Rawatan Permukaan Logam Untuk Luaran

Rawatan permukaan manakah yang paling sesuai untuk produk keluli dalam persekitaran luar?

Sebelum membuat kesimpulan, mari kita lihat mekanisme kakisan dalam keluli terlebih dahulu. Hakisan keluli disebabkan terutamanya oleh pembentukan pasangan elektrod elektrokimia tempatan (juga dipanggil pasangan anod-katod) pada permukaan keluli. Ion logam positif dibubarkan dari anod ke larutan, dan menghasilkan elektron negatif dalam kekisi logam, yang berhijrah dalam logam ke katod. Dalam katod, elektron digunakan dalam pelbagai tindak balas katod. Dalam larutan asid, gas hidrogen dihasilkan, manakala dalam larutan neutral pH pengurangan oksigen menghasilkan ion hidroksida. Elektrolit pengalir elektrik antara anod dan katod menutup litar. Tapak anod dan katod boleh bersebelahan antara satu sama lain, mengakibatkan pembentukan kakisan seragam atau dipisahkan antara satu sama lain mengakibatkan kakisan setempat. Tapak anod ialah tapak permukaan keluli yang kurang mulia atau tapak dengan tenaga permukaan yang lebih tinggi. Dalam kebanyakan kes, kakisan keluli adalah proses elektrokimia yang memerlukan kehadiran kelembapan dan oksigen secara serentak. Sekiranya tiada kedua-duanya, kakisan tidak berlaku. Pada asasnya, besi dalam keluli teroksida untuk menghasilkan karat, yang menduduki kira-kira 6 kali ganda isipadu bahan asal yang digunakan dalam proses tersebut.
Secara amnya, terdapat beberapa jenis kakisan biasa seperti kakisan dwilogam, kakisan pitting dan kakisan celah.
Kadar di mana proses kakisan berlangsung bergantung kepada beberapa faktor yang berkaitan dengan 'iklim mikro' serta-merta di sekeliling struktur, terutamanya masa kebasahan dan tahap pencemaran atmosfera. Kerana variasi dalam persekitaran atmosfera, data kadar kakisan tidak boleh digeneralisasikan. Walau bagaimanapun, persekitaran boleh dikelaskan secara meluas, dan kadar kakisan keluli terukur yang sepadan memberikan petunjuk berguna tentang kemungkinan kadar kakisan yang ditentukan oleh BS EN ISO 12944-2 dan BS EN ISO 9223.

Seperti yang diketahui ramai, salah satu kaedah perlindungan kakisan yang paling popular ialahmelukisdan salutan tebal ini akan menghalang ion daripada memasuki permukaan keluli, sekali gus mengurangkan pembentukan pasangan tempatan. Cat epoksi memberikan contoh jenis cat berdasarkan kedap air. Cat perlindungan kakisan yang digunakan terhadap tekanan atmosfera menggunakan pigmen perlindungan kakisan, yang menghalang pembubaran ion keluli dari tapak anod. Pelbagai fosfat dan borat, sebagai contoh, digunakan sebagai pigmen perlindungan kakisan, yang, bersama-sama dengan air memasuki salutan, membentuk lapisan pelindung di tapak anod. Cat melindungi permukaan keluli secara katodik, apabila ia mengandungi kuantiti habuk zink yang mencukupi. Zarah zink dalam salutan berada dalam hubungan konduktif elektrik dengan substrat keluli, dan, sebagai logam elektronegatif, adalah anod korban yang menghalang kakisan keluli.
Secara ringkasnya, kakisan permukaan keluli yang akan dilindungi boleh dihalang atau terencat dengan menggunakan cat yang berbeza di bawah:
√ cat perlindungan kakisan yang mengandungi pigmen perlindungan kakisan, yang memasifkan tindak balas anod dan/atau katod
√  salutan, yang menjana rintangan yang mencukupi terhadap arus ion
√  primer yang memberikan perlindungan katodik

Kelebihan utama cat ialah ia berfungsi lebih baik dengan keluli tolok yang sangat nipis atau struktur keluli yang sangat besar yang tidak boleh digalvani celup panas. Atas sebab yang sangat mudah, keluli tolok nipis akan meledingkan di bawah haba proses galvanizing hot-dip, dan ia sering dicat, atau bersalut serbuk. Jelas sekali, gabungan keluli tolok nipis dan cat untuk rintangan kakisan akan membawa kepada hayat perkhidmatan yang lebih pendek; namun, ia memang memberikan kelebihan dari segi pengurangan kos kerana penjimatan berat. Cat dalam pelbagai bentuknya hanyalah sekadar salutan, dan ia tidak lebih daripada melekat pada keluli asas seperti yang anda jangkakan daripada bahan seperti epoksi atau akrilik yang tidak boleh terikat dengan keluli. Akibatnya, adalah lebih mudah untuk mencapai kemasan seragam yang tidak berkaitan dengan keluli asas, dan salutan ini biasanya boleh bertahan antara 5-10 tahun dalam keadaan luar. Oleh itu, mengecat juga bermakna kos penyelenggaraan yang agak tinggi.
Adakah terdapat pilihan yang lebih baik daripada melukis? Hari ini terdapat banyak pilihan di pasaran, sering digambarkan sebagai "setanding dengan galvanizing hot-dip" atau "lebih baik daripada galvanizing hot-dip". Dalam kebanyakan kes, kesimpulan tersebut adalah berdasarkan ujian kakisan dipercepatkan dalam semburan garam, yang memberikan hasil yang tidak relevan apabila ia datang kepada pendedahan luar biasa. Keluli tergalvani telah digunakan selama beratus-ratus tahun dalam banyak aplikasi yang berbeza, jadi terdapat hasil yang benar-benar boleh dipercayai yang menunjukkan bahawa ia benar-benar berfungsi.Tergalvani celup panasadalah salah satu kaedah yang paling berkesan untuk melindungi daripada kakisan. Kaedah ini menghasilkan produk yang hampir bebas penyelenggaraan sepanjang hayat. Sudah pada tahun 1741, ahli kimia Perancis Melouin mendapati bahawa zink boleh melindungi keluli daripada kakisan. Walau bagaimanapun, ia mengambil masa sehingga 1837 sebelum kaedah itu mula digunakan. Jurutera Sorel yang mempatenkan kaedah untuk menggunakan ammonium klorida sebagai fluks. Galvanizing hot dip ialah kaedah yang memberikan produk anda perlindungan tertinggi terhadap kakisan dengan kesan alam sekitar yang rendah, dan oleh itu ia merupakan salah satu kaedah paling berkesan untuk perlindungan kakisan. Zink adalah logam asas berbanding keluli dan oleh itu kerosakan kecil dalam salutan zink akan dilindungi secara katodik dan oleh itu tidak perlu dibaiki.
Carta penggunaan zink di bawah menunjukkan bagaimana keluli tergalvani boleh bertahan dalam pelbagai persekitaran.

