CZ284302B6 - Vícevrstvový povlak, způsob jeho výroby a jeho použití - Google Patents

Abstract

Vícevrstvový povlak obsahuje podle řešení nejméně jednu konversní vrstvu a vrstvu ze syntetické pryskyřice. Povlak je použitelný pro členy vodovodní sítě, jež potřebují dobrou odolnost proti korozi.ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká povlaku, především vícevrstvého povlaku celého povrchu kovového předmětu ze železa.

Jsou známy povlaky na bázi živice pro vnitřní a vnější povrchy částí vodovodních potrubí. Tyto povlaky jsou levné, avšak vyžadují použití rozpouštědel, což zvyšuje nebezpečí požáru.

Dosavadní stav techniky

Známé povlaky, jejichž všechny vrstvy jsou vyrobeny ze sloučeniny na bázi práškových epoxidových derivátů, mají dobrou odolnost proti korozi. Avšak značná kolísání tloušťky povlaku, zejména v úrovni stran sestavení spojů (spojovací drážky, průměry ustředění) vyžadují buď znásobení počtu slévárenských modelů s různými rozměry ve funkci povlaků nebo opracování kovových prvků před nasazením povlaku.

Tyto povlaky jsou tvořeny inertním materiálem, který tvoří bariéru vůči vnějším prvkům. Tato bariéra, ať je její tloušťka jakákoliv, je vystavena nárazům, které obnaží podklad a v důsledku toho již neposkytuje žádnou ochranu, nehledě k chemickým reakcím mezi povlakem a jeho nosičem. Je tomu tak například u živice a práškového epoxidového derivátu. Aby tato ochrana měla maximální účinnost, je důležité, aby živice nebo epoxidový derivát nebyly poškozeny až k chráněnému kovu.

Jestliže tyto podmínky nejsou splněny, vytvoří se korozní makročlánky, často také nazývané „makroprvky“, vyvolané přítomností různých poškození, jako jsou příčné trhliny, pukliny, odtržení, které tím, že umožňují místní depasivaci železa snížením hodnoty pH a přístupem depasivačních látek, zlokalizují izolovaná anodická místa uvnitř katodových pásem, která tvoří pasivované povrchy, kde povlak ještě zůstává v těsném styku s kovovou konstrukcí. Jelikož poměr katodického povrchu k anodickému povrchu je obvykle velký, může být průtok proudu, vytvářený v makročláncích, tím zvýšen, když je možná aktivní depolarizace katodického povrchu.

Vynález vychází z úlohy odstranit tyto nedostatky a rozřešit nový technický problém, jak získat levně povlak kovového dílu vodovodní sítě tak, aby kryl celý povrch tohoto dílu, tedy jeho vnitřní a vnější povrch, a aby přitom mohlo být uložení povlaku automatizováno.

Podstata vynálezu

Podle technického problému, řešeného vynálezem, má kovový předmět i se svým povlakem mít dobrou odolnost proti korozi, způsobované kyselými nebo zásaditými půdami, jako jsou například vápenité půdy, jíly nebo hladiny podzemních vod sladkých nebo slaných. Povlečený předmět má rovněž odolávat korozi, způsobované dopravovanými vodami, jako je například pitná voda, změkčená voda, použitá voda nebo dešťová voda. Povlečený předmět také nemá připouštět migraci toxických výrobků, které vyvolávají zbarvení vody nebo také mění její chuť nebo její vůni, popřípadě pach.

Pro dosažení malých výrobních nákladů má povlak brát zřetel na všechny funkční tvary kovového předmětu, jako jsou hrdla nebo třmeny, aniž by bylo třeba dodatečných úprav po nanesení povlaku.

- 1 CZ 284302 B6

Povlak má umožnit úsporu jeho materiálu zamezením přebytků, jako je například stékání nátěru nebo nadměrná tloušťka povlaku.

Předmět podle vynálezu má rovněž odolávat vzdušné korozi, neboť její vystaven při uskladnění nebo při dopravě před uložením na místo užití.

Vzdušná koroze je vázána na atmosférické změny teploty a vlhkosti. Projevuje se celkovým zasažením celého povrchu kovového útvaru na rozdíl od koroze půdní, která je tvořena mimo jiné účinkem místních shluků, jak bylo shora uvedeno.

Předmět podle vynálezu nemá jit umožňovat vytváření korozních makrojevů a má tedy mít dobrou odolnost proti jevům, které mají za následek vznik trhlin, jež jsou zdrojem korozních makrojevů.

