Teräksen pintakäsittely Valmistustekniikan perusteet AKO 13 Niko Grönman Vesa Raunila Jussi Ojansuu

Transkriptio

1 Teräksen pintakäsittely Valmistustekniikan perusteet AKO 13 Niko Grönman Vesa Raunila Jussi Ojansuu 1

2 Teräksen pinnankäsittely Teräksen lämpökäsittely Teräkseen halutaan käyttötarkoituksen mukaan erilaisia ominaisuuksia. Jossain tapauksessa teräksestä tehdyn kappaleen tulee olla kovaa ja kulutusta kestävää, joskus taas sitkeää ja hyvin taivutettavaa. Usein teräsosien tai rakenteiden valmistus määrää teräksen ominaisuudet. Teräksen ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa lämpökäsittelyillä, muokkaamalla tai pinnoittamalla. Lämpökäsittelyllä itse asiassa muutetaan teräksen mikrorakenne halutuksi. Mikrorakenne vaikuttaa taas teräksen ominaisuuksiin. Yleisimmät peruslämpökäsittelyt Karkaisukäsittely: tavallinen karkaisu, nuorrutus, etappi- ja bainiittikarkaisu sekä kuumennuspintakarkaisu. Hehkutuskäsittely: normalisointi, myöstö eli jännitystenpoistohehkutus, pehmennyshehkutus, rekristallisaatiohehkutus. Hehkutuksessa kappaleet jäävät suhteellisen pehmeiksi. Termokemiallinen käsittely: hiiletyskarkaisu, typetys, typpihiiletys ja booraus. Käsittelyissä kappaleen pintakerroksen kemiallinen koostumus muutetaan hallitusti lämpökäsittelyn aikana. Termomekaaninen käsittely: kontrolloitu valssaus tai taonta sekä karkaisu tai nuorrutus suoraan kuumamuokkauslämpötilasta. Pintakarkaisut Usein esimerkiksi koneenosalta vaaditaan suurta pinnan kovuutta, mutta keskustan lujuus on toisarvoista, mieluummin sen tulee olla sitkeä. Pinta voidaan karkaista kuumentamalla vain se ja sammuttamalla esimerkiksi vesisuihkulla. Kuumennus tehdään tavallisesti sähkön avulla, jolloin puhutaan induktiokarkaisusta. Myös kaasuliekkiä voidaan käyttää. Pintakarkaisu menetelmiä Kuumennuspintakarkaisu: Induktio- ja liekkikarkaisu ovat tunnetuimmat menetelmät, sekä laser- ja elektronisuihkukarkaisu, jotka ovat uusimmat menetelmät. Teräksen koostumus ei muutu näissä käsittelelyissä. Termokemiallinen pintakarkaisu: Hiiletyskarkaisu ja typetys(nitraus). Pinnan kemiallinen koostumus muuttuu. 2

3 Kylmävalssaus Kylmävalssauksessa metallia valssataan huoneenlämpötilassa. Kylmävalssauksessa ei pyritä suuriin muodonmuutoksiin, vaan pyritään saamaan tuotteelle hyvä pinnanlaatu ja mittatarkkuus. Mekaaninen pinnankäsittely/jälkikäsittely Teräspintaa voidaan tarvittaessa käsitellä erilaisin menetelmin valssauksen, valun tms. jälkeen, riippuen siitä millaisia ominaisuuksia siltä halutaan. Vaadittuja ominaisuuksia voi olla mm. pinnan ulkonäkö, -lujuus, -kovuus ja -karheus. Mekaanisia menetelmiä ovat mm. suihkupuhdistus, hionta (kiillotus), rummutus ja harjaus. Hionta on nopea menetelmä pinnan tasoittamiseksi. Hionta aloitetaan karkealla materiaalilla ja päätetään haluttuun karheuteen. Hionnalla voidaan vaikuttaa kappaleen pinnankarheuteen, ulkonäköön ja myös väsymiskestävyyteen. Kiillotuksen ja hionnan välinen raja on hämärä. Ero on lähinnä saavutetun pinnan tasaisuudessa. Kiillotus on usein loppukäsittely ja se toteutetaan puuvilla-, villa-, tai keinokuitu- kiillotuslaikoilla tai renkailla. Ruostumaton Teräs Ruostumattomaksi teräkseksi kutsutaan rautaseosta, joka sisältää kromia enemmän kuin 10 prosenttia. Ruostumattomien terästen hyvä korroosionkestävyys perustuu sen sisältämään kromiin. Ruostumattomassa teräksessä kromi reagoi hapen kanssa ja muodostaa suojaavan kalvon teräksen pinnalle. Suojakalvon muodostumista metallipinnalle kutsutaan passivoitumiseksi. Passiivikalvo on äärimmäisen ohut ja valoa läpäisevä, siksi pinta on metallisen kirkas. Passiivikalvoon käytössä syntyvät naarmut ja muut rikkoutumat korjautuvat itsekseen hapettavassa ympäristössä. Ruostumattoman teräksen pintakäsittely Ruostumattoman teräksen pintakäsittelyt tehdään yleensa käyttötarkoituksen ja ulkonäön perusteella eikä korroosionestotarkoituksessa. Pintakäsittelyt säilyttävät pinnan passiivitilassa. Peruspinnat syntyvät kuuma- tai kylmävalssauksessa ja puhdistamalla sen jälkeen pinta kemiallisesti (peittaus). Mekaanisesti hiotut ja harjatut pinnat saadaan aikaan hiovilla materiaaleilla, jotka leikkaavat pintaa jossain määrin. Välineitä ovat hiontanauhat ja harjat. Hionta voidaan tehdä kuivana tai väliaineen kanssa (öljyhionta, emulsiohionta). Satiinimaisesti hohtava ja hieman karhea pinta kätkee mm. sormenjäljet. 3

