Muita pinnoitusmenetelmiä

Maalien ja metallien lisäksi korroosionestoon käytettiin muitakin pinnoit-teita. Eräs varhaisimmista pinnoitteista oli sementointi, jota Ranskassa suositeltiin 1836 valurautaisten vesijohtojen pinnoittamiseen. Sementti-pinnoitetuilla putkilla saatiin parhaimmillaan kymmenien vuosien käyt-töikä. Pinnoitteita valmistettiin aluksi vetämällä putken läpi työkalu, joka jousien avulla tasoitti pinnoitteen, ja myöhemmin keskipakovalulla [44].

Sementointia käytettiin myös laivoissa sekä rakennusaikaisena suojana että pilssien ja tankkien suojana maalauksen päällä [47].

Erilaisia reaktiotuotepinnoitteita on käytetty metallien korroosiosuojana jo 150 vuotta. Esimerkiksi ”Bower-Barff”-menetelmä tai ”Barffing” oli me-netelmä tuottaa raudan tai teräksen pinnalle suojaava magnetiittikerros.

Menetelmän kehitti professori Frederick Barff Englannissa 1876. Herrat G. ja A. Bower kehittivät menetelmää edelleen ja saivat sille patentin [47].

Menetelmässä punahehkuiseksi kuumennettu rauta laitettiin vesihöyryä ja hiilidioksidia sisältävään atmosfääriin. Muodostuva magnetiittikerros ei sisältänyt muita oksideja. Oksidikerros ei kestänyt kovaa kulutusta tai taivuttelua, mutta se suojasi merivedessä, ilmastossa, erilaisissa kaasuissa sekä emäksisissä liuoksissa ja orgaanisissa hapoissa. G.D. Bengough ja O.F. Hudson patentoivat 1917 menetelmän (Br. Pat 128,297), jossa kuparia ensin hapetettiin ilmassa 200–400 °C:ssa oksidikerroksen muodostami-seksi, ja sen jälkeen metallin annettiin reagoida ilmassa tai liuoksessa sopi-van yhdisteen aikaansaamiseksi. Menetelmä oli perusajatukseltaan sama, jota nykyään käytetään kuparin keinotekoiseen patinointiin.

Nykyään tärkeimmät reaktiotuotepinnoitteet ovat kromatointi, fosfatointi ja anodisointi. Kromaattipinnoitteet ovat ohuita, vain 0,01-3 μm paksuja, amorfisia konversiopinnoitteita, jotka muodostuvat metallin reagoidessa kromaatteja sisältävän kylvyn kanssa. Kromatointia käytetään tavallisim-min alumiinille, sinkille, magnesiumille, raudalle, kadmiumille ja tinalle.

Epäorgaanisia kromaattipinnoitteita on kehitetty ja patentoitu vuodesta 1915 alumiinille, mutta ne yleistyivät vasta toisen maailmansodan jälkeen esimerkiksi kauppanimillä Alodine ja Iridite. Ensimmäiset kromaattipin-noitteet olivat 1920-luvulla kehitettyjä alumiinin emäksisiä kromaatti-karbonaattikylpyjä. Kromaatti-fosfaattipinnoitteita kehitettiin ennen toista maailmansotaa ja sen aikana. Joitakin tämäntyyppisiä pinnoitteita käyte-tään edelleen sinkille. Kromi-kromaattipinnoitteet kehitettiin 1950-luvulla, ja näiden pinnoitteiden erityisominaisuus oli osittain liukeneva kuusiarvoi-nen kromi, jonka avulla pinnoite kykeni korjaamaan pienet vauriot. Nyky-ään kromaattipinnoitteita käytetNyky-ään pääasiassa alumiinille ja sinkkipinnoit-teille joko sellaisenaan korroosionkestävyyden parantamiseksi tai

kor-195 Sinkkipinnoitteiden kromatointi kehitettiin parantamaan ilmastollisen korroosion kestävyyttä rakenteeseen jäävissä raoissa sekä olosuhteissa, joissa pinnalle kertyy jatkuvasti roiskeita. Tällaisissa olosuhteissa sinkki-pinnoitteeseen voi tulla paikallisia vaurioita, eikä se enää suojaa terästä.

