1
Povrchové úpravy materiálů
 Materiál, výrobek;
 Povrchová úprava – úprava, která modifikuje povrch tj. úprava vedoucí ke zlepšení
vlastností materiálu nebo výrobku;
 Znehodnocující prostředí – tj. takové, které negativně působí na materiál a zhoršuje jeho
některé vlastnosti (např. atmosféra, voda, půda, chemické roztoky, taveniny, ropné produkty,
rozpouštědla aj.; u dřeva dále spektrem biotických škůdců, u plastových materiálů navíc
vlivem tepelného záření, ozonu apod.);
Povrchové úpravy jako součást sytému jakosti
Jakost výrobku – pojem spolehlivost (souhrn vlastností výrobku), jakost;
Základní charakteristiky spolehlivosti:
 Životnost výrobku – technický život, morální život, životnost povrchové úpravy;
 Bezporuchovost – pravděpodobnost poruch, intenzita poruch, rozsah poruch;
 Opravitelnost – střední doba oprav, intenzita oprav, rozsah oprav;
 Udržovatelnost – střední doba údržby, rozsah údržby, rozsah ochrany proti
znehodnocování;
Znehodnocování může ovlivnit:
 technickou úroveň funkce;
 spolehlivost výrobku;
 ekonomii výroby;
 zvyšuje nároky na termíny a rozsah nutného servisu a oprav;
 estetický vzhled aj..
Znehodnocování materiálů vlivem prostředí
Systém znehodnocování – soustava dvou základních podsystémů a to výrobku a prostředí;
systém závisí na časovém intervalu, přičemž v průběhu času mohou být podmínky interakce
značně proměnlivé:
 Konstrukční materiál, resp. konstrukční řešením výrobku;
 Prostředí;
 Podmínky, za kterých interakce probíhá.
Druhy procesů znehodnocování
 Koroze – je chemický nebo chemicko-fyzikální proces interakce materiálu s prostředím,
který zapříčiňuje tvorbu korozních produktů a důsledkem je ovlivnění spolehlivosti materiálu
nebo prostředí na určité hladině pravděpodobnosti.
 Kovů;
 Plastů.
 Rezivění (viz níže)
 Stárnutí (viz níže)
 Degradace (viz níže)
 Hniloba (viz níže)
KKOORROOZZEE KOVŮ
Kovy
 Železo – vyskytuje se převážně ve sloučeninách, jako jsou například oxidy, uhličitany
2
a sulfidy; jeho nejrozšířenějším minerálem je hematit neboli krevel, magnetit, siderit neboli
ocelek anebo pyrit;
 neušlechtilý, měkký a kujný kov, který je ferromagnetický;
 za vyšších teplot reaguje s mnoha kovy i nekovy;
 snadno se rozpouští ve zředěných kyselinách, proti hydroxidům je imunní;
 vyrábí se ve vysoké peci redukcí oxidů železa obsažených v železné rudě.
 Ocel – je slitina železa, uhlíku a dalších legujících prvků, která ovšem obsahuje méně než
2,14 % uhlíku (slitina železa s větším podílem uhlíku 2,14-6,7 % se nazývá litina);
 výchozím materiálem pro výrobu oceli je zpravidla surové železo; ocel vzniká
odstraňováním příliš velkého množství grafitického uhlíku ze surového železa;
 ocel se zkvalitňuje legováním, což je přídavek určitého množství jiných kovů za
vzniku slitiny; hlavními legujícími kovy jsou nikl, chrom, vanad, mangan, kobalt atd..
Korozí se rozumí samovolné vzájemné působení mezi prostředím a materiálem, které má za
následek znehodnocování materiálu.
Způsob znehodnocení materiálu je různý.
Od změny vzhledu, až po rozpad materiálu.
