Cynk to trwałość
Naturalny trwały materiał
Ochronna patyna
Pokrycia i elementy budynków wykonane z cynku są bardzo trwałe ze względu na zdolność pokrywania się powierzchni blachy zabezpieczającą patyną. W wielu miejscach Europy można znaleźć dachy wykonane ponad 100 lat temu, które nadal doskonale spełniają swoje zadanie.
Ochronna patyna powoduje, że czas użytkowania pokryć z cynku jest nieprzeciętnie długi, co niewątpliwie sprawia, że jest to materiał godny uwagi i zainteresowania w obecnych czasach.
Naturalna odporność na korozję
W dzisiejszych czasach nie trzeba już udowadniać odporności cynku na korozję, tym bardziej, że w Europie mnożą się przykłady ponad stuletnich pokryć cynkowych. Dzięki badaniom naukowym i posiadanej wiedzy znamy dokładnie przyczyny tej niezwykle dużej trwałości. Metaliczna powierzchnia cynku ulega reakcji chemicznej podczas kontaktu ze składnikami atmosfery (tlenem, dwutlenkiem węgla, wodą) i tworzy cienką, powierzchniową warstwę pasywacji, zwaną potocznie patyną. Raz prawidłowo wytworzona patyna, skutecznie hamuje dalsze reakcje cynku, zapobiegając niekorzystnemu zjawisku zwanemu korozją.
Patyna: zabezpieczenie w dwóch etapach
Czas tworzenia się patyny o jasnoszarym odcieniu uzależniony jest od warunków atmosferycznych, miejsca, ekspozycji na promienie słoneczne, wiatr, opady oraz zanieczyszczenie powietrza i trwa od sześciu miesięcy do dwóch lat.
Prawidłowy proces patynacji składa się z dwóch etapów:
Etap 1
Powstaje gęsta nierozpuszczalna w wodzie powłoka, złożona z kryształków zasadowego wodorotlenku cynkowego. Warstwa ta, hamując reakcję cynku z tlenem zawartym w powietrzu, całkowicie zabezpiecza cynk przed korozją.
Etap 2
Powstaje porowata warstwa o zmieniającej się w czasie grubości, składająca się z węglanu cynkowego. Mimo, że ma ona mniejsze znaczenie, to również pełni pożyteczną rolę: neutralizuje „kwaśne deszcze” i zanieczyszczone wody opadowe.
- Metaliczna powierzchnia cynku reaguje z tlenem (O2) zawartym w atmosferze i w obecności wody (H2O) tworzy wodorotlenek cynku (Zn(OH)2).
- Wodorotlenek cynku reaguje z dwutlenkiem węgla (CO2) czego wynikiem jest powstanie węglanu cynkowego (2ZnCO3.3Zn(OH)2), głównego składnika patyny.
Nieprzeciętna trwałość
Przy początkowej grubości blachy rzędu 0,7 mm i średniej prędkości patynacji 1 µm/rok, można łatwo wyliczyć, że trwałość cynku walcowanego przekracza 100 lat. Żywotność ta jest jednak bezpośrednio zależna od środowiska atmosferycznego; i tak w środowisku wiejskim średnia trwałość cynkowego pokrycia to między 90 a 100 lat. W klimacie morskim, w pobliżu wybrzeży, jego trwałość wynosi około 40 do 70 lat, a w środowisku mocno uprzemysłowionym - około 50 lat. Znaczący wpływ na trwałość pokrycia ma zawartość SO2 w powietrzu. Konieczność redukcji emisji tego związku jak i innych zanieczyszczeń, narzucona przez ustawodawstwa wielu krajów europejskich, znacznie przyczyni się w przyszłości do zwiększenia trwałości pokryć cynkowych.
Tempo korozji
Patyna tworzy warstwę, która jest zwarta, przylegająca, nierozpuszczalna w wodzie i utrudnia dalszy kontakt cynku z tlenem, co zapobiega powstaniu korozji na powierzchni cynku lub utrzymuje ją na bardzo niskim poziomie.
Niestety, trwałość cynku może być osłabiona przez niektóre kwaśne zanieczyszczenia. Najistotniejszym z nich jest dwutlenek siarki (SO2). Dwutlenek siarki reaguje z patyną tworząc siarczany cynku (ZnSO3 + ZnSO4), które rozpuszczalne w wodzie są wypłukiwane przez deszcz.
Źródłem dwutlenku siarki są zakłady przemysłowe, ciepłownie opalane paliwami kopalnymi i ruch samochodowy. W związku z tym, tempo korozji w środowiskach przemysłowych lub miejskich jest szybsze, niż w czystym środowisku wiejskim.
Od lat 70. XX wieku zanieczyszczenie powietrza przez SO2 jest uważane za podstawowe zagrożenie dla środowiska. W prawodawstwie państw europejskich (i nie tylko), wprowadzono radykalne przepisy na rzecz ograniczenia tego typu zanieczyszczeń. Dzięki temu nastąpiła ogólna redukcja zawartości SO2 w atmosferze, szczególnie zauważalna w zanieczyszczonych obszarach miejskich i przemysłowych.
Tempo korozji walcowanego cynku w drugiej połowie XX w. znacząco spadło.
Obecnie przeciętne tempo korozji walcowanego cynku wynosi 1 µm/rok(¹). Przy typowej początkowej grubości 0,7 mm i średnim tempie korozji 1 µm/rok(¹). spodziewany czas trwałości blachy z walcowanego cynku wynosi ponad sto lat. Spodziewany czas trwałości walcowanego cynku wzrósł w ciągu ostatnich dekad i w nadchodzących latach nadal będzie rósł.
(¹)"Efekty środowiskowe wypłukiwania cynku z pokryć dachowych w różnych latach w wyniku korozji atmosferycznej" - I.Odnevall Wallinder, P.Verbiest, C.R.Janssen and C.Leygraf - 14th International Corrosion Congress, 16 sept - 1 Oct 1999, Cape town, South Africa.
Kolejne zagadnienia
