Krok po kroku
1. Wstęp
Mierniki grubości lakieru GL-PRO-2-FAZ i GL-PRO-6-FAZ posiadają funkcję automatycznego wykrywania powłoki cynkowej na blasze stalowej. Stal nie może być stalą nierdzewną. Funkcja ta wykrywa warstwę diamagnetyczną lub paramagnetyczną nałożoną na powierzchnię stalową, dlatego wskazanie „Fe+Zn” może wystąpić również gdy powłoka na stali będzie np. z aluminium lub miedzi. Ponieważ w motoryzacji używa się stali ocynkowanych dlatego przyjęto wskazanie „Fe+Zn”. Miernik wykrywa cynk gdy powłoka lakiernicza łącznie z warstwą cynku jest mniejsza od około 350um. Powłoka cynkowa musi być jednorodna i ciągła.
Podczas dokonywania pomiarów na różnych karoseriach samochodów zdarzało się, że na niektórych samochodach cynk nie jest wykrywany pomimo deklaracji producenta, że blacha jest ocynkowana.
Zastanowił nas ten problem, ponieważ z technicznego punktu widzenia cynk ciągły powinien zostać wykryty. Postanowiliśmy wykonać własne badania w celu określenia rodzaju cynku jaki miernik jest wstanie wykryć.
Badania jakie zostały przeprowadzone to:
– badania makroskopowe;
– badania z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej;
– badania z wykorzystaniem elektronowej mikroskopii skaningowej;
– mikroanalizę składu chemicznego EDS.
Próbki były badane w przekroju.
Porównaliśmy powyższe badania z pomiarami miernikiem GL-PRO-6-FAZ kładąc nacisk na to, żeby sprawdzić kiedy miernik wykrywa cynk a w jakim przypadku go nie wykrywa. Wyniki badań są zaskakujące i przy okazji rzucają światło na rodzaje powłok cynkowych na blachach stosowanych w motoryzacji.
W kolejnych punktach przedstawiamy niektóre wyniki badań, porównane zostały wycinki blach rożnych marek motoryzacyjnych oraz kawałka zwykłej blachy ocynkowanej „ze sklepu”.
2. Próbki dostarczone do badań
Próbka „1” – blacha stalowa ocynkowana kupiona w sklepie.
Próbka „A” – wycinek z błotnika azjatyckiej marki „A” – rocznikowo 2012-2016.
Próbka „B” – wycinek z błotnika europejskiej marki „B” – rocznikowo 2012-2016.
Próbka „C” – wycinek z błotnika europejskiej marki „C” – rocznikowo 2015-2018.
Próbka „D” – wycinek z błotnika europejskiej marki „D” – rocznikowo 1991-2002.
Próbka „E” – wycinek z błotnika azjatyckiej marki „E” – rocznikowo 2017-2018.
Próbki od A do E zostały zakupione na rynku wtórnym. Są to elementy karoserii samochodowych zakupione w internecie i pochodzą z używanych samochodów, nie wiemy z jakiego konkretnego roku jest dana próbka, nie wiemy też czy próbka jest z elementu oryginalnego czy może już wcześniej wymienianego w aucie – dla naszych celów są wystarczające.
Mierniki grubości lakieru GL-PRO-2-FAZ i GL-PRO-6-FAZ posiadają funkcję automatycznego wykrywania powłoki cynkowej na blasze stalowej. Stal nie może być stalą nierdzewną. Funkcja ta wykrywa warstwę diamagnetyczną lub paramagnetyczną nałożoną na powierzchnię stalową, dlatego wskazanie „Fe+Zn” może wystąpić również gdy powłoka na stali będzie np. z aluminium lub miedzi. Ponieważ w motoryzacji używa się stali ocynkowanych dlatego przyjęto wskazanie „Fe+Zn”. Miernik wykrywa cynk gdy powłoka lakiernicza łącznie z warstwą cynku jest mniejsza od około 350um. Powłoka cynkowa musi być jednorodna i ciągła.
Podczas dokonywania pomiarów na różnych karoseriach samochodów zdarzało się, że na niektórych samochodach cynk nie jest wykrywany pomimo deklaracji producenta, że blacha jest ocynkowana.