DDRRUUHHYY KKOORROOZZEE::
PODLE VNITŘNÍHO MECHANISMU
 CHEMICKÁ koroze (probíhá především v plynech)
 ELEKTROCHEMICKÁ koroze (probíhající v kapalných a elektrolytech nebo taveninách)
PODLE DRUHU KOROZNÍHO PROSTŘEDÍ
 Atmosférická
 Půdní
 Koroze v kapalinách
VVzznniikk cchheemmiicckkéé kkoorroozzee kkoovvůů
Typy rozrušení oxidových vrstev během jejich růstu
‘‘URYCHLOVAČI‘‘ KOROZE
Na korozi mají vliv také:
 Teplota a vlhkost
 pH prostředí
 Vibrace
 Tzv. únava materiálu
 Mechanická námaha materiálu
KOROZE DALŠÍCH KOVŮ
Kromě železa korodují i další kovy.
Mezi ně patří třeba:
 Měd‘ (Cu)
 Hliník (Al)
 Zinek (Zn)
3
 Stříbro ( Ag)
A další….
Měď
 ušlechtilý kov, mající standardní elektrochemický potenciál; její korozní odolnost je dána
především její elektrochemickou ušlechtilostí; v kyselých prostředích se měď rozpouští na
měďnaté ionty, v mírně kyselé a alkalické oblasti se tvoří nerozpustné sloučeniny;
 Při působení čistého suchého vzduchu se měď a její slitiny pokrývají tenkou vrstvou oxidu
a koroze je zanedbatelná; rovnoměrná koroze mědi a slitin mědi v atmosféře je závislá
především na době a intenzitě ovlhčení, obsahu oxidu siřičitého, oxidu uhličitého a chloridů
ve vzduchu a na teplotě.
Hliník
 je elektronegativní kov; má dostatečně vysokou korozní odolnost ve vodě, většině
neutrálních a mnohých slabě kyselých roztocích a také v atmosféře následkem velké
schopnosti pasivovat se; se vzrůstem obsahu více ušlechtilejších příměsí v kovu se snižuje
korozní odolnost hliníku;
 nejobvyklejší formou koroze hliníku a slitin hliníku je bodová koroze; dochází k ní
i v přibližně neutrálních prostředích za přítomnosti jiných kovů;
Stříbro
 nejvíce dostupný ušlechtilý kov; používá se v elektrotechnice, chemickém průmyslu a ve
slitinách; stříbro je odolné v neoxidačních prostředích, např. v kyselině chlorovodíkové
a fosforečné nebo kyselině octové; lehce se rozpouští v oxidujících kyselinách, kyselině
dusičné a konc. kyselině sírové; významně je odolné v alkalických prostředích; tzv. „černání
stříbra“ způsobují roztoky sirných sloučenin a sirovodík (tvoří se sulfid stříbra); v čisté
atmosféře je stříbro odolné; stříbro urychluje korozi druhého kovu;
NEKORODUJÍCÍ KOVY
Na světě se ale najdou i takové kovy, které jsou vůči korozi odolné.
 Zlato (Au)
 Chrom (Cr)
 Platina (Pt)
 Nikl (Ni)
 Titan (Ti)
A další…
OCHRANA PŘED KOROZÍ
Před rzí se dá chránit vícero způsoby:
 Výběr vhodného (nekorodujícího) materiálu;
 Výběr prostředí;
 Ochranný nátěr, nanesení vrstvy nekorodujícího kovu …;
 Vhodná konstrukce materiálu.
4
OCEL KOROZIVZDORNÁ (NEREZ)
 Lidově se jim říká nerez nebo nerezová ocel;
 Dělí se do tří základních skupin: feritické, austenitické, martenzitické;
 Jejich využití je velké. Od potravinářského průmyslu, až po průmysl stavební, automobilový
atd.
RREEZZIIVVĚĚNNÍÍ
 označení se užívá pouze v případech, kdy materiálovou složkou procesu znehodnocování –
základním kovem je železo a znehodnocujícím prostředím atmosféra; jedná se o zvláštní
případ elektrochemické interakce materiálu s prostředím;
 elektrolytem mohou být depozity vodních srážek (déšť, mlha) nebo adsorpce vodní páry ze
vzduchu; v něm jsou rozpuštěny nebo dispergovány látky, představující hlavní složky
znečištění atmosféry, především prašné depozity a oxid siřičitý, řazené mezi významné
korozní stimulátory;
 korozní proces v prvních dvou až třech letech probíhá rychleji (exponenciálně); po třech
letech se rychlost koroze ustaluje, probíhá pomaleji (lineární průběh);
 rez je tedy výsledkem procesu atmosférické koroze, obvykle uhlíkových nelegovaných ocelí
a listiny.
Povrchová úprava kovů
Mechanické předúpravy
 Otryskávání – mechanické opracování povrchu výrobků proudem tryskacího prostředku,
který je vrhán určitou vyhovující rychlostí na povrch otryskávaného výrobku (čisticí,
odstraňování povrchových nečistot; pro úpravu povrchu před nanesením kovových
povlaků žárovými nástřiky nebo nekovových povlaků; pro zpevnění povrchu materiálu
zvýšením únavové pevnosti; zdrsňování před lepením; estetické – matování povrchu.);
 Broušení (hrubování, hlazení, jemné hlazení, předleštění);
 Kartáčování – technologie předběžné úpravy, při které lze z povrchu výrobků
odstraňovat hrubé nečistoty (zejména vrstvy oxidů a rzi nebo zbytky brusiva po broušení)
a snižovat drsnost povrchu po broušení);
 Leštění – používají se rozličné tvarované rotační kotouče sestavené z různých, povětšinou
textilních nebo plastových materiálů s nanesenými lešticími tukovými pastami.
 Omílání – je mechanická nebo mechanicko-chemická předprava povrchu především
drobných a malých kovových součástí prováděná hromadným způsobem v omílacích
zařízeních pomocí různých typů a tvarů omílacích tělísek.
Chemické a elektrochemické předúpravy
 Odmašťování – ve vodní lázni, postřikové odmašťování, ultrazvukové odmašťování;
 Moření – proces, jímž se povrch výrobků zbavuje především těch nečistot, které jsou
s povrchem chemicky vázány. Jedná se o okuje a oxidové vrstvy vytvářené vlivem
okolního prostředí nebo vlivem mechanického, tepelného a chemického zpracování;
Povrchové úpravy
 Povlaky (zvyšování korozní odolnosti kovu, zlepšování vzhledu; zajištění přilnavosti
nátěrových systémů nebo povlaků práškových plastů; usnadnění hlubokého tváření
5
tažením, protlačováním a lisováním; usnadnění záběhu povrchu pohyblivých strojních
součástí namáhaných třením; vytváření patinovaných povrchů; vytváření isolačních
vrstev).
KKOORROOZZEE PPLLAASSTTŮŮ
 znehodnocování plastových materiálů chemickým nebo fyzikálně chemickým působením
okolního chemického prostředí, tj. nežádoucí změny užitných vlastností plastových výrobků;
 rozhodující je chemické složení a struktura plastu, dále obsah změkčovadel, plniv, barviv,
antioxidačních aj. přísad;
 na rozdíl od kovových materiálů může u polymerů vlivem prostředí docházet v průběhu
interakce k vratným nebo nevratným změnám;
 Působení korozního prostředí na plasty probíhá především:
 adsorpce složek chemického prostředí na povrchu polymeru;
 difúze složek chemického prostředí polymerem;
 bobtnání až rozpouštění polymeru;
 chemická interakce prostředí s polymerem.
SSTTÁÁRRNNUUTTÍÍ
Stárnutí – souhrn nevratných změn vlastností plastů při působení atmosférického, resp.
světelného, tepelného nebo ozonového prostředí. Kombinace činitelů kyslík-vlhkost-světelné
záření, ozon-světelné záření-mechanické namáhání a kyslík-světelné záření-vlhkost-prašný spad.
