Rozdíly

Zde můžete vidět rozdíly mezi vybranou verzí a aktuální verzí dané stránky.

--- uprava:kvolba [2023/12/15 23:18] – vytvořeno - upraveno mimo DokuWiki 127.0.0.1
+++ uprava:kvolba [2023/12/16 20:29] (aktuální) – upraveno mimo DokuWiki 127.0.0.1
@@ Řádek 1: / Řádek 1: @@
+====== Volba kovových materiálů ======
+Literatura [[uprava:literatura|[3]]], [[uprava:literatura|[5]]]
+Volba kovového materiálu nebo povlaku by měla vycházet z korozní agresivity prostředí.
+O použitelnosti kovového materiálu je nutné rozhodnout s ohledem na konkrétní výrobek,
+nebo jeho díl a s přihlédnutím na podmínky provozu. Při tomto rozhodování se bere v úvahu,
+jak se projeví korozní napadení kovového materiálu. Převážně se jedná o:
+  * hmotnostní úbytek rovnoměrnou korozí za určitou dobu,
+  * výskyt nerovnoměrného korozního napadení,
+  * vznik korozních zplodin na povrchu kovu a jejich charakter,
+  * možnost povrchové úpravy kovového materiálu vedoucí ke snížení koroze.
+Informace o degradaci [[koroze:kdegradace|kovů]].
+===== Cín =====
+Cín a slitina cín-olovo se velmi rychle pokrývají vrstvou oxidů (SnO, <chem>SnO2</chem> ). Tyto vrstvy mají
+dobrou korozní odolnost a jsou stálé. Znečištění chlórem a chloridy napadá oxidové vrstvy
+a urychluje korozi základního kovu. Fáze olova v povlacích slitin cín-olovo je citlivá na
+zkondenzovanou vlhkost a ve velmi vlhkých prostředích dochází na těchto povlacích k rychlé
+korozi.
+Dominantním degradačním mechanizmem povlaků s cínem nebo cín-olovo je fretting((Opotřebení způsobené vzájemnou oscilací povrchů (vibrační koroze) )). Cín
+a cín-olovo by neměl být používán v kombinacích s ušlechtilými kovy, jako je zlato nebo
+stříbro a s tvrdými kovy, jako je např. nikl nebo tvrdé zlato. Tyto kombinace materiálů mohou
+vyvolat bimetalickou korozi nebo zvýšit nebezpečí frettingové koroze.
+Užití galvanických cínových povlaků přináší riziko tvorby [[slovnik:start#whs|whiskerů]]. K tomu dochází
+u povlaků cínu přímo na mědi nebo slitinách mědi (speciálně mosazi). Lesklý cín, vzhledem k
+vyššímu vnitřnímu pnutí, je více náchylný ke vzniku whiskerů, než matný cín. Nebezpečí
+může být sníženo přetavením cínu, legování olovem nebo použitím niklu jako mezivrstvy.
+Kontakty s povlaky cínu nebo slitiny cín-olovo by neměly být vystaveny zvýšeným teplotám,
+neboť měď ze substrátu v těchto podmínkách difunduje do povlaku a skrz povlak se dostává
+na povrch, kde oxiduje. Také nikl není při vyšších teplotách vhodným bariérovým
+materiálem.
+Cín je dnes již pro svou deficitnost používán k ochraně proti atmosférické korozi pouze
+výjimečně. Aplikuje se v případech, kde je třeba využít některých jeho funkčních předností
+(pájitelnost, snazší rozebíratelnost pocínovaných závitových spojů díky tuhým a přilnavým
+korozním zplodinám). Z hlediska korozní odolnosti nemá cínování výraznější výhody proti
+zinkování.
+===== Hliník a jeho slitiny =====
+Čistý hliník se uplatňuje v elektrotechnice hlavně jako elektrovodný materiál. Ve strojírenství
+se používají slitiny hliníku jako konstrukční materiál. Široká paleta možných slitin hliníku
+a různý způsob jejich tepelného či mechanického zpracování dovoluje volit podle potřeby
+materiály nejrůznějších mechanických vlastností.
+Hliník patří mezi málo ušlechtilé kovy, ale v řadě prostředí se uplatňuje jeho schopnost
+přecházet rychle do pasivního stavu. Je to dáno velkou chemickou reakční schopností hliníku
+vytvořit na svém povrchu stabilní oxidové vrstvičky. V suchém prostředí dochází na povrchu
+hliníku v průběhu několika minut k vytvoření vrstvičky <chem>Al2O3</chem> o tloušťce 0,1 nm. Po několika
+dnech naroste oxidová vrstvička do tloušťky 3 nm. Potom se zvyšuje už jen velmi pomalu.
+O vlastnostech oxidové ochranné vrstvy rozhoduje okolní atmosféra. Za přítomnosti vzdušné
+vlhkosti a ostatních atmosférických faktorů je tloušťka pasivní vrstvičky řádově 1000 nm.
+V prostředí s chloridovými ionty dochází k lokálnímu koroznímu napadení ([[koroze:napadeni#pit|pittingu]]).
+Anodickou oxidací hliníku (eloxováním) lze vytvořit vrstvičku <chem>Al2O3</chem> o tloušťce do 20 µm. Samotný hliník má silnou tendenci ke koroznímu praskání. Pokud je hliník používán
+v integrovaných obvodech, může vlivem penetrace vlhkosti pod pouzdro docházet vedle
+pittingové koroze i ke korozi elektrolytické, nebo je-li hliník spojen se zlatem i k bimetalické
+korozi. Korozní napadení je urychlováno přítomností chloridů či jiných agresivních složek
+atmosféry.
+Korozní odolnost hliníku a jeho slitin v atmosférických podmínkách je většinou dostatečná
+a je dána vlastnostmi vždy přítomné oxidické vrstvy na jejich povrchu. Každý vliv, který vede
+k narušení této ochranné vrstvy nebo brání jejímu vzniku, je proto příčinou koroze hliníku.
+Vrstva oxidu hlinitého má <BOOKMARK:amf>[[slovnik:start#amf|amfoterní]] charakter a není proto odolná proti působení silných kyselin a zásad. Závisí-li koroze pouze na hodnotě pH prostředí, jsou hliníkové materiály
+dobře odolné v rozmezí pH 4 až 9. Rovnoměrná koroze v atmosférických podmínkách
+neznamená většinou technicky významný problém. Ke katastrofické korozi hliníku může
+docházet pouze v atmosférách s alkalicky reagujícím prašným spadem (okolí cementáren
+a hutních provozů), kde je použití hliníku a jeho slitin nevhodné.
+Mezi rychlostí rovnoměrné koroze jednotlivých slitin hliníku nejsou významnější rozdíly
+(v atmosféře jen výjimečně přesahuje hodnotu 1 µm.rok<sup>-1</sup>). Výjimkou jsou slitiny Al s mědí, které vykazují 2 až 4 násobné vyšší korozní úbytky a jsou též méně vhodné pro použití
+v přímoří, než slitiny hliníku bez přítomnosti mědi.
+Pro životnost výrobků z hliníku a jeho slitin má daleko větší význam některá z forem
+[[koroze:napadeni#nrk|nerovnoměrné koroze]]. V atmosférických podmínkách to může být korozní napadení důlkové,
+mezikrystalové, transkrystalové, podpovrchové a exfoliační (vrstvové). Při nerovnoměrném
+napadení povrchu hliníkových materiálů se vedle vlastností materiálu a vnějšího prostředí
+uplatňuje i konstrukční uspořádání a umístění výrobku. Platí, že plochy dobře omývané
+atmosférickými srážkami a rychle vysušované slunečním zářením vykazují výrazně menší
+výskyt a rozsah nerovnoměrného napadení než plochy, s nichž nejsou srážkami odplavovány
+nečistoty nebo které zůstávají trvale vlhké.
+Velmi nežádoucím napadením hliníku je **důlkové korozní napadení**. Přitom se jedná
+o nejrozšířenější typ místního napadení hliníkových materiálů. Hmotnostní úbytky jsou
+minimální a většina povrchu nevykazuje viditelné změny. Napadení ve formě důlků však
+postupuje velmi rychle do hloubky a při malé tloušťce materiálu může dojít i k perforaci.
+U nehomogenních materiálů a materiálů s vnitřním pnutím může původně důlkové korozní
+napadení přejít na jiný druh nerovnoměrné koroze. Maximální hloubka důlkového napadení
+bývá zhruba dvojnásobkem průměrné hloubky korozních důlků. Při působení všech činitelů
+atmosféry dosahuje maximální hloubka důlkového napadení, v závislosti na typu slitiny, za
+let expozice 170 až 300 µm (Al 99,5).
+**Skvrnité korozní napadení** se u hliníkových materiálů projevuje ve formě nepravidelně
+rozmístěných skvrn, většinou odlišného plošného rozsahu. Pro vznik skvrn je rozhodující
+trvalý nebo dlouhodobý účinek vlhkosti na omezených plochách. V korozně agresivní
+atmosféře, nebo vlivem uvolňovaných složek z organických materiálů, může být hloubka
+napadení relativně značná. Jako příklad lze uvést nevhodné skladování na sebe ukládaných
+(a mnohdy prokládaných) plechů, nebo nevhodné konstrukční řešení výrobků (štěrbiny
+apod.). Rozsah skvrnitého korozního napadení není většinou doprovázen poklesem
+mechanických vlastností, vždy však jde o hrubou estetickou závadu. Odstranění skvrn je
+velmi pracné.
+K **mezikrystalovému koroznímu napadení** jsou náchylné zejména slitiny AlCu, AlCuMg,
+AlZnMg, AlZnMgCu a AlMg. Příčinou je heterogenní struktura v důsledku nevhodného
+způsobu zpracování. Hloubka mezikrystalového napadení závisí na agresivitě atmosféry
+a mechanickém namáhání (příp. i vnitřním pnutí materiálu). V průmyslových atmosférách
+pronikne korozní napadení za 20 let až do hloubky 150 µm. Tento druh korozního napadení je
+nebezpečný především tím, že zhoršuje mechanickou pevnost; aniž by byl na povrchu
+materiálu korozní proces patrný. Za spolupůsobení pnutí a některých specifických agresivních
+složek, např. chloridů, může mezikrystalové napadení vést až k praskání materiálu (koroze
+za napětí). Jsou k němu náchylné zejména slitiny pro tváření typu AlZnMg a AlMg s obsahem
+mědi.
+**Transkrystalové korozní napadení** probíhá sice odlišným mechanismem, ale s podobnými
+důsledky jako mezikrystalové napadení. Vyskytuje se hlavně v agresivních prostředích
+u přesycených slitin AlMg. Projevuje se vznikem velmi četných trhlinek v materiálu.
+Podpovrchové korozní napadení je typickým napadením tvářených hliníkových materiálů
+včetně Al 99,5. Zkorodovaná místa se nacházejí těsně pod povrchem kovu a jsou s ním
+spojeny pouze úzkým kanálkem, jímž do dutiny proniká korozní prostředí. Korozní zplodiny
+jsou objemnější než základní materiál a v další fázi dochází, současně se zvětšením korozní
+dutiny, k nadzvednutí slupky Al. Na povrchu se objevují vypukliny různého tvaru, které
+dosahují šířky 3 až 4 mm a délky až 20 mm. V konečné fázi dojde k totální destrukci,
+odstranění slupky a prakticky zastavení celého děje (repasivace obnaženého povrchu).
+Napadení je velmi rychlé, celý průběh podpovrchového napadení proběhne během prvních
+dvou let exploatace. Hloubka napadení je v průměru 150 až 220 µm.
+**Exfoliační korozní napadení** se projevuje lístkovatěním kovových vrstev na povrchu. Zároveň
+dochází k odlupování materiálu a v agresivnějších typech atmosfér až k úplné destrukci
+výrobku. Vyskytuje se u slitin AlMg s vyšším obsahem hořčíku a u slitin AlMnMg.
+V městských, průmyslových a přímořských atmosférách je časté u materiálů AlCu.
+Chemická heterogenita Al odlitků vytváří technický problém, neboť korozní napadení je
+velmi rychlé a vede k totální ztrátě funkce výrobku. U válcovaných a lisovaných výrobků
+sleduje napadení hliníku obvykle směr tváření.