Zastanowił nas ten problem, ponieważ z technicznego punktu widzenia cynk ciągły powinien zostać wykryty. Postanowiliśmy wykonać własne badania w celu określenia rodzaju cynku jaki miernik jest wstanie wykryć.
Badania jakie zostały przeprowadzone to:
– badania makroskopowe;
– badania z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej;
– badania z wykorzystaniem elektronowej mikroskopii skaningowej;
– mikroanalizę składu chemicznego EDS.
Próbki były badane w przekroju.
Porównaliśmy powyższe badania z pomiarami miernikiem GL-PRO-6-FAZ kładąc nacisk na to, żeby sprawdzić kiedy miernik wykrywa cynk a w jakim przypadku go nie wykrywa. Wyniki badań są zaskakujące i przy okazji rzucają światło na rodzaje powłok cynkowych na blachach stosowanych w motoryzacji.
W kolejnych punktach przedstawiamy niektóre wyniki badań, porównane zostały wycinki blach rożnych marek motoryzacyjnych oraz kawałka zwykłej blachy ocynkowanej „ze sklepu”.
2. Próbki dostarczone do badań
Próbka „1” – blacha stalowa ocynkowana kupiona w sklepie.
Próbka „A” – wycinek z błotnika azjatyckiej marki „A” – rocznikowo 2012-2016.
Próbka „B” – wycinek z błotnika europejskiej marki „B” – rocznikowo 2012-2016.
Próbka „C” – wycinek z błotnika europejskiej marki „C” – rocznikowo 2015-2018.
Próbka „D” – wycinek z błotnika europejskiej marki „D” – rocznikowo 1991-2002.
Próbka „E” – wycinek z błotnika azjatyckiej marki „E” – rocznikowo 2017-2018.
Próbki od A do E zostały zakupione na rynku wtórnym. Są to elementy karoserii samochodowych zakupione w internecie i pochodzą z używanych samochodów, nie wiemy z jakiego konkretnego roku jest dana próbka, nie wiemy też czy próbka jest z elementu oryginalnego czy może już wcześniej wymienianego w aucie – dla naszych celów są wystarczające.
Fot.1. Próbki dostarczone do badań.
Fot.2. Oznaczenie próbek.
3. Pomiar na próbkach miernikiem GL-PRO-6-FAZ
Dokonano pomiaru na elementach karoserii, z których następnie wycięto próbki A, B, C, D, E – oznaczenie próbek wg marek. Wyniki wykrycia cynku przez miernik GL-PRO-6-FAZ na blasze stalowej przedstawiają się następująco:
– próbka „1”: wskazanie przez miernik „FeZn” – wykrycie warstwy cynku;
Dokonano pomiaru na elementach karoserii, z których następnie wycięto próbki A, B, C, D, E – oznaczenie próbek wg marek. Wyniki wykrycia cynku przez miernik GL-PRO-6-FAZ na blasze stalowej przedstawiają się następująco:
– próbka „1”: wskazanie przez miernik „FeZn” – wykrycie warstwy cynku;
Fot. 3. Wskazanie na próbce „1”.
– próbka „A”: wskazanie przez miernik „Fe” – cynk nie został wykryty;
Fot. 4. Wskazanie na elemencie „A”.
– próbka „B”: wskazanie przez miernik „FeZn” – cynk został wykryty;
Fot. 5. Wskazanie na elemencie „B”.
– próbka „C”: wskazanie przez miernik „FeZn” – cynk został wykryty;
Fot. 6. Wskazanie na elemencie „C”.
– próbka „D”: wskazanie przez miernik „Fe” – cynk nie został wykryty;
Fot. 7. Wskazanie na elemencie „D”.
– próbka „E”: wskazanie przez miernik „Fe” – cynk nie został wykryty;
Fot. 8. Wskazanie na elemencie „E”.
4. Badania laboratoryjne próbek 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 Prodig Tech® GL-PRO-6-FAZ.
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 Prodig Tech® GL-PRO-6-FAZ.
Fot. 9. Przygotowane próbki, oznaczenie próbek wg marek.
Fot. 10. Przygotowane próbki.
4.1. Badanie próbki „1”.
Na fotografii nr 11 zamieszczono wynik badania próbki „1”. Widać, że warstwa cynku stanowi ciągłą powłokę. Taka warstwa cynku wykrywana jest przez miernik GL-PRO-6-FAZ.