V některých případech je vliv současně působících atmosférických činitelů i protichůdný, takže
výsledné znehodnocení je dokonce i nižší.
 atmosférické stárnutí;
 světelné stárnutí;
 tepelné stárnutí;
 ozonové stárnutí.
DDEEGGRRAADDAACCEE – souhrn rozkladných reakcí polymerů. Pod tento pojem se zahrnují procesy, při
nichž se makromolekuly štěpí na menší částice (depolymerace), jednak procesy spojené se
změnou chemické struktury polymerního materiálu, doprovázené často odštěpováním
nízkomolekulárních produktů (destrukce).
Některé degradační pochody jsou využívány ke zlepšení užitných vlastností polymerů (pro
degradaci je rozhodující především chemická stránky procesu);
HHNNIILLOOBBAA –– je dominantním procesem znehodnocování u dřeva. Proces znehodnocování
dřevokaznými houbami, při kterém dochází k nežádoucím změnám vlastností především
k porušení pevnosti dřeva.
Hnilobné procesy
 Hniloba korozivní, kdy vlivem znehodnocujícího prostředí dochází k vnitřnímu
znehodnocování dřeva, aniž by dřevo ztrácelo podstatně na svém objemu;
 Hniloba destrukční, kdy vlivem znehodnocujícího prostředí dochází ke změně možnosti,
objemu a především pevnosti dřeva, které se samovolně rozpadá.
6
Povrchová úprava dřeva
dělíme podle použití: pro vnější použití, pro povrchovou úpravu oken a dveří, pro povrchovou
úpravu zahradního nábytku, plotů a pergol a pro povrchovou úpravu nábytku a vnitřního zařízení
bytu.
 Broušení - pomineme-li omílání v restaurátorské činnosti je právě broušení první operací
v přípravě dřeva před povrchovou úpravou. Podle druhu dřeviny a stavu výrobku vhodně
volíme brusivo co do hrubosti a druhu, od smirkového papíru, přes různé houbičky a
brusné vaty. Broušení provádíme ručně, strojně na pásových bruskách, kotoučových a
vibračních bruskách.
 Povrchová úprava šelakem, tedy přírodní živicí získanou z výměšků červce lakového
vyskytujícího se v Assanských lesích a v Thajsku. Používá se od 18. století. Tato
povrchová úprava bezpečně vzdoruje kyselinám, v zásadách se rozkládá. Rozpouští se
v lihu, působením světla tvrdne. Využívá se hlavně v restaurátorství. Výhody: šelakový
povrch je fyziologicky nezávadný, biologicky odbouratelný, bez zápachu, nejedovatý.
Druhy šelaku: zlatooranžový, tmavočervený, pravý indický, bílý šelak (tzv. copový),
citronový atd. Tento způsob povrchové úpravy vyžaduje velkou zkušenost a je časově
dosti náročný.
 Moření – zachovává strukturu dřeva a jeho kresbu, nijak ho však nechrání. Tato metoda
je vhodná pouze pro vnitřní použití nebo k napodobení jiného dřeva. Mořidlo různých
odstínů je nanášeno štětcem, houbou, s následným vytřením či stříkáním. Je mnoho druhů
mořidel různého chemického složení a způsobu použití. Barvy některým druhům mořidel
dodávají oxidy kovů, např. tonaxil. Dále rozeznáváme mořidla prášková, tyto jsou
rozpustné ve vodě, lihová a koncentráty pro ředění.
 Impregnace olejem - napouštění povrchu dřeva olejem je velice stará metoda známá po
celá staletí. Olej jak známo odpuzuje vodu (je hydrofobní) a tak byl využíván například
k natírání lodních boků. Dnes je opět na výsluní moderních povrchových úprav. Slouží
k nátěrům podlah, obkladů, ale i nábytku a jiných doplňků. Je oblíben pro svou krásu,
kterou dodává dřevu, ekologičnost a nenáročnost na údržbu. Používají je oleje lněné,
piniové, teakové, smíšené a jiné.