Podstatu vynálezu tvoří vícevrstvový povlak pro celkový povrch předmětu z technického železa pro vodovodní síť. Předmět z technického železa obsahuje jako povlak ve směru od předmětu směrem ven nejméně jednu konverzní vrstvu, tvořenou smíšeným fosfátem zinku a železa a povlakovou vrstvu z teplem tvrditelné syntetické pryskyřice o konstantní tloušťce.

Podle jednoho provedení byla konverzní vrstva podrobena pasivaci.

Kromě toho bylo zjištěno, že takový povlak má velmi účinnou odolnost proti korozi, jestliže konverzní vrstva povlaku podle vynálezu je tvořena smíšeným fosfátem zinku a železa.

Podle dalších provedení nebo vlastností povlaku:

-je pasivace chromová (provedena chromém),

- pasivace je organická,

- organické pasivační látky obsahují tanin,

- syntetická teplem tvrditelná pryskyřice je epoxidový derivát,

- obsahuje případnou vrstvu syntetické, teplem tvrditelné pryskyřice, pokrývající první vrstvu syntetické teplem tvrditelné pryskyřice.

Předmětem vynálezu je rovněž způsob nanášení shora popsaného povlaku na celkový povrch kovového železného předmětu, popřípadě útvaru. Tento způsob se vyznačuje tím, že obsahuje alespoň následující, za sebou jdoucí fáze:

- konverzní chemickou lázeň,

- opláchnutí vodou, zbavenou nerostných látek,

- uložení pomocí elektroforetického povlékání v lázni, obsahující syntetickou pryskyřici ve vodném prostředí,

- polymeraci syntetické pryskyřice.

Podle dalších provedení nebo význaků se způsob liší v následujících bodech:

- mezi fází oplachování vodou, zbavenou nerostných látek a uložení povlaku pomocí elektroforetického povlékání se připoj í pasivační lázeň, za níž následuje oplachování vodou, zbavenou nerostných látek,

- obohacení lázně pro elektroforetické povlékání syntetickou pryskyřicí ultrafiltrací kapaliny této lázně,

-2CZ 284302 B6

- připojení vnější přídavné vrstvy syntetické pryskyřice na kovový předmět,

- uložení této přídavné vrstvy syntetické pryskyřice elektrostatickým naprášením na studené nebo teplé kovové předměty, a to ponořením do fluidní lázně nebo elektroforézou, za níž následuje vypalování,

- uložení této přídavné vrstvy se může také provést rozprášením obou složek kapalné syntetické pryskyřice.

Předmětem vynálezu je také užití povlaku shora definovaného pro pokrytí celého povrchu součásti vodovodní sítě, kterážto součást je tvořena kovovou slitinou na bázi železa a uhlíku a má nepravidelný tvar, je vhodná pro dopravu vody a je ve styku s půdou nebo půdami.

Další znaky a výhody vynálezu vyplynou z následujícího popisu jeho provedení, na které však není omezen, v souvislosti s připojenými výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 znázorňuje v částečném řezu nárys předmětu s vícevrstvovým povlakem podle vynálezu.

Obr. 2 znázorňuje histogram pokusů ohledně časového spotřebování povlaku podle vynálezu ve srovnání s jinými povlaky, nanesenými na celý povrch součásti vodovodního potrubí.

Příklady provedení vynálezu

Hrubě odlitý předmět 1 z technického železa, znázorněný na obr. 1, je uložen do půdy 2 a pokryt vícevrstvovým povlakem 5, který je ve styku s předmětem 1 a sestává z konverzní vrstvy 3, které vrstvou 4 teplem tvrditelné syntetické pryskyřice. Tloušťka každé z vrstev je konstantní a sleduje původní tvar předmětu 1, který je zachován i na povrchu povlaku 5. Tvar předmětu 1 je složitý, jelikož je ohnutý a je připojen na jiné prvky potrubí neznázoměného vodovodního řadu. Spojení s ostatními členy vodovodního řadu se děje pomocí hrdla 6a nebo 6b (viz naši francouzskou přihlášku č. FR-A-2 647 520), má na svém výstupním konci, za nákružkem, souosý průtok, tvořený plochou mírně komole kuželovitou, pokračující ke dnu hrdla 6a nebo 6b válcovou plochou o konstantním průměru, zakončenou ve smyslu radiálně dovnitř plochou, rovnou nebo slabě komole kuželovitou, kolmou k ose X-X nebo X’-X’.