Toinen ongelma oli suuren tilavuuden ottavien korroosiotuotteiden muo-dostuminen, mikä saattoi johtaa liikkuvien osien jumiutumiseen [40].

Ensimmäinen laajasti käytetty sinkin kromatointikäsittely oli Yhdysvallois-sa 1936 kehitetty ”Cronak”, josYhdysvallois-sa oli noin 180 g/l natriumdikromaattia sekä hieman rikkihappoa [86]. Vastaavanlaisia dikromaattiin tai kromihappoon ja epäorgaaniseen tai orgaaniseen happoon perustuvia kylpyjä on kehitetty useita. Kromatointikäsittely tuotti sinkkipinnalle kylvyn koostumuksesta ja kromaattikerroksen paksuudesta riippuvan värisävyn. Alle 0,5 g/m² kerros oli kirkas tai heikon sinertävä, alle 1,0 g/m² kerros läpikuultava, 0,5-1,5 g/m² kellertävä, yli 1,5 g/m² oliivinvihreä ja 0,5-1,0 g/m² pinnoite lisäai-neistetulle kylvylle ja sinkkiseoksille on musta. Näistä värisävyistä ovat tulleet käyttöön termit sinipassivointi, keltapassivointi jne.

Fosfatointikäsittely tehdään tavallisesti teräkselle tai sinkille kestävän maalausalustan saamiseksi. Fosfatoinnissa käytetään fosforihappoa sisältä-viä kylpyjä tai tahnoja, jotka reagoivat metallin kanssa tuottaen pinnalle reagoimattoman rauta-, sinkki- tai mangaanifosfaattikerroksen. Ensim-mäinen patentti teräksen fosforihappokäsittelystä korroosionkestävyyden parantamiseksi on Englannista vuodelta 1869. Fosforihappokäsittelyjä ei juurikaan käytetty ennen W.A. Coslettin 1906 patentoimaa menetelmää (Br. Pat. 8667), missä fosforihappoon lisättiin rautaa reaktioiden hillitsemi-seksi. Menetelmää alettiin kutsua termillä ”Coslettizing”. Coslett paranteli menetelmäänsä kehittämällä kromihappohuuhtelun ja lisäämällä kylpyyn sinkkifosfaattia. Englantilainen F.R.G. Richards taas lisäsi kylpyyn man-gaanifosfaattia. Amerikkalaiset C. ja W. Parker hankkivat oikeudet Coslettin ja Richardsin amerikkalaisiin patentteihin ja kehittivät oman versionsa sinkki- ja mangaanifosfatoinnista 1917. Tämä menetelmä tuli tunnetuksi nimellä ”Parkerizing”. Menetelmiä kehitettiin 1930- ja 1940-luvuilla lisää-mällä kylpyihin kuparia tai nikkeliä tai esikäsittelelisää-mällä kappaleet ti-taanikylvyssä prosessin nopeuttamiseksi. Saksalainen W. Machu selvitti 1940-luvulla menetelmän toiminnan. Fosfatointikerros muodostuu metal-lin syöpyessä sähkökemiallisella mekanismilla väkevässä, happamassa liuoksessa, kun metallipitoisuus pinnan lähellä kasvaa riittävästi. Fosfatoin-tiprosessin ilmiöt ovat siis samanlaisia kuin muutkin metallin passivoitu-misilmiöt. Nykyään fosfatointi on yleinen menetelmä teräksen ja sinkityn teräksen esikäsittelyssä ennen maalausta. Fosfatointi parantaa korroosion-kestävyyttä muodostamalla passiivikerroksen ja parantamalla maalin tar-tuntaa. [194]

Anodisointi tarkoittaa alumiinin luonnollisen oksidikerroksen kasvatta-mista useita kertaluokkia paksummaksi anodisen liuottamisen avulla.

Ensimmäiset yritykset anodisointiin on tehty 1857, ensimmäiset patentit ovat vuodelta 1898, ja toimivaksi anodisointi saatiin 1920-luvulla [86].

Ranskalainen de Saint-Martin patentoi 1911 menetelmän, jossa alumiinia anodisoitiin rikkihappoa ja rautasulfaattia sisältävässä kylvyssä. Englanti-laiset Bengough ja Stuart patentoivat 1923 kromihappokylpyyn perustuvan menetelmän lentokoneissa käytettyjen duralumiiniosien anodisointiin.

