Tablica 1. Właściwości różnych technik cynkowania.
Wymagania, którym winny podlegać wyroby stalowe przeznaczone do cynkowania zanurzeniowego
Zanieczyszczenia nieusuwalne w procesie odtłuszczania i trawienia powierzchni stali do cynkowania w postaci resztek powłok lakierniczych, masy szpachlowej, smoły, pokostu a zwłaszcza żużla spawalniczego (nawet po spawaniu w osłonie gazowej) i odprysków spawalniczych, zanieczyszczeń walcowniczych, pozostałość masy formierskiej na odlewach, pozostałość znakowania wyrobów farbą lub stare powłoki lakiernicze, wbity piasek, substancje smarne z procesu ciągnienia, grube warstwy olejów i tłuszczy, których nie da się usunąć na etapie odtłuszczania w ocynkowni, spawalnicze środki przeciwodpryskowe typu „silspaw” itp. Zanieczyszczenia te muszą być usunięte przez zleceniodawcę cynkowania lub przez ocynkownie, które posiadają urządzenia do obróbki strumieniowo-ściernej, po odtłuszczaniu najlepiej śrutowniczą w komorze pneumatycznej, zwłaszcza konstrukcji spawanych. Ścierniwo należy dokładnie usunąć z powierzchni oczyszczonej, szczególnie z wnętrza elementów konstrukcji oraz rur, ponieważ ich obecność zanieczyszcza roztwory technologiczne cynkowni i pogarsza jakość oraz wygląd powłoki ocynkowanej. Na wygląd powłoki cynkowej mogą mieć wpływ nierówności powierzchni materiału podłoża stalowego, na przykład: wżerów żużla walcowniczego, bruzd walcowniczych, wgłębień w licu spoin, wżerów korozyjnych, zawalcowania i rozwarstwienia powierzchniowe mogące pozostać widocznymi lub uwidocznić się po procesie cynkowania zanurzeniowego. Chropowatość stali przed cynkowaniem zanurzeniowym powoduje obniżenie zawartości Si i P na jej powierzchni oraz wzrost grubości powłoki cynkowej.
Wady powierzchni powłok stali ocynkowanej
Zanieczyszczenia powierzchni ocynkowanej związane z operacjami technologicznymi cynkowni: 1 - ślady pozostałości topników (przeważnie ZnCl), zwłaszcza na porowatych odlewach w formie porów i plam o różnym zabarwieniu, 2 - popioły cynkowe łatwe do usunięcia w formie czarnych plamek (tlenki cynku), 3 - krople cynku na powierzchni, 4 - ostre nadlewy, krawędzie i zadziory oraz sople i falbanki na siatkach od ociekającego cynku, 5 - miejsca nie pokryte cynkiem (dopuszczone do 0,5% powierzchni i o wymiarach nieprzekraczających powierzchni 100 cm2) (2), 6 - grubość warstwy cynkowej tworzącej powłokę powinna wynosić nie mniej niż wg PN EN ISO 1461 i PN-EN ISO 14713 (2). Zbyt duża grubość powłoki cynku może prowadzić do oderwania się całej warstwy cynku w cynkowni lub po obróbce strumieniowo-ściernej, zwłaszcza po śrutowaniu) (1), 7 - rozwarstwianie się całej warstwy cynku od podłoża stalowego w przypadku: a - zbyt reaktywnej stali o zawartości krzemu mieszczącej się w niekorzystnym dla cynkowania przedziale 0,05 - 0,12% i powyżej 0,25%, może wtedy wystąpić znaczne zwiększenie grubości powłoki cynku, powodujące obniżenie lub całkowity brak przyczepności do powierzchni cynkowanego elementu. Dodatkowym efektem tego zjawiska jest powstawanie szorstkiej powłoki o szarym zabarwieniu, które na skutek starzenia się w warunkach atmosferycznych może przejść w brązowe; b - zbyt długiego przetrzymywania wyrobu w kąpieli cynkowej; c – zbyt wysokiej temperatury kąpieli cynkowej; d – nadmiernej chropowatości powierzchni stali. 8 - twardy cynk na powłoce zewnętrznej – powstały w wyniku osadzania się na powierzchni soli żelaza pochodzących ze złego wypłukania kąpieli trawiących, pozostałości nadmiaru żelaza z procesu topnikowego oraz produktów korozji wanny do cynkowania i nie usuwania pływających zanieczyszczeń w wannie (4). 9 - kruchości wodorowej stali – powstającej przy cynkowaniu stali o podwyższonej wytrzymałości na skutek wniknięcia wodoru w strukturę stali podczas trawienia i zbyt intensywnego oraz przedłużania tego procesu (1). Uwalnia się on dopiero po cynkowaniu, szczególnie podczas utwardzania w piecu farb proszkowych. 10 - łuszczenie się powierzchniowej warstwy cynku od faz żelazo/cynku na skutek zbyt wolnego schładzania po cynkowaniu lub składowanie gorących elementów jeden na drugim (4).
Tablica 2. Wymagania dotyczące powierzchni ocynkowanych według norm polskich (3).
Inne uwarunkowania mogące mieć wpływ na przyczepność powłok lakierowych do cynku
Ołów, który może występować na powierzchni powłoki cynkowej w postaci aglomeratów (kwiatu), utrudnia chromianowanie lub fosforanowanie i wpływa negatywnie na przyczepność powłoki organicznej (5). Dodatek aluminium zmniejsza grubość kruchej warstwy dyfuzyjnej Fe-Zn przez uprzywilejowane tworzenie Fe2Al5 (większe powinowactwo Al do Fe niż Al do Zn), ale może być odpowiedzialny za pogorszenie adhezji powłoki organicznej. Aluminium inhibituje reakcję pomiędzy składnikami farby epoksydowej i cynkiem. Natomiast przygotowanie powierzchni z zastosowaniem silanów jako alternatywa chromianowania jest najlepszym rozwiązaniem. Cynkowanie typu konwencjonalnego zapewnia lepszą trwałość zabezpieczenia niż cynkowanie wysokotemperaturowego w przypadku wyboru omiatania jako przygotowania podłoża pod powłoki organiczne. Badania przyczepności metodą siatki nacięć pokazały, że uzyskane wyniki nie korespondują z badaniami odporności korozyjnej (5). Im większa jest suma stężeń pierwiastków stopowych, tym właściwości ochronne systemu metalowo-malarskiego są lepsze (5) (za wyjątkiem wyżej opisanych przypadków). Do istotnych czynników determinujących właściwości systemu duplex wynikających z właściwości powłoki cynkowej jest udział jakościowy i ilościowy składników stopowych w powłoce cynkowej, czas i warunki chłodzenia, a więc w konsekwencji orientacja krystalograficzna (chropowatość powierzchni) oraz czynniki niebadane w niniejszej pracy, jak profil geometryczny powierzchni powłoki cynkowej (5) itp. Podczas malowania proszkowego, według W. Szulca (6), czołowego badacza cynku i jego lakierowania, powstają pewne problemy aplikacyjne w postaci występowania pęcherzyków i kraterów z następujących powodów:
