżeniu pokrywa się białą korozją (ZnO). W normalnych warunkach pogodowych biała korozja występuje krótko i jest to stan przejściowy. Powierzchnia dotknięta białą korozją przybiera po kilku miesiącach ekspozycji taki sam szary patynowy wygląd (ZnCO3), jak inne powłoki, które nie zostały zaatakowane przez korozję. Warstwa pasywacyjna patyny znika powoli wskutek działania wpływów środowiska, ale jest stale uzupełniana cynkiem z powłoki. 
Wyżej wymieniony mechanizm naturalnej zdolności do pasywacji cynku jest doskonale zrozumiały dla producentów, czyli dla cynkowni ogniowych. Niestety, dla odbiorcy tego produktu − klienta – niezrozumiałe jest, dlaczego cynk traci połysk i wydaje się towarem gorszego gatunku. Biała rdza nie podlega uzasadnionej reklamacji, obniża jedynie efekt wizualny i estetyczny powłoki cynkowej, co często postrzegane jest przez odbiorców negatywnie. Zakłady oferujące usługi nakładania powłok ogniowych dysponują często odpowiednimi środkami pozwalającymi usunąć powstałą w niekorzystnych warunkach białą korozję z wyrobów. Podobnie odbierany jest przez usługobiorców matowy i szary kolor powłoki powstały w krótkim czasie po ocynkowaniu, a wynikający z wytworzenia się patyny zapewniającej wysoką odporność korozyjną zabezpieczenia. Dla klientów ważne jest często, aby ocynkowana konstrukcja przez długi czas wyglądała bardzo atrakcyjnie z błyszczącą, srebrzystą poświatą. Biała korozja jest wówczas niedopuszczalna, a efekt patynowania powinien zostać oddalony w czasie. Cynkownie ogniowe dysponują od lat technologiami obróbki wykańczającej po procesie cynkowania, które pozwalają na zachowanie przez okres kilku miesięcy od nałożenia powłoki wizualnego efektu połysku. Ogólnie tę obróbkę nazywa się w uproszczeniu pasywacją, a polega na wytworzeniu szczelnej otoczki zewnętrznej na wyrobie ocynkowanym (na zasadzie produktów reakcji chemicznej lub powłoki lakierniczej), która przez pewien czas chronić będzie warstwę cynkową przed wpływem środowiska i wytworzeniem naturalnej patyny, a także zapobiegnie powstawaniu produktów białej korozji. Dzięki temu efekt lśniącej powłoki cynkowej może zostać utrzymany nawet przez rok. Ostatecznie o ten czas, czyli czas trwałości warstwy pasywującej, wydłużona zostaje ogólna ochrona przed korozją ocynkowanego wyrobu. W zastosowaniu znalazły się techniki lakierowania oraz nakładania powłok konwersyjnych.
Wychodząc naprzeciw oczekiwaniom klienta, firma Stockmeier Chemia opracowała kilka produktów chroniących ocynkowany produkt przed białą korozją. W ofercie znajdują się trzy podstawowe systemy pasywacji, które odznaczają się odmiennym mechanizmem powstawania powłoki chroniącej przed białą korozją. Poniżej zostały one krótko scharakteryzowane.