Печать
Опубликовано: 28 октября 2014 28 октября 2014
Просмотров: 10301 10301

В случае атмосферной коррозии наилучшим способом защиты изделий является нанесение защитных антикоррозийных покрытий. Антикоррозийные покрытия изолируют металл от коррозионной атмосферы, предотвращая его разрушение. Защитные антикоррозийные покрытия отличаются друг от друга способами нанесения и составом и бывают:

1.        Органические

2.        Металлические

3.        Керамические

 Основные требования к антикоррозийным покрытиям:

- Хорошая адгезия к защищаемой поверхности;

- Сравнимые физические свойства антикоррозийного покрытия с защищаемым металлом, прежде всего коэффициент теплового расширения;

- Абразивная стойкость и износоустойчивость;

- Стойкость к воздействию окружающей среды, УФ и солнечных лучей;

- Нетоксичность;

- Экономичность (высокая кроющая способность, низкая себестоимость);

- Легкость эксплуатации (антикоррозийные покрытия легко наносятся и чистятся).

При атмосферной коррозии железа анодная и катодная реакции протекают следующим образом:

Fe   Fe2+ + 2е-

 - + 1/2О2 + Н2О  2ОН-.

 Анодную реакцию замедляет присутствие подавляющего высвобождение электронов железа активного красителя типа цинка. Также она тормозится при образовании пассивационной пленки в присутствии активных веществ – хроматов, фосфатов и силикатов. Катодная реакция замедляется при перекрытии доступа кислорода к защищаемой поверхности. Присутствие влаги снижает электрическое сопротивление антикоррозийных покрытий, поэтому необходимо стремиться к их гидрофобности.

Органические антикоррозийные покрытия.

Нанесение данного типа антикоррозийных покрытий не представляет никакой трудности. Краска необходимой консистенции наносится на защищаемую поверхность кистью или распыляется на нее. После высыхания образуется плотно прилегающая к поверхности металла пленка. Для повышения адгезии покрытия к металлу краску можно предварительно разогреть до температуры 150-250ОС и дать ей высохнуть 10-30 минут.

Основным недостатком органических антикоррозийных покрытий, в отличие от металлических, является возможность диффузии сквозь них влаги, кислорода и галогенид-ионов, т.е. веществ вызывающих коррозию. Степень проникновения обуславливается молекулярной массой материала антикоррозийного покрытия и его химической структурой. Нанесение покрытия одного типа чаще всего не обеспечивает надежной защиты от коррозии. Поэтому антикоррозийные покрытия обычно представляют собой систему из двух или трех покрытий, при этом каждый слой выполняет свою определенную функцию. Сочетание покрытий позволяет обеспечить высокий уровень защиты от коррозии. Система антикоррозийных покрытий состоит из грунтовочного слоя, нижнего и верхнего слоя.

Грунтовка обеспечивает хорошую адгезию к защищаемой поверхности и служит подложкой для нанесения последующих слоев. Грунтовка обычно содержит в составе конденсаторную пыль (мелкодисперсный порошок цинка с добавкой оксида цинка). Образуя гальваническую пару с основным металлом (железом), она предотвращает его коррозию. Трудность заключается в необходимости наличия проводящей среды и обычно для этого служит присутствующая на поверхности влага, которая со временем ускоряет коррозию. Также может применяться краситель на основе силиката цинка.

Другой тип грунтовки действует на анодные центры, электрически изолируя их. Это осуществляется за счет оксидного слоя, присутствующего на аноде. Либо с этой целью можно применить фосфатирование защищаемой поверхности.

Нижний слой антикоррозийного покрытия создает связь между наружным слоем и грунтовкой. Верхний слой должен слабо проницаем для коррозионных веществ, устойчив к воздействию УФ-, солнечных лучей, атмосферных явлений.

 

Рис. 1. Схема защитного антикоррозийного покрытия.

Принято выделять три главные составляющие лакокрасочных антикоррозийных покрытий:

- Краситель: обычно присутствует в мелкодисперсной форме, покрывая всю защищаемую поверхность.

- Разбавитель: добавляют для придания необходимой вязкости и технологичности.

- Связующее: обычно это полимерное органическое вещество, которое связывает частицы красителя друг с другом и обеспечивает хорошую адгезию покрытия к металлу.

Краситель.

Обычно применяют неорганические красители, поскольку органические обесцвечиваются под воздействием УФ-, солнечных лучей, атмосферных явлений.

Краситель должен хорошо смачиваться связующим, при воздействии окружающей среды не изменять своих свойств, не поглощать влагу, желательно, чтобы частицы красителя не проводили электрический ток. Форма частиц красителя предпочтительна чешуйчатая для удлинения пути коррозионных веществ, препятствуя их диффузии (рис. 2).

