![Page 1: Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake · 2019-12-23 · Tehnološko-metalurški fakultet, Beograd Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake Jelena B. Bajat Prevlake su svuda](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022011815/5e5cf61406d77854d37faa0d/html5/thumbnails/1.jpg)
Tehnološko-metalurški fakultet, Beograd
Kako da bude lepo
a ne propadne - prevlake
Jelena B. Bajat
Prevlake su svuda oko nas
Prevlake mogu da budu: dekorativne, optičke, zaštitne, magnetne, prevlake
protiv habanja, da povećaju električnu provodljivost, kvašljivost, i dr. 2
3
„Potrebno je vrlo malo, zato nije potrebno da se plaća mnogo“
0,01-2 %
Prevlake
Nanošenjem prevlake na neki predmet on se pokriva slojem nekog drugog
materijala (koji nema definisan oblik) sa kojim ostvaruje dobru adheziju. 4
METALNE KONVERZIONE ORGANSKE
Prevlake
![Page 2: Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake · 2019-12-23 · Tehnološko-metalurški fakultet, Beograd Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake Jelena B. Bajat Prevlake su svuda](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022011815/5e5cf61406d77854d37faa0d/html5/thumbnails/2.jpg)
5
METALNE PREVLAKE
6
METALNE PREVLAKE
Prevlake i tretman površine mogu značajno da poboljšaju
svojstva i ponašanje materijala
7
PREVLAKE NIKLA
8
PREVLAKE BAKRA
![Page 3: Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake · 2019-12-23 · Tehnološko-metalurški fakultet, Beograd Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake Jelena B. Bajat Prevlake su svuda](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022011815/5e5cf61406d77854d37faa0d/html5/thumbnails/3.jpg)
9
PREVLAKE SREBRA
10
PREVLAKE ZLATA
Катедрални саборни храм
Христа Спаситеља
11
PREVLAKE KALAJA
PREVLAKE RODIJUMA
12
PREVLAKE CINKA
Tržište cinka je 40 milijardi dolara godišnje.
Od celokupne proizvodnje Zn oko 50% je galvanizirani Zn,
što je prevlaka Zn na gvožđu, odnosno čeliku
![Page 4: Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake · 2019-12-23 · Tehnološko-metalurški fakultet, Beograd Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake Jelena B. Bajat Prevlake su svuda](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022011815/5e5cf61406d77854d37faa0d/html5/thumbnails/4.jpg)
13
PREVLAKE LEGURA CINKA
14
PREVLAKE LEGURA CINKA
Anodne zone: oksidacija, tj. rastvaranje metala
Zn → Zn2+ + 2e–
Katodne zone: redukcija kiseonika ili jona vodonika
O2 + 2H2O + 4e– → 4OH–
2H3O+ + 2e– → H2 + 2H2O
Zn je žrtvujući metal
(žrtvujuća anoda)
15
Saint Nazaire,
zapadna Francuska
PREVLAKE LEGURA CINKA
Libourne Fire and Rescue Station in the
French city of Libourne
16
PREVLAKE LEGURA CINKA
The Polman stadium in Almelo,
Holandija (krov)
Dels Encants Vells Market Barcelona
![Page 5: Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake · 2019-12-23 · Tehnološko-metalurški fakultet, Beograd Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake Jelena B. Bajat Prevlake su svuda](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022011815/5e5cf61406d77854d37faa0d/html5/thumbnails/5.jpg)
17
PREVLAKE LEGURA CINKA
Residence Marcadet, Paris Social Housing & Nursery School in Paris
18
PREVLAKE LEGURA CINKA
Institute of Advanced Energy Studies, Madrid
19
PREVLAKE LEGURA CINKA
Vendée Habitat Headquarters, Francuska
Elektrohemijsko taloženje
Elektrolitički proces u kome se joni metala iz rastvora elektrolitra talože na
predmetu (katodi)
Faradejev zakon: masa supstance koja
se redukuje na katodi (ili oksidiše na
anodi) proporcionalna je propuštenoj
količini elektriciteta.
