TEP POVRCHOVÝCH OCHRAN A ÚPRAV - význam a účel povrchových ochran a úprav

1. TEP POVRCHOVÝCH OCHRAN A ÚPRAV - význam a účel povrchových ochran a úprav - technologie a druhy ochran a úprav - koroze a možnosti ochrany proti korozi - TEP tvorby organických vrstev z KF - TEP tvorby organických vrstev z PF

2. význam a uplatnění povrchových ochran a úprav - všechna průmyslová odvětví ( elektrotechnika, strojírenství…) zvýšení kvality součástek a dílců, cca 10 % výrob. nákladů - povrchové ochrany a úpravy - užitná hodnota, úspora materiálu - ekologie, hygiena práce ( pozornost ) účel - ochrana proti vnějším vlivům - agresivní látky, klimatické vlivy - koroze - zlepšení nebo změna funkce základního materiálu - tvrdost, tření, el. izolace, reflexe - absorpce záření, el. vodivost, tepelná odolnost, renovace povrchu, biokompatibilita …. - estetické vlastnosti - design výrobku , prodejnost , konkurenceschopnost technologický proces- postupně : - příprava povrchu základního substrátu očištění, odmaštění ( adheze ) mechanicky - broušení, kartáčování, otryskání, leštění, zdrsnění …. chemicky - odmaštění, odrezení, leptání (moření) …. někdy + ultrazvuk - vytvoření povrchové úpravy - tvorba funkční vrstvy

3. FUNKČNÍ VRSTVYjako : - přídavné ( povlaky ) - rozměry, hmotnost - v praxi velmi často - konverzní ( úprava základního materiálu ) -beze změn rozměrů a hmotnosti -fyzikálně ( difúze, iontová implantace ….) povrchové legování ( Zn,Cr,Al…) - chemicky ( oxidy, fosfáty, nitridy …. ) u kovových součástí vznik chemické sloučeniny na povrchu ( např. Al2O3) PŘÍDAVNÉ VRSTVY - dle materiálu vrstvy : kovové ( cca 20 % všech přídavných vrstev ) - různé TEP tvorby - chemicky (bezproudově), galvanochemicky - cca 60 % - ( PCB, kontakty … ) - ponorem do roztavené lázně - cca 22 % - ( Zn - ocel, Sn - vodiče … ) - žárový nástřik (šopování) - cca 16 % - (ochrana ocel. konstrukcí, renovace…) - vakuové ( PVD, CVD ) - cca 2 % - ( Au, Al, Ag, Cu - elektronické prvky …)

4. Zařízení pro chemické nebo galvanochemické vytváření vrstev - Cu,Ni,Zn,Ag,elox …

5. nekovové - anorganické ( smalty – zprac. z KF, PF ), slinování T , tloušťka , spec. součásti (vysoké teploty, agresivní atmosféry…) - organické ( synt. polymery – v praxi nejčastěji ( cca 80 % ), tj. plasty) pro různé účely nátěrové hmoty (laky) - zpracování z KF prášky - zpracování z PF KOROZE ( kovy ) – degradační děj, fyz.chemická povaha , kinetika závisí : - prostředí ( korozní agresivita ) teplota (změny), H2O - vlhkost (orosení), nečistoty v atmosféře (plyny - SO2, NOx ,O3, NH3 , CH4 a prach - částice PF ) - korozní odolnost součástičistota materiálu, kombinace materiálů (slitiny - gal.čl.), pnutí (svary), tvarové uspoř. (hrany, štěrbiny …), povrchová úprava – ochranná vrstva nejčastější způsob zvýšení korozní odolnosti součásti

6. OCHRANA PROTI KOROZI VRSTVAMI - podle působení: - pasivní vrstvy - oddělují chráněný povrch od koroz. prostředí , různé druhy požadavek – kompaktnost, vysoká korozní odolnost ( Ni, Cr, polymery, smalty…) - aktivní vrstvy - kovové , během korozního děje - galvanochem. proces, rozdílné elektrochem. potenciály katodická ochrana (i poškozená vrstva) např. dvojice Fe Zn - chráněný povrch (ocel +), přednostní rozpouštění katody (chránicí vrstva Zn -) dlouhodobá ochrana ( až 50 let, např. zemnicí dráty, pasy ) Standardní potenciály kovů [ V ]proti neutrální H2elektrodě Mg - 2,37 Cu + 0,34 Al - 1,66 H2 Ag + 0,88 Ti - 1,63 Au+ 1,36 Zn - 0,76chrání Fe Fe - 0,44nechrání Fe Sn - 0,13 porucha vrstvy Zn ocel