 Impregnace voskem je v dnešní době oblíbenou povrchovou úpravou. Jako přírodní
produkt poskytuje dřevu nádhernou a přirozenou barvu, vytváří ochranný film, je časově
nenáročná. Mezi nejkvalitnější druhy vosků stále patří včelí vosk rozpuštěný
v terpentýnové silici nebo benzínu.
 Lazurování je nanesení tenké poloprůhledné vrstvy barvy ve vybraném odstínu, používá
se pro venkovní účely. Lazury rozeznáváme syntetické, vodou ředitelné a akrylátové.
Každá má své výhody a nevýhody.
 Lakování je nanesení průhledné (transparentní) vrstvy, která vytvoří na povrchu dřeva
film. Samotné nanášení se provádí štětcem, válečkem nebo stříkáním. Trh opět nabízí
velké množství druhů laků v závislosti na způsobu použití, na podílu sušiny, chemickém
složení, rozpouštědlu, tvrdidlu, matovadlech.
 Bělení dřeva – čpavkem, peroxidem vodíku, sirným knotem nebo vápennou kaší jako
příprava podkladu pod povrchovou úpravu, není již tak často používanou metodou, stále
se však provádí.
7
 Tmelení je namístě, chceme-li opravit některé menší nedostatky povrchu, jako například
vytrhaná vlákna po hoblování či spáry po klížení desek. Existuje široká škála tmelů podle
použitého pojiva, barev a také speciálních tmelů. Můžeme si připravit tmely vlastní,
z plavené křídy, okru, kostního klihu, vody, případně dalšího barvítka.
 Patinování dřeva nám slouží buď k zvýraznění plastiky, nebo k napodobení stáří.
Patinujeme práškovými barvivy, popř. i barevnými nánosy tekutých barev, které se pak na
povrchu plastiky smývají a barva se ponechá jen v hloubkách. Nejjednodušším
prostředkem je pouhé navoskování a zaprášení práškovou barvou v hloubkách plastiky.
 Žíhání nám nabízí možnost opracovaný tvar budoucího výrobku opálit nebo vypálit.
Používá se u drobných dekorativních výroků nebo hraček.
 Zlacení a stříbření dřeva. Zlacení je velmi stará technika, užívaná dodnes. Je několik
způsobů zlacení: zlacení polymerové, zlacení olejové – mixtionové, bronzování. Využití
nachází v restaurování.
Základní činitelé procesů znehodnocování
 Soustava činitelů konstrukčního materiálu;
 Soustava činitelů konstrukce výrobku;
 Soustava činitelů znehodnocujícího prostředí;
 Časový průběh procesu znehodnocování.
POUŽITÉ MATERIÁLY
Tulka, J. Povrchové úpravy materiálů. 1. vydání. Brno : VUT v Brně, Fch. 2005. 136 s. ISBN 80-
214-3062-1.
http://www.krasny-zivot.cz/img/full/1/5792.jpg
http://chemie-kvarta.wz.cz/koroze-kovu.html
http://www.iqmedia.cz/pictures/chex_10b.jpg
http://www.zschemie.euweb.cz/latky/pH.jpg
http://www.stop-vlhkosti.cz/vlhkost-v-bytech/img/vlhkost-v-byte.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/64/SilverUSGOV.jpg
http://www.pujcimi.cz/wp-content/uploads/2011/08/gold.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5d/Aluminium-4.jpg/250px-
Aluminium-4.jpg
www.denbraven.cz/autoprodukty-karoserie/1442-hlinikovy-sprej-95-cz419.html
http://www.bohemiaflux.cz/ochrana-proti-korozi/92-b7037-rez-stop-sprej
http://www.atan.cz/images/big/nerez.jpg
http://www.zarizeni-kuchyne.cz/inshop/files/002020049/matny_nerez_ocel_thumb.jpg