+===== Hořčík a slitiny hořčíku =====
+Hořčík a jeho slitiny představují nejlehčí z běžných konstrukčních materiálů a nacházejí proto
+hlavní uplatnění v leteckém průmyslu a dopravní technice. Používají se především slitiny
+hořčíku typu "elektron" obsahující jako hlavní legury hliník (do 10 %), zinek (1,3 až 5 %)
+a mangan (do 2 %). Méně rozšířené jsou slitiny MgAl, MgMn a MgZn a některé další typy
+pro speciální účely (např. slitina MgAl s beryliem) pro atomovou energetiku.
+I když hořčík je vysoce reaktivní kov, v méně znečištěných atmosférách jeho korozní rychlost
+většinou značně klesá s dobou expozice. Příčinou je vznik korozních zplodin, které mají
+ochranné vlastnosti i ve vlhkých, málo znečištěných prostředích. Ochranné vrstva se v praxi
+zesiluje chemickou oxidací výrobků. Pouze v průmyslově znečištěných atmosférách
+a v přímoří dochází k technicky významnému koroznímu napadení. Napadení hořčíku je
+většinou rovnoměrné. Ve znečištěných atmosférách se však vyskytuje i bodové napadení. Za
+napětí může zde dojít i k strukturnímu koroznímu napadení vedoucímu ke koroznímu
+praskání.
+Mezi korozními vlastnostmi hořčíku a jeho slitin není podstatný rozdíl. Pro korozní odolnost
+je daleko důležitější čistota materiálu. Korozně nebezpečný je kontakt hořčíkových materiálů
+s jinými kovy. Prakticky všechny výrobky z hořčíkových slitin se [[kpovlak:zpusoby|chromátují]]. Chromátování je nezbytnou
+úpravou povrchu i pod organické povlaky, které se často používají pro povrchovou úpravu
+hořčíkových materiálů. Vzhledem k alkalické reakci korozních zplodin hořčíku by totiž nátěry
+měly na nechromátovaném povrchu podstatně nižší životnost.
+===== Měď a slitiny mědi =====
+Měď má pro své elektrické a tepelné vlastnosti široké uplatnění v elektrotechnice. Používá
+se převážně v čistotě 99,5 % a vyšší. Nežádoucími nečistotami v mědi jsou kyslík, síra, vodík
+a vizmut. Kyslík je v mědi přítomen ve formě oxidu, síra ve formě sulfidu. Vodík se v ní
+rozpouští za vyšších teplot a při chladnutí se opět vylučuje a způsobuje pórovitost a špatnou
+svařitelnost. Vizmut zhoršuje tvárnost a podporuje vznik trhlinek. Při zpracování mědi za
+studena (např. při válcování) způsobuje oxid a sulfid sklon mědi k lámavosti. V prostředí
+vodíku je měď znečištěná oxidem náchylná ke vzniku trhlin. Je to důsledek reakce oxidu
+s vodíkem, při níž vzniká vodní pára, která při úniku způsobuje trhliny ([[koroze:kprostredi#vk|vodíková křehkost]]).
+Korozní odolnost mědi je dána její elektrochemickou ušlechtilostí. K odolnosti přispívá i to,
+že měď vytváří na svém povrchu tuhé korozní produkty. Tato vlastnost se vyskytuje u všech
+slitin mědi.
+Atmosférická koroze mědi a jejich slitin může probíhat jak při nadkritických relativních
+vlhkostech vzduchu, kdy se tvoří již viditelné tenké vrstvy elektrolytu, tak i v relativně
+suchém prostředí. Při působení čistého suchého vzduchu se pokrývá měď a její slitiny tenkou
+vrstvou oxidů, která se s časem zvětšuje. Jestliže je suchý vzduch znečištěn <chem>H2S</chem>, roste tenká vrstva korozních zplodin mnohem rychleji.
+Měď je citlivá na široké spektrum znečištění. Korozi mědi výrazně urychluje roztok
+elektrolytu na povrchu. Rychlost závisí na době a intenzitě ovlhčení povrchu, teplotě vzduchu
+a obsahu stimulátorů koroze (<chem>SO2</chem> , <chem>Cl-</chem>). V prostředí silně znečištěném oxidem siřičitým, může
+nastávat koroze mědi již při relativních vlhkostech pod 75 %.
+Oxid siřičitý reaguje za přítomnosti vody a vzdušného kyslíku s mědí a vytváří na jejím
+povrchu oxid měďnatý a bazický síran měďnatý. To jsou základní složky korozních produktů.
+V atmosférách, které obsahují chloridy, se na povrchu tvoří zásadité soli, které zvyšují
+korozní působení atmosféry. Většinou v těchto podmínkách dochází k rovnoměrné korozi.
+Rovnoměrná rychlost koroze mědi a většiny jejích slitin se pohybuje ve venkovní atmosféře
+v rozmezí 0,2 až 0,6 µm za rok. V městské atmosféře je korozní rychlost mědi 2,2 µm za rok
+a v mořské atmosféře 0,6 až 1,1 µm za rok.
+U elektronických součástek a prvků je měď obvykle používána s povlaky. Měď v tomto
+případě může difundovat póry povlaku a korodovat na jeho povrchu. Koroznímu působení
+může být měď vystavena nejen v místech pórů ale i v nesouvislých místech povlaku. U mědi
+se stříbrnými nebo zlatými povlaky se můžeme setkat s migrací korozních produktů mědi.
+Rychlost koroze slitin mědi a rychlost migrace přes zlato roste s růstem obsahu mědi. Měď je
+také náchylná k elektrolytické korozi.
+V silně agresivních prostředích může souvislá koroze mědi přivodit poruchy na deskách
+plošných spojů. Tlustý film korozních produktů se může uvolnit, vytvořit můstky mezi vodiči
+a způsobit tak zkraty nebo nežádoucí vzrůst proudu v izolační části desky.
+Se specifickými korozními mechanizmy se setkáváme u **slitin mědi** (mosazi). Mosaze mají
+v závislosti na obsahu mědi strukturu jednorázovou nebo dvoufázovou. Při obsahu mědi od
+% má mosaz jednorázovou strukturu (mosaz α), do 62 % Cu je struktura dvoufázová
+(mosaz α+β). Při obsahu mědi od 62 do 67 % závisí struktura na tepelném zpracování.
