Poškrábejte pozinkované zábradlí a nic se nestane. Poškrábejte pocínovaný plech – v tomto jediném místě začne ocel korodovat rychleji, než kdyby neměla žádný povlak. Tento rozdíl nevyplývá z kvality provedení ani z tloušťky vrstvy, ale z elektrochemického potenciálu kovu, který leží na oceli. Zinek, cín a chrom se na její povrch nanášejí podobnými procesy a vypadají podobně, ale chrání ji zcela odlišnými způsoby. Pouze jeden z nich funguje i po poškození povlaku.
Proč ocel vyžaduje povlak z jiného kovu?
Koroze oceli v atmosféře je elektrochemický proces: na povrchu vznikají mikročlánky, v nichž železo přechází do roztoku, a podmínkou tohoto procesu je elektrolyt, tedy tenký film vlhkosti. Proto rychlost koroze roste s relativní vlhkostí a koncentrací nečistot, zejména SO₂ a chloridů. Konstrukční ocel sama o sobě nevytváří žádnou bariéru – rez, která na ní vzniká, je porézní a neodděluje materiál od kyslíku, takže proces postupuje do hloubky materiálu až do ztráty nosného průřezu.
Povlak z jiného kovu tento mechanismus přerušuje, a to dvěma různými způsoby:
- Anodický (obětní) povlak – kov má nižší elektrochemický potenciál než ocel, takže při poškození koroduje místo ní. Takto funguje zinek.
- Katodický (bariérový) povlak – kov má potenciál vyšší než ocel a chrání ji pouze mechanicky. Poškození takového povlaku není neutrální: vzniká článek, v němž se ocel stává anodou s malou plochou, a koroze v tomto místě se urychluje. Takto fungují cín a chrom.
Věnujte pozornost názvosloví: zinkový povlak je anodický, ale ochrana, kterou poskytuje oceli, se nazývá katodická. Jsou to dva popisy téhož jevu z opačných stran článku – název techniky vychází z role chráněného kovu. (Samostatným pojmem je anodická ochrana, tedy posunutí potenciálu do pasivní oblasti anodickým proudem).
Zinek – standard ochrany ocelových konstrukcí
Zinek (Zn) tvoří drtivou většinu protikorozních povlaků nanášených na ocel. Jeho elektrochemický potenciál je nižší než potenciál železa, produkty jeho koroze jsou kompaktní a těsné a samotný kov lze nanášet několika technologiemi s naprosto odlišnými náklady a rozsahem. Navíc je levný a plně recyklovatelný.
Dvojí mechanismus působení
Zinek chrání ocel bariérově i katodicky současně, což z něj činí řešení odolné vůči chybám při provádění. Bariéru tvoří samotný povlak a patina, tedy kompaktní vrstva oxidů, hydroxidů a uhličitanů zinku, která narůstá v kontaktu se vzduchem a výrazně zpomaluje další úbytek kovu. Katodická ochrana nastupuje tam, kde už bariéra není – u rýh, vrtaných otvorů a hran po řezání zinek koroduje jako anoda a chrání obnaženou ocel na vzdálenost několika milimetrů.
Metody nanášení zinku
Zinek lze na ocel nanést nejméně pěti způsoby a liší se především dosahovanou tloušťkou, která se přímo promítá do trvanlivosti. Klíčový rozdíl spočívá mezi metodami, při nichž je povlak s podkladem spojen metalurgicky, a těmi, při nichž pouze mechanicky přilne.
| Metoda | Typická tloušťka | Charakteristika |
| Žárové zinkování | 50 až přes 100 µm | Metalurgicky vázaný povlak; konstrukce, velké rozměry |
| Galvanické zinkování | 3–25 µm | Přesná tloušťka, hladký povrch; drobné díly, spojovací materiál |
| Žárové stříkání | 100–250 µm | Nanášení přímo na objektu; povlak je porézní a vyžaduje utěsnění |
| Sherardizace | 15–60 µm | Difuze v zinkovém prášku, bez deformací; závitové výrobky |
| Lamelový zinek, zinkové nátěry | 8–40 µm | Doplňková a opravná ochrana |
Při žárovém zinkování se prvek ponořuje do tekutého zinku o teplotě přibližně 450–460 °C. Probíhá difuze, vzniká vrstva slitiny železa a zinku a na ní – po vytažení z lázně – povlak čistého zinku. Tloušťka závisí nejen na době ponoru, ale především na složení oceli. Nejlépe se zinkují oceli s obsahem křemíku pod 0,03 % nebo v rozmezí 0,14–0,25 %. Při obsahu křemíku v rozmezí 0,03–0,12 % se projevuje tzv. Sandelinův efekt: reakce Fe-Zn probíhá bouřlivě a povlak může být tvořen téměř výhradně slitinovou fází – šedou, drsnou a náchylnou k odlupování.
Cín jako protikorozní povlak – kde se skutečně osvědčuje?
Cín má značku Sn, protonové číslo 50 a teplotu tání přibližně 232 °C. Je měkký, tažný, chemicky netečný a netvoří toxické sloučeniny – proto má své místo v potravinářském průmyslu a elektronice.