7. TEP ORGANICKÝCH VRSTEV ( polymery např. EP, PUR, UPS , PA, deriváty celulózy …) - v praxi nejrozšířenější, různý účel ( koroze, funkce, design ) – mnohostranné využití, vlastnosti , cena - vazba na substrát - adhezní ( většinou ) - fyzikálně chemická ( silnější ) - výchozí zpracovatelský stav polymeru ( KF,PF ) určující pro způsoby depozice 1.KF ( KAPALINA ) – nátěrové hmoty : rozpustidlové( roztoky, disperze ) - sušina (cca 50 % polymer – syntet., přírod., pigment, plnivo - těkavá složka (ředidlo, rozpouštědlo) funkční stav vrstvy ( KF PF ) - ztráta těkavé složky vysušením kvalita, cena bezrospustidlové ( bez těk. složky - 100 %sušiny ) – monomerní stav látky, nízká viskozita funkční stav vrstvy ( KF PF ) - změna M kvalita, cena

8. - - TVORBA VRSTEV (depozice) – mater. substrátu, druh výrobku, rozměry, účel … - ruční - štětec, válec, tampon, sítotisk – kvalita, produktivita ( 10 m2 / 8 hod ) - stříkání pistolí – ruční, automatické – pneumatické, mechanické systémy - strojní nástřik v elektrostatickém poli – mechanický, pneumatický rozstřikovač, kvalita nízké ztráty plastu Ruční pneumatická stříkací pistole Nástřik v elstat. poli VN – mechanický rozstřikovač

9. - máčení- vany ( větší ), uzavřené bubny ( malé ) součásti - jednorázově - polévání- tryska - nižší ztráty laku ( vrstvové, hmotové rezistory ) - kontinuální protahování lázní- dlouhé substráty ( lakované dráty pro vinutí ) - elektroforetické nanášení- hygienicky nezávadný TEP (H2O disperze), adheze vrstvy , kompaktnost, malá tloušťka ( 30µm ) kovový substrát – elektroforetická vana s disperzí – el. pole vznik elektroforézy – směrovaný pohyb pevných částic v kap. prostředí k elektrodě částice plastu ( PF )+ dispergovadlo (H2O ) koloidní roztok disperze (KF) 0,001 až 0,1µm (polymer, monomer) unipolární nabití stabilita disperze těkavé ( H2O, trichloretylen… nezůstanou součástí vrstvy ) dispergovadlo polymerovatelné ( součástí vrstvy – elektropolymerace )

10. Uspořádání - kataforéza , anoforéza Př. Anoforéza katoda - H2O disperze v kovové vaně (nebo elektroda v nekovové) anoda - kovové substráty na závěsech - pohyb lázní ( t řád. minuty ) transport nabitých částic k povrchu růst vrstvy, dokonalé pokrytí (kompaktní vrstva , hrany, dutiny…) – růst ukončen (el. izolace povrchu) přednostní tvorba vysoká E ( hrany, okraje… ) – odtud růst vrstvy – největší tloušťka (výhoda) Uss = 10 ÷ 550 V , j = 10 ÷ 100 A.m-2 , režim při konst. U (častěji), resp. I kontinuální ( malé substráty ) uspořádání procesu cyklické ( velké předměty – ponor do vany )

11. μm U 20 I 10 Anoforéza v kontinuálním uspořádání Průběh tvorby povlaku požadavek - udržování složení a homogenizace (míchání) lázně - 5 až 15 % částice, zbytek deionizovanáH2O, pH lázně 7 (neutrální) dokončení TEP (po vyjmutí z lázně) – oplach, vysušení (vytvrzení) teplem 20 10 2 4 6 min

12. Elektroforetická tvorba vrstev - hodnocení výhody - nízké ztráty plastu, rovnoměrné pokrytí (hrany, nestéká), regulace tloušťky ( j, t ), nezávadnost (H2O), automatizace TEP nevýhody - pouze 1 vrstva (mech. poškození), nárokyna kontrolu lázně užití - elektotechnika ( konstrukční díly - koroze, izol. vodičů - lze nanášet i minerály … ) - strojírenství ( automobilový průmysl …) Elektropolymerace ( méně často ) - lázeň (emulze H2O + částice plastu jako monomer) , nabití částic - polymerace během usazování na povrchu, velmi tenké kompaktní vrstvy 0,5 ÷ 30 µm , delší čas tvorby

13. 2. PF ( PEVNÁ FÁZE )– vrstvy z jemných plastových prachů - termoplasty, reaktoplasty – částice 50 až 80 µm ( práškové nátěrové hmoty PU, EP .. ) - tloušťka vrstev 0,1 až 1 mm - 100 % sušiny (plast, plnivo, pigment - bez těkavé složky) - nízké ztráty, ekolog. nezávadné TEP, kvalita vrstev, možnosti pigmentace ohřáté substráty – fluidní nanášení depozice ionizační studené substráty – nástřik v elstat. poli VN elektrokinetické fluidní nanášení - fluidizační vana, vznos prachu (ztekucení) v proudu plynu (vzduch, N2 …), vložení předehřátých substrátů (130°), záchyt částic ( t ), vyjmutí, termické dokončení vrstvy při T (180° až 200°) slinutí prachové vrstvy ( Tf , někdy změna M ) - na menší součásti, např. pouzdření el. součástek, HIO, drážková izolace …

14. Postup při fluidním nanášení před přivedením tlakového plynu zdvih po přivedení tlakového plynu hustota prachu ohřev substrátů přilnutí vrstvy prachu na substrát

16. Linka pro fluidní nanášení práškových barev – předehřívání, fluidizační vana, dokončení ( T ) , závěsný dopravník ( taktovaný )

17. - - nástřik prachu v elstat. poli VN - silové účinky el. pole, směrovaný pohyb částic na studený substrát vodivý (nevodivý) ionizační ( zdroj Uss cca 60 kV, koróna kolem katody ) - nabíjení plastových částic elektrokinetické ( třením, bez zdroje VN, souč. trend ) Nástřik prachu při ionizačním nabíjení VN tlakový plyn

18. Elektrokinetický rozprašovač tření – triboelektrický efekt, Helmholtzovy dvojvrstvy – el. náboj (+ - ) - nabíjení prachu (kombinace mechanizmů) ionizace plynu (vzduch) v okolí influenční el. - triboelektrická řada plastů ( příklad – 18 materiálů ) + PPO, PU, EP, PMMA, PC, …………PVC, PTFE - Nástřik prachu při elektrokinetickém nabíjení často trubice PTFE prach EP

19. Elektrokinetická stříkací pistole s vrchním plněním práškového plastu

20. KF nejkvalitnější povlaky – kombinace elektroforéza + nástřik v EP (zesílení) PF 1 zavěšování dílců na dopravník 2 úprava povrchu 3 sušení vzduchem 4 elektroforéza 5 oplach vodou 6 sušení vzduchem 7 schnutí (vytvrzení) vrstvy 8 chladnutí 9 nástřik (zesílení) hran 10 nástřik v EP - prach, kapalina 11 evaporace 12 schnutí (vytvrzení) IČ zářením 13 chladnutí 14 snímání z dopravníku Schéma uspořádání kombinované povlakovací linky ( elektroforéza – nástřik v EP )

21. Velká linka pro nanášení práškových barev – systém TRIBO, výkon až 100 m2/ hod

22. Kostra asynchronního motoru po vyjmutí z lakovací linky

23. Ukázka zařízení ruční práškové lakovny

24. Ukázka zařízení ruční práškové lakovny

25. Ukázka zařízení ruční práškové lakovny

26. Části rozváděčů po provedení ochranné vrstvy v ruční práškové lakovně