Продолжаем цикл бесед о лакокрасочных материалах и связанных с ними вопросах. Тема нашего сегодняшнего разговора – коррозия и защита от нее при помощи лакокрасочных материалов. Коррозия в переводе с латыни означает «разъедание», это легко объясняет природу данного понятия. Коррозия, по своей сути, является самопроизвольным процессом разрушения металлов, вследствие химических и физико-химических взаимодействий с окружающей средой. Причиной этого является отсутствие термодинамической устойчивости металла при воздействии агрессивных веществ, которые находятся в контактирующей с ним среде (влага, промышленные газы, кислоты и щелочи и т.д.). Коррозия, воздействуя на металл, может привести к его полному разрушению. Поэтому предотвращение и борьба с возникающей коррозией является важной задачей.
Коррозию можно классифицировать по следующим признакам: 1. по типу агрессивной среды газовая коррозия коррозия в неэлектролитах коррозия в электролитах атмосферная коррозия подземная коррозия коррозия под воздействием блуждающих токов биокоррозия 2. по характеру разрушения сплошная коррозия равномерная коррозия неравномерная коррозия избирательная коррозия местная коррозия язвенная коррозия точечная коррозия коррозия пятнами сквозная коррозия межкристаллитная коррозия 3. по механизму протекания процесса коррозии химическая электрохимическая Как мы видим, виды коррозии представлены широко, а вот методы защиты не так многочисленны: 1. электрохимический метод – позволяет уменьшить разрушительный процесс на основе закона гальваники; 2. уменьшение агрессивной реакции производственной среды; 3. химическое сопротивление металла; 4. защита поверхности металла от неблагоприятного воздействия окружающей среды. Электрохимическая защита основана на действии электрического тока, под его постоянным воздействием коррозия прекращается. Внедрение ингибиторов в агрессивную среду, контактирующую с металлом, позволяет снизить скорость коррозийных процессов. Химическое сопротивление и защита поверхности относятся к пленочным способам сохранения. Они уже могут применяться как на стадии изготовления металлоизделий, так и в момент эксплуатации. Выделяют следующие способы: лужение, оцинковку, покраску и ряд др. Использование лакокрасочных материалов – наиболее популярный способ защиты металла от коррозии. Лакокрасочное покрытие создает защитный слой, который создает препятствие для воздействия агрессивной среды на металлоконструкцию или изделие.
Лакокрасочные материалы как средство защиты от коррозии.
При правильном подборе материала и способа нанесения ЛКП обеспечивается достаточно надежная защита металлических конструкций от коррозии в атмосфере и ряде коррозионных сред (например – окраска речных и морских судов, водонапорных баков, нефтяных танков, промышленных металлоконструкций и мостов и др.) Основными достоинствами лакокрасочных покрытий являются:
1) сравнительная дешевизна;
2) относительная простота нанесения;
3) легкость восстановления разрушенного покрытия;
4) сочетаемость с другими способами защиты, например протекторной защитой, фосфатными и оксидными покрытиями;
5) возможность получения покрытий различных цветов, обладающих наряду с защитными еще и декоративными свойствами.
Основным недостатком лакокрасочных покрытий является их сравнительно невысокие механическая прочность, стойкость в водной среде, низкая термостойкость. Предельная температура эксплуатации ЛКП составляет 150 – 200ºС (исключение составляют покрытия на основе кремнийорганических ЛКМ). Эффективность применения лакокрасочных покрытий целесообразна при условии долговечности эксплуатации не более 10 лет. Если требуется повышение долговечности эксплуатации металлического изделия, то следует применять комбинированные покрытия. Например, оцинковка плюс лакокрасочное покрытие. Такое покрытие позволяет увеличить срок защиты до 30 лет.
Защитное действие лакокрасочного покрытия заключаются в создании на поверхности металлического изделия сплошной пленки, которая препятствует агрессивному воздействию окружающей среды и предохраняет металл от разрушения. В первую очередь это достигается за счет увеличения длины пути коррозионных агентов к металлической подложке – т.е. уменьшения проницаемости лакокрасочного покрытия. Существенное влияние на проницаемость пленки покрытия оказывает форма частиц пигмента в ЛКМ. Наибольшим барьерным эффектом обладают прокрытия, содержащие частицы пигмента чешуйчатой формы (слюда, алюминиевая пудра, железная слюдка, некоторые марки микроталька и др.). Эти частицы располагаются в покрытии параллельно подложке, перекрывая ее подобно черепице и затрудняя доступ коррозионных агентов. Кроме пассивной барьерной защиты, снижающей скорость диффузии коррозионных агентов к металлической подложке, ЛКМ могут препятствовать коррозии при помощи входящих в их состав компонентов – противокоррозионных пигментов и ингибиторов коррозии.