 

Рис. 2. Чешуйчатая форма частиц красителя удлиняет путь коррозионных веществ, препятствуя их диффузии.

Объемная доля красителя в покрытии составляет 25-35%. Ее повышение ухудшает защитные свойства покрытия. Гранулометрический состав красителя тщательно подбирается для однородности краски.

Разбавитель.

Разбавители добавляют в краску для улучшения ее технологичности. После нанесения покрытия разбавитель испаряется. Следует учитывать, что слишком высокая скорость испарения приведет к наличию дефектов покрытия. После испарения разбавителя не должно оставаться никаких нелетучих соединений, которые могут ухудшить антикоррозионные свойства покрытия.

Распространенные разбавители: метилэтилкетон, высшие спирты (бутанол), ксилол. Применяют также смеси, например, ксилол-бутанол для эпоксидных смол.

Связующее.

Именно связующие вещества определяют качество антикоррозийного покрытия. Чаще всего используют органические связующие, которые после отверждения приобретают свойства необходимые для защиты поверхности.

Связующие бывают природные и синтетические. Природные – льняное, оливковое, касторовое масла, шеллак, канифоль. Синтетические связующие позволяют получать более широкий спектр свойств.

Свойства основных полимерных связующих важные с точки зрения защиты от коррозии представлены в табл. 1.

Таблица 1. Свойства основных полимерных связующих, используемых в антикоррозийных покрытиях [1].

Пластик

Поглощение
влаги 24 ч., %

Кислород и озон

Высокий
вакуум

Термопласты

Фторуглероды

0,0

Инертны

-

Метилметакрилат

0,2

R

Разлагается

Нейлон

1,5

SA

-

Простой полиэфир (хлорированный)

0,01

R

-

Полиэтилен (низкой плотности)

0,15

А

F

Полиэтилен (высокой плотности)

0,1

А

F

Полипропилен

0,01

А

F

Полистирол

0,04

SA

Р

Поливинилхлорид

0,10

R

-

Винил (хлорид)

0,45

R

Р

Термореактивные пластмассы

Эпоксидные смолы

0,1

SA

 

Фенольные смолы

0,6

-

-

Полиэфиры

0,2

А

 

Силикон

0,15

R

 

Мочевины

0,6

А

-

           Обозначения в таблице:R - стоек, А - сильно подвержен действию, F - средне, Р – слабо, SA — незначительно.

Добавки.

Добавки вводятся для повышения адгезии, технологичности, улучшения физических свойств антикоррозийных покрытий.

С течением времени свойства антикоррозийных покрытий ухудшаются. Через поры, существующие даже в самом качественном органическом покрытии, просачивается влага. Существует еще ряд причин, таких как  некачественное нанесение, старение связующего и др.

Новым направлением в создании органических антикоррозийных покрытий является применение полианилина, самого известного представителя проводящих полимеров. В основе антикоррозийных свойств полианилина лежит предотвращение или замедление им процесса окисления металла кислородом воздуха. Ряд авторов объясняет это следующим образом. Определенные фрагменты молекулы полианилина обладают более высоким окислительно-восстановительным потенциалом по сравнению с окислительно-восстановительным потенциалом кислорода. Поэтому полианилин окисляет ион кислорода О2- до молекулярного кислорода, что ингибирует окисление металла.

Металлические антикоррозийные покрытия.

Самый распространенный метод защиты от коррозии – это нанесение металлических антикоррозийных покрытий. Данный тип покрытий имеет хорошую адгезию и может наноситься множеством способов: окунанием, гальванизацией, напылением (плазменнымсверхзвуковым и др.), электроискровым методом и др.

Надежность металлического антикоррозийного покрытия обусловлена его положением в электрохимическом ряду напряжений относительно защищаемого металла. Если покрытие катодно по отношению к основному металлу, например как хром, мель, свинец или никель но отношению к железу, то образование оголённой поверхности в результате повреждения или некачественного нанесения приводит к интенсивной локальной коррозии из-за невыгодного соотношения площадей электродов. Если же покрытие анодно, как в случае цинка или алюминия по отношению к железу, то образование оголённой поверхности основного металла не вызывает таких катастрофических последствий, как в предыдущем случае. Поверхность оказывается защищенной катодно.

При разработке антикоррозийных покрытий необходимо учитывать совместимость металлов.

Керамические антикоррозийные покрытия.

Применение этого типа покрытий актуально только для высокотемпературных изделий, поскольку очень сложно обеспечить высокий уровень адгезии керамики к металлу.

Литература:

Р. Ангал. Коррозия и защита от коррозии. Изд-во «Интеллект», 2013. – 344 с.