Metalloverflatebehandling for utendørs

Hvilken overflatebehandling er best egnet for stålprodukter i utemiljø?

Før vi går inn i en konklusjon, la oss først ta en titt på korrosjonsmekanismen i stål. Stålkorrosjon er først og fremst forårsaket av dannelsen av lokale elektrokjemiske elektrodepar (også kalt anode-katodepar) på ståloverflaten. De positive metallionene løses opp fra anoden til løsningen, og produserer negative elektroner i metallgitteret, som migrerer i metallet til katoden. I katoden forbrukes elektronene i flere katodereaksjoner. I sure løsninger produseres hydrogengass, mens i pH-nøytrale løsninger produserer oksygenreduksjon hydroksidioner. Den elektrisk ledende elektrolytten mellom anoden og katoden lukker kretsen. Anode- og katodestedene kan være ved siden av hverandre, noe som resulterer i dannelse av jevn korrosjon eller separert fra hverandre, noe som resulterer i lokal korrosjon. Anodestedet er ståloverflatens mindre edle sted eller et sted med høyere overflateenergi. I de fleste tilfeller er korrosjon av stål en elektrokjemisk prosess som krever samtidig tilstedeværelse av fuktighet og oksygen. I fravær av noen av dem oppstår ikke korrosjon. I hovedsak blir jernet i stålet oksidert for å produsere rust, som opptar omtrent 6 ganger volumet av det opprinnelige materialet som forbrukes i prosessen.
Generelt er det få typiske typer korrosjon som bimetallisk korrosjon, gropkorrosjon og sprekkkorrosjon.
Hastigheten som korrosjonsprosessen utvikler seg med, avhenger av en rekke faktorer knyttet til "mikroklimaet" umiddelbart rundt strukturen, hovedsakelig tidspunktet for fuktighet og atmosfærisk forurensningsnivå. På grunn av variasjoner i atmosfæriske miljøer kan data om korrosjonshastighet ikke generaliseres. Imidlertid kan miljøer klassifiseres bredt, og tilsvarende målte stålkorrosjonshastigheter gir en nyttig indikasjon på sannsynlige korrosjonshastigheter spesifisert av BS EN ISO 12944-2 og BS EN ISO 9223.

Som mange vet, er en av de mest populære korrosjonsbeskyttelsesmetodenemaleriog dette tykke belegget vil hindre ioner i å komme inn i ståloverflaten, og dermed redusere dannelsen av lokale par. Epoksymalinger gir et eksempel på en type maling basert på ugjennomtrengelighet. Korrosjonsbeskyttende maling som brukes mot atmosfærisk påkjenning bruker korrosjonsbeskyttelsespigmenter, som forsinker oppløsningen av stålioner fra anodestedene. Som korrosjonsbeskyttelsespigmenter brukes for eksempel ulike fosfater og borater, som sammen med vann som kommer inn i belegget danner beskyttende lag på anodestedene. Malingen beskytter ståloverflaten katodisk når den inneholder tilstrekkelig mengde sinkstøv. Sinkpartiklene i belegget er i elektrisk ledende kontakt med stålsubstratet, og er som elektronegative metaller offeranoder som hemmer stålkorrosjon.
Kort sagt, korrosjon av ståloverflaten som skal beskyttes kan hemmes eller forsinkes ved å påføre forskjellige malinger nedenfor:
√ korrosjonsbeskyttende maling som inneholder korrosjonsbeskyttende pigmenter, som passiviserer anode- og/eller katodereaksjonen
√  et belegg, som genererer tilstrekkelig motstand mot en ionestrøm
√  en primer som gir katodisk beskyttelse

Den primære fordelen med maling er at den fungerer bedre med svært tynt stål eller svært store stålkonstruksjoner som ikke kan varmgalvaniseres. Av den veldig enkle grunnen vil tynt stål vri seg under varmen fra varmgalvaniseringsprosessen, og det er ofte malt eller pulverlakkert. Åpenbart vil kombinasjonen av tynn stål og maling for korrosjonsbestandighet føre til kortere levetid; Det gir imidlertid en fordel i form av kostnadsreduksjon på grunn av vektbesparelser. Maling i sine ulike former er rett og slett bare et belegg, og det fester seg ikke mer enn til det underliggende stålet som du forventer av stoffer som epoksy eller akryl som ikke kan binde seg til stål. Som et resultat er det mye lettere å oppnå en jevn finish som ikke er relatert til underliggende stål, og dette belegget kan normalt vare mellom 5-10 år i utendørs tilstand. Derfor betyr maling også ganske høye vedlikeholdskostnader.
Finnes det noen bedre alternativer enn å male? I dag er det mange alternativer på markedet, ofte beskrevet som "sammenlignbare med varmgalvanisering" eller "bedre enn varmgalvanisering". I de fleste tilfellene er disse konklusjonene basert på akselerert korrosjonstesting i saltspray, som gir resultater som ikke er relevante når det gjelder normal utendørs eksponering. Galvanisert stål har blitt brukt i hundrevis av år i mange forskjellige bruksområder, så det er virkelig pålitelige resultater som viser at det faktisk fungerer.Varmgalvaniseringer en av de mest effektive metodene for å beskytte mot korrosjon. Metoden resulterer i et nesten vedlikeholdsfritt produkt gjennom hele levetiden. Allerede i 1741 oppdaget den franske kjemikeren Melouin at sink kan beskytte stål mot korrosjon. Det tok imidlertid til 1837 før metoden ble tatt i bruk. Det var ingeniøren Sorel som patenterte en metode for å bruke ammoniumklorid som flussmiddel. Varmforsinking er metoden som gir produktene dine høyest beskyttelse mot korrosjon med lav miljøbelastning, og derfor er det en av de mest effektive metodene for korrosjonsbeskyttelse. Sink er et basismetall sammenlignet med stål og derfor vil mindre skader i sinkbelegget være katodisk beskyttet og trenger derfor ikke repareres.
Sinkforbruksdiagrammet nedenfor viser hvordan galvanisert stål kan vare i forskjellige miljøer.