4 Kiillotus tuottaa heijastavan peilipinnan. Hienohiottu pinta kiillotetaan mekaanisesti tahnojen ja pehmeiden laikkojen avulla. Elektrolyyttinen kiillotus on sähkökemiallinen menetelmä, jossa teräspinnan karheushuiput syöpyvät. Suihkupuhalluksen avulla voidaan valmistaa mattamaisia pintoja. Puhallukseen käytettävät partikkelit voivat olla esimerkiksi lasikuulia, lasijauhetta, ruostumatonta terästa, keraameja tai alumiinioksidia. Kuviovalssatut pinnanlaadut valmistetaan joko puristamalla tai kuvioiduilla valsseilla valssaamalla. Kuviointi jäykistää levyjä, minkä ansiosta levyt voivat olla ohuita ja suuret yhtenäiset pinnat näyttävät tasaisilta. Kuviovalssattu pinta ei peilaa ympäristöänsä, mutta kätkee pienet naarmut ja kolhut. Värjätty pinta tehdään kasvattamalla ruostumattoman teräksen pinnassa olevaa passiivista oksidikalvoa kemiallisella liuoksella. Erikoisvalmisteisten koristepintojen valmistuksessa käytetään mm. laseria, etsausta happojen tai sähkövirran avulla, suihkupuhallusta, värjäystä, kuviointia kuviovalsseilla, hiontaa ja kiillotusta. Kuvio siirretään esim. silkkipainotekniikalla teräksen pinnalle ja syövytetään, tai käytetään eri pintakäsittelyjen yhdistelmiä. Tinattu pinta kiinnitetään elektrolyyttisesti ruostumattoman ohutlevyn molemmin puolin. Tinaus on mattaharmaa. Ruostumattoman teräksen jälkikäsittely hitsauksen jälkeen Hitsausprosessi rikkoo ruostumattoman teräksen suojaavan passiivikerroksen ja jos sitä ei jälkikäsitellä alkaa ruostumattomaksi luultu materiaali muodostaa ruostetta. Hitsauksen jälkeen ruostumaton teräs tulee käsitellä joko sähkökemiallisesti tai peittauskemikaalien avulla (pastat / geelit). Huomioitavaa peittauksessa on, että ruostumista voi kuitenkin tapahtua myös silloinkin kun peittausajat ja puhdistus ei ole riittävää. Ruostumaton teräs tulee olla puhdistettu rasvasta ym. epäpuhtauksista ennen käsittelyä. Teräksen pinnanlaatu Neljä mm. arkkitehtuurissa ja rakentamisessa yleisimmin käytettyä pinnanlaatua ovat 1D, 2D, 2B ja 2R. Nämä pinnat toimitetaan kemiallisesti puhdistettuna (peittaus), jolloin pinta on puhdas kuumavalssauksen ja hehkutusprosessin aikana syntyneestä hilseestä. Mekaanisesti hiottuja ja harjattuja sekä kiillotettuja pinnanlaatuja on erilaisia, monin eri menetelmin valmistettuja ja ne ovat 2G, 2J, 2K, 2P, 2F, 2M JA 2W. Tarkemmassa määrittelyssä käytetään pinnankarheuden Ra-arvoa. Pinta on sitä sileämpi, mitä pienempi Ra -arvo on. Kappaleiden pinnankarheuden vaatimuksia suunniteltaessa tulisi suosia standardien mukaisia pinnankarheuden arvoja. 4

5 Pinnoitus Pinnoitusmenetelmät Sopivaa pinnoitusmenetelmää/ pinnoitetta valittaessa on ensin määritettävä, mitä pinnoitteelta vaaditaan: fysikaaliset ominaisuudet (sähkön- ja lämmön johtavuus, lämmön kesto) ulkonäkö (kiilto, himmeys, väri) kulumisen kestävyys (kovuus, sitkeys) korroosionkestävyys ylläpito- ja korjausmahdollisuudet taloudellisuus (hinta, saanti, investoinnit) hygieenisyys (puhtaus, myrkyllisyys) optiset vaatimukset mittojen muuttuminen voiteluominaisuudet tilapäinen suojauskyky tarttuvuus Kun pinnoitteen vaatimukset on asetettu, määritetään paksuusluokka ja valitaan pinnoitteen valmistusmenetelmä. Pinnoite valitaan käyttöympäristön (korroosiorasituksen), käyttötarkoituksen, ja suunnitellun käyttöiän mukaan. Käyttötarkoituksen mukaan pinnoitteet voidaan jakaa suoja-, koriste-, ja teknisiin pinnoitteisiin. Pintakäsittely siis vaikuttaa tuotteen käyttökelpoisuuteen, kestoikään, ja hintaan usein ratkaisevalla tavalla. Se on siis otettava huomioon jo suunnittelussa, että sen toteutus tulisi mahdollisimman helpoksi ja edulliseksi. Pinnoite tai sen valmistusmenetelmä ei saa vaikuttaa haitallisesti rakenteen lujuuteen tai muihin ominaisuuksiin. Eri pinnoitteiden pääryhmitys ja pinnoitetyyppien paksuusalueet on esitetty taulukossa 5.1. Paksuusasteikko on logaritminen. Vaativimmissa korroosio-olosuhteissa käytetään usein eri pinnoitteiden yhdistelmiä, esim. sinkityn pinnan päälle voidaan maalata. Korroosionestokyky samassa pinnoiteryhmässä paranee pinnoitteen paksuuden ja tiiveyden lisääntyessä, jolloin myös hinta lisääntyy. 5

6 On harkittava, missä vaiheessa pintakäsittely suoritetaan, ennen vai jälkeen osien liittämisen. Pinnoitusprosessi koostuu kolmesta osavaiheesta: 1. Esikäsittely (hionta, kiillotus, suihkupuhdistus, rasvanpoisto, peittaus) 2. Varsinainen pinnoitus 3. Jälkikäsittelyt (huuhtelu, kuivaus, vedynpoistohehkutus, jälkikiillotus, mahdollinen maalaus, lakkaus tms.) Pinnoitusmenetelmät voidaan ryhmitellä seuraavasti: A. METALLISET PINNOITTEET - sähkösaostus (elektrolyyttiset menetelmät) - kemialliset menetelmät - termiset menetelmät (kuumaupotus, diffuusiopinnoitus, ruiskutus, päällehitsaus) - mekaaniset menetelmät (mekaaninen metallointi, valssauspinnoitus, räjäytyspinnoitus) - höyrystys eli tyhjömetallointi B. EPÄORGAANISET EI-METALLISET PINNOITTEET - anodisointi - fosfatointi - emalointi - terminen ruiskutus C. ORGAANISET PINNOITTEET - maalaus ja lakkaus - muovi pinnoitus - kumi pinnoitus 6

7 Esikäsittely Pintakäsittelyn onnistumisen edellytyksenä on huolella suoritettu esikäsittely. Esikäsittely on syytä tehdä oikealla menetelmällä ja huolellisesti, jotta pinnoitteen ikä ei lyhene huonon esikäsittelyn takia. Esikäsittelyllä tarkoitetaan kaikkea pinnan puhdistusta ja väliaikaista suojausta ennen varsinaista pinnoitusta. Esipuhdistuksella tarkoitetaan ruosteenpoistoa ja pinnoitusta edeltävää puhdistusta. Esipuhdistuksessa poistetaan pintakäsiteltäviltä pinnoilta ruosteenpoistoa ja pintakäsittelyä vaikeuttavat epäpuhtaudet. Pinnalta on poistettava mm. Metallioksidit (hehku- tai valssihilse, kuona ja ruoste) Mekaanisesta työstöstä kuten vedosta, puristuksesta, koneistuksesta jne. jääneet voiteluaine- ja jäähdytysnesteet, leikkuuöljyt ja -emulsiot Kuljetuksessa ja varastoinnissa käytetyt ruosteenestoaineet Varastolika, joka on tarttunut rasvaiseen metallipintaan Jätteet aikaisemmasta käsittelystä esim. hiekka- tai teräspöly Kiinteät ja nestemäiset hioma- ja kiillotusainejätteet Tilapäiset korroosionestoaineet Lian- ja rasvanpoistomenetelmät Vesi ja vesihöyry Liuotinpesu Puhtaan makeavesisuihkun suuntaamisen puhdistettavalle pinnalle. Tarvittava vedenpaine riippuu poistettavista epäpuhtauksista kuten vesiliukoisista aineista, irtonaisesta ruosteesta tai huonosti kiinni olevista maalipinnoitteista. Öljyn, rasvan yms. poistamiseksi on sopivien pinta-aktiivisten puhdistusaineiden käyttö tarpeellista. Jos pesuaineita on käytetty puhdistettaessa, on huuhtominen puhtaalla makealla vedellä välttämätöntä. Höyrypuhdistus suoritetaan höyrynkehittimillä, suihkuttamalla puhdistettavaan pintaan sopivan suuttimen avulla höyry-vesisuihku, joka sisältää 0,5 1% pesuainetta. Huuhtominen puhtaalla makealla vedellä. Orgaaniset liuottimet kykenevät liuottamaan metallipinnoilla esiintyviä rasvoja ja öljyä. Liuotinrasvanpoiston etuja ovat nopeus, soveltuvuus kaikille metalleille sekä vesihuuhtelun poisjääminen. Tulenarkuuden mukaan jaettavat rasvanpoistoliuottimet: Palavat liuottimet, joilla rasva poistetaan pyyhkimällä, valelemalla tai upottamalla: Liuotinbensiini Aromaattiset liuottimet Tärpätti Tinneri 7

