Антикоррозионное покрытие для цинка и оцинкованной стали

Коррозионная стойкость цинка и цинковых покрытий объясняется наличием поверхностного слоя гидрокарбоната цинка — основного карбоната цинка, который содержит около 40 % карбоната цинка, 55 % гидрата окиси цинка и 5 % воды.

В промышленной среде, почти всегда загрязненной соединениями серы (двуокись серы, трехокись серы, получающаяся в результате фотосинтеза двуокиси), скорость нарушения цинка и цинковых покрытий изменяется в зависимости от процентного содержания серной кислоты, которая получается, в свою очередь, в результате превращения трехокиси серы в серную кислоту при наличии влаги. В Париже содержание сульфатов в дождевой воде составляет 3,5 мг на 1 л, в Женвилье оно составляет 20 мг, а в Обервилье 27,5 мг.

1) Цинковые покрытия по стали получают в заводских условиях одним из следующих способов:

- электролитическим цинкованием, обеспечивающим покрытия лишь слабой толщины;

- горячим цинкованием путем окунания в ванну с расплавленным цинком при температуре порядка 440...450 °C;

- металлизацией (распылением расплавленного цинка с помощью специального распылителя).

Считается, что антикоррозионная защита изменяется в том же направлении, что и толщина таких покрытий, адгезия и некоторые параметры внутренней структуры и поверхностной текстуры которых обусловливают, кроме того, долговечность службы.

Недостаточная адгезия пленок обычных жирных красок к цинку, цинковым литым сплавам и оцинкованной горячим способом стали объясняется, вероятно, следующими основными причинами:

- возможным наличием остаточных налетов (хлористое железо и хлористый цинк) на участках, где оцинкованная горячим способом сталь не была должным образом промыта;

- недостаточной шероховатостью цинковой поверхности, выполненной горячим способом;

- реакцией между цинком и свободными жирными кислотами масел с образованием цинкосодержащих мыл, способных вызвать чрезмерную хрупкость пленок;

- реакцией между цинком и кислотными соединениями (из которых муравьиная кислота), которые получаются в результате деградации, окислением олифовых масел с образованием цинкосодержащих солей с пористой и рыхлой структурой.

Эту адгезию улучшают с помощью одного и (или) другого способа предварительной обработки:

- увеличение шероховатости с помощью вращающейся щетки из стальной проволоки (а не из медной);

- предварительное выставление наружу под влияние атмосферных воздействий на несколько месяцев, после чего зачистка мягкой щеткой из стальной проволоки;

- травление щелочными или кислотными веществами;

- фосфотирование и (или) хромирование;

- нанесение реактивных грунтовочных красок, специальных для цинка и оцинкованной стали.

Нарушение цинка в умеренной степени, вызывающее образование определенной шероховатости его поверхности, получается в результате простого выставления металла наружу на 2 — 3 мес, если речь идет об очень загрязненной атмосфере центров химической и металлургической промышленности, и от 1,5 до 2 лет для чистых сред сельских районов.

Цинк очищается от загрязнений его жировыми веществами с помощью щелочных растворов (например, раствор трехнатриевого фосфата) с последующей нейтрализацией, в данном случае, разбавленной серной кислотой, и ополаскиванием большим объемом воды или просто с помощью органических растворителей (трихлорэтилен, ксилол, этилацетат, четыреххлористый углерод).

Общепринято, что металлоочищающие водные растворы хромата являются менее эффективными, чем металлоочищающие водные растворы соединений фосфатов и хроматов.

Специальные реактивные грунтовки для цинка и оцинкованной стали представляют собой соединения водного раствора ортофосфорной кислоты и суспензии, в спиртовом лаке на поливинилбутирале, пигментов ингибиторов коррозии, среди которых основной цинковый крон.

2) По цинку и цинковым покрытиям, предварительно обработанным, как было сказано выше, могут наноситься следующие типы красок:

а) в качестве грунтовочного и промежуточного слоев

- краски на льняном масле с цинковой пылью, цинковыми белилами и цинковым кроном;

- краски на лаках из алкидных смол, из которых глифталевые смолы, измененные добавлением масел, цинковой пыли и цинкового крона;

- краски на жирных маслах и на лаках на алкидных смолах, на плюмбате кальция.

