Badania starzeniowe materiałów i powłok – jak je przeprowadzić?
Badania starzeniowe (zwane inaczej testami starzeniowymi) służą do symulacji procesu starzenia się materiału w przyspieszonych warunkach laboratoryjnych. Ich celem jest sprawdzenie, jak na właściwości badanej próbki, wpłynie upływ czasu oraz narażenie na typowe czynniki korozyjne.
Testy starzeniowe pozwalają określić trwałość i żywotność produktu w rzeczywistych warunkach użytkowania. Są więc kluczowe przy projektowaniu nowych materiałów i powłok, np. lakierów samochodowych, farb przemysłowych czy tworzyw sztucznych.
Jak zaplanować przebieg badania starzeniowego?
Aby testy starzeniowe dostarczyły wartościowych i miarodajnych informacji, konieczne jest prawidłowe zaplanowanie eksperymentu. Obejmuje ono następujące etapy:
| Etap | Opis |
| Wybór reprezentatywnej próbki | Powinna ona odzwierciedlać rzeczywisty materiał lub powłokę użytkową. |
| Określenie warunków ekspozycji | Warunki te obejmują takie parametry jak np. temperatura, wilgotność powietrza, natężenie promieniowania UV, atmosfera ekspozycji. Warunki ekspozycji muszą być tak dobrane, aby odzwierciedlać rzeczywiste czynniki korozyjne oddziałujące na badany element. |
| Dobór czasu ekspozycji | Czas ekspozycji uzależniony jest przede wszystkim od kategorii korozyjności środowiska i okresu trwałości. Przykładowo, dla kategorii C3, okresu trwałości długiego, czas ekspozycji na działanie obojętnej mgły solnej wynosi 480 h. Czas ekspozycji odzwierciedla czas starzenia próbki na przestrzeni miesięcy lub lat. |
| Wybór metody badania właściwości | W zależności od rodzaju i przeznaczenia materiału, stosuje się różne testy kontrolne w trakcie i po badaniach starzeniowych, takie jak np. pomiar przyczepności powłoki, ocena wizualna stanu powierzchni próbki. |
Laboratorium Antykorozyjne TENSLAB specjalizuje się w wykonywaniu badań starzeniowych. W swojej ofercie mamy m.in. badania realizowane w atmosferze obojętnej mgły solnej (NSS), kwaśnej mgły solnej (AASS), kwaśnej mgły solnej z przyspieszaczem korozji (CASS) oraz kondensacji wody.
Metody badań starzeniowych powłok lakierniczych
Do badania właściwości użytkowych lakierów i farb stosuje się różne przyspieszone testy starzeniowe. Najpopularniejsze z nich to:
| Rodzaj badania | Opis |
| Ekspozycja w komorze starzeniowej / komorze klimatycznej | Próbki umieszcza się w komorze o regulowanych i kontrolowanych warunkach ekspozycji (temperatura, wilgotność, czas). Komory klimatyczne wyposażone są dodatkowo w lampy UV lub ksenonowe, które imitują działanie promieniowania słonecznego. |
| Test solny | Próbki są okresowo zanurzane w roztworze soli, a następnie suszone. |
| Test QUV | W badaniach stosowane są komory ze źródłami światła UV-A i UV-B. Test używany jest do badania procesów fotodegradacji lakierów pod wpływem promieniowania słonecznego. |
| Badania cykliczne | Próbki poddaje się naprzemiennemu działaniu różnych czynników, np. zamrażaniu i rozmrażaniu, nagrzewaniu i schładzaniu, co symuluje zmiany temperatury w cyklu dobowym i/lub sezonowym. |
Jak interpretować wyniki testów starzeniowych?
W interpretacji wyników testów starzeniowych kluczowe jest porównanie właściwości próbek przed i po procesie starzenia. Na tej podstawie określa się wpływ procesu starzenia na badany materiał lub powłokę.
W analizie uwzględnia się zmiany w następujących właściwościach:
- wyglądzie zewnętrznym (np. kredowanie, pękanie lakieru),
- parametrach fizykochemicznych (połysk, twardość, barwa),
- właściwościach ochronnych (przyczepność).
Wyniki badań starzeniowych pozwalają ocenić żywotność i okres trwałości produktu w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych. Badania te stanowią podstawę do ulepszania składu/budowy materiałów, aby zapewnić ich większą odporność na czynniki powodujące degradację w czasie.
Podsumowanie
Badania starzeniowe są niezbędnym elementem prac badawczo-rozwojowych i kontroli jakości materiałów oraz powłok ochronnych. Pozwalają ocenić trwałość produktów w perspektywie wieloletniej eksploatacji.
Kluczowe jest prawidłowe zaplanowanie testów starzeniowych z uwzględnieniem rzeczywistych warunków użytkowania wyrobu. Do badań wykorzystuje się zaawansowane techniki sztucznego starzenia próbek w warunkach laboratoryjnych.
Regularnie prowadzone badania starzeniowe pozwalają udoskonalać i optymalizować skład materiałów lub powłok oraz zwiększyć ich odporność na czynniki korozyjne. Przekłada się to bezpośrednio na poprawę ich właściwości użytkowych oraz wydłużenie okresu trwałości.