8 Palamattomat liuottimet ovat kloorattuja hiilivetyjä ja hyvin myrkyllisiä. Puhdistus voidaan suorittaa joko liuotinhöyryllä tai upottamalla kappaleet nestemäiseen liuottimeen: Trikloorietyleeni Perkloorietyleeni Metyleenikloridi Ruosteenpoisto Ruosteenpoistomenetelmät jaetaan mekaanisiin, termisiin ja kemiallisiin menetelmiin ja näiden tarkoituksen on poistaa metallin pinnalta ruoste, valssihilse ja oksidit. Mekaaniset menetelmät Suoritetaan joko käsin tai koneellisesti ja menetelmä riippuu kohteen sijainnista, koosta, muodosta sekä vaadittavasta puhdistusasteesta. Kaavinta ja harjaus: kaavinta täydennetään käsin teräsharjalla, mutta ei ole riittävä kaikille maaliyhdistelmille. Koneharjaus pyörivällä teräsharjalla ja hionta: Hionnassa käytetään hiomalaikkaa tai hiomapaperia. Hakkaus: Käytetään vain silloin, kun pitää poistaa paksu ruostekerros ennen suihkupuhdistusta tai hiontaa. Suihkupuhdistus: Tehokkain ja yleisin esikäsittelymenetelmä. Puhdistusrakeet puhalletaan paineilmalla pintaa. Raemateriaaleina mm. valurauta- tai valuteräsrakeita, teräslankakatkoja tai levyruohetta, alumiinioksidi ja -silikaatti, kupari- ja masuunikuona, oliivihiekka ja lasihelmet. Märkäpuhalluksessa käytetään puhdistussuihkussa rakeiden (yleensä hiekka) lisäksi vettä. Liekkipuhdistus Liekkipuhdistus on terminen esikäsittelymenetelmä, jolla happi-asetyleeniliekkiä käyttäen voidaan puhdistaa teräspintoja ruosteesta ja valssihilseestä. Ennen liekkipuhdistusta poistetaan pinnalta mekaanisesti heikosti kiinnittyneet ruostekerrokset ja muut irtonaiset epäpuhtaudet. Liekkipuhdistuksen jälkikäsittelynä teräsharjaus. Happopeittaus Rasvanpoiston jälkeen pintaan jää vielä epäorgaanista likaa esim. korroosiotuotteita ja myös jätteitä aikaisemmasta epäorgaanisesta päällysteestä esim. fosfatointi- tai kiillotuskerroksesta ja ne poistetaan peittaamalla. Ennen peittausta pinta on puhdistettava öljystä, rasvasta, liasta ja vanhoista pinnoitteista sekä huolellisesti poistettava alkaliset pesuaineet. 8

9 Tavallisimmat peittaushapot ja lisäaineet ovat rikkihappo, suolahappo ja fosforihappo. Happoon lisätään usein pieni määrä korroosionestoinhibiittiä, joka ehkäisee metalliin liittyvän hapon vaikutuksen eli syöpymisen ja haurastumisen. Raudan ja teräksen peittaukseen käytetään ensisijassa laimennettua ( prosenttista) suola- tai rikkihappoa. Pieniä kappaleita voidaan peitata sähkökemiallisesti tai pastojen ja geelien avulla sivellinpeittauksena. Suurempien kappaleiden peittaus suoritetaan joko uppopeittauksena altaassa tai ruiskupeittauksena. Reaktiopinnoitteet Fosfatointi ja Kromatointi Fosfatointi parantaa maalikalvon tarttuvuutta metallipintaan ja maalatun pinnan korroosiokestävyyttä. Fosfatoitavaksi soveltuvat rauta-, teräs-, sinkki- ja sinkityt pinnat. Fosfatoinnissa teräksen pinnalle muodostuu ohut kiteinen metallifosfaattikalvo, johon maali tarttuu paremmin kuin sileään metallipintaan. Yleisimmät fosfatointimenetelmät ovat rauta- ja sinkkifosfatointi. Fosfatointikäsittely tapahtuu joko ruiskuttamalla tai upottamalla. Kromatointia käytetään kevytmetallien ja sinkittyjen kappaleiden esikäsittelymenetelmänä. Käsittelystä jää kappaleen pintaan väritön tai kellertävä ohut kerros. Erilaiset Pinnoitukset Maalaaminen Maalityypit Maalaus on yleisin metallien pintakäsittelymenetelmä. Se vaatii kuitenkin ammattitaitoa hyvän lopputuloksen saavuttamiseksi. Maalauksen toteutuksessa huomioitavia asioita on: maalattavan kappaleen esikäsittelyt, maalausolosuhteet (lämpötila, ilmankosteus), maalaustilan puhtaus ja ilmanvaihto, maalien oikea varastointi, maalin sekoitus (seossuhteet, sekoitusmenetelmä, viskositeetti) ym. Vesiohenteiset maalit ovat turvallisempia käyttäjälle ja ympäristölle, minkä vuoksi niiden käyttö on lisääntynyt metallituotteiden maalauksessa. Maalityypit valitaan kohteen alustan, käyttörasitteen sekä maalauksen halutun kestoiän ja ulkonäön perusteella. Maali koostuu sideaineista, pigmenteistä, liuotteista, ohenteista (vesi tai liuotin) ja apuaineista. Lakka on maalia, jossa ei ole pigmenttejä. Maalin kuivumistapa riippuu sideaineesta. Mitä korkeampi on lämpötila, sitä nopeampi on kuivuminen. Minimilämpötila on yleensä ilmakuivuville maaleille + 5 C ja kaksikomponenttimaaleille + 0 C. On myös pienessä pakkasessa kovettuvia epoksimaalilaatuja (- 5 C). 9