Na fotografii nr 11 zamieszczono wynik badania próbki „1”. Widać, że warstwa cynku stanowi ciągłą powłokę. Taka warstwa cynku wykrywana jest przez miernik GL-PRO-6-FAZ.
Fot. 11. Wynik badania próbki „1”.
4.2. Badanie próbki blachy z marki „A”.
Fotografia nr 12 przedstawia wyniki badania próbki blachy „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. Cynk uzyskany prawdopodobnie jakąś metodą natryskową(?) lub podobną. Taki rodzaj cynku nie zostanie wykryty przez miernik GL-PRO-6-FAZ.
Fotografia nr 12 przedstawia wyniki badania próbki blachy „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. Cynk uzyskany prawdopodobnie jakąś metodą natryskową(?) lub podobną. Taki rodzaj cynku nie zostanie wykryty przez miernik GL-PRO-6-FAZ.
Fot. 12. Wynik badania próbki blachy marki „A”.
4.3. Badanie próbki blachy z marki „B”.Fotografia nr 13 przedstawia wyniki badania próbki blachy „B”. Widać, że cynk stanowi warstwę ciągłą. Cynk prawdopodobnie uzyskany metodą zanurzeniową. Taki rodzaj cynku został wykryty przez miernik GL-PRO-6-FAZ.
Fot. 13. Wynik badania próbki blachy marki „B”.
4.4. Badanie próbki blachy z marki „C”.Fotografia nr 14 przedstawia wyniki badania próbki blachy „C”. Widać, że cynk stanowi warstwę ciągłą. Cynk prawdopodobnie uzyskany metodą zanurzeniową (?). Taki rodzaj cynku został wykryty przez miernik GL-PRO-6-FAZ.
Fot. 14. Wynik badania próbki blachy marki „C”.
4.5. Badanie próbki blachy z marki „D”.Fotografia nr 15 przedstawia wyniki badania próbki blachy „D”. Widać wyraźnie, że cynk jest tutaj w formie „grudek”, brak ciągłości. Widocznych jest wiele szczelin. Cynk uzyskany prawdopodobnie jakąś metodą natryskową(?) lub podobną. Taki rodzaj cynku nie zostanie wykryty przez miernik GL-PRO-6-FAZ.
Fot. 15. Wynik badania próbki blachy marki „D”.
4.6. Badanie próbki blachy z marki „E”.Fotografia nr 16 przedstawia wyniki badania próbki blachy „E”. Widać, że cynk jest w formie „grudek”, brak ciągłości. Widocznych jest wiele szczelin. Cynk uzyskany prawdopodobnie jakąś metodą natryskową(?) lub podobną. Taki rodzaj cynku nie zostanie wykryty przez miernik GL-PRO-6-FAZ.
Fot. 16. Wynik badania próbki blachy marki „E”.
5. Wnioski z wykonanych badań
5.1. Z przeprowadzonych badań wynika, że miernik grubości lakieru GL-PRO-6-FAZ wykrywa warstwę cynku na blasze stalowej gdy jest ona (ta warstwa cynku) ciągła. Tylko wtedy prądy wirowe mają możliwość „zamknięcia się”. Warstwa cynku nieciągła, grudowata, z licznymi szczelinami nie zostanie wykryta przez przyrząd pomiarowy co może być jego dodatkowym atutem.
5.2. Badania ujawniły różnice powłok cynkowych na badanych blachach. Widać wyraźny podział na dwa rodzaje metod cynkowania: – powłoka cynkowa ciągła jest prawdopodobnie uzyskany metodą zanurzeniową (?) lub podobną, próbki „B”, „C”; – powłoka cynkowa nieciągła, grudowata z licznymi szczelinami jest uzyskana prawdopodobnie jakąś metodą natryskową(?) lub podobną, próbki „A”, „D”, „E”.
5.3. W próbkach „A”, „D”, „E” powłoka cynkowa prawdopodobnie jest gorszej jakości, mniej odporna na odpryski. Grudki cynku nie tworzą spójnej warstwy, występują liczne szczeliny przez które może dostać się wilgoć i powietrze przed naniesieniem warstwy lakierniczej podkładowej. Przypuszczalnie w takich miejscach może powstać korozja stali i rozwijać się nie dając wczesnych oznak.
