Z ocynkiem czy bez?

7.2.2020

Warstwa cynku pokrywająca blachę stalową jest jednym z podstawowych zabezpieczeń przed korozją we współczesnych samochodach. Okazuje się, że producenci samochodów stosują różnej jakości powłoki cynkowe, które mogą być różnie identyfikowane przez mierniki grubości lakieru.

Na rynku dostępne są mierniki grubości lakieru nierozpoznające warstwy cynkowej na blasze nadwozia. W niektórych sytuacjach może mieć to znaczenie. Na przykład przy określaniu, czy samochód ma przeszłość wypadkową. Za pomocą miernika grubości lakieru posiadającego możliwość detekcji cynkowej powłoki antykorozyjnej można bowiem określić, czy dana część nadwozia była naprawiana, czy nie.

Niektóre mierniki dostępne na rynku posiadają funkcję automatycznego wykrywania powłoki cynkowej na blasze stalowej. Miernik wykrywa cynk, gdy powłoka lakiernicza łącznie z warstwą cynku jest mniejsza niż 350 μm. Powłoka cynkowa musi być ciągła. Artykuł przedstawia skrócony opis przeprowadzanych badań, których celem było określenie możliwości identyfikacji warstwy cynkowej przez miernik w zależności od jakości jej wykonania.

Podczas dokonywania pomiarów na różnych karoseriach samochodów zdarzało się, że w niektórych przypadkach cynk nie był wykrywany pomimo deklaracji producenta, że blacha jest ocynkowana. Teoretycznie z technicznego punktu widzenia cynk ciągły powinien zostać wykryty.

W artykule przedstawiono badania laboratoryjne wykonane przez firmę Prodig Tech i ich porównanie z wynikami pomiarów miernikiem GL-PRO-6-FAZ.

Wśród przeprowadzonych badań znalazły się:

badania makroskopowe,
badania z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej,
badania z wykorzystaniem elektronowej mikroskopii skaningowej,
mikroanaliza składu chemicznego EDS.
Próbki były badane w przekroju.

Próbki dostarczone do badań:

Próbka 1 – blacha stalowa ocynkowana kupiona w sklepie
Próbka A – wycinek z błotnika marki A, rocznik 2012–2016
Próbka B – wycinek z błotnika marki B, rocznik 2012–2016
Próbka C – wycinek z błotnika marki C, rocznik 2015–2018
Próbka D – wycinek z błotnika marki D, rocznik 1991–2002
Próbka E – wycinek z błotnika marki E, rocznik 2017–2018

Wyniki badań dokonanych w ośrodku naukowym zostały porównane z wynikami pomiarów dokonanych miernikiem grubości lakieru. Położono nacisk na to, żeby sprawdzić, w jakim przypadku miernik wykrywa cynk, a w jakim nie wykrywa. Wyniki badań są zaskakujące i rzucają nowe światło na jakość powłok cynkowych na blachach stosowanych w motoryzacji.

W kolejnych punktach przedstawiamy niektóre wyniki badań. Porównane zostały wycinki blach różnych marek motoryzacyjnych oraz kawałka zwykłej blachy ocynkowanej „ze sklepu”.

Dokonano pomiaru na elementach karoserii, z których następnie wycięto próbki A, B, C, D, E. Wyniki wykrycia cynku przez miernik GL-PRO-6-FAZ na blasze stalowej pokazują ilustracje 3–8.

Ilustracja 3. Próbka 1 – wskazanie przez miernik GL-PRO-6-FAZ wartości „FeZn”, co oznacza wykrycie warstwy cynku.

Ilustracja 4. Marka A – wskazanie przez miernik wartości „Fe” – cynk nie został wykryty.

Ilustracja 5. Marka B – wskazanie przez miernik „FeZn” – cynk został wykryty.

Ilustracja 6. Marka C – wskazanie przez miernik „FeZn” – cynk został wykryty.

Ilustracja 7. Marka D – wskazanie przez miernik „Fe” – cynk nie został wykryty.

Ilustracja 8. Marka E – wskazanie przez miernik „Fe” – cynk nie został wykryty.

Badania laboratoryjne próbek

Próbki zostały przebadane laboratoryjnie z wykorzystaniem mikroskopu świetlnego, elektronowego mikroskopu skaningowego wraz z mikroanalizą rentgenowską składu chemicznego EDS.

Analizy prowadzono na przekrojach poprzecznych materiałów. Skoncentrowano się na określeniu wpływu morfologii warstwy cynku na możliwości identyfikacji jej podczas pomiaru wykonywanego za pomocą miernika grubości lakieru.

Ilustracja 11. Wynik badania próbki 1. Widać, że warstwa cynku stanowi ciągłą powłokę. Taka warstwa cynku wykrywana jest przez miernik GL-PRO-6-FAZ. Źródło: Prodig Tech

Próbka A: ilustracja 12 przedstawia wyniki badania próbki blachy marki A. Widać wyraźnie, że cynk jest tutaj w formie grudek, nie stanowi ciągłości. Widocznych jest wiele szczelin nawet między cynkiem a stalą. Część stali w ogóle nie jest pokryta cynkiem, co dobrze widać na powiększeniu mikroskopowym. Ta warstwa cynku nie została wykryta miernikiem.