10 Eri maalityypit kovettuvat eri tavalla: Akryyli-, kloorikautsu- ja vinyylimaalit kovettuvat ns. fysikaalisesti, eli liuotteiden ja ohenteiden haihtuessa sideaineen molekyylit tarttuvat toisiinsa. Alkydimaalit kovettuvat ilmakuivumalla, eli ne reagoivat hapen kanssa joka käynnistää öljypohjaisen sideaineen verkottumisen. Kaksikomponenttiset epoksimaalit, polyuretaanimaalit ja sinkkisilikaattimaalit kovettuvat muoviosaan sekoitetun kovetteen ansiosta. Jauhe- ja polttomaalit muodostavat kalvon kuumennettaessa ( C). Korroosionesto Teräsrakenteet voidaan suojata korroosiolta eri tavoilla. Standardi ISO-EN käsittelee suojausta maaliyhdistelmillä. Se kattaa eri osissaan kaikki tekijät, jotka ovat tärkeitä riittävän korroosioneston saavuttamiseksi. Kansainvälinen korroosionestomaalausstandardi SFS-EN ISO jakaa ilmastorasitukset luokkiin: C1 C5: 10

11 Teräsalustalle tarkoitetut pohja- ja pintamaalit sisältävät korroosionestopigmenttejä ja inhibiittoreita, jotka vastustavat sähkökemiallista reaktiota. Maalaus parantaa myös sinkityn, ruostumattoman ja säänkestävän teräksen korroosionkestävyyttä. Maalauksen esikäsittely Maalattavien metallien pinnalla on aina epäpuhtauksia, jotka pitää poistaa ennen maalausta esikäsittelyillä. Etenkin ruiskumaalaus asettaa alustalle ja pohjatyölle suuret vaatimukset; ne on tehtävä huolella. Maali ei peitä virheitä, vaan tasainen maalipinta tuo näkyviin pienimmätkin alustan virheet. Oikealla esikäsittelyllä parannetaan myös maalauksen korroosiokestävyyttä. Esikäsittely ja maalaus ovatkin aina toisiaan täydentävä yhdistelmä, jotta maalauksesta tulee hyvä. Kemiallisessa esikäsittelyssä poistetaan metallin pinnalta maalin kiinnipysymistä haittaavat aineet. Tähän on käytössä erilaisia pesureita ja useita eri liuottimia ja pesuaineita. Mekaanisella esikäsittelyllä poistetaan metallin pinnalta sellaisia epäpuhtauksia, jotka eivät lähde pesemällä tai muilla kemiallisilla esikäsittelyillä. Mekaanisina puhdistusmenetelminä käytetään suihkupuhdistusta, hiontaa tai teräsharjausta. Suihkupuhdistuksessa suihkutetaan puhdistusrakeita paineilman avulla tai vettä 1700 bar paineella metallin pintaan. Tartuntamaalaus Tartuntamaaleja käytetään ensimmäisenä maalikerroksena ruostumattomalle tai kylmävalssatulle teräspinnalle maalauksen tartunnan varmistamiseksi. Tartuntamaalit ovat joko 2-komponenttisia, fosforihappoa sisältäviä polyvinyylibuturaalimaaleja tai polyvinyylibuturaalihartsilla modifoituja polyamidikovetteisia epoksimaaleja. Esikäsittelyt tapahtuvat yleensä maalauslinjan alkupäässä. Standardeista ISO ja ISO löytyy tarvittaessa tarkemmat tiedot maalauksen esikäsittelyistä ja esikäsittelyasteista. Märkämaalaus Ruiskumaalaus on yleisin metallien maalaus menetelmä. Ruiskumaalaus jakaantuu hajotusilmaruiskutukseen ja suurpaineruiskutukseen ja näiden erilaisiin variaatioihin. Hajotusilmaruiskutuksessa maali hajotetaan sumuksi paineilman avulla ja suurpaineruiskutuksessa syöttämällä maali suurella paineella suuttimen läpi, jolloin se sumuuntuu. Upotusmaalaus (kastomaalaus) menetelmää käytetään, kun jokaiseen esineen osaan halutaan saada maalikerros. Menetelmässä kappale upotetaan kokonaan maalialtaaseen ja nostetaan sieltä hitaasti ylös. Ylimääräinen maali valuu pois. Lisäksi muita märkämaalausmenetelmiä ovat: sively, telaus, valelu- ja valukone- sekä valssimaalaus 11

12 Jauhe- ja polttomaalaus Jauhemaalaus on yleistynyt viime vuosikymmeninä merkittävästi. Pienten metallituotteiden maalauksessa se on korvannut märkämaalauksen lähes kokonaan. Ohutlevytuotteet maalataan nykyään lähes aina jauhemaalausmenetelmällä. Jauhemaalauksella on lukuisia hyviä ominaisuuksia märkämaalaukseen nähden, mistä usein tärkein on alhaisemmat kustannukset. Jokaisella on kotonaan jauhemaalattuja tuotteita. Näitä ovat muun muassa: jääkaapit, mikroaaltouunit, pesukoneet, polkupyörät, huonekalujen osat ym. Myös joidenkin metallisten säilyketölkkien sisäpuoliset hitsaussaumat on suojattu elintarvikeastioihin hyväksytyllä jauhemaalilla. Märkäpolttomaalausta käytetään metallien ja metallituotteiden maalaukseen silloin, kun joko tuotteelle määrätty värisävy tai sarjan pienuus asettavat rajoituksia jauhemaalin käytölle. Polttomaalin käyttö on näissä tapauksissa usein edullisempaa kuin jauhemaalin käyttö. Menetelmä: jauhemaalauksessa maali on levitysvaiheessa jauheen muodossa. Jauhe varataan sähköisesti, jolloin jauhe pyrkii siirtymään kohti maadoitettua pintaa tarttuen siihen. Tämän jälkeen kappaletta lämmitetään uunissa, jolloin jauhe sulaa märäksi maaliksi. Sulavaiheessa maali verkkoutuu ja tarttuu kappaleen pintaan. Jäähtymisen jälkeen maalikalvo kovettuu lopullisesti ja tuotteen voi ottaa käyttöön. Märkäpolttomaalauksessa maali ruiskutetaan perinteisin menetelmin pintaan ja poltetaan siihen kiinni. Sähkösaostus ja kemiallinen pinnoitus Johdanto Metallipinnoitteita valmistetaan usein saostamalla pinnoitemetalli metallisuolaliuoksestaan esineen päälle sähkövirran avulla. Tämä menetelmä sopii niin pieniin, suuriin kuin monimutkaisiinkin esineisiin. Pinnoitettavan esineen pinnan on oltava sähköä johtava. Perusmetallin pinnan laadulla on suuri merkitys pinnoitteen onnistumiseen, koska kaikki siinä olevat virheet tulevat näkymään/heijastumaan pinnoitteeseen. Myös pinnan puhtaudella on ratkaiseva merkitys, jotta siihen saostuva metalli tarttuisi alusmetalliin ja pysyisi siinä kiinni. Sähköpinnoitteiden prosessin kulku Esineiden käsittelyssä on yleensä kolme prosessivaihetta; esikäsittely, pinnoitus ja jälkikäsittely. Seuraavassa tyypillinen sähköpinnoituslinja: Rasvanpoisto->huuhtelu->peittaus->huuhtelu->sähköpinnoitus->huuhtelu 12