Противокоррозионные пигменты по механизму защиты можно подразделить на пигменты – ингибиторы анодного процесса коррозии и ингибиторы катодного процесса коррозии. Первые предотвращают процесс ионизации металла, выделяя ионы, образующие на анодных участках пассивные пленки, изолирующие поверхность (хроматы и фосфаты металлов, свинцовый сурик, ферриты). Вторые – пигменты-ингибиторы катодного процесса – снижают скорость диффузии коррозионных агентов к подложке за счет повышения рН на границе «лакокрасочное покрытие – подложка», в результате чего образуются плотные слои нерастворимых солей, изолирующих катодные участки. К таким пигментам можно отнести пигменты, обладающие основными свойствами – крона, цинковые и свинцовые белила, карбонаты. Замедление скорости диффузии коррозионных агентов достигается также за счет уплотнения и ориентации пленкообразователя вблизи поверхности частиц пигмента при их взаимодействии с пленкообразователем. Такой способностью обладают пигменты содержащие окисляющие и комплексообразующие ионы – крона, цинксодержащие пигменты и ряд других. Пигменты, обладающие более высокой растворимостью, обеспечивают противокоррозионную защиту в начальный период эксплуатации лакокрасочного покрытия. Малорастворимые пигменты способствуют сохранению противокоррозионных свойств покрытий в ходе его длительной эксплуатации. Поэтому на практике в рецептурах противокоррозионных ЛКМ используют смеси пигментов разной растворимости. Кроме того, ряд пигментов могут связывать коррозионно-активные газы и жидкости за счет физико-химического или химического взаимодействия с ними (технический углерод, оксид цинка, диоксид титана, цинковые крона и ряд др.). В состав грунтовки или грунт-эмали может входить ингибитор коррозии – вещество, которое, адсорбируясь на поверхности металла, делает её потенциал положительнее, тем самым замедляя процесс коррозии. Т.е. механизм действия ингибиторов коррозии имеет электрохимическую природу.
Известно большое количество веществ, которые можно рассматривать в качестве ингибиторов коррозии. Наиболее четко ингибиторное действие выражено у аминов (например – циклогексиламина), соединений, тиолов, мочевины сульфидов, альдегидов и др. ЛКМ для защиты от коррозии
Как уже было сказано выше, для защиты от коррозии применяются два типа ЛКМ – грунтовки и грунт-эмали. Среди грунтовок следует упомянуть следующие наиболее популярные марки:
• ГФ-021 – алкидная грунтовка красно-коричневого цвета. Одна из самых недорогих и, как следствие, не самых лучших противокоррозионных грунтовок. Входящий в ее состав красный железоокисный пигмент – довольно слабый противокоррозионный компонент, поэтому защита от коррозии достигается только лишь за счет барьерного эффекта, т.е. удлинения пути и снижения скорости движения агрессивных агентов (влаги, промышленных газов) к металлической подложке. Аналогичными свойствами обладает и грунтовка ГФ-0163.
• ФЛ-03К – грунтовка коричневого цвета на основе фенол-формальдегидной смолы. Содержит в своем составе противокоррозионные пигменты, поэтому наряду с барьерной защитой ингибирует катодный процесс коррозии. В связи с этим она является более предпочтительной в плане защиты от коррозии по сравнению с ГФ-021. К тому же, время высыхания грунтовки ФЛ-03К в три раза ниже.
• ЭФ-065 красно-коричневая – эпокси-эфирная грунтовка, в рецептуру которой также входят противокоррозионные пигменты. Используется с судостроении и судоремонте, для окраски тепло- и электровозов, пассажирского и грузового подвижного состава и др. Время высыхания грунтовки ЭФ-065 – не более 5 часов.
• ЭП-0199 и другие эпоксидные грунтовки. Это двухупаковочные системы, состоящие из основы и отвердителя, смешиваемых перед нанесением. Эти грунтовки обладают временем высыхания 24 часа и гарантируют надежную защиту от коррозии как за счет входящих в их состав противокоррозионных пигментов, так и благодаря типу пленкообразователя – эпоксидным смолам, обеспечивающим образование прочной, твердой пленки, стойкой к действию различных агрессивных сред и обладающей высокой адгезией к металлической поверхности. Срок службы эпоксидных покрытий может доходить до десяти лет.
• Грунт-эмаль ХВ-0278 – быстросохнущая противокоррозионная грунт-эмаль различных цветов на основе поливинилхлоридной хлорированной смолы, применяемая для окраски как по чистым, так и по прокорродировавшим металлическим поверхностям. В ней реализуются сразу три защитных механизма от коррозии: барьерный, защита посредством противокоррозионных пигментов и ингибиторов коррозии. При нанесении в два слоя сочетает в себе свойства противокоррорзионной грунтовки и эмали.
• Алкидно-уретановые грунт-эмали (АУ-1-201, АУ-1417, АУ-1356, АУ-1522, «Металл-Протект», «Флекс-Протект» и многие другие). Аналогично грунт-эмали ХВ-0278 использует все три механизма защиты от коррозии (барьерный, пигменты и ингибитор коррозии). При этом покрытие на его основе – гладкое, ровное, полуглянцевое и обладает повышенной прочностью и атмосферостойкостью. Время высыхания алкидно-уретановых грунт-эмалей составляет от 1 до 4 часов. • Полиуретановые грунтовки и грунт-эмали – УР-0442, УР-0173 (цинкнаполненная), УР-1-202, имеющие время высыхания 5 – 6 часов, обладающие отличной адгезией и повышенной стойкостью к агрессивным средам. • Отдельную группу представляют антикоррозионные ЛКМ на основе кремнийорганических соединений – эмали КО-174, КО-198, ОС-11-07, ОС-12-03, ОС-82-03 и другие. Как правило, все они обладают малым временем высыхания, покрытия на их основе – твердые, атмосферостойкие, с хорошей адгезией. Особенностью кремнийорганических ЛКМ является практически полная их несовместимость с другими лакокрасочными материалами (в том числе и старыми покрытиями, перекрываемыми поверх). О подготовке поверхности Перед тем как нанести покрытие, обрабатываемую поверхность нужно подготовить: очистить ее от рыхлой пластовой ржавчины, удалить пыль, грязь, обезжирить. Если поверхность была ранее окрашена, необходимо удалить остатки непрочно держащегося покрытия механическим способом (металлическая щетка