Ag anoda čajnik-
katoda
20
![Page 6: Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake · 2019-12-23 · Tehnološko-metalurški fakultet, Beograd Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake Jelena B. Bajat Prevlake su svuda](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022011815/5e5cf61406d77854d37faa0d/html5/thumbnails/6.jpg)
21
PRIMERI
Prevlaka Zn-Mn legure dobijena elektrohemijskim taloženjem na gvožđu
Rastvor (elektrolit za taloženje): jonska tečnost na bazi holin hlorida i uree
M. Bučko, D. Culliton, A. J. Betts, J. B. Bajat, (2017), Transactions of the
Institute of Metal Finishing, 95 (1) (2017)
Mihael Bučko, Sanja I. Stevanović, Jelena B. Bajat, Zaštita Materijala
59, 2 (2018) 173-181.
3 mA cm−2 2D i 3D AFM mikrofotografije
skenirane površine 1600 μm2
Zn-Mn prevlaka dobijenih
taloženjem iz DES 1:1 Mn2+ : Zn2+,
različitim gustinama struje
20 mA cm−2
PRIMER primene magnetnih prevlaka u medicini
https://msrl.ethz.ch/the-lab/team/sp_details.html
https://player.vimeo.com/video/159379766?title=0&portrait=0 22
ORGANSKE PREVLAKE
u arhitekturi
industrijske prevlake
prevlake specijlne namene
razne
Organske prevlake:
210 milijardi $
1995 2000 2005
2022 2017
160
Tržište organskih prevlaka
50
82
100
ORGANSKE PREVLAKE
Korozija: 3-5% gubitka bruto nacionalnog dohotka (BND)
Tribologija: 1% BND 23
Prevlake i lakovi u arhitekturi (transparentne prevlake) koje se koriste za
unutrašnju i spoljašnju dekoraciju i zaštitu zgrada
Preko 50% ukupne proizvodnje organskih prevlaka
Vrste organskih prevlaka
24
![Page 7: Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake · 2019-12-23 · Tehnološko-metalurški fakultet, Beograd Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake Jelena B. Bajat Prevlake su svuda](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022011815/5e5cf61406d77854d37faa0d/html5/thumbnails/7.jpg)
Industrijske prevlake: nanose se u fabrikama direktno na proizvode, kao npr.
automobile, aparate, magnetne žice, avione, nameštaj, metalne konzerve, omote za
žvake,….lista skoro bez kraja
Oko 30% ukupne proizvodnje organskih prevlaka
Vrste organskih prevlaka
25
Prevlake specijalne namene - industrijske prevlake koje se nanose van fabrika,
kao npr. završni slojevi na kolima i kamionima, (obično u radionicama kada se
popravlja boja), prevlake za brodove (isuviše su veliku da bi stali u fabriku), boje
na putevima i parkinzima, boje na mostovima, rezervoari, fabrike,….
razno
laboratorijska oprema specijalni
efekti
otporne na toplotu / požar
Vrste organskih prevlaka
Sastav organske prevlake
Vezivo i pigment zaštita od korozije
Broj mogućih kombinacija je
neograničen
Broj različitih primena je neograničen
Organske prevlake su složene smeše hemijskih supstanci koje mogu da se
grupišu u 4 šire kategorije: vezivo, rastvarač, pigment, dodaci
Vezivo
Dodatak Pigment
rastvarač
Sastav organske prevlake (dizajn prevlake)
Pigment: inhibitor, žrtvujući, barijerni, funkcionalni
27 28
Četkama, sunđerima, ....