13 Esikäsittelymenetelmänä on rasvanpoisto (klooratulla hiilivedyllä, emulsiorasvanpoisto tai alkalinen rasvanpoisto) ja peittaus sekä näiden välillä ja jälkeen tapahtuu vesihuuhtelu. Varsinainen sähköpinnoitus tapahtuu metallisuolapitoisessa vesiliuoksessa eli sähköpinnoituskylvyssä. Onnistumisen yksi elinehto on että pinnoitettavan kappaleen ja virtajohtimen välillä on hyvä sähköinen yhteys(ks. aiemmat). Pinnoitusprosessi on monesti automatisoitu, eli elektrolyysin aikana kuluneita kemikaaleja lisätään automaattisesti. Elektrolyysi Sähkösaostuksessa käytettävää metallisuolapitoista liuosta sanotaan elektrolyytiksi, joka sisältää saostettavia metallisuoloja, kompleksinmuodostajia, happoja tai emäksiä sekä erityyppisiä kiiltolisiä. Pinnoitettava esine toimii katodina ja pinnoitettava aine (yleensä metalli) anodina. Tasavirtalähteen negatiivinen napa kytketään pinnoitettavaan esineeseen ja positiivinen napa anodiin eli saostettavaan metalliin. Sähkövirran vaikutuksesta positiiviset ionit kulkevat katodille ja negatiiviset anodille. Positiivisessa katodissa tapahtuvat pelkistysreaktiot jotka sitovat elektoneja. Negatiivisessa anodissa taas tapahtuvat hapetusreaktiot, jotka luovuttavat elekroneja. Vapautuneet elektronit kulkevat metallijohdinta pitkin virtalähteen kautta katodille. Katodille saostunut elektronimäärä on suoraan verrannollinen kuluneeseen sähkömäärään. Levityskyky, peittokyky ja tasoituskyky Levityskyky eli tehollinen virrantiheys kertoo miten pinnoite leviää katodille. Tällä Käsitteellä voidaan myös ilmaista kylvyn kykyä muodostaa tasaisia pinnoitteita monimutkaisten esineiden päälle. Peittokyvyllä kuvataan pinnoitteen kykyä peittää esine. Se on siis alhaisin virrantiheys missä pinnoitteita voi muodostua. Tasoituskyvyllä tarkoitetaan kylvyn kykyä tasoittaa metallipinnan karkeudet ja kuopat. Esim. kiiltolisien avulla voidaan saostusvirta pakottaa syvennyksiin ja kidekasvupinnoille. Kiteiden kasvaminen estetään, ja syntyy uusia kiteitä jotka tekevät pinnan kiiltäväksi. Sähkösinkitys Yleistä Sähkösinkitys on tavallisimmin esiintyvä elektrolyyttinen pintakäsittelymenetelmä. Sähkösinkityksellä pyritään parantamaan esineen korroosionkestävyyttä, ja samalla saadaan miellyttävä ulkonäkö. Sähkösinkitys tapahtuu pääsääntöisesti syanipitoisista liuoksista. 13

14 Prosessi Tässäkin menetelmässä prosessi alkaa esikäsittelyllä. Rasvojen poistamiseksi pinnalta käytetään yleensä alkaalisia kuumia rasvanpoistokylpyjä. Tämän jälkeen pinta peitataan mineraalihapossa (Rikki- ja suolahappo) ja liuoksiin lisätään peittausinhibiittejä, joilla estetään metallin syöpyminen. Sähkösinkityksessä käytetään erityyppisiä elektrolyyttejä. Elektrolyytin valinnalla voidaan vaikuttaa pinnoitteiden teknisiin ominaisuuksiin. Myös esineen fysikaaliset ominaisuudet, geometria ja koostumus, sekä haluttu ulkonäkö ja korroosionkestävyys vaikuttavat valintaan Syanidikylpy Tavallisin sähkösinkityskylpy. Syanidikylvyllä on hyvä makrolevityskyky. Muut sinkkikylvyt Ympäristönsuojelun vuoksi on kehitetty myös syanidittomia kylpyjä. Näiden kustannukset ovat kuitenkin suurempia kuin syanidipitoisten kylpyjen. Muita sinkkikylpyjä on mm. Neutraalit sinkkikylvyt, heikosti happamat sinkkikylvyt ja alkaliset kylvyt. Jälkikäsittely Sinkkipinnoitteen korroosionkestävyyttä voidaan parantaa huomattavasti upottamalla se happamaan liuokseen, joka sisältää kolme- tai kuusiarvoista kromia. Tätä kutsutaan kromatoinniksi, jossa sinkin pinnalle muodostuu ohut kromatointikerros. Sähkönikkelöinti Yleistä Nikkelipinnoitteita käytetään sekä koriste- että teknisinä pinnoitteina sen erinomaisten kemiallisten ja fysikaalisten (kovuus, kulutuskestävyys) ominaisuuksien vuoksi. Nikkelillä on hyvä kemiallinen kestävyys. Laimeat hapot, useat emäkset ja vesi eivät käytännössä syövytä sitä. Sen sijaan typpihapon, ammoniakin ja väkevän suolahapon vaikutusta se ei kestä. Nikkeli pinnoitetaan usein vielä kromilla, joka estää nikkelin hapettumisen ja värjääntymisen, sekä antaa kulutuskestävyyttä. Jotta nikkelipinnoite suojaisi terästä, tulee pinnoitteen olla ehdottomasti tiivis ja ehjä, sekä hyvin kiinnittynyt perusmetalliin. Huokoisuus pienenee kerrospaksuuden kasvaessa. Nikkelipinnoitteen paksuus riippuukin sen käyttöolosuhteista. Myös perusmetallin laatu vaikuttaa; karkea pinta vaatii 14