Tato rovná plocha je, směrem ke dnu hrdla 6a nebo 6b, prodloužena vypouklou křivkou a komole kuželovitým povrchem, který se nakonec připojuje k válcovému povrchu o průměru menším, než má válcový povrch průtoku hrdla 6a nebo 6b’.

Uvedený komole kuželovitý povrch je rozbíhavý směrem k hrdlu 6a nebo 6b.

Vnitřní povrch hrdla 6a nebo 6b je proto vhodný k uložení těsnicí vložky.

Válcová plocha je na dnu hrdla 6a nebo 6b zakončena radiální zarážkou, která omezuje délku této válcové plochy.

Prvek 1 se i se zvláštním tvarem jeho hrdel obdrží odlitím ve slévárně. Potom se povlak 5 nanese na celý povrch železného kovového předmětu 1, tedy na jeho vnější povrch 7 a vnitřní povrch 8. Toto nanesení se provádí lázní pro chemickou konverzi členu 1, opláchnutím vodou, zbavenou nerostných látek, pasivační lázní, opláchnutím vodou, zbavenou nerostných látek, a konečně galvanoplastikou v lázni, obsahující syntetickou pryskyřici ve vodném prostředí.

-3 CZ 284302 B6

Kromě toho se kapalina galvanoskopické lázně zpracuje ultrafilrací.

Jelikož byl již vzat zřetel na zvláštní tvar předmětu 1, není již třeba upravovat povlečený předmět retušováním.

Předmětem vynálezu tedy je:

- nanesení povlaku 5, provedeného jak shora uvedeno, pro překrytí celého vnitřního a vnějšího povrchu odlitého členu rozvodu pro přívod pitné vody a/nebo

- užití povlaku 5, shodného se shora popsaným, pro odlévané litinové předměty.

Obr. 2 znázorňuje v podobě histogramu výsledek pokusů s různými povlaky, totiž s povlakem 9 na bázi živice a povlakem 10, získaným ze sloučeniny na bázi práškového epoxidového derivátu.

Tyto snímané povlaky 9, 10, jsou srovnány s povlakem 5 podle vynálezu, jehož konverzní vrstva je tvořena sníženým fosfátem zinku a železa.

Tyto pokusy pozůstávají vtom, že se v prostředí o nízkém specifickém odporu (100 Ω x cm) simuluje trhlina, procházející povlakem 5, 9, 10 až ke kovu, čímž se vytvoří elektrochemický článek, sestávající z makročlánku, jak bylo shora popsáno.

Simulace je provedena na vzorku, vyříznutém z povlečeného kovového předmětu.

Do tohoto vzorku byla umístěna válcová anoda sejné povahy jako kovový předmět. Anoda je obalena pouzdrem elektricky izolujícím a obnažujícím pouze jeden z koncových kotoučů. Anoda je spojena se vzorkem elektrickým vedením, obsahujícím mikroampérmetr.

Jde o srovnání spotřeb kovu na anodě po 200 dnech v prostředí o specifickém odporu 100 Ω x cm pro tři typy povlaku, spotřebu kovu je na histogramu znázorněna na pořadnici v mm/rok.

Tyto pokusy v prostředí o specifickém odporu 100 Ω x cm jsou rovněž znázorněny v následující tabulce, která srovnává povlak podle vynálezu s povlakem na bázi živice pro období 100, 158 a 200 dnů a povlak na bázi epoxidových derivátů naprášením na studené předměty pro období 200 dnů. Spotřeba anodového kovu byla vypočtena ve funkci odběru proudu (úroveň napadení).

Výsledky jsou sestaveny v následující tabulce 1:

Tabulka 1

Prostředí s měrným odporem 100 Ω x cm

týká se	proud v μΑ po 100 dnech	proud v μΑ po 158 dnech	proud v μΑ po 200 dnech	úroveň napadení (základ 100 dnů v mm/rok)
povlak na bázi živice	83	72	60	3,9
povlak epoxidovým derivátem naprášením na studené předměty			15,4	1,0
povlak podle vynálezu	5,6	7,3	8,3	0,44

-4CZ 284302 B6

Uvedené tři povlaky byly rovněž srovnávány v prostředí méně agresivním po dobu 100, 158 a 200 dnů. Spotřebování kovu anody bylo vypočteno ve funkci odběru proudu (úroveň napadení).