Patentit Br. Pat. 223,994 ”Improved process of protecting surfaces of alu-minium of alualu-minium alloys” ja Br. Pat. 223,995 “Producing an oxide film by the chromic acid process and dyeing it by immersion in dyestuff soluti-on” kuvasivat 3 % kromihapossa tai kromaattiliuoksessa tehtävän ano-disoinnin ja alumiinin värjäämisen kastomenetelmällä. Bengoughin ja Stuartin kromihapossa anodisoidut kappaleet oli tarkoitus vielä öljytä tai maalata. Vuonna 1927 C.H.R. Gower ja Stafford O’Brien & Partners Ltd.

patentoivat rikkihappoanodisoinnin, Br. Pat. 290,901 “An improved pro-cess for providing a resistant coating upon the surfaces of aluminium or aluminium alloys”. Tässä patentissa käytettiin noin 10 % rikkihappoa.

Kylpyyn voitiin lisätä muita aineita erilaisten värisävyjen tuottamiseksi ja anodisoidut kappaleet voitiin vielä öljytä tai maalata tai anodisoitua pintaa voitiin käyttää sähkösaostettavan pinnoitteen pohjana (Br. Pat. 290,903).

Oksaalihappoon perustuvat anodisointikylvyt kehitettiin Japanissa 1930-luvulla ja Euroopassa myöhemmin. Euroopassa kylvyistä käytettiin nimeä Eloxal (Elektrolytisch oxidiertes Aluminium) [74].

Epäorgaanisia pinnoitteita ovat myös erilaiset kemikaaleja kestävät muu-raukset, laastit, emalointi, lasitus jne. Tiilimuurauksia käytetään kulutuk-sen, lämpörasituksen ja korroosion estämiseen. Muurausten toimivuus riippuu tiilien, laastin ja pinnoitteen alla olevan sulkukalvon ominaisuuk-sista. Tiilimateriaalit perustuvat muun muassa keramiikkaan, hiileen, bo-rosilikaattilasiin ja alumiinioksidiin, ja ne voivat olla lasitettuja tai eivät.

1900-luvun alussa ainoat käytössä olleet laastit olivat silikaattipohjaisia, ja ne kestivät hyvin happamissa olosuhteissa, mutta eivät fluorideja. 1930-luvun alussa kehitettiin happoja kestävät rikkipohjaiset laastit, jotka val-mistettiin sulattamalla rikkiä ja sekoittamalla siihen täyteaineita, kuten hiiltä ja hiekkaa. Polymeerien kehittyessä laasteissa ryhdyttiin käyttämään sideaineina hartseja ja laastien täytemateriaaleina hiiltä, kvartsia tai niiden sekoitusta. Fenolihartseihin perustuvat laastit tulivat käyttöön 1930-luvulla, ja ne kestivät happojen lisäksi myös orgaanisia aineita. Ensimmäi-set epoksipohjaiEnsimmäi-set laastit kehitettiin 1940- ja 1950-luvuilla. Polyesteripoh-jaiset laastit kehitettiin 1950-luvulla puunjalostusteollisuuden hapettaviin olosuhteisiin, ja niiden tilalle tulivat vinyyliesterilaastit 1960-luvulla.

197 Furaanipohjaiset laastit tulivat käyttöön 1960-luvulla, ja ne kestivät pelkis-täviä happoja, emäksiä, liuenneita suoloja, öljyjä ja liuottimia. Sulkukalvoi-na käytettiin polymeerejä, lasia, metalleja ja komposiitteja. [326]