Sprejom
Nanošenje organske prevlake
Metoda uranjanja
Curtain coating
![Page 8: Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake · 2019-12-23 · Tehnološko-metalurški fakultet, Beograd Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake Jelena B. Bajat Prevlake su svuda](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022011815/5e5cf61406d77854d37faa0d/html5/thumbnails/8.jpg)
Kataforetsko taloženje
2H2O + 2e– H2 + 2OH– K:
A: 2H2O 4H+ + O2 + 4e-
R+ + OH- film prevlake
Metalni delovi su pozitivno naelektrisani; male količine jona metala ulaze u boju;
anaforetske prevlake se uglavnom koriste za unutrašnje prostorije, njima se
postiže dobra obojenost i kontrola sjaja
ED boje prodiru do mesta gde sprej ne bi mogao
Elektroforetsko taloženje
Anaforetsko taloženje
29
Barijerni pigmenti – inertni su (talk, staklo, glina, )
Pigmenti – primer barijernog pigmenta
Metal
prevlaka
O2, H2O
Glina modifikovana poliamidoamin (očvršćavanje)
epoksi / glina nanokompozit
0.5 mas.% gline
Miloš Tomić, Branko Dunjić, Marija S. Nikolić, Jelena Maletaškić, Vladimir B. Pavlović, Jelena Bajat, Jasna Djonlagić, Applied
Clay Science 154 (2018) 52–63 30
31
Pigment - inhibitor
2.5 mM Ce 10 mM Ce
Veštački defekt (0.5 mm)
• Inhibitor: 1 - 15 mM Ce(NO)3 dodato u epoksidnu emulziju
• Kataforetsko taloženje prevlake sa inhibitorom
• Odlična koroziona stabilnost (do 3 reda veličine veća otpornost)
• Veštački defekt
B. V. Jegdic, Lj. S. Zivkovic, J. P. Popic, J. Rogan, J. B. Bajat, V. B. Miskovic-Stankovic, Materials and Corrosion,
2016 67 (11):1173-1184
Pigment - žrtvujući
Prevlake bogate Zn na čeliku; prevlake bogate Mg na Al
H. Marchebois, C. Savall, J. Bernard, S. Touzain, Electrochim. Acta 49 (2004) 2945–2954
32
KONVERZIONE PREVLAKE
![Page 9: Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake · 2019-12-23 · Tehnološko-metalurški fakultet, Beograd Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake Jelena B. Bajat Prevlake su svuda](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022011815/5e5cf61406d77854d37faa0d/html5/thumbnails/9.jpg)
KONVERZIONE PREVLAKE
Fosfatne prevlake
Emajl
Konverzione prevlake su neorganske prevlake koje se formiraju na površini
metala reakcijom samog metala sa anjonima iz rastvora u koji se metal potapa.
33
Anodizacija Anodno elektrohemijsko formiranje prevlaka
Supstrat se u kolu veže kao anoda: Al, Mg, Ti, Nb,...
KONVERZIONE PREVLAKE
(a) Izgled heksagonalne ćelije
poroznog anodnog oksidnog filma
(b) Fotografija površine i
poprečnog preseka poroznog
anodnog oksidnog filma na Al
(a) (b)
Primena
34
Plazma elektrolitička oksidacija (PEO) PEO je kompleksan proces koji uključuje istovremeno procese formiranja oksidnog sloja, rastvaranja i
dielektričkog proboja
J.B.Bajat, R. Vasilić, S. Stojadinović, V. Mišković-Stanković, Corrosion,69 (7) (2013) 693-702.
Stevan Stojadinović, Jelena Bajat, Rastko Vasilić, Vesna Mišković -Stanković, Zaštita Materijala 54, 2 (2013) 147-151
Prevlake sa patinom
1989 2019
35
Campus “Integration of Embedded Systems”, u Saint Etienne du Rouvray, Francuska
Portia Winery, Gumiel de Izan, Ribera del Duero, Spain
Prevlake sa patinom
36
![Page 10: Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake · 2019-12-23 · Tehnološko-metalurški fakultet, Beograd Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake Jelena B. Bajat Prevlake su svuda](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022011815/5e5cf61406d77854d37faa0d/html5/thumbnails/10.jpg)
Fire officer and ambulance driver
training centre in Emblem, Belgium
Ghent, Belgium
Prevlake sa patinom
37
Pametne prevlake (Smart Coatings)
38
Pametne prevlake pružaju “odgovor” (reakciju) na dejstvo okoline.
Potrebno je da nešto aktivira ovakav odgovor prevlake.