Cín se nanáší galvanicky nebo ponorem. Jeho typická použití mají společného jmenovatele: nejde tolik o ochranu konstrukcí (třebaže pocínování je jednou z metod prevence koroze), jako spíše o chemickou netečnost nebo pájitelnost. K nejčastějším patří:
- Pocínovaný plech – tenká ocel pokrytá cínem, základní materiál konzerv na potraviny. Cín nereaguje s výrobkem a nemění jeho chuť.
- Elektronika a elektrotechnika – pocínování cest, vývodů a vodičů zajišťuje pájitelnost a stabilní elektrický kontakt.
- Instalace z mědi – zde se situace obrací. Vůči mědi a mosazi je cín anodickým povlakem, takže je aktivně chrání; vůči železu je katodický a působí pouze bariérově.
- Cínování karoserií – opravné vyplňování nerovností plechu cínovou slitinou, dnes okrajové, především při renovaci vozidel.
Použití cínu dále omezují dva jevy, o kterých je dobré vědět. Prvním je tzv. cínový mor: pod přibližně 13 °C přechází bílý cín (β) samovolně na křehkou, práškovitou šedou modifikaci (α) a jednou zahájená přeměna dále postupuje. Druhým jsou cínové whiskery (tin whiskers), tedy monokrystalické vláskové útvary vyrůstající z povlaku, které zkratují sousední cesty v elektronických obvodech – riziko vzrostlo po vyřazení olova z pájek, protože přísada Pb je účinně potlačovala.
Závěr pro ocelové konstrukce je jednoznačný: cín není materiálem pro protikorozní ochranu oceli. Neposkytuje katodickou ochranu, je dražší než zinek a měkký a poškození povlaku místně urychluje korozi podkladu.
Chrom – tvrdost, rozměr a pasivace
Chrom bývá házen do jednoho pytle se zinkem, ačkoli plní dvě zcela odlišné role a pouze jedna z nich skutečně chrání ocel před korozí.
Dekorativní chromování jsou vrstvy řádu 0,3–1 µm, nanášené vždy na měďnato-niklový podklad (systém popisuje PN-EN ISO 1456). Chromový povlak je mikroporézní a sám netvoří bariéru; za korozní odolnost v tomto systému odpovídá nikl, chrom dodává lesk a odolnost proti matnění. Tvrdé chromování – vrstvy od 20 do více než 100 µm a tvrdost nad 900 HV na pístnicích válců, válcích, formách a hřídelích – má jiný cíl: odolnost proti otěru a obnovení rozměru.
Nejúčinněji chrom působí jako legující prvek. Při obsahu nejméně 10,5 % chromu tvoří ocel samoobnovující se pasivní vrstvu oxidů o tloušťce několika nanometrů a stává se nerezovou ocelí. Vrstva se v kontaktu s kyslíkem obnovuje, takže poškrábání trvale neodkryje podklad.
Jak zvolit protikorozní ochranu pro svůj projekt?
V projektové praxi se zpravidla nesetkáte s dilematem „zinek, nebo jiný kov“ – volba se redukuje na otázku „jaká metoda zinkování a jaká tloušťka“.
- Určete kategorii korozní agresivity podle PN-EN ISO 9223.
- Porovnejte projektovanou životnost s úbytkem zinku v této kategorii. Pokud výsledek nevychází, přejděte na duplexní systém.
- Zkontrolujte geometrii. Svařované konstrukce a uzavřené profily hovoří pro žárové zinkování, díly s rozměrovou tolerancí – pro galvanické.
- Zohledněte složení oceli. Křemík a fosfor ovlivňují vzhled a tloušťku povlaku více než kterýkoli jiný parametr.
- Spočítejte náklady v rámci životního cyklu. Povlak bez údržby po dobu 40 let vychází levněji než nátěrový systém obnovovaný každých 8–10 let.
Nevíte, zda samotné zinkování zajistí požadovanou trvanlivost vaší konstrukce? Obraťte se na Strumet – přepočítáme tloušťku povlaku pro vaši kategorii korozní agresivity a poradíme, na co se zaměřit již ve fázi projektu.
FAQ – nejčastější otázky k rozdílům mezi zinkem, cínem a chromem
Rezaví zinkový povlak?
Ne v běžném smyslu. Zinek oxiduje a vytváří patinu, a při omezeném proudění vzduchu bílé korozní produkty, tedy bílou rez. Jde o estetickou vadu; rez železa se objeví až po úplném spotřebování zinku v daném místě.
Lze zinkový povlak natírat?
Ano, a v kategoriích C4–C5 se to dokonce doporučuje.
Čím se liší zinek od cínu?
Jsou to dva různé prvky, zaměňované hlavně kvůli podobnosti názvů. Zinek (Zn) chrání ocel katodicky a je základem průmyslové protikorozní ochrany, cín (Sn) slouží k pájení a k povlakům na plech a měď.
Chrání cín ocel před korozí?
Pouze dokud je povlak neporušený. Bez katodické ochrany probíhá koroze v místě poškození rychleji než na nechráněné oceli, protože obnažená ocel působí jako anoda s malou plochou.
Chrání chromování před korozí?
Samotný chromový povlak ne – je příliš tenký a porézní. Odolnost zajišťuje niklový podklad v systému Ni-Cr nebo chrom vnesený do slitiny jako složka nerezové oceli.