Emalointi ja lasitus ovat vanhimpia epäorgaanisia pinnoitteita, mutta niitä käytettiin pääasiassa koristetarkoituksiin. Lasin käyttö pinnoitteena on alkanut 1800-luvun alussa, kun panimoteollisuudessa tarvittiin pinnoit-teita teräsastioille, jotta tuotteen laatu ei vaihtelisi [326]. Lasipinnoitteiden kehitys jatkui vasta toisen maailmansodan aikana, kun erilaisten kriittisten kemikaalien valmistuksessa tarvittiin korroosiota kestäviä ja helposti puh-distettavia pinnoitteita. Emaloinnin käyttö alkoi yleistyä 1900-luvun alussa valuraudan ja teräksen pinnoitteena [326]. Emalia käytettiin 1900-luvun alusta kylpyhuonekalusteisiin ja 1920-luvulta alkaen erilaisiin kodinkonei-siin [67], kuumavesivaraajiin [5] sekä 1920-luvulta alkaen myös kemiante-ollisuuden astioiden, reaktoreiden ja putkien pinnoitteena [44]. Emaleista valmistettiin ensimmäiset lämpösuojapinnoitteet suihkumoottoreihin 1950-luvulla [259,290]. Lasi- ja emalipinnoitettavien kappaleiden pitää kestää polton satojen asteiden lämpötila, ja pinnoitemateriaaleja on kehi-tetty juuri matalampia valmistuslämpötiloja varten.

Polymeeri- ja elastomeeripinnoitteita käytetään pääasiassa raudan, teräk-sen ja betonin suojana. Viitteessä [326] käytetään termejä “coating” ilmas-tolliseen korroosioon tarkoitetusta ja “lining” upotusrasitukseen tarkoite-tusta suojauksesta ja viitteessä [290] termejä ”thin lining” alle 625 μm ja

”thick lining” yli 625 μm paksusta pinnoitteesta. Standardi SFS-EN ISO 12944-1 ”Maalit ja lakat. Teräsrakenteiden korroosionesto suoja-maaliyhdistelmillä. Osa 1: yleistä” käyttää termiä vuoraus (lining) suojapin-noitteesta varastosäiliöiden sisäpuolisella pinnalla. Tärkeimmät kesto-muovipinnoitteet ovat polyeteeni, polyvinyylikloridi, polytetrafluorieteeni, polypropeeni ja polyvinylideenifluoridi [290]. Pinnoitemateriaali voi olla levyä, kalvoa, teippiä, holkki sekä telattu tai ruiskutettu pinnoite. Kerta-muovit ovat yleensä levitettäviä kaksikomponenttimuoveja, ja niitä käyte-tään sekä paksuina pinnoitteina että maalien sideaineina. Kertamuovipin-noitteita valmistetaan muun muassa polyestereistä, polyuretaanista, vinyy-liestereistä ja epokseista [290]. Useimmat polymeerit on kehitetty 1930–

1960-luvuilla, ja niitä käytetään sekä upotusrasituksessa että maaperässä.

Elastomeereja, kuten synteettisiä kumeja ja luonnonkumia, käytetään paksuina pinnoitteina. Elastomeerien käyttö alkoi yleistyä 1920-luvulla, kun oli keksitty liimoja, joilla ne saatiin kiinnitettyä. Lujitemuovien valmis-tustekniikka kehittyi 1930-luvun lopulla ja toisen maailmansodan aikana.

Korroosionestotarkoituksiin lujitemuovit tulivat käyttöön 1950-luvulla.

Ensimmäiset käyttökohteet olivat puunjalostusteollisuudessa.

5.6 Y vettä ja että nvesissä ole iä, ei edes s Toisaalta tis det muuttui 00-luvun al mukaisia t a, pidetty en

4. Luonno iin jopa me lä suunnitt ka suurempi

kupuolella h ä kattilan p evia epäpuh

adevettä, su slattu vesik vat liian he lussa raakav een ja vuot an. Saostum ljännestuum

minen llinen ratka onestoon, o erkittävimp

elulla ja hu i osuus [70 hyvin sen, e pitää tuotta

aisu, jossa y oli höyryka

änä käyttöi uolimattom 0]. Höyryka

että kattilaa aa vain puh n lueteltu k äytettäviksi ut hyvä vaih

Kuvan 64 p u oli suuri o iuenneita e vana asiana.

ia vedenkäs

ittiin estäm mia, jotka j ä kuohumis

an saa laitt hdasta höyr sta, jolloin v

polttoainee saattoi lis

muuttamist yrykattiloide

avana tekijä tamisella o äyttäjät ties aa vain puh ryä. Erilais sia aineita j

nnalta jaote