Mehanizmi aktivacije (okidači)
Hemijski okidači (prisustvo vode/ vlage i pH, joni
metala ili hlorida)
Mehaničko oštećenje
Temperatura
Redoks aktivnost ili formiranje električnog polja
Mehanizmi samo-zalečenja / samo-popravke
(odgovor)
Smola
Bubrenje
Inkapsulacija (nosači agensa za zalečenje)
• inhibitori
• agensi koji šalju signal
• agensi koji pružaju efekat “samozalečenja”
polimera
Pametne prevlake
D. G. Shchukin,H. Mçhwald, Small 2007, 3 (6) 926 – 943
Efekat samozalečenja (samo-popravke) prevlake
Laneno ulje (materijal sa efektom samozalečenja) se otpušta iz mikrokapsula (urea–
formaldehid) koje pucaju pod dejstvom mehaničke sile
C. Suryanarayana, K. Chowdoji Rao, Dhirendra Kumar, Prog. Org. Coat. 63 (2008) 72–78
40
Pametne prevlake - efekat samozalečenja supstrata
Primer: Hibridna prevlaka ZrOx/SiOx na Al dopirana nanokontejnerima koji sadrže
inhibitor korozije (benzotriazol). Otpuštanje inhibitora se odigrava pri promeni pH do
koje dolazi usled procesa korozije na supstratu
M. L. Zheludkevich, D. G. Shchukin, K. A. Yasakau, H. Mohwald, M. G.S.Ferreira, Chem. Mater., Vol. 19, No. 3, 2007
Izazovi:
Sintetisati nanokontejnere koji su kompatibilni sa prevlakom i koji mogu da prime
inhibitor, i kontrolišu permeabilnost opne nanokontejnera kroz spoljašnji signal.
Veličina: 300–400 nm; veći narušavaju celovitost prevlake stvarajući šupljine u njoj
![Page 11: Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake · 2019-12-23 · Tehnološko-metalurški fakultet, Beograd Kako da bude lepo a ne propadne - prevlake Jelena B. Bajat Prevlake su svuda](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022011815/5e5cf61406d77854d37faa0d/html5/thumbnails/11.jpg)
(a) 8HQ se oslobađa iz mikrosfere i inhibira lokalnu koroziju intermetalne S-faze (Al2CuMg)
na aluminijumu (Aktivnost I)
(b) Sinergetski efekat zatvaranja naprsline u prevlaci epoksi polimera (Aktivnost II) i njeno
spajanje (zaptivanje) istopljenim mikrosferama (Aktivnost III)
Trostruko dejstvo termoosetljive polimerne prevlake koja sadrži mikrosfere sa dvostrukom
funkcijom i inhibitor korozije (8-hidroxihinolin (8HQ))
Prevlake sa efektom samozalečenja i samo-popravke
Y.Huang, L. Deng, P. Ju, L. Huang, H. Qian, D. Zhang, X. Li, H. A. Terryn, J.M. C. Mol, ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10,
23369−23379
41
Funkcionalne prevlake – hidrofobne prevlake
Superhidrofobna stakla (Water-repellent) na automobilima
Vodo-odbojna stakla se dobijaju primenom rastvora sa polimerizovanim
perfluoroalkilsilanom (CF3(CF2)7CH2CH2Si(OCH3)3, FAS) kao supstancom koja
odbija vodu.
M. A. Aegerter, R. Almeida, A. Soutar, K. Tadanaga, H. Yang, T. Watanabe, J Sol-Gel Sci Technol (2008) 47:203–236 42
katalizator
UV
zračenje
1
2
3
1. nečistoća se adsorbuje na površini
2. razlaže se pod dejstvom UV
zračenja
3. finalni proizvodi (CO2 i H2O) se
desorbuju (hidrofilna prevlaka)
Funkcionalne prevlake - fotokatalitičke
43
Zagledajte se dobro u prirodu i sve će vam biti mnogo jasnije.
A. Ajnštajn
Nekad je manje više
44
HVALA NA PAŽNJI