Malowanie stali nierdzewnej - podstawowe zasady, przygotowanie powierzchni i wybór powłok

Stal nierdzewna jest powszechnie stosowana bez dodatkowego zabezpieczenia powierzchni, co wynika z jej wrodzonej odporności na korozję, wynikającej z obecności na powierzchni warstwy pasywnej. Warstwa pasywna – warstwa tlenków chromu – powstaje w wyniku kontaktu z tlenem zawartym w środowisku (atmosferą, wodą, mediami zawierającymi tlen) i to ona chroni materiał przed oddziaływaniem czynników korozyjnych. Oczywiście istnieją warunki i aplikacje, gdzie odporność korozyjna danego materiału może być niewystarczająca i wtedy stosuje się dodatkowe zabezpieczenie powierzchni w formie powłok malarskich. Takie zabiegi są powszechnie stosowane w przypadku konstrukcji poszycia autobusów, gdzie stosuje się stale ferrytyczną z dodatkowym zabezpieczeniem malarskim. W efekcie materiał rdzenia charakteryzuje się dużo wyższą odpornością korozyjną w porównaniu do klasycznej stali konstrukcyjnej, a zewnętrzna powłoka malarska zapewnia dodatkową ochronę przed działaniem czynników atmosferycznych, na przykład soli drogowej. Takie rozwiązanie jest więc optymalne zarówno ze względów konstrukcyjnych, jak i ekonomicznych. Dodatkowo istnieje wiele innych zastosowań, gdzie z różnych względów stal nierdzewna będzie wymagać malowania powierzchni. Najczęściej są to agresywne środowiska morskie, kontakt z solą drogową, atmosfery wewnętrzne zawierające chlorki (np. środowiska krytych pływalni, instalacje w budynkach oczyszczalni ścieków), a także trudno dostępne powierzchnie konstrukcji o ograniczonej możliwości cyklicznej konserwacji. Malowanie stali nierdzewnej może również pełnić funkcję estetyczną lub identyfikacyjną – dotyczy to zastosowań architektonicznych i użytkowych.

Dla uzyskania trwałego i estetycznego efektu malowania stali nierdzewnej należy przestrzegać określonych zasad przygotowania powierzchni oraz doboru właściwych systemów powłokowych.

Dokładne odtłuszczanie i przygotowanie powierzchni są kluczowe dla uzyskania prawidłowego efektu końcowego malowania. Prawidłowe przygotowanie powierzchni decyduje o trwałości powłoki malarskiej. Proces obejmuje odtłuszczanie, a czasem także czyszczenie mechaniczne dla powłok o dużej wytrzymałości. Do odtłuszczania należy stosować detergenty niezawierające chlorków. Powierzchnię należy dokładnie spłukać czystą wodą, unikając powstawania osadów; alternatywnie można zastosować czyszczenie parowe.

W przypadku czyszczenia mechanicznego zaleca się obróbkę strumieniowo-ścierną przy użyciu odpowiednich materiałów ściernych niezawierających cynku i chlorków. Nie wolno stosować ścierniw zawierających żelazo, cynk ani chlorki, ponieważ mogą powodować przebarwienia i korozję powierzchni. Do obróbki strumieniowo-ściernej zaleca się stosowanie tlenku glinu, granatu lub innych nieżelaznych materiałów ściernych, przy czym korund oraz piasek kwarcowy również mogą być stosowane, jeżeli nie wprowadzają niepożądanych zanieczyszczeń. Po obróbce powierzchni powinna być matowa i jednolicie szara, bez widocznych obszarów o niejednorodnym wykończeniu, co pozwala na osiągnięcie stopnia przygotowania odpowiadającego wymaganiom norm. Stopień przygotowania powierzchni stali nierdzewnej wg EN ISO 8501-1 zakłada, że po wykonaniu czynności odtłuszczania i mechanicznego czyszczenia powierzchnia jest wolna od wszelkich zanieczyszczeń (oleje, smary, kurz) i uzyskuje jednolity, matowy wygląd, odpowiadający zazwyczaj stopniowi Sa2½ lub Sa3. Taki stan gwarantuje odpowiednią przyczepność dla kolejnych warstw powłok malarskich.

Ułatwieniem w wizualnym wykrywaniu postępu obróbki strumieniowo-ściernej może być nałożenie "farby znakującej" przed rozpoczęciem tej obróbki (np. szybkoschnącej farby alkidowej). Proces obróbki strumieniowo-ściernej uznaje się za zakończony, gdy farba znakująca zostanie całkowicie usunięta.

Nałożenie powłoki musi nastąpić natychmiast po przygotowaniu powierzchni, aby uniknąć utleniania. Ze względu na specyfikę stali nierdzewnej, na powierzchni nie występuje typowa, widoczna warstwa rdzy, dlatego nie można polegać na wizualnych wskaźnikach degradacji powierzchni. Zaleca się, aby niezabezpieczoną powierzchnię nie pozostawiać dłużej, niż jest to możliwe po obróbce strumieniowo-ściernej, zależnie od temperatury i wilgotności względnej.

Wybierając produkty malarskie do powlekania stali nierdzewnej, należy stosować materiały o ograniczonej zawartości chlorków (maks. 200 mg/kg wg ASTM C 871), przy czym żywice epoksydowe zazwyczaj osiągają wartość około 10 mg/kg. Ważne jest, aby cały system malarski był opracowany z surowców o niskiej zawartości chlorków, co minimalizuje ryzyko degradacji powłoki.

Stal nierdzewna nie wymaga stosowania grubych warstw powłokowych o niskiej przepuszczalności dla tlenu i wilgoci, dlatego zwykle stosuje się systemy malarskie o cienkiej warstwie. W przypadku farb schnących oksydacyjnie lub utwardzanych fizycznie zwykle stosuje się cienki podkład, który zapewnia odpowiednią przyczepność i ochronę, przy zachowaniu minimalnej grubości powłoki.

Należy unikać stosowania podkładów zawierających metaliczny cynk (wg NACE SP 108-2008), ponieważ mogą one prowadzić do zjawiska kruchości ciekłego metalu. Taki efekt może powodować pękanie stali nierdzewnej, szczególnie przy wystawieniu na naprężenia w wysokich temperaturach, na przykład podczas spawania.

W przypadku zastosowań dekoracyjnych przy farbach dwuskładnikowych zaleca się stosowanie cienkiego podkładu epoksydowego niezawierającego metalicznego cynku, a następnie nałożenie bardzo cienkiej warstwy nawierzchniowej, co pozwala osiągnąć pożądaną estetykę i trwałość powłoki.

 

Literatura
[1] Hempel Technical Guideline, General notes on stainless steel, www.hempel.com

[2] How to paint Stainless Steel, www.thyssenkrupp-materials.co.uk

[3]. Guidelines for painting stainless steel, stainless-steel-world.net

[4] Paint coating stainless steels, BSSA, bssa.org.uk

[5] The complete guide to painting stainless steel, www.australwright.com.au