Тел./ф.: +7 (812) 493-44-47 многоканальный

Главная / Полезная информация / Статьи по ЛКМ / Защита металлов от коррозии по технологии цинкования

В составе Центра металлургии цветных и благородных металлов Государственного научного центра РФ ОАО «Уральский институт металлов» в 1996 г. была создана лаборатория «Порошки, композиционные материалы и защита металлов от коррозии». Одним из основных направлений ее деятельности является защита металлов от коррозии. При этом за базовую технологию формирования защитных покрытий принята нетрадиционная технология холодного цинкования.

СУЩНОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ ХОЛОДНОГО ЦИНКОВАНИЯ

Технология холодного цинкования разработана для защиты металлов от коррозии и основана на использовании цинкнаполненных красок, после нанесения которых на защищаемую поверхность любым лакокрасочным методом (распылением, кистью, валиком, окунанием) и сушки формируется цинкнаполненное покрытие с высоким (до 95%) содержанием цинка в сухом покрытии.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТЕХНОЛОГИИ ХОЛОДНОГО ЦИНКОВАНИЯ

Технология холодного цинкования является альтернативой более трудоемких технологий горячего и гальванического цинкования. Она предусматривает простой и традиционный лакокрасочный метод формирования защитного покрытия с использованием стандартного промышленного оборудования.

Антикоррозийное цинкнаполненное покрытие, полученное по технологии холодного цинкования, обладает протекторными свойствами в таком же объеме, как и цинковые покрытия, полученные по технологиям горячего и гальванического цинкования, но, в отличие от последних, обеспечивает в 4-6 раз более длительную защиту от коррозии. Кроме того, такие покрытия за счет высокого содержания цинка по сравнению с традиционными лакокрасочными покрытиями обладают повышенными физико-механическими характеристиками, полностью исключают явление «подслойной коррозии» в случае нарушения целостности защитного покрытия, не мешают процессу сварки, не ухудшают качество сварного шва и, наконец, являются ремонтопригодными (т.е. в процессе проведения ремонтных работ достаточно зачистить и вновь покрасить только поврежденные места на защищенной стальной поверхности).

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОМПОНЕНТАМ ЦИНКНАПОЛНЕННЫХ КРАСОК

Антикоррозийные цинкнаполненные краски, используемые в технологии холодного цинкования, как правило, являются двухкомпонентными и состоят из высокодисперсного порошка цинка и жидкого (связующего) компонента, поставляемых потребителю в двух отдельных упаковках. Перед употреблением порошок и связующее смешивают в соотношении от 1:1 до 1:3 в соответствии с нормативами, указанными в технической документации на краску.

Для высокодисперсного порошка цинка главным требованием является размер частиц: он должен варьироваться в пределах от 1 до 10 микрон, что позволяет обеспечить высокие технологические свойства цинкнаполненной краски и высокие эксплуатационные свойства антикоррозийного цинкнаполненного покрытия.

Форма частиц цинкового порошка должна быть сферической или чешуйчатой. При использовании порошков с частицами неправильной формы (например, полученных методом распыления жидкого металлического расплава) не удается достичь плотной упаковки таких частиц в цинкнаполненном покрытии, что приводит к снижению протекторных свойств последнего.

Применяемые в мировой практике цинкнаполненные краски отличаются по типу связующего, используемого в их составе. Известны составы красок как с органическим, так и неорганическим связующим.

От химического состава связующего зависит жизнеспособность цинкнаполненной краски после смешивания компонентов. Для промышленного использования цинкнаполненной краски ее жизнеспособность должна составлять не менее 8 часов, т.е. соответствовать длительности одной рабочей смены.

Используемый в составе связующего пленкообразующий компонент должен обеспечивать хорошую адгезию цинкнаполненного покрытия к защищаемой металлической поверхности – даже если она является гладкой и не дробеструйной.