Galvanisasi celup panas (HDG) adalah lebih daripada salutan. Proses ini mewujudkan tindak balas kimia yang mengikat zink dan keluli bersama-sama ke titik di mana elektron dipindahkan dari zink ke keluli sebagai sebahagian daripada proses perlindungan. Kerana terdapat tindak balas kimia, adalah lebih mencabar untuk mencapai tahap kosmetik yang sama seperti cat tetapi ia memberikan tahap perlindungan yang jauh lebih baik. HDG bukanlah satu lapisan salutan tetapi sebenarnya 4 lapisan salutan dengan sifat yang berbeza dan kombinasi zink dan keluli yang berbeza. Lapisan atas ialah 100 peratus Zn dengan abah-abah 70 DPN. Setiap lapisan yang lebih hampir dengan keluli asas mempunyai tahap kekerasan yang semakin meningkat sehingga ke Lapisan Gamma iaitu 75 peratus Zn, 25 peratus Fe dan mempunyai kekerasan 250 DPN yang lebih keras daripada keluli asas yang mempunyai kekerasan 159 DPN. Aspek perlindungan HDG yang tidak boleh direplikasi dengan salutan mudah seperti cat ialah perlindungan katodik zink. Air garam bertindak sebagai elektrolit antara zink dan keluli dalam litar elektrokimia dengan zink bertindak sebagai anod dan keluli sebagai katod. Akibatnya, keluli dilindungi daripada kakisan sehingga zink digunakan sepenuhnya. Ini bermakna walaupun keluli terdedah akan dilindungi daripada kakisan oleh zink di sekeliling keluli, dan itulah sebabnya galvanizing hot dip sentiasa dianggap sebagai penyelesaian terbaik untuk perlindungan kakisan keluli. Mengikut carta di atas, anda boleh melihat struktur keluli berat dengan tahap silikon dan fosforus yang betul boleh bertahan hampir 50 tahun di bawah persekitaran yang paling menghakis. Selain galvanisasi hot dip, terdapat dua lagi jenis proses berkaitan salutan zink sepertipenyaduran elektrikdan penyemburan zink, dan semua rawatan salutan zink ini mempunyai kebaikan dan keburukan tersendiri. Sila carta perbandingan di bawah.

Selama bertahun-tahun, melindungi keluli daripada kakisan biasanya melibatkan sama ada penggunaan galvanizing hot-dip atau beberapa jenis sistem cat. Walau bagaimanapun, semakin ramai pakar menggunakan gabungan kedua-dua kaedah perlindungan dalam perkara yang biasa dirujuk sebagai asalutan dupleks, dan ia hanyalah keluli lukisan atau salutan serbuk yang telah digalvani panas selepas fabrikasi. Apabila cat dan keluli tergalvani digunakan bersama, kawalan kakisan yang disediakan adalah lebih baik daripada sistem yang digunakan secara bersendirian. Salutan tergalvani melindungi keluli asas, membekalkan perlindungan katodik dan penghalang. Selain itu, salutan tergalvani menghalang perkembangan filem bawah oksida besi, tekanan luar yang boleh menyebabkan cat melepuh dan mengelupas. Cat, seterusnya, memberikan perlindungan penghalang kepada salutan tergalvani. Cat memperlahankan kadar penggunaan zink, memanjangkan hayat keluli tergalvani. Sebagai balasan, apabila cat telah diluluhawa atau rosak, zink tersedia untuk menyediakan perlindungan katodik dan penghalang supaya karat tidak akan tumbuh dan cat tidak akan mengelupas. Dengan kesan sinergistik ini, sistem dupleks adalah tipikal untuk menyediakan perlindungan kakisan 1.5 hingga 2.5 kali lebih lama daripada jumlah jangka hayat zink dan cat yang digunakan secara individu. Sebagai contoh, jika salutan tergalvani dijangka bertahan selama 40 tahun dan sistem cat dijangka bertahan selama 10 tahun, tergalvani dan cat bersama harus bertahan selama 75 tahun tanpa penyelenggaraan, atau, secara konservatif, 1.5 kali ganda jumlah kedua-dua sistem.
Oleh itu, salutan dupleks, sama ada keluli tergalvani mengecat atau salutan serbuk, adalah kaedah yang sangat berkesan dan mudah digunakan untuk meningkatkan hayat perkhidmatan hampir mana-mana projek. Sudah tentu, salutan ini adalah penyelesaian anti-karat yang paling mahal berbanding dengan pilihan salutan tunggal seperti HDG, salutan serbuk atau lukisan. Kerana prestasi anti-karat yang unggul, ia digunakan secara meluas dalam industri berikut.
√ Penternakan ikan
√ Bangunan dan pembinaan
√ Automotif
√ Penerbangan
√ Bahan kimia
√ Luar pesisir