‘Slimmer’ zink biedt sterkere bescherming

Beeld: AI gegenereerd

Vergelijking van conventionele en thermisch behandelde zinkdeeltjes

Onderzoekers van de Technische Universiteit Denemarken hebben bekeken wat er gebeurt als je niet de chemie, maar de vorm en oriëntatie van de zinkdeeltjes aanpakt. Zij vergeleken een conventionele zinkrijke epoxy (met commerciële, bolvormige zinkdeeltjes, ZRC‑CB) met een versie waarin hetzelfde zink een gecontroleerde warmtebehandeling had ondergaan (T‑ZRC‑CB): verhit tot 450 °C en daarna langzaam afgekoeld met 2 °C per minuut.

Zelfde samenstelling, andere deeltjesgeometrie

De vaste stoffen – hoeveelheid zink en carbon black – bleven in beide systemen gelijk. Door de warmtebehandeling veranderde echter de deeltjesvorm: in plaats van ronde bolletjes ontstonden meerhoekige en zeshoekige deeltjes met scherpe randen en hoeken.

Actievere kristalvlakken, andere deeltjesvorm

Röntgendiffractie (XRD) liet zien dat het behandelde zink een groter aandeel aan “actieve” kristalvlakken aan het oppervlak had, met name de (100), (101), (110) en (102) vlakken. Deze vlakken hebben een hogere oppervlakte-energie en lossen makkelijker op dan het meer stabiele (002)-vlak.

Nieuwe geometrie versterkt het geleidende netwerk

De nieuwe geometrie – hoekig in plaats van glad en rond – zorgt er bovendien voor dat de deeltjes elkaar op meerdere punten raken. Dat verandert niet alleen de reactiviteit, maar ook de manier waarop een elektrisch netwerk door de coating ontstaat.

Zeven keer langere kathodische bescherming

Metingen van het open-circuit potentiaal (OCP) lieten een duidelijk verschil zien. De T‑ZRC‑CB-coating bereikte direct bij onderdompeling de grens voor effectieve kathodische bescherming en hield die bijna 70 dagen vast. De referentiecoating met commerciële zinkdeeltjes haalde slechts circa 10 dagen.

Minder roestonderkruiping in zoutsproeitest

Ook een zoutsproeitest volgens ISO 9227:2022 onderstreepte de winst. Na 30 dagen was de roestonderkruiping bij T‑ZRC‑CB beperkt tot 1,3 mm, tegenover 2,6 mm bij de standaardcoating.

Snellere zinkopoffering, snellere barrièrevorming

Elektrochemische impedantiespectroscopie (EIS) toonde aan dat de impedantie van de T‑ZRC‑CB-coating eerder begon toe te nemen dan die van het referentiesysteem. Dat duidt op een snellere oplossing van het zink en een vlottere vorming van isolerende corrosieproducten in de poriën van de coating. Deze zinkcorrosieproducten vullen de open structuren in de primer en versterken zo de barrièrewerking tegen vocht en ionen.

Betere bescherming zonder verlies aan hechting

Hechtingsproeven volgens ASTM D3359 en EN ISO 4624:2023 lieten zien dat de verbeterde bescherming niet ten koste gaat van de mechanische prestaties: beide systemen hechtten uitstekend op gestraald staal, met trekkrachten rond 10,2 MPa voor T‑ZRC‑CB.

Meer actieve vlakken én betere verbindingen

De betere bescherming is het resultaat van twee samenwerkende effecten:

•  Meer elektrochemische activiteit
• Door het grotere aandeel actieve kristalvlakken lost het zink sneller en efficiënter op als offeranode. Het staal blijft daardoor langer in de kathodische bescherming.
• Sterker elektrisch netwerk
• De hoekige deeltjes maken meerdere contactpunten mogelijk tussen zinkdeeltjes onderling en met het carbon black-netwerk. Dat levert een robuuster geleidende structuur op dan bij bolvormige deeltjes, die meestal slechts één contactpunt hebben.

Belangrijk detail: het carbon black werd vóór de warmtebehandeling toegevoegd. Dat voorkwam dat de zinkdeeltjes tijdens het verhitten te sterk samensmolten, waardoor de deeltjesgrootte (D50 = 6 μm) binnen de gewenste bandbreedte voor coatings bleef.

Praktische route naar duurzamere epoxyprimers

De studie laat zien dat je de levensduur van zinkrijke epoxyprimers aanzienlijk kunt verlengen zonder de pigmentformulering te wijzigen. Door uitsluitend de morfologie en kristaloriëntatie van het zink via een eenvoudige thermische stap te sturen, wordt zowel de offeranodewerking als de barrièrefunctie versterkt.

Toepassing voor zwaarbelaste staalconstructies

Voor de praktijk betekent dit een relatief eenvoudig toepasbare methode om bestaande zinkrijke systemen naar een hoger beschermingsniveau te tillen, met name voor zwaarbelaste staalconstructies.

Bron: Elsevier Science Direct​
Lees ook: Nu IUCLID verplicht wordt voor biocide‑hernieuwingen is haast geboden

Voorbehoud
Deze informatie is met de grootst mogelijke zorg samengesteld, in sommige gevallen uit verschillende informatiebronnen en met behulp van AI. (Interpretatie)fouten zijn niet uitgesloten. Er kan dus geen enkele wettelijke verplichting aan deze tekst worden ontleent. Iedereen die met dit onderwerp te maken krijgt, heeft zelf de verantwoordelijkheid om zich in de materie te verdiepen!