Varmgalvanisering (HDG) er mye mer enn et belegg. Prosessen skaper en kjemisk reaksjon som binder sinken og stålet sammen til det punktet hvor elektroner flyttes fra sinken til stålet som en del av beskyttelsesprosessen. Fordi det er en kjemisk reaksjon, er det mer utfordrende å oppnå samme nivå av kosmetikk som maling, men det gir et langt overlegent nivå av beskyttelse. HDG er ikke ett lag med belegg, men faktisk 4 lag med belegg med forskjellige egenskaper og forskjellige kombinasjoner av sink og stål. Det øverste laget er 100 prosent Zn med en 70 DPN sele. Hvert lag nærmere grunnstålet har en økende hardhetsgrad helt til Gamma-laget som er 75 prosent Zn, 25 prosent Fe og har en hardhet på 250 DPN som er hardere enn grunnstålet som har en hardhet på 159 DPN. Et beskyttelsesaspekt ved HDG som ikke kan replikeres med et enkelt belegg som maling, er den katodiske beskyttelsen av sink. Saltvann fungerer som en elektrolytt mellom sink og stål i en elektrokjemisk krets med sink som anode og stål som katode. Som et resultat er stål beskyttet mot korrosjon til sinken er helt oppbrukt. Dette betyr at selv utsatt stål vil være beskyttet mot korrosjon av sinken rundt stålet, og det er derfor varmgalvanisering alltid anses som den overlegne løsningen for korrosjonsbeskyttelse av stål. I følge diagrammet ovenfor kan du se at den tunge stålkonstruksjonen med riktig silisium- og fosfornivå kan overleve nesten 50 år under det mest korrosive miljøet. Foruten varmgalvanisering, er det to andre typer sinkbelegg relaterte prosesser somgalvaniseringog sinksprøyting, og alle disse sinkbeleggbehandlingene har sine egne fordeler og ulemper. Vennligst sammenligningsdiagrammet nedenfor.

I årevis innebar beskyttelse av stål mot korrosjon vanligvis enten bruk av varmgalvanisering eller en type malingssystem. Imidlertid bruker flere og flere spesialister en kombinasjon av begge beskyttelsesmetodene i det som vanligvis refereres til som endupleksbelegg, og det er rett og slett malings- eller pulverlakkeringsstål som har blitt varmgalvanisert etter fabrikasjon. Når maling og galvanisert stål brukes sammen, er korrosjonskontrollen som tilbys overlegen begge systemene som brukes alene. Det galvaniserte belegget beskytter basisstålet, og gir katodisk beskyttelse og barrierebeskyttelse. I tillegg forhindrer det galvaniserte belegget utviklingen av underfilmen av jernoksid, hvis utadgående trykk kan få maling til å danne blemmer og flasse. Maling gir på sin side barrierebeskyttelse til det galvaniserte belegget. Malingen bremser hastigheten som sinken forbrukes med, noe som forlenger levetiden til det galvaniserte stålet. Til gjengjeld, når malingen har blitt forvitret eller skadet, er sinken tilgjengelig for å gi katodisk beskyttelse og barrierebeskyttelse slik at rust ikke vokser og maling ikke flasses. Med denne synergistiske effekten er det typisk for et duplekssystem å gi korrosjonsbeskyttelse 1,5 til 2,5 ganger lengre enn summen av levetiden til sink og maling som brukes individuelt. For eksempel, hvis det galvaniserte belegget forventes å vare i 40 år og malingssystemet forventes å vare i 10 år, bør galvaniseringen og malingen sammen vare i 75 år uten vedlikehold, eller, konservativt, 1,5 ganger summen av begge systemene.
Derfor er dupleksbelegget, enten maling eller pulverlakkert galvanisert stål, en svært effektiv, lett påført metode for å øke levetiden til praktisk talt ethvert prosjekt. Selvfølgelig er dette belegget den dyreste anti-korrosjonsløsningen sammenlignet med enkeltbelegg som HDG, pulverlakkering eller maling. På grunn av dens overlegne anti-korrosjonsytelse, er den mye brukt i følgende bransjer.
√ Fiskeoppdrett
√ Bygg og anlegg
√ Bilindustri
√ Luftfart
√ Kjemisk
√ Offshore