Ilustracja 12. Wynik badania próbki blachy marki A. Taki rodzaj cynku nie zostanie wykryty przez miernik GL-PRO-6-FAZ. Źródło: Prodig Tech

Próbka B: ilustracja 13 przedstawia wyniki badania próbki blachy marki B. Widać, że cynk stanowi warstwę ciągłą. Warstwa ta prawdopodobnie uzyskana została metodą zanurzeniową. Jej ciągłość i równa grubość jest wykrywana przez testowany miernik.

Ilustracja 13. Wynik badania próbki blachy marki B. Ciągłość i jakość powłoki cynkowej pozwoliły na bezproblemową jej identyfikację przez miernik. Źródło: Prodig Tech

Próbka C: ilustracja 14 przedstawia wyniki badania próbki blachy marki C. Widać, że cynk stanowi warstwę jednorodną i ciągłą. Cynk prawdopodobnie uzyskany został podobnie, jak w poprzednim wypadku – metodą zanurzeniową.

Ilustracja 14. Jakość powłoki cynkowej w tym przypadku także pozwoliła na bezproblemową identyfikację przez miernik. Źródło: Prodig Tech

Próbka D: ilustracja 15 przedstawia wyniki badania próbki blachy marki D. Widać wyraźnie, że cynk jest tutaj w formie grudek. Brak ciągłości powłoki oraz wiele szczelin powodują, że taki rodzaj cynku nie zostanie wykryty przez miernik.

Ilustracja 15. Wynik badania próbki blachy marki D. Szczeliny i grudki powodują, że taka warstwa cynku może nie zostać wykryta przez miernik. Źródło: Prodig Tech

Próbka E: Kolejna próbka w której warstwa cynku nie ma ciągłości i jest w formie grudek. To oznacza, że w tym przypadku warstwa prawdopodobnie nie zostanie odczytana przez miernik. Źródło: Prodig Tech

Ilustracja 16. Podobnie, jak w poprzednim przypadku, szczeliny i grudki powodują, że taka warstwa cynku może nie zostać wykryta przez miernik. Źródło: Prodig Tech

Wnioski z wykonanych badań

Przeprowadzone badania oraz analiza ich wyników pozwoliła stwierdzić, że warstwa możliwa do identyfikacji za pomocą miernika (w tym przypadku GL-PRO-6-FAZ) musi być wykonana w sposób ciągły, przylegając do podłoża (stali).
Identyfikowalna w ten sposób warstwa zapewnia właściwą ochronę przed korozją, natomiast warstwa nanoszona natryskowo (nieidentyfikowana) posiada nieciągłości, które mogą być miejscami przedostawania się środowiska korozyjnego do materiału podłoża.

Z przeprowadzonych badań wynika, że miernik grubości lakieru wykrywa warstwę cynku na blasze stalowej, gdy warstwa ta jest ciągła. Tylko wtedy prądy wirowe mają możliwość „zamknięcia się”. Grudowata warstwa cynku, z licznymi szczelinami nie zostanie wykryta przez przyrząd pomiarowy, co może być jego dodatkowym atutem.
Badania ujawniły różnice w jakości powłok cynkowych na badanych blachach. Widać wyraźny podział na dwa rodzaje metod cynkowania:

powłoka cynkowa ciągła jest prawdopodobnie uzyskana metodą zanurzeniową – próbki B, C,
powłoka cynkowa nieciągła, grudowata, z licznymi szczelinami – próbki A, D, E.

W próbkach A, D, E powłoka cynkowa jest gorszej jakości. Grudki cynku nie tworzą spójnej warstwy, występują liczne szczeliny, przez które – przed naniesieniem warstwy lakierniczej podkładowej – mogą dostać się wilgoć i powietrze. W takich miejscach może powstać korozja stali i rozwijać się, nie dając wczesnych oznak.

Po analizie uzyskanych wyników badań dziwić może to, że tak różnej jakości powłoki cynkowe są stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, zwłaszcza biorąc pod uwagę roczniki modelowe samochodów, z których uzyskano próbki – od 2012 do 2018 roku (poza próbką D, która pochodzi z samochodu produkowanego między 1991 a 2002 rokiem). Zaznaczyć należy, że samochód, z którego pochodziła próbka D, zawsze uważany był za samochód „nieocynkowany” i nawet producent samochodu nie podawał informacji o cynku. Prawdopodobnie stal z próbki D została zabezpieczona w hucie warstwą natryskową cynku, żeby nie uległa zbyt szybkiej korozji np. podczas transportu czy leżakowania. Badania mogą dać odpowiedź, dlaczego część samochodów bardzo szybko ulega korozji mimo młodego wieku. Można przyjąć, że z technicznego punktu widzenia miernik identyfikuje warstwę cynku wykonaną w sposób bardziej poprawny.