15 huomattavasti paksumman pinnoitteen kuin kiillotettu pinta. Paksuudet on määritetty standardissa. Pinnoittaminen nikkelillä Esikäsittelynä rasvanpoisto, peittaus ja tehokas huuhtelu. Eniten käytetty menetelmä on ns. Wattin kylpy. Sen aikaansaama pinnoite on himmeä, ja joudutaan mekaanisesti kiilloittamaan. Kiiltoa voidaan saada myös lisäämällä kiiltoaineita kylpyyn. Käytössä on myös monikerrosnikkelöintimenetelmä, jossa yhdistetään kiiltonikkelin ja puolikiiltonikkelin hyvät ominaisuudet. Ylempänä oleva kiiltonikkeli ja perusmetallin päällä oleva puolikiiltonikkeli muodostavat suojaavan mekanismin. Kiiltonikkeli toimii korroosioparissa anodina ja syöpyy. Satiininikkelöintikylvyllä saadan silkin himmeä pinta. Tätä menetelmää käytetään lähinnä optiikassa, missä pinta ei saa heijastaa valoa. Nikkeli-kromipinnotteiden käyttöluokat ja tyypit. Suunnittelussa on otettava huomioon olosuhteet ja käyttökohde. Valinta käy parhaiten pinnoitestandardien avulla. Näitä standardeja ei tässä työssä kuitenkaan käydä läpi syvemmälti. Tekninen nikkelöinti Toinen tärkeä nikkelin sähköpinnoitusalue. Huomattavasti paksumpia kuin koristenikkelipinnoitteet ja siten myös helpompia työstää(sorvaus,hionta). Kovanikkelipinnoite kuluneiden koneenosien korjaukseen kulutusta kestävä muistuttaa ominaisuuksiltaan ja käyttöalueeltaan kovakromausta voidaan päästä yhdessä lämpökäsittelyn kanssa kovuuteen 1000 HV (vrt. esim. 316L Ruostumaton teräs 140 HV) Sähkömuovaus Saostetaan paksuja nikkelikerroksia muottikatodin päälle. Saostuksen jälkeen pinnoite erotetaan. Tähän menetelmään käytetään yleensä nikkelisulfamaattikylpyä. 15

16 Kromaus Yleistä Myös kromipinnoitteita käytetään sekä koristetarkoituksiin että kulutusta kestäviin tarkoituksiin. Kromin sähköpinnoitusprosessi eroaa muista pinnoitusprosesseista. Sen virtahyötysuhde on alhaisempi, ja se saostuu osittain kromihydridinä, josta muodostuu vetyä ja kromia ajan kanssa. Lisäksi kromikylvyn makrolevityskyky on erittäin huono, ja pinnoitusvirran ohjaamiseen tarvitaan usein apuanodeja ja varjostimia. Koristekromipinnoitteet Koristekromipinnoitetta käytetään paljon nikkelipinnoitteen päällä korroosionsuojana. Ongelmana on kromiin syntyvät voimakkaat sisäiset jännitykset, joiden seurauksena kromipinnoitteeseen syntyy halkeamia. Kehitystyön tuloksena tuli mikrohalkeillut kromipinnoite, joka parantaa korroosionkestoa pinta-alan lisäännyttyä. Yksi kromipinnoitteen muunnoksista on musta kromi, joka on oksidipitoinen metalli. Käyttötarkoituksia mm. aurinkopaneelit, auton koristeosat yms. Kovakromaus Kovakromaus eli tekninen kromaus on pinnoitusmenetelmä, jota käytetään kun halutaan kova sekä kulutusta ja korroosiota kestävä pinta. Pinnoitevahvuus on 5 500µm. Tekninen kromi saostetaan yleensä suoraan perusmetallin päälle ilman välipinnoitetta (toisin kuin koristekromissa) Pääkäyttöalueet: perusmetallin kulutus- ja hankauskestävyyden parantaminen kuluneiden ja alikoneistettujen okoneenosien korjaaminen perusmetallin liukuominaisuuksien parantaminen kestää hyvin happoja, emäksiä ja suoloja (tosin reagoi esim. kloorivetyhapon kanssa) Rajoituksena käytölle on erittäin huono kromikylvyn levittymiskyky. Monimutkaisia kappaleita voidaan kromata ainoastaan hankalan ja kalliin ripustinmuotoilun avulla. Kovakromauksella voidaan saavuttaa n HV kovuuksia. Kemiallinen pinnoitus Kemiallinen ali autokatalyyttinen pinnoitus määritellään pelkistimen tai katalysoivan metallin avulla. 16

17 Etuja verrattuna sähköpinnoitukseen ovat mm. 1. Kylpyjen erinomainen levityskyky 2. Vähemmän huokosia pinnoitteessa 3. Virtalähteitä ja mittauslaitteita ei tarvita 4. Myös huonosti johtavia materiaaleja voidaan pinnoittaa esikäsittelyn jälkeen 5. Pinnoitteella on ainutlaatuiset kemialliset, mekaaniset ja magneettiset ominaisuudet Kemiallinen nikkelöinti Kemiallisella nikkelöinnillä saadaan tasainen kerrospaksuus. Myös muut ominaisuudet (mm. korroosionkestävyys, kovuus) ovat hyvät. Se sopii hyvän levityskyvyn ansiosta myös monimutkaiselle kappaleelle. Kemiallinen nikkelöinti on kuitenkin huomattavasti kalliimpaa kuin sähkönikkelöinti. Kuumaupotus Kuumasinkitys Kuumasinkitys on ylivoimaisesti eniten käytetty metallinen pinnoitusmenetelmä. Sinkin sopivuus teräksen suojapinnoitteeksi perustuu seuraaviin ominaisuuksiin: ilmastollinen korroosionkestävyys kertaa parempi kuin teräksen Sinkki suojaa terästä katodisesti, eli sinkki alkaa syöpyä jos pinnoite vioittuu hyvä mekaaninen kestävyys kilpailukykyinen pintakäsittelynä sinkkipinnoite on teknisesti helppo saada aikaa useilla eri menetelmillä voidaan edelleen maalata tai päällystää muovikerroksella Sinkkipinnotteiden osuus sinkin kokonaiskulutuksesta maailmassa on lähes puolet. Tästä n. 90% on kuumasinkitykseen ja loput 10% muiden sinkitysmenetelmien kesken. Termiä galvanointi emme käytä, koska sillä voidaan tarkoittaa sinkityksessä tarkoittaa mitä tahansa sinkitysmenetelmää. Kuumasinkitysmenetelmässä puhdistetut kappaleet upotetaan sulaan sinkkiin. Teräksen pinnalle syntyy tällöin µm:n paksuinen kerros, joka sisältää raudan ja sinkin seosta sekä puhdasta sinkkiä. 17

18 Kuvassa esitettynä kuumasinkitysprosessi: 1a Maalin, rasvan ym. lian poisto 1b Rasvanpoistopesu (varastorasva) 2 Ruosteenpoisto happopeittauksella 3 Vesihuuhtelu 4 Juoksuteainekäsittely 5 Kuivaus 6 Upotus sulaan sinkkiin 7 Jäähdytys ja viimeistely 8 Punnitus 9 Tarkastus ja mittaus Tyypillinen kuumasinkityskohde on esim. auton kori. Sinkittävän pinnan puhdistus ja esikäsittely Suoritus Sinkittävissä kappaleissa tai rakenteissa ei saa olla hitsauskuonaa, rasvaa tai maalia. Ne poistetaan ennen sinkityskäsittelyn happokylpyä. Poistamattomat epäpuhtaudet aiheuttavat sinkitysvaiheessa mustia sinkitsemättömiä kohtia. Ruosteen ja valssihilseen poistaminen sisältyy normaaliin kuumasinkityskäsittelyyn. Nämä epäpuhtaudet poistetaan vedellä laimennetussa suola- tai rikkihappokylvyssä (peittaus). Peittauksen jälkeen kappale puhdistetaan ja upotetaan juoksuteainekylpyyn, jossa siihen suolakerros estämään teräksen hapettuminen. Tämän jälkeen teräskappale upotetaan sulaan sinkkiin, jonka lämpötila on n. 450 c. Kappale on upotettuna sinkissä, kunnes se on kokonaan saavuttanut sinkin lämpötilan. Upotus voi kestää 1-10 minuuttia riippuen aineen paksuudesta. Kuumasinkityksen etuja alhainen hinta ja vuosikustannukset pitkä kestoikä, huoltovapaa korroosiorakenne puhdistamatonta pintaa ei voida pinnoittaa(esikäsittelyn virheet helppo huomata) tasainen ja laadukas pinnoite myös vaikeapääsyisille pinnoille nurkkiin tulee vähintään yhtä suuri pinnoite kuin muualle, usein jopa paksumpi(ks. Kuva) 18