Исходя из практического опыта, вязкость связующего должна колебаться в пределах от 18 до 30 секунд по вискозиметру ВЗ-4. При вязкости менее 18 секунд происходит быстрое осаждение частиц порошка цинка в приготовленной цинкнаполненной краске, что вызывает необходимость частого ее перемешивания. При вязкости более 30 секунд возникают затруднения на стадии нанесения цинкнаполненной краски методом распыления при использовании стандартных краскораспылителей.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СОСТАВУ ЦИНКНАПОЛНЕННОЙ КРАСКИ

Наиболее важными здесь являются те характеристики цинкнаполненных красок, которые обеспечивают высокие эксплуатационные свойства антикоррозийного покрытия, полученного после нанесения цинкнаполненного состава на металлическую поверхность защищаемого изделия или объекта. Высокие эксплуатационные свойства цинкнаполненного покрытия обеспечиваются в первую очередь его высокими протекторными свойствами, которые зависят от степени наполнения защитного слоя цинком. Необходимо обеспечить максимальную степень наполнения сухого покрытия цинковыми частицами таким образом, чтобы поверхность всех цинковых частиц была покрыта оболочкой из материала сухого остатка связующего, причем цинковые частицы должны находиться на минимально возможном расстоянии друг от друга.

В случае низкого содержания цинкового порошка в сухом покрытии частицы цинка будут находиться на удаленном расстоянии друг от друга. Это обстоятельство приводит к низким протекторным свойствам покрытия, т.к. его характеристики в большей степени определяются свойствами связующего, которое с точки зрения электропроводности является изолятором. Низкие протекторные свойства и, соответственно, слабая электропроводность, помимо снижения эффективности защитных свойств покрытия, неизбежно ведут к плохой свариваемости защищенных металлических поверхностей. Без дополнительной зачистки кромок их сварка просто невозможна.

В случае завышенного содержания цинкового порошка в сухом покрытии количество сухого остатка связующего является недостаточным для обеспечения образования защитной оболочки на всех частицах порошка цинка и заполнения пространства между ними, что приводит к ухудшению адгезии и появлению пор в покрытии.

Из приведенного анализа возможных структур сухого цинкнаполненного покрытия в зависимости от содержания в нем цинка следует, что одним из самых важных показателей цинкнаполненных красок является оптимальное соотношение между количеством сухого остатка связующего и количеством порошка цинка в составе, которое, как показали исследования, должно находиться в пределах от (15:85) до (5:95).

Кроме того, требования к составу цинкнаполненной краски после смешивания компонентов включают в себя необходимость обязательного ее перемешивания перед отбором из основной массы краски небольших разовых доз для проведения окрасочных работ.

ХАРАКТЕРИСТИКИ:

  • Массовая доля порошка цинка в ЦИНАКОЛ 70%
  • Массовая доля порошка цинка в ЦинкАС-М 80%
  • Жизнеспособность ЦИНАКОЛ не менее 48ч
  • Жизнеспособность ЦинкАС-М не менее 48ч
  • Время высыхания ЦИНАКОЛ (до степени 3), не более: при температуре 20оС: 30 мин.
  • Время высыхания ЦинкАС-М (до степени 3), не более: при температуре 20оС: 30 минут

ПАРОСТРУЙНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ЦИНКА

Высокодисперсный порошок цинка с частицами сферической формы и размером (1к10) мкм можно получить исключительно методом испарения и конденсации. В ходе разработки технологии производства такого порошка была создана установка для испарения и конденсации металлов ИКМ. Принципиальная схема установки показана на рисунке.

Установка ИКМ изготовлена и смонтирована в отделении порошков опытно экспериментального участка лаборатории УИМ. На основании опытно-экспериментальных работ была создана пароструйная технология получения высокодисперсного порошка цинка для цинкнаполненных красок. Процесс испарения расплава цинка и конденсации его паров осуществляется при атмосферном давлении инертного газа (аргон, азот), что значительно упрощает технологические операции загрузки чушкового цинка в испаритель и выгрузку готового продукта. Технологический процесс получения порошка осуществляется в непрерывном цикле.

Таким образом, разработана новая эффективная технология получения высокодисперсного порошка цинка, имеющая хорошие перспективы для широкомасштабного промышленного освоения.

НОВЫЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ ЦИНКНАПОЛНЕННЫЕ КРАСКИ

Исходя из изложенных выше требований к компонентам и составу цинкнаполненных красок были разработаны две новые краски марок ЦИНАКОЛ (ТУ 2313-015-50316079-2004) и ЦинкАС-М (ТУ 2310-012-50316079-2003).

В.П.Пастухов, Б.Н.Смирнов, ГНЦ РФ ОАО «Уральский институт металлов»