5.1. Z przeprowadzonych badań wynika, że miernik grubości lakieru GL-PRO-6-FAZ wykrywa warstwę cynku na blasze stalowej gdy jest ona (ta warstwa cynku) ciągła. Tylko wtedy prądy wirowe mają możliwość „zamknięcia się”. Warstwa cynku nieciągła, grudowata, z licznymi szczelinami nie zostanie wykryta przez przyrząd pomiarowy co może być jego dodatkowym atutem.
5.2. Badania ujawniły różnice powłok cynkowych na badanych blachach. Widać wyraźny podział na dwa rodzaje metod cynkowania: – powłoka cynkowa ciągła jest prawdopodobnie uzyskany metodą zanurzeniową (?) lub podobną, próbki „B”, „C”; – powłoka cynkowa nieciągła, grudowata z licznymi szczelinami jest uzyskana prawdopodobnie jakąś metodą natryskową(?) lub podobną, próbki „A”, „D”, „E”.
5.3. W próbkach „A”, „D”, „E” powłoka cynkowa prawdopodobnie jest gorszej jakości, mniej odporna na odpryski. Grudki cynku nie tworzą spójnej warstwy, występują liczne szczeliny przez które może dostać się wilgoć i powietrze przed naniesieniem warstwy lakierniczej podkładowej. Przypuszczalnie w takich miejscach może powstać korozja stali i rozwijać się nie dając wczesnych oznak.
Fot. 17. Próbka „A”.
Fot. 18. Próbka „D”.
Fot. 19. Próbka „E”.
5.4. Próbki „1”, „B”, „C” posiadają warstwę cynku lepszej jakości, na zdjęciach mikroskopowych widać, że jest zachowana ciągłość. Taki cynk uzyskuje się m.in. metodą zanurzeniową, powstają fazy między stalą a warstwą cynku. Nie występują otwarte szczeliny i pory, wilgoć i powietrze nie dostają się do stali nawet przed naniesieniem warstwy podkładowej. Cynk taki jest bardziej odporny na uderzenia i odpryski.
Fot. 20. Próbka „1”.
Fot. 21. Próbka „B”.
Fot. 22. Próbka „C”.
5.5. Analizując uzyskane wyniki badań dziwić może to, że tak różne powłoki cynkowe są stosowane, zwłaszcza biorąc pod uwagę roczniki modelowe samochodów, z których uzyskano próbki (zakładając, że próbki pochodzą z oryginalnych elementów) – 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 (lub podobną) cynku, żeby nie uległa zbyt szybkiej korozji podczas np. transportu czy leżakowania. Czy próbki „A” i „E” też zostały zabezpieczone w ten sposób?
5.6. Badania mogą dać informację dlaczego część samochodów bardzo szybko ulega korozji pomimo młodego wieku pojazdu.
5.7. Można przyjąć, że z technicznego punktu widzenia miernik identyfikuje warstwę cynku wykonaną w sposób ciągły (wydaje się, że bardziej poprawną).
6. Dalsze badania
W najbliższym czasie planujemy przeprowadzić dodatkowe mikroskopowe badania laboratoryjne z większą ilością próbek. Być może wykonamy testy na odporność korozyjną poszczególnych próbek – zostaną wykonane „odpryski” na próbkach z równą siłą dla każdej, a następnie próbki umieszczone zostaną na jakiś czas w odpowiednim środowisku.
5.6. Badania mogą dać informację dlaczego część samochodów bardzo szybko ulega korozji pomimo młodego wieku pojazdu.
5.7. Można przyjąć, że z technicznego punktu widzenia miernik identyfikuje warstwę cynku wykonaną w sposób ciągły (wydaje się, że bardziej poprawną).
6. Dalsze badania
W najbliższym czasie planujemy przeprowadzić dodatkowe mikroskopowe badania laboratoryjne z większą ilością próbek. Być może wykonamy testy na odporność korozyjną poszczególnych próbek – zostaną wykonane „odpryski” na próbkach z równą siłą dla każdej, a następnie próbki umieszczone zostaną na jakiś czas w odpowiednim środowisku.