б) в качестве отделочных слоев

- краски на льняном масле с цинковой пылью и цинковыми белилами;

краски на лаках на алкидных смолах видоизмененных льняным маслом и тунговым маслом, цинковой пылью и цинковыми белилами, с цветными пигментами — железные красные, коричневые и желтые — естественные и (или) искусственные, настоящие зеленые хромовые.

Например, битумные составы простые на каменноугольных и (или) нефтяных смолах или смешанные (например, на ископаемых и синтетических смолах), при необходимости, с использованием пигментов, из которых цинковая пыль, железосодержащие черные и серые (из которых окись слюдяного железа), и с наполнителями, обладающими большой химической устойчивостью (асбест, кремнезем, тальк).

3) Краски на хлорированном каучуке или на изокаучуке (или цинклокаучуке) обладают хорошей адгезией непосредственно к обезжиренным цинку или оцинкованной стали.

Эти нейтральные связующие не воздействуют на металлы; следовательно, они позволяют готовить устойчивые красочные составы с высоким содержанием цинкового порошка, не густеющие и не выделяющие водорода во время их хранения. Хлоркаучуковые или изокаучуковые краски, содержащие 92...95 % цинка (от сухого остатка краски) применимы в качестве грунтовки на оцинкованной стали. Благодаря их высокой концентрации в сухой красочной пленке частицы цинка находятся в электрическом контакте между собой и со слоем цинка, покрывающем стальную деталь. Благодаря анодному потенциалу цинка относительно железа, грунтовочные слои из хлоркаучуковой или изокаучуковой краски с большим содержанием цинкового порошка усиливают защиту стальных деталей, оцинкованных электролитическим или электрическим способом, работающих в морской или пресной воде, подвергаемых воздействию морских брызг или влагонасыщенной атмосферы некоторых производственных помещений (бумажное, кожевенное, винокуренное, текстильное и др. производства). Этот тип антикоррозионной грунтовки с большим содержанием цинкового порошка может покрываться двумя или тремя слоями хлоркаучуковой или изокаучуковой краски, содержащей, в этом случае, химически инертные пигменты. Для элементов, подверженных атмосферным воздействиям, следует предпочесть хлорированный каучук изокаучуку, краски которого подвержены пылению на открытом воздухе.

Благодаря непроницаемости пленки и повышенной стойкости по отношению к минеральным кислотам, хлоркаучуковые и изокаучуковые краски рекомендуются также в качестве защитного покрытия цинковых листов, подвергаемых коррозии кислотным дымом. Ho в этом случае использование цинкового порошка в качестве пигмента-ингибитора коррозии будет, конечно, бесполезным, ввиду чувствительности этого металла к воздействию кислот. Цинк в этом случае можно защитить с помощью покрытия из четырех или пяти слоев, включающих: один тощий грунтовочный слой на масле, пигментированном плюмбатом кальция, один или два промежуточных слоя на хлоркаучуковом лаке, или на хлоркаучуке или изокаучуке, обеспечивающих связь между грунтовочным и отделочным слоями; и, наконец, один или два отделочных слоя на хлоркаучуке или изокаучуке, включающие химически инертные кислотостойкие пигменты (окись слюдяного железа, графит и т. д.).

4) Применение эпоксидных красок. Много возможностей предоставляется с применением смол типа Эпикот, но удовлетворительных результатов непосредственно на оцинкованных поверхностях получено не было.

Для эфиров эпоксидных смол воздушной или печной сушки сцепление несколько лучше по сравнению с тем, которое получают с аналогичными составами, в которых эпоксидная смола заменена глифталевой смолой. Однако это сцепление еще часто бывает недостаточным, что устраняется путем предварительного нанесения грунтовки (wash primer) или фосфотированием.

Труднее обстоит дело с составами, включающими отвердитель (эпикот-полиамины или полиамиды). Действительно, после обработки (грунтования или фосфотирования) на цинке не должно оставаться кислотных продуктов, которые могут повредить реакции, происходящей между различными компонентами, и в результате чего пленка не даст ожидаемых показателей.