19 kyky suojata terästä katodisesti ruostetta vastaan pienien naarmujen ja kolojen kohdalla tarkastus on yksinkertaista ja nopeaa teräsrakenteissa päästään kevyempiin rakennelmiin jättämällä suunnittelussa teräksen syöpymisvara pois Muita piirteitä sinkitylle pinnalle väriä voidaan muuttaa vain maalaamalla hitsaus vaikeampaa kuin päällystämättömän teräksen sinkitystä rajoittaa sinkitysaltaiden koko (kasattavia tuotteita valmistettava) Raudan ja sinkin väliset reaktiot Teräksen joutuessa kosketuksiin sulan sinkin kanssa tapahtuu niiden välillä reaktio, jossa rauta ja sinkki muodostavat keskenään yhdisteitä. Pinnoite on muodostunut erilaisista rautasinkkifraaseista, joiden rautapitoisuus kasvaa teräksen pintaa kohti. Sinkkisulasta tarttuu esineen pinnalle ylösnousuvaiheessa vielä puhdas sinkkikerros. Teräksen pinta Pinnoitteen paksuus kasvaa teräksen pinnan epätasaisuuden lisääntyessä. Teräslaatu ja karhennus vaikuttavat siten tulokseen. Teräksen paksuus Pinnoitteesta saadaan sitä ohuempi mitä ohuempi ainepaksuus on, koska tällöin teräs saavuttaa nopeammin sinkin lämpötilan jolloin sinkitys on suoritettu. Vaikutus rakenteen lujuuteen Kuumasinkityksessä rakenne siis lämpenee sinkin lämpötilaan ja palautuu entiselleen jäähdytyksen jälkeen. Tällöin myös rakenteessa olevat mahdolliset hitsausjännitykset 19

20 tasoittuvat. Muutosvyöhykkeen jännitykset alenevat myös, joten kuumasinkittyjen rakenteiden staattinen lujuus on korkeampi kuin sinkitsemättömien. Murtolujuus-, myötöraja-, murtovenymä-, ja iskusitkeysarvot eivät mainittavasti muutu käsittelyssä. Sen sijaan vaikutukset väsymislujuuteen riippuvat teräslaadusta. Kuumasinkityssä rakenneteräksessä ei esiinny lainkaan vetyhaurautta, sillä mahdollisesti teräkseen peittausvaiheessa tunkeutunut vety poistuu sinkkikylvyn lämpötilassa tehokkaasti. Teräslaadun valinta Käytännössä kaikkia teräslaatuja voidaan kuumasinkitä. Tärkein sinkkipinnoitteen paksuuteen vaikuttava tekijä on piipitoisuus. Piin vaikutuksesta rauta-sinkkireaktio kiihtyy voimakkaasti, ja seoskerroksen paksuus on normaalia suurempi. Yleisimmät kuumasinkityksen paksuudet ovat 70µm tai 115µm. Kuumasinkittävän kappaleen muotoilu ja rakenteen suunnittelu Sinkittävän kappaleen on tietysti mahduttava sinkitysaltaaseen. Lisäksi on otettava huomioon soveltuvuus upotusmenetelmään. Sinkkikylvyn pitää päästä vaikuttamaan kappaleen kaikkiin pintoihin ja päästä valumaan ylös nostettaessa pois kaikilta kohdin. Umpinaisiin kohtiin on siis tehtävä aukot, tai muutoin kappaleeseen jäänyt kosteus voi höyrystyessään aiheuttaa paineen ja räjähtää. Kierteiden kuumasinkitys Kuumasinkitysmenetelmällä pystytään sinkittämään ulkopuoliset kierteet. Koska sinkkipinnoitteet kasvattavat kappaleen mittoja, on ruuvikierteet valmistettava alimittaisiksi. Sisäpuoliset kierteet tehdään sinkityksen jälkeen, koska esim. mutteriin kierrettävä pultti suojaa myös mutterin kierteet. Tarkastus ja valvonta Sinkkipinnoitteille esitetään eri standardeissa seuraavia vaatimuksia: Sinkin määrä eli paksuus Ulkonäkö Kiinnittyvyys Määrä mitataan useimmiten magneettisilla mittareilla. Paksuus voidaan määrittää mittaamalla paksuus poikkileikkauksesta esim. mikroskoopilla Pinnan ulkonäkö tarkastetaan silmämääräisesti. 20

21 Kuuma-aluminointi Kuuma-aluminointi on sinkitystä vastaava prosessi, jossa lämpötila on kuitenkin alumiinin korkeamman sulamispisteen takia n. 650 c. Sinkkipinnoitteiden korroosion- ja lämpötilankestävyyttä voidaan parantaa alumiiniseostuksella. Kuuma-aluminointia käytetään esim. liikennepylväissä, tikkaissa ja pakoputkissa. Kuumatinaus Metallien pinnoittaminen tinalla on kohtuullisen helppoa, koska sen sulamispiste on matala (232 c) ja se leviää tasaiseksi kerrokseksi päällystettävälle pinnalle muutamassa sekunnissa. Tinattua teräslevyä käytetään tai on käytetty mm. elintarviketeollisuudessa pakkausrasioihin. Muovipakkaus on tosin korvannut sitäkin. Sähköteollisuus käyttää tinausta liittimien, katkaisijoiden sekä kuparilankojen pinnoitteena. Tinan korroosionkestävyys on hyvä, mutta se ei suojaa perusmetallia katodisesti niin kuin sinkki. Terminen ruiskutus Terminen ruiskutus on työkappaleen pinnoittamista hienojakoisilla ruiskussa sulassa tilassa olevilla hiukkasilla. Kaikkia epäorgaanisia sulattaessa hajoamattomia aineita ja yhdisteitä voidaan ruiskuttaa. Kylmäpinnoitus ja sulautuspinnoitus Ruiskutettavan kappaleen lämpötila kylmäpinnoituksessa on tavallisesti 100 c.150 c. Pinnoite on ruiskutuksen jälkeen valmis käytettäväksi joko sellaisenaan tai koneistettuna. Sulautuspinnoituksessa lisäaine sulatetaan ruiskutuksen jälkeen tai ruiskutuksen aikana perusaineeseen, jolloin pinnoitteesta tulee tiivis ja huokoseton. Liekkiruiskutus Liekkiruiskutuksessa palava polttokaasu-happi seos sulattaa lankana tai jauheena olevan lisäaineen. Polttokaasuna käytetään useimmiten asetyleeniä. Kaariruiskutus Kaariruiskutuksessa lisäaineen sulattamiseen tarvittava energia saadaan valokaaresta, joka syntyy kahden elektrodien välillä kulkevan langan välille. Kaariruiskutuksessa voidaan käyttää vain sähköä johtavaa lisäainetta. Plasmaruiskutus Plasmaruiskutuksessa kaasua tai kaasuseosta johdetaan ruiskussa olevan elektrodin ja suuttimen välissä palavan valokaaren läpi. Tällöin kaasu saavuttaa plasmatilan. Ruiskutettava lisäaine syötetään plasmasuihkuun jauheena erillisen jauheenkuljetuskaasun 21

