Spis treści

1. Wstęp
10. Charakterystyka powłok

1. Wstęp

Dążenie do uzyskania coraz to większej odporności korozyjnej wyrobów metalowych stosowanych w różnych gałęziach przemysłu doprowadziło do rozwoju technologii nakładania powłok konwersyjnych, stanowiących w wielu przypadkach jeden z najprostszych i najtańszych sposobów zwiększenia odporności danego detalu na negatywne oddziaływanie czynników środowiskowych. Choć zwiększona odporność korozyjna stanowi podstawowy powód powszechnego wykorzystania powłok konwersyjnych, to do ich dużej popularności przyczyniły się również inne dodatkowe korzyści wynikające z ich zastosowania, m.in.:

- zwiększenie przyczepności kolejno nakładanych powłok organicznych;
- zwiększenie odporności i podatności na deformacje podczas dalszej obróbki mechanicznej (formowanie, tłoczenie itp.);
- zwiększenie odporności na ścieranie;
- nadanie określonego współczynnika tarcia pokrywanym powierzchniom i tym samym określonej charakterystyki "moment dokręcenia/napięcie" połączeniom gwintowanym;
- polepszenie wyglądu pokrywanych wyrobów.

W przypadku dodatkowego zabezpieczania powłok cynkowych największą popularność zyskały chromianowe powłoki konwersyjne, charakteryzujące się najlepszą korelacją pomiędzy takimi właściwościami jak wzrost odporności korozyjnej/koszty/łatwość eksploatacji. W galwanizerniach w chwili obecnej stosowane są dwa typy kąpieli do nakładania konwersyjnych powłok chromianowych na cynk galwaniczny, a mianowicie kąpiele oparte na chromie sześciowartościowym i kąpiele oparte na chromie trójwartościowym. Początkowo to właśnie pasywacje zawierające Cr 6+, stosowane jako pierwsze, wiodły prym i stanowił wyznacznik efektywności wśród powłok konwersyjnych. Duża szkodliwość związków chromu sześciowartościowego dała jednak impuls do szukania alternatyw, spośród których najlepszą - na chwilę obecną - okazały się kąpiele oparte na chromie trójwartościowym. W wielu zastosowaniach swoimi właściwościami dorównują, a nawet przewyższają pasywacje zawierające Cr (VI). Ze względów opisanych powyżej popularność kąpieli zawierających Cr6+ znacząco spadła w ostatnich latach. Jest praktycznie pewnym, że tendencja ta będzie się utrzymywać biorąc pod uwagę nacisk wielu organizacji rządowych i pozarządowych na wycofanie z użycia związków chromu sześciowartościowego. Nacisk ten znajduje wyraz w przepisach prawnych ograniczających lub wręcz zakazujących stosowania m.in. substancji zawierających Cr (VI). Są to przede wszystkim takie dyrektywy jak: REACH (Registration, Evaluation and Authorisation of Chemicals), ELV (End of Life Vehicle), WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment), RoHS (Restriction of Hazardous Substances). Niemniej nadal istnieją zastosowania, w których zastąpienie technologii wykorzysujących chrom sześciowartościowy innymi równoważnymi pod względem efektywności jest bardzo trudne i choć dotyczy to przede wszystkim tematu chromowania dekoracyjnego i technicznego, to również w przypadku pasywacji powłok cynkowych obserwuje się czasami takie trudności, o czym mowa będzie w dalszych rozdziałach.

Podstawowe różnice pomiędzy powłokami konwersyjnymi uzyskiwanymi z kąpieli zawierających chrom sześciowartościowy a tymi zawierającymi chrom trójwartościowy dotyczą przede wszystkim takich aspektów, jak:

- mechanizm powstawania powłok;
- struktura powłok, w tym stopień ich uwodnienia;
- odporność powłok na działanie podwyższonych temperatur, która wiąże się z ich uwodnieniem;
- grubość powłok, barwa i ich odporność korozyjna.

Każdy z tych aspektów zostanie poruszony w mniejszym lub większym stopniu w dalszych rozdziałach.

Na koniec warto również wspomnieć o nowych, bezchromowych alternatywach dla chromianowych powłok konwersyjnych, wśród których wymienia się kąpiele oparte na molibdenianach, nadmanganianach, cyrkonianach, wolframianach, związkach wanadu, ceru czy też na silanach. Są one wynikiem dążenia do dalszej eliminacji związków chromu z użycia (również trójwartościowego). Niemniej żadna z tych alternatyw na chwilę obecną nie może konkurować z kąpielami chromianowymi pod względem nadawanych właściwości antykorozyjnych, nie mówiąc już o kosztach i prostocie prowadzenia procesu. Pewien wyjątek stanowią kąpiele cyrkonianowe, które co prawda nie nadają tak wysokiej odporności korozyjnej jak chromiany, jednak znalazły stosunkowo powszechne zastosowanie jako podwarstwa pod powłoki malarskie, stanowiąc alternatywę dla fosforanowania.

10. Charakterystyka powłok

chromium conversion coatings


Rys. 10.1 Porówanie chromianowych powłok konwersyjnych, od lewej: pasywacja żółta Cr6+, pasywacja grubopowłokowa opalizująca Cr3+, pasywacja cienkopowłokowa niebieska Cr3+.