+Dvoufázové mosaze mají nižší korozní odolnost, což se v atmosférických podmínkách
+projevuje výskytem **selektivní (extrakční) koroze** a zejména korozním praskáním.
+Při selektivní korozi dochází k odzinkování tuhého roztoku, bohatého na zinek. Zinek, jako
+méně ušlechtilý kov, koroduje přednostně. Tento druh koroze se vyskytuje hlavně v atmosféře
+s obsahem chloridových iontů při kontaktu s ušlechtilými kovy. Sklon mosaze k selektivní
+korozi snižují přísady arsenu a antimonu. Mosaze s obsahem zinku menším než 20 % nemají
+sklon k odzinkování.
+Mnohem závažnější je tzv. **sezónní praskání** mosazí. Dochází k němu při současném účinku
+pnutí, vzdušné vlhkosti a stopových množství amoniaku, jeho solí, případě rtuti nebo aminů.
+Korozní praskání mosazí za přítomnosti některého z uvedených stimulátorů urychlují i vyšší
+koncentrace <chem>SO2</chem> . Sklon ke koroznímu praskání se snižuje při obsahu mědi nad 75 %. Žíhání
+na odstranění pnutí (v závislosti na obsahu zinku při 200 až 300 °C) snižuje náchylnost
+mosazí ke koroznímu praskání. Příznivě též působí přísady Sn a Al. Avšak ani u speciálních
+mosazí se možnost korozního praskání neodstraní úplně.
+Uvažujeme-li pouze **rovnoměrnou korozi**, není podstatný rozdíl mezi mědí a jednotlivými
+slitinami mědi. Za přístupu vzdušné vlhkosti vzniká na jejich povrchu vrstvička korozních
+zplodin, většinou modrozelená, která postupně tmavne. Při vyšších koncentracích <chem>SO2</chem>
+a zvláště <chem>H2S</chem> převládá od počátku expozice tmavý až černý odstín korozních zplodin.
+Rozdíly
+v rychlosti atmosférické koroze nemají z dlouhodobého hlediska technický význam.
+V některých případech však může mít svou důležitost pomalejší nárůst korozních zplodin
+u bronzů a některých speciálních mosazí. Vynikající korozní odolnost proti účinkům
+atmosféry mají [[slovnik:start#cuni|cupro-nikly]], a to i v přímoří, kde naopak mosazi, zejména dvoufázové,
+podléhají odzinkování. Přibližně dvojnásobná i vyšší koroze ve srovnání s jinými materiály na
+bázi mědi se v agresivních atmosférách vyskytuje u tzv. vysokopevné mosazi složení 60 –
+% Cu, 20 - 29 % Zn, 2,5 - 5 % Mn a 2 - 4 % Fe.
+Korozní zplodiny na mědi a jejích slitinách mají většinou ochranné vlastnosti, takže korozní
+úbytky se po vytvoření vrstvy v dalším časovém průběhu zmenšují. V silně znečištěných
+atmosférách, především při vyšším obsahu <chem>SO2</chem> a <chem>H2S</chem>, i při minimálních obsazích čpavku
+v ovzduší se ochranná schopnost vrstvy korozních zplodin snižuje.
+Nepříznivě je hodnocený výskyt korozních zplodin na mědi a jejích slitinách
+v elektrotechnice. Zplodiny nejsou elektricky vodivé a zhoršují proto funkci těch součástí,
+u nichž je rozhodující zachování nízkého přechodového elektrického odporu. Někdy mohou
+být na závadu i z hlediska estetického.
+Nejběžnější ochranou kontaktů z mědi je galvanické stříbření (tl. 5 až 15 µm), zlacení (tl. 1 až
+µm), případě rhodiování (tl. 0,01 až 10 µm). K zlepšení pájitelnosti elektrotechnických
+dílů se používá cínování. Pro dekorativní a ochranné účely se uplatňuje elektrolytické nebo
+chemické niklování a elektrolytické pokovování povlakovým systémem Ni-Cr. V méně
+agresivních podmínkách může tento požadavek splnit i transparentní lak, někdy v kombinaci
+s předchozí pasivací.
+===== Nikl =====
+Nikl je v elektrotechnice používán jako čistý kov nebo jako složka slitin. Z korozního
+hlediska jsou slitiny niklu jedním z **nejvýhodnějších konstrukčních materiálů**, protože se
+jejich vlastnosti dají vhodnou kombinací legovacích prvků upravit tak, aby odolávaly
+nejrůznějším silně agresivním prostředím.
+S čistým niklem se v elektrotechnice setkáváme ve formě ochranných povlaků korozně méně
+odolných konstrukčních materiálů. V těchto případech je nikl používán buď jako mezivrstva,
+která omezuje korozi, nebo jako vrstva, která má dekorativní účel. Mezivrstva v galvanickém
+povlaku plní funkci bariéry proti difúzi podkladového kovu (obvykle mědi nebo zinku).
+Mezivrstvy niklu jsou také aplikovány jako ochrana proti tvorbě cínových whiskerů.
+V běžných vnitřních atmosférách mají niklové povlaky vysokou korozní odolnost
+a zachovávají si i svůj lesklý vzhled. Pokud dochází ke korozi, pak převládá r**ovnoměrná
+koroze a pitting**. Nikl je pokryt vrstvou oxidů, která ho v mírných prostředích chrání proti
+dalšímu napadení. Oxidový film má ale charakter nevodivé (izolační) vrstvy.
+Na vnější atmosféře je stálost niklových povlaků výrazně snižována znečištěním atmosféry,
+s níž nikl reaguje a vytváří na svém povrchu tmavé a jinak zbarvené korozní produkty
+(většinou různé sloučeniny s obsahem síry). Nikl dobře odolává atmosférické korozi i v
+nejagresivnějších podmínkách. Korozní napadení v těchto podmínkách dosahuje řádově
+pouze několik mikrometrů za rok. V přítomnosti sloučenin síry v atmosféře (<chem>SO2</chem>, <chem>H2S</chem>)
+vznikají na niklu černé korozní zplodiny, znečištění atmosféry chloridy vede ke vzniku
+zelenavých zplodin koroze.