22 kantamana, jolloin lisäaine sulaa nopeasti ja sinkoutuu suurella nopeudella pinnoitettavaan kohteeseen. Ruiskutuksen suoritus(yleisesti) Pinnoitustyö ruiskuttamalla voidaan jakaa neljään eri vaiheeseen: 1. Pinnan esivalmistelu 2. Ruiskutus ja mahdollinen sulautus 3. Tiivistys 4. Viimeistely Esivalmistelu Ruiskutus Esivalmisteluun kuuluu pinnan puhdistaminen rasvasta ja liasta esim. pesemällä liuottimilla tai kuumentamalla pintaa. Lisäksi tämän jälkeen tehdään raepuhallus jolla pinta saadaan karheaksi. Tiivistys Lopputuloksen kannalta tärkeimpiä ovat ruiskutusetäisyys- ja kulma, työkappaleen pinnan oike lämpötila ja pölynpoisto. Kylmäruiskupinnoitteet voidaan ruiskutuksen jälkeen käsitellä tiivistysaineilla, esim. vahalla, fenolilakalla tai vinyylillä sekä erilaisilla maaleilla. Pinnoitemateriaalit Termisen ruiskutuksen lisäaineet voidaan jakaa kahteen pääryhmään: lankoihin ja jauheisiin. Langat ovat yleensä halvempia, jonka vuoksi niitä käytetäänkin ruiskutettaessa suuria pintoja. Keraamisia aineita ja joitain metalliseoksia ei valmisteta lankoina, joten niitä käytetään jauheena. 22

23 Pinnotteiden testaus ja tutkiminen Pinnoitteden testaus ja tutkiminen voidaan jakaa kahteen eri ryhmään: Laadunvalvonta eli halutaan varmistua siitä, että pinnoite täyttää sille asetetut laatuvaatimukset ja ominaisuudet (standardit ja tilaussopimukset). Korroosionkestävyyden ja muiden teknisten ominaisuuksien testaus. Testataan käyttötutkimuksin pinnoitteen käyttäytymistä ja sen antamaa suojauskykyä tietyissä olosuhteissa. Laadunvalvonta ja standardit Pyritään varmistamaan ensisijaisesti Pinnoitteen ulkonäkö Pinnoitteen paksuus ja sen jakautuminen eri osille Pinnoitteen laatu, kuten kiilto, väri, halkeilemattomuus, lohkeilu yms. Pinnoitteen kiinnipysyvyys Muut tekniset ominaisuudet Laadunvalvonnan menetelmät ja vaiheet Visuaalinen tarkastus Esikäsittelyjen valvonta ja tarkastus Kylpyjen valvonta Pinnoitestandardit Pinnoitteen paksuuden mittaus Pinnoitteen huokoisuuden määritys Pinnoitteen kiinnipysyvyyden testaus Maalikalvojen ominaisuuksien määritykset Korroosiokestävyystestit Korroosionkestävyystestit ovat varsin tärkeitä, koska pinnoitus usein suoritetaan korroosionestotoimenpiteenä. Kestävyystestejä suoritetaan kahdesta syystä: oikean pinnoiteyhdistelmän valitsemiseksi tiettyyn ympäristöön sekä pinoitteessa olevien vikojen paikantamisessa. Seuraavia testejä voidaan käyttää pinnoitteiden korroosionkestävyyden arvioimiseen: Korroosiokokeet korroosiokaapissa Kokeet suolasumukaapissa Rikkidioksiditesti Huokoisuustestit Säänkestävyys testit (kenttäkokeet) 23

24 Kustannukset Kustannusten muodostuminen Otettava huomioon seuraavat asiat Ympäristö, jossa tuotetta aiotaan käyttää Käytön asettamat vaatimukset Pinnoitettavan kappaleen muoto Tarvittavat esi- ja jälkikäsittelyt Missä pinnoitus suoritetaan (kuljetuskustannukset) Kun sopivat pinnoitteet on valittu, voidaan tehdä eri pinnoitusmenetelmien ja kustannusten vertailuja. Sekä metallisten pinnoitteiden että maalauksen oleellisimmat kustannukset koostuvat: Henkilöstökustannuksista Materiaalikustannuksista Laite- ja tilakustannuksista Käyttökustannuksista Sisäisten ja ulkoisten ympäristötekijöiden aiheuttamista kustannuksista Sekä muista valmistuskustannuksista (esim. pakkaus-, varastointi- ja kuljetuskustannukset) Näiden kustannusten summa muodostaa pinnoitteen omakustannusarvon. Lisäämällä omakustannusarvoon liikevoitto saadaan omakustannushinta ja lisäämällä siihen vielä arvonlisävero saadaan myyntihinta. Maalauskustannusten arviointi Maalauskustannuksia voidaan arvioida perustuen kokemukseen: Kun tunnetaan aikaisemmat kustannukset, voidaan sn perusteella arvioida tulevat kustannukset. Jos tiedetään esim. teräksen määrä tonneina, voidaan muuttaa se neliömetreiksi, josta sitten kustannukset voidaan arvioida. Esim. Maalattava pinta-ala voidaan arvioida joko käytännössä kentällä, kuten uudelleenmaaluksen ja huoltomaalauksen ollessa kyseessä, tai piirustuksista, kuten uusien rakenteiden tapauksissa. Työ voidaan myös arvioida ikäänkuin koko yksikkö maalattaisiin uudestaan ja sitten käyttää tiettyä prosenttilukua tarvittavan maalauksen määrän laskemiseksi. 24

25 Lähteet: Metallien pinnoitteet ja pintakäsittelyt, Tunturi/ Kaunisto [1983] Pinnalla 2, Metallituotteiden maalaus, Jokinen ym. [2012] Teräs, Perustietoa arkkitehtiopiskelijalle, TKK Arkkitehtiosasto Rakennusoppi Konetekniikan materiaalioppi, Koivisto, laitinen ym. [2010] 25