Antykorozja

Możliwości wytwarzania powłoki cynkowo-aluminiowej metodą topnikową

Zastosowanie tradycyjnego oczyszczania powierzchni i topnikowania nie gwarantuje uzyskania ciągłej powłoki w kąpieli Zn zawierającej duże dodatki Al. Aluminium zawarte w kąpieli reaguje ze składnikami większości powszechnie stosowanych topników, a wilgoć zawarta w topniku umożliwia również powstawanie Al2O3 na powierzchni stali. W takich warunkach powstają nieciągłości powłoki.
Badania nad opracowaniem technologii i dostosowaniem składu topnika do wytwarzania powłok w kąpielach cynkowo-aluminiowych były podejmowane wielokrotnie. Opracowany przez Mitsui Mining & Smelting Co. Ltd stop o nazwie SuperGalva, gdzie do kąpieli o składzie eutektycznym dodawano sód oraz magnez [13], był używany do pokrywania małych części, takich jak elementy złączne [14]. Prowadzenie procesu wymagało stosowania specjalnego topnika. Przemysłowo był również wykorzystywany proces wytwarzania powłok Galfan na drutach i rurach, w którym topnik był nanoszony na powierzchnię wyrobu elektrolitycznie [15]. Aktualnie brak jest jednak danych dotyczących wytwarzania powłok tymi metodami na skalę przemysłową.

Próby zastosowania procesu Galfan nie dały pozytywnych wyników również w przypadku pokrywania drutów. Mimo że ILZRO (International Lead and Zinc Research Organization) opatentowała skład topnika do procesu wytwarzania powłok typu Galfan na drutach, nie zyskał on przemysłowego wdrożenia. Wytwarzanie powłok Zn-Al na drutach odbywa się obecnie metodą dwustopniowego zanurzania. W metodzie tej drut jest przeciągany przez tradycyjną kąpiel cynkową, a następnie przez kąpiel cynkowo-aluminiową [16].
Powszechnie uważa się, że brak odpowiedniego topnika stanowi obecnie podstawową przeszkodę w rozwoju technologii pokrywania wyrobów metodą jednostkową w kąpielach cynkowo-aluminiowych. Firma Floridienne jeszcze w latach 80 XX wieku opracowała i opatentowała skład chemiczny topnika bez udziału fluorków, rekomendowanego do wytwarzania powłok w kąpieli Zn-Al. Skład chemiczny topnika, mimo że został opatentowany w wielu krajach, nie zyskał przemysłowego znaczenia [17]. Również opracowany przez autorów [18] topnik nie został zastosowany ze względu na jego zbyt wysoką toksyczność. W 1994 roku Proskurkin [19] przedstawił nowe możliwości wytwarzania powłok Zn-Al metodą zanurzania pojedynczych wsadów, nie ujawniając jednocześnie szczegółów swojej metody. Inne prace [20, 21] sugerują zastosowanie przed zanurzeniem w kąpieli ZnAl topnika na bazie ZnCl2 i NH4Cl z dodatkiem SnCl2 i BiCl3. Zostały opatentowane również topniki o bardziej złożonym składzie chemicznym, zawierające jako główne składniki ZnCl2 i NH4Cl oraz dodatki do 5% jednego ze związków: NiCl2, CoCl2, MnCl2 i do 1,5 % jednego ze związków: PbCl2, SnCl2, BiCl3 and SbCl3 [22]. Opracowano także nowe metody topnikowania z zastosowaniem bezprądowego pokrywania na bazie stopów Cu-Sn oraz Cu-Fe [23, 24]. W metodach tych cienka warstewka stopowa jest osadzana poprzez zanurzenie wyrobu w kwaśnym roztworze soli chlorków Cu, Sn i Fe w temperaturze pokojowej. Pomimo opatentowania metody brak jest doniesień o przemysłowym zastosowaniu.
Ze względów ekonomicznych w ostatnich latach obserwuje się wzrost zapotrzebowania na elementy ocynkowane metodą indywidualnego zanurzania o podwyższonej odporności korozyjnej. Dobre właściwości powłok cynkowo-aluminiowych otrzymywanych metodą ciągłą powodują duże zainteresowanie możliwością wykorzystania stopów Zn-Al do wytwarzania powłok metodą jednostkową. O aktualności problemu świadczą liczne dyskusje na cyklicznych konferencjach EGGA (European General Galvanizing Association) – INTERGALVA stanowiących największe światowe forum wymiany wiedzy i doświadczeń z zakresu jednostkowego cynkowania zanurzeniowego [25-32].