+Nikl je **elektrochemicky ušlechtilý kov**, a proto jeho povlak na oceli musí být nepórovitý, aby
+nedocházelo v jeho pórech k urychlení koroze méně ušlechtilého podkladového kovu. Různé
+kombinované niklové povlaky (duplex apod.) mají výhodnější elektrochemické vlastnosti
+a zvyšují i odolnost samotného povlaku.
+===== Ocel =====
+Uhlíková ocel je pro vhodné mechanické vlastnosti a dobrou zpracovatelnost nejrozšířenějším
+konstrukčním materiálem. Z korozního hlediska však patří mezi méně odolné materiály. Na
+korozní vlastnosti ocelí má vliv jejich složení, stav povrchu a do určité míry i jejich tepelné
+zpracování. Ocel spontánně vytváří na svém povrchu oxidy a další korozní produkty
+s omezenou ochrannou schopností. Ve většině venkovních prostředí a ve vnitřních
+průmyslových prostředích dochází ke koroznímu napadení oceli i při nižších relativních
+vlhkostech vzduchu, než je kritická vlhkost.
+Základní příčinou atmosférické koroze oceli je vlhkost, která spolu s agresivními složkami
+atmosféry vytváří na povrchu vrstvu elektrolytu, ve které dochází ke korozi. Hlavním
+stimulátorem atmosférické koroze je oxid siřičitý. V elektrolytu na povrchu oceli dochází
+k rychlé oxidaci oxidu siřičitého na oxid sírový, který tvoří ve vodě síranové ionty. Síranové
+ionty se pak aktivně podílejí na anodické reakci železa, která probíhá v několika základních
+stádiích. Konečným produktem těchto procesů je hydratovaný oxid železitý (rez). Obdobný
+průběh má koroze vyvolaná chloridovými ionty.
+Průběh atmosférické koroze oceli ovlivňuje řada faktorů (vlhkost, teplota, znečištění,
+proudění vzduchu), které se v jednotlivých prostředích uplatňují v různé míře. Vždy mají ale
+dominantní postavení oxid siřičitý a sírany. Ustálený roční korozní úbytek v málo znečištěné
+vnější atmosféře je 5 až 30 µm a v silně znečištěné atmosféře dosahuje hodnot až 50 µm.
+<WRAP center 50%>
+^  Atmosféra  ^  Hmotnostní úbytek (g.m<sup>-2</sup>)  ^
+|venkovská|  300  |
+|městská |  300 - 500  |
+|průmyslová |  500 - 700  |
+|průmyslová silně znečištěná |  700  |
+~~Tab.#~~ Hmotnostní úbytky oceli po ročním působení vnějších atmosfér mírného pásma [[uprava:literatura|[3]]]
+</WRAP>
+Z korozního hlediska přicházejí v úvahu tři hlavní skupiny oceli, lišící se v korozní odolnosti:
+  * uhlíkové a nízkolegované oceli,
+  * speciální nízkolegované oceli,
+  * vysokolegované korozivzdorné oceli.
+=== Uhlíkové a nízkolegované oceli ===
+Do této skupiny spadají svými korozními vlastnostmi oceli třídy 10 až 16 (s výjimkou
+ z třídy 15) a dále nástrojové oceli třídy 19, oceli na odlitky.
+Bez povrchové úpravy mají uhlíkové a nízkolegované oceli v atmosférických podmínkách
+omezené použití. V atmosféře a v elektrolytech s přibližně neutrální reakcí korodují za vzniku
+rzi. Ta zhoršuje nejen vzhled povrchu oceli, ale i elektrický odpor a tepelnou vodivost,
+hladkost, ztěžuje rozebíratelnost spojů. Korozní napadení je rozloženo po celé ploše, i když
+v jednotlivých jejích částech postupuje do hloubky obvykle různou rychlostí. Tato
+nerovnoměrnost však není v časovém průběhu pevně fixována na určitá místa. Na povrchu
+bez nečistot a nánosů nedochází k místnímu napadení oceli.
+<BOOKMARK:leg>
+[{{:obr:8_25.jpg?direct&200  |~~Obr.#~~ Povrch patinující oceli (Atmofix)}}]Korozi do určité míry ovlivňuje druh a obsah příměsí a [[slovnik:start#leg|legur]]. Např. se stoupajícím obsahem síry roste mírně i korozní rychlost a naopak s obsahem uhlíku se rychlost koroze částečně
+zpomaluje. Technický význam má u uhlíkových ocelí přítomnost mědi, která v koncentraci
+,2 až 0,3 % zvyšuje korozní odolnost. Této skutečnosti je využito u zvláštní skupiny ocelí,
+tzv. [[slovnik:start#opt|patinujících ocelí]], u nichž se přídavkem mědi a dalších prvků v poměrně nízkých
+koncentracích podstatně zvyšuje jejich korozní odolnost v atmosférických podmínkách.
+Poněkud nižší rychlost atmosférické koroze ocelí třídy 13 až 16, především v počátečních
+fázích, umožňuje v praxi při nízké agresivitě atmosféry jejich použití i bez povrchové úpravy,
+a to zejména u součástí častěji čištěných nebo mazaných.
+U ocelí třídy 14 mají vznikající zplodiny koroze částečně ochranné vlastnosti. Při vyšším
+obsahu křemíku se tyto oceli pak svými korozními vlastnostmi již blíží patinujícím ocelím.
+Na dlouhodobý průběh atmosférické koroze uhlíkových a nízkolegovaných ocelí nemá
+významný vliv způsob tváření a stav povrchu (lesklý, matný, zaokujený, otryskaný) tak, jak je
+tomu např. u chromových nebo chromniklových ocelí. Stav povrchu však může do určité míry
+ovlivnit kinetiku koroze v počáteční (náběhové) fázi, a to především v méně agresivních
+prostředích skladových prostor. Lepší stav povrchu u ocelí třídy 12 až 16 způsobuje většinou
+pomalejší náběh koroze než u konstrukčních ocelí třídy 10 a 11. Rovněž otryskaný povrch je
+reaktivnější než leštěný, takže náběh koroze je rychlejší. Při dlouhodobém působení atmosféry
+však tyto počáteční rozdíly postupně zanikají a ztrácejí technický význam.
+Protože tato skupina ocelí působením atmosféry poměrně rychle koroduje, musí být zajištěna
+protikorozní ochrana výrobků či dílů z nich vyrobených všude tam, kde by korozní napadení
+bylo z funkčních nebo estetických hledisek nežádoucí. Nejširší uplatnění má povrchová
+úprava nátěry. Vhodné nátěry v potřebných tloušťkách mohou zabezpečit protikorozní
+ochranu výrobků prakticky ve všech případech klimatického namáhání. Široké možnosti
+uplatnění mají i povlaky z práškových plastů. Dlouhodobou ochranu i v agresivních
+prostředích zabezpečují smalty, metalizace nebo žárové zinkování. Žárové zinkování
+a metalizace se může kombinovat s nátěry.
+Z galvanických procesů má největší uplatnění zinkování doplněné chromátováním.
+Kadmiování, i když má proti zinkování některé technické přednosti, má omezené použití
+vzhledem k ekologické závadnosti kadmia a k zákazu jeho používání. Z hlediska ochranné
+účinnosti jsou oba tyto povlaky většině případů ekvivalentní. Ochranu jednotlivých součástí
+výrobků lze řešit povlakovým systémem (Cu)-Ni-Cr. Galvanické cínování a některé další
+speciální galvanické pokovovací procesy se uplatňují spíše z funkčních důvodů.
+U drobných dílů lze protikorozní ochranu zabezpečit chemickým niklováním, u spojovacího
+materiálu difúzním chromováním. Fosfátování a černění samy o sobě nezabezpečují
+dostatečnou ochranu ani v málo agresivním prostředí a musí být proto vždy doplněny nátěrem
+nebo konzervačním prostředkem.
+Tam, kde z funkčních důvodů nepřichází v úvahu povrchová úprava, např. u kluzných ploch
+a pohyblivých součástí, musí být jejich protikorozní ochrana zajištěna jiným způsobem, např.
+vhodnými mazacími prostředky s částečným ochranným účinkem, provozováním strojů
+s nechráněnými částmi v nekorozívním prostředí (vytápěné haly apod.), hermetizací
+kritických detailů apod. Zvláštní pozornost je u takovýchto výrobků třeba věnovat i jejich
+dočasné ochraně, aby nedošlo ke koroznímu napadení nedostatečně chráněných povrchů
+během přepravy, skladování a v obdobích jejich provozního klidu.
+<BOOKMARK:opt>
+=== Patinující nízkolegované oceli ===
+Zvláštní skupinu ocelí třídy 15 tvoří nízkolegované konstrukční oceli se zvýšenou odolností
+proti atmosférické korozi, v ČR známé pod obchodním názvem Atmofix. Obsahují přísady,
+které způsobují, že ve vhodných atmosférických podmínkách vzniká postupně na jejich
+povrchu pevná a přilnavá patina, která účinně brzdí korozní proces. Nejúčinnější přísady jsou
+P, Cr, Cu a Ni. Struktura, barva i ochranná funkce patiny na těchto ocelích závisí na
+klimatických faktorech a konstrukčním uspořádání výrobku.
+Největší uplatnění mají tyto oceli u některých stavebních konstrukcí, u nichž patina vytváří
+dostatečnou protikorozní ochranu (není nutná jiná povrchová ochrana). Jsou to např.
+mostovky, stožáry vysokého napětí apod. Nezbytným předpokladem však je, aby konstrukce
+splňovala podmínky pro vznik ochranné vrstvy (patiny).
+Ve venkovských, městských a průmyslově méně znečištěných prostředích se korozní rychlost
+ustálí na hodnotách, které jsou velmi nízké a technicky nevýznamné (zhruba po 5 letech
+expozice). Aby se mohla vytvořit ochranná vrstva patiny, znečištění <chem>SO2</chem> nesmí přestoupit
+mezní hranici, která je asi 0,12 mg.m<sup>-3</sup>  (90 mg.m<sup>-2</sup>.d<sup>-1</sup>). Při vyšších koncentracích znečištění
+nemá vzniklá vrstva patiny dostatečnou ochrannou účinnost a svými vlastnostmi se blíží
+vrstvám rzi na uhlíkových ocelích.
+Další podmínkou, nezbytnou pro vznik ochranné vrstvy, je střídání period ovlhčení
+a vysoušení povrchu. Na místech trvale vlhkých, např. pod vrstvou usazenin (prach, spad rzi),
+ve spárách nebo v různých kapsách zadržujících vodu, dochází k nepříznivému vývoji vrstvy
+patiny.
+V podmínkách příznivých pro vznik homogenní vrstvy patiny, se někdy využívá fialovo-
+hnědé barvy povrchu nízkolegované oceli i jako estetického prvku v architektuře. Vhodnost
+použití těchto ocelí pro jiné účely musí být zvážena především z ekonomického hlediska.
+Použití nízkolegovaných ocelí ve speciálních prostředích s jiným obsahem znečištění než
+<chem>SO2</chem>, např. v provozech chlorové chemie, mořírnách, barvírnách a výrobě umělých hnojiv, je zcela nevhodné.
+Povrchová úprava patinujících ocelí není běžná. Organické povlaky na těchto ocelích mají
+ale delší životnost než na uhlíkových ocelích, protože se snižuje nebezpečí podkorodování
+povlaku. Této výhody se využívá ve speciálních případech např. u některých částí konstrukcí,
+na nichž by nemusela vzniknout dostatečně účinné ochranná vrstva, z estetických důvodů
+apod.
+=== Vysokolegované oceli ===
+Do této třídy se zahrnují chromové, chromniklové,manganchromové a manganochromniklové
+oceli, které bývají souhrnně označovány jako korozivzdorné oceli. Z hlediska atmosférické
+koroze jde o nejodolnější oceli z běžně používaných konstrukčních materiálů. Pro rozdíly
+v charakteristice jednotlivých materiálů této třídy jsou proto rozhodující především jejich
+mechanické vlastnosti a zpracovatelnost, které vyplývají z jejich chemického složení
+a struktury.
+Korozní odolnost korozivzdorných ocelí tř. 17 je podmíněna pasivitou jejich povrchu. Pro
+vznik pasivního stavu je nezbytná přítomnost chrómu v tuhém roztoku železa a v koncentraci
+minimálně 12 %. Je tedy nutné, aby materiál obsahoval takové množství chrómu a byl
+zpracován takovým postupem, aby i po vyvázání chrómu přítomným uhlíkem na karbidy
+zůstalo v tuhém roztoku minimálně 12 % chrómu a aby na povrch nepůsobily látky, které by
+narušovaly jeho pasivitu.
+Při dodržení těchto podmínek jsou korozivzdorné oceli obvykle stálé ve všech typech
+atmosfér s výjimkou přímořských oblastí, obsahujících aerosol mořské vody, jehož chloridové
+ionty mohou rušit pasivitu a vyvolávat bodovou korozi. K bodovému napadení
+korozivzdorných ocelí dochází rovněž při nerovnoměrném přístupu vzduchu k jejich povrchu,
+jak je tomu např. pod vrstvou nečistot, ve spárách apod. Korozní odolnost v atmosférách se
+specifickým znečištěním (např. prostředí chemických závodů) závisí na charakteru
+a koncentraci znečištění a musí být pro každý případ zvlášť ověřována. V takovýchto
+atmosférách a někdy i v přímoří může u korozivzdorných ocelí docházet ke koroznímu
+praskání.
+I při zanedbatelných hmotnostních úbytcích dochází někdy u těchto ocelí účinkem atmosféry
+ke vzniku barevných vrstev na povrchu. U chromových ocelí na venkovní atmosféře může
+vznikat i tenká povrchová vrstva rzi, která může být na závadu, mají-li příslušné součásti plnit
+i estetickou funkci.
+Ani u materiálů, u nichž by bylo možno předpokládat podle chemického složení jejich
+dostatečnou korozní odolnost, nelze vyloučit, že vzniknou alespoň místně podmínky vedoucí
+ke koroznímu napadení. Příčinou je buď nehomogenita povrchu, nebo nevhodné tepelné
+zpracování, při němž se vyváže chrom do karbidů (např. v okolí svaru) apod.
+Protože obecně jde o materiály dostatečně odolné proti atmosférické korozi (s výjimkou
+nízkolegovaných chromových ocelí), není důvod k jejich ochraně povlaky. Doporučuje se
+však leštění jejich povrchu, které zvyšuje jejich korozní odolnost.
+===== Olovo =====
+Olovo patří mezi korozně nejodolnější materiály i v znečištěných atmosférách. Podmínkou
+ochranné účinnosti povlaku z olova je však jeho nepórovitost. Ke zvýšení koroze olova může
+docházet v přítomnosti rozkladných produktů některých organických materiálů, protože olovo
+neodolává účinku nižších mastných kyselin. Rovněž kontakt a alkalickými stavebními
+materiály urychluje korozní napadení olova. Povlaky z olova jsou dnes při ochraně proti
+atmosférické korozi vzácné.
+===== Palladium a slitiny palladia =====
+Palladium a slitiny palladia jsou považovány za alternativní náhradu zlata, především pro
+aplikace v konektorech. Zlato je v těchto případech používáno jen jako tenká vrstva na
+palladiu.
+Z korozního hlediska probíhá znehodnocování palladia v agresivních podmínkách stejně jako
+u zlata. Palladium je ušlechtilý kov s omezeným trendem tvorby korozních produktů při
+interakci s prostředím. Je však citlivé na chlór. Na rozdíl od zlata je méně náchylné
+k transportu korozních produktů. Slitiny palladia jsou obvykle méně ušlechtilé než čisté
+palladium, a proto jsou více náchylné k rovnoměrné korozi. Např. slitina palladium-stříbro je
+citlivá na sulfony a vytváří na svém povrchu vrstvy sirníku stříbrného.
+Koroze palladiových povlaků v pórech i migrace korozních produktů po povrchu určuje
+korozní chování těchto povlaků. Na povrchu palladiových povlaků se mohou vlivem působení
+polymerů nebo vlivem vibrací či tepelných změn vytvářet nevodivé (izolační) vrstvy.
+Palladium se někdy chrání velmi tenkou vrstvou zlata. Zlato snižuje nebezpečí vzniku třecích
+polymerů, působí jako tuhé mazadlo.
+===== Stříbro a slitiny legované stříbrem =====
+Stříbro má ze všech kovů používaných v elektrotechnice nejvyšší elektrickou a tepelnou
+vodivost. Je však velmi měkké a má malou pevnost za tepla.V čistých atmosférách stříbro
+prakticky nekoroduje. Velmi silně je však napadáno sirným znečištěním (např. sirovodíkem),
+které vyvolává na povrchu stříbra rovnoměrnou korozi a vytváří elektricky málo vodivou
+vrstvu sulfidů. Růst sulfidů na stříbře v závislosti na čase je lineární. V omezeném rozsahu je
+tvorba sulfidu stříbrného závislá na vlhkosti. Snížením relativní vlhkosti nebo zvýšením
+teploty můžeme někdy vyvolat snížení a jindy zvýšení korozní rychlosti stříbra.
+Tvorba sulfidů může být vyvolána i kontaktem stříbra s látkami obsahujícími sloučeniny síry
+(např. pryží). Filmy či vrstvy sulfidu stříbrného vzniklé při rovnoměrné korozi jsou relativně
+měkké a snadno se porušují. Ve velmi agresivních prostředích může docházet ke vzniku
+a vývoji whiskerů sulfidu stříbrného, které mohou v průběhu několika let narůstat do délky
+i několika milimetrů. Protože sulfid stříbrný je polovodivý, mohou tyto whiskery způsobovat
+v elektronickém zařízení zkraty. Tlusté vrstvy sulfidu stříbrného mohou z povrchu odpadat
+a na jiných místech vytvářet vodivé cesty.
+Důvodem pro omezování stříbra ve výrobě elektronických prvků je celá řada. Jedním z nich je
+migrace korozních produktů stříbra na izolační plochy. Při používání stříbra je třeba počítat
+i s elektrolytickou korozí. Nebezpečí elektrolytické koroze je větší, je-li stříbro pod
+elektrickým zatížením v kontaktu s navlhavým izolantem.
+Tloušťka a kvalita stříbrných galvanických povlaků je velmi důležitá zejména s ohledem na
+korozní napadení v pórech, zvláště je-li nosným materiálem měď. Korozní produkty mědi
+z hran či pórů mohou migrovat a tvořit na povrchu vrstvu znehodnocující jak kontaktní
+vlastnosti povlakového systému, tak popřípadě zhoršovat jeho pájitelnost.
+Protože stříbro je méně ušlechtilý kov než zlato, pozlacování stříbrných kontaktů tenkými
+povlaky zlata není nejvhodnější způsob zvyšování korozní odolnosti, dokonce ani ve středně
+agresivních prostředích. Zlaté povlaky jsou totiž velmi rychle pokryty korozními produkty
+(sulfidem stříbrným).
+Hmotnostní úbytky stříbra nejsou v žádném typu atmosféry technicky významné. Naproti
+tomu již stopové znečištění atmosféry sirovodíkem vede ke vzniku tmavé vrstvy sulfidu
+s vysokým elektrickým odporem. Tyto vrstvy jsou proto na závadu při použití stříbra jako
+kontaktového materiálu v elektrotechnice. K dlouhodobému zajištění nízkého přechodového
+odporu se stříbro opatřuje povlakem rhodia nebo zlata.
+===== Zinek =====
+Zinek je kov, který nemá takové mechanické vlastnosti, aby mohl být využíván jako
+konstrukční materiál. Má však velmi dobré korozní vlastnosti ve většině atmosférických
+prostředí. Proto je převážně aplikován jako povlakový materiál.
+Zinek je elektrochemicky méně ušlechtilý než většina používaných technických kovů.
+Vytvářené ochranné povlaky jsou anodického typu. Důsledkem této vlastnosti zinkových
+povlaků je, že při kontaktu zinku nebo zinkového povlaku s jinými kovy dochází
+k elektrochemické korozi, kdy zinek koroduje rychleji.
+Přesto, že zinek patří mezi neušlechtilé kovy, je jeho korozní odolnost ve většině atmosfér
+velmi dobrá. Hlavní důvod je v odlišné funkci stimulátorů koroze, které přicházejí do styku
+s korodujícím povrchem. Na zinku se korozně aktivní látky váží do nerozpustných nebo
+omezeně rozpustných složek korozních produktů, které vykazují ochranné vlastnosti.
+<WRAP center 50%>
+^  Atmosféra  ^  Korozní rychlost (µm.rok<sup>-1</sup>) ^
+|venkovská|  0,4 - 5  |
+|městská|  1,6 - 7  |
+|průmyslová|  0,6 -15  |
+|tropická|  0,5 - 39  |
+~~Tab.#~~ Korozní rychlost zinku v různých prostředích [[uprava:literatura|[3]]].
+</WRAP>
+Koroze zinku probíhá většinou rovnoměrně. Charakter korozních produktů je závislý na
+prostředí, ve kterém ke korozi dochází. V čistých prostředích se tvoří na povrchu zinku vrstva
+hydroxidu zinečnatého s oxidem zinečnatým. Tato vrstva má již během několika dní dobré
+ochranné vlastnosti. V různě znečištěných atmosférách vznikají složité směsi látek, které se
+liší svou rozpustností. V extrémně znečištěných atmosférách a vysokých relativních
+vlhkostech se vytvářejí na povrchu zinku převážně rozpustné korozní produkty bez ochranné
+schopnosti.
+V závislosti na stupni agresivity atmosféry vzrůstá ustálená rychlost koroze až k hodnotě
+µm za rok. Korozi urychluje zejména vlhkost, znečištění atmosféry chloridovými ionty
+a některé produkty rozkladu organických hmot (především formaldehyd a nižší mastné
+kyseliny). Korozní napadení je rovnoměrné a je spojeno se vznikem bělošedých korozních
+zplodin, které bývají zvláště ve vlhkých prostředích značně objemné. Protože je zinek
+elektrochemicky méně ušlechtilý než ocel, chrání ji i v místech pórů či drobnějších defektů
+v povlaku. Počátek koroze zinkového povlaku se oddaluje chromátováním. Na rychlost
+koroze zinkového povlaku nemá podstatný vliv způsob provedení zinkového povlaku
+(galvanicky, metalizací nebo žárovým pokovením).
+===== Zlato a kovy skupiny platiny =====
+Zlato je neoxidovatelný kov a pro své elektrické a korozní vlastnosti má v elektronice
+nezastupitelné místo. Z ekonomických důvodů se zlato používá především jako povlakový
+materiál (na kontakty, stykové plochy) a při výrobě některých elektronických prvků.
+V normálních podmínkách zlato prakticky nekoroduje. Pokud dochází ke korozi zlatých
+povlaků, je to způsobeno korozí podkladového materiálu.
+Korozní chování pozlacených povrchů je ovlivňováno znečištěním. Koroze v pórech je
+stimulovaná vysokou hodnotou relativní vlhkosti, chlórem, oxidem siřičitým a sirovodíkem.
+Migrace korozních produktů je stimulována přítomností sirovodíku. Znečištěná vnitřní
+průmyslová nebo zemědělská prostředí mají zásadně škodlivé účinky na zlaté povlaky.
+Spolehlivost pozlacených kontaktů v mírném prostředí je určena tvarem kontaktu, základním
+materiálem, mezivrstvou, čistotou a pórovitostí vrchního povlaku. Důležitými konstrukčními
+faktory, majícími vliv na ochrannou účinnost zlatého povlaku, je kontaktní síla, odolnost
+povlaku proti opotřebení a ochranná účinnost krytí kontaktového svazku.
+Protože u pozlacených povrchů dochází ke korozi převážně v pórech, je velmi důležitá jeho
+homogenita, odolnost povlaku proti opotřebení a korozní odolnost substrátu. V agresivních
+podmínkách je dominantním korozním mechanizmem migrace korozních produktů z pórů,
+hran a oblastí se selektivně vyloučeným zlatým povlakem, což má za následek nespolehlivost
+pozlacených kontaktů v těchto podmínkách.
+[[uprava:volba|zpět]]
+[<8>]

EKP

Uživatelské nástroje

Nástroje pro tento web

Rozdíly

Nástroje pro stránku