Výsledky jsou shrnuty v následující tabulce 2:

Tabulka 2

Prostředí s měrným odporem 100 Ω x cm

týká se	proud v μΑ po 100 dnech	proud v μΑ po 158 dnech	proud v μΑ po 200 dnech	úroveň napadení (základ 100 dnů v mm/rok)
povlak na bázi živice	70	53	43	2,8
povlak epoxidovým derivátem naprášením na studené předměty			9,8	0,64
povlak podle vynálezu	2,8	2,8	3,4	0,22

Kromě toho byla provedena měření průběhu korozního proudu, určeného podle TAFELových 10 přímek (μΑ/cm^{1 2 3 4}) pro povlak podle vynálezu a pro povlak bez konverzní chemické vrstvy. Pokusy trvaly 1 až 4 dny, 30 dnů a 145 dnů.

Výsledky jsou shrnuty v následující tabulce 3:

Tabulka 3

	1 až 4 dny	30 dnů	145 dnů
povlak na bázi teplem tvrditelné pryskyřice	170	135	430
bez konverzní chemické vrstvy
povlak podle vynálezu	28	14	90

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (17)

1. Vícevrstvový povlak pro celkový povrch předmětu z technického železa pro vodovodní síť, 25 vyznačující se tím, že předmět (1) z technického železa obsahuje jako povlak (5) ve směru od předmětu (1) směrem ven nejméně jednu konverzní vrstvu (3), tvořenou smíšeným fosfátem zinku a železa a povlakovou vrstvu (4) z teplem tvrditelné syntetické pryskyřice o konstatní tloušťce.

30

2. Povlak podle nároku 1,vyznačující se tím, že konverzní vrstva je pasivována.

3. Povlak podle nároku 2, vyznačující se tím, že pasivace je chromová.

4. Povlak podle nároku 2, vyznačující se tím, že pasivace je organická.

- 5 CZ 284302 B6

5. Povlak podle nároku 4, v y z n a č u j í c í se t í m , že organické pasivační látky obsahují tanin.

6. Povlak podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že teplem tvrditelná syntetická pryskyřice je epoxidový derivát.

7. Povlak podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že obsahuje přídavnou vrstvu teplem tvrditelné syntetické pryskyřice, která pokrývá první teplem tvrditelnou vrstvu (4) syntetické pryskyřice.

8. Způsob nanášení povlaku podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7 na celkový povrch kovového železného předmětu, vyznačující se tím, že obsahuje nejméně tyto následující fáze:

- lázeň pro chemickou konverzi,

- opláchnutí vodou, zbavenou nerostných látek,

- uložení pomocí elektroforetického povlékání v lázni, obsahující syntetickou pryskyřici ve vodném prostředí,

- polymeraci syntetické pryskyřice.

9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že mezi fázemi opláchnutí vodou, zbavenou nerostných látek, a uložení pomocí elektroforetického povlékání obsahuje nejméně tyto dvě další fáze:

- pasivační lázeň,

- opláchnutí vodou, zbavenou nerostných látek.

10. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 8 nebo 9, vyznačující se tím, že obsahuje obohacení pomocí ultrafiltrace lázně k elektroforetickému povlékání syntetickou pryskyřicí.

11. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 8 až 10, vyznačující se tím, že kovový předmět se pokryje vnější přídavnou vrstvou syntetické pryskyřice.

12. Způsob podle nároku 11,vyznačující se tím, že přídavná vrstva se vytvoří poprášením elektrostatickým postřikem nebo ponořením do fluidní lázně a následným vypálením.

13. Způsob podle nároku 11, vyznačující se tím, že poprašování se provede postřikem dvěma složkami kapalné syntetické pryskyřice.

14. Způsob podle nároku 11, vyznaču j í cí se tím, že sestává zelektroforézy, po níž následuje vypálení.

15. Použití povlaku (5) podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7 pro pokrytí celého povrchu členu vodovodní sítě, tvořeného kovovou slitinou na bázi železa a uhlíku, kterýžto člen má nepravidelný tvar, vhodný pro dopravu vody a pro styk s půdou.

16. Použití povlaku (5) podle kteréhokoli z nároků 1 až 7 pro pokrytí celého vnitřního a vnějšího povrchu litinového členu potrubí pro přívod pitné vody.

17. Použití povlaku (5) podle kteréhokoli z nároků 1 až 7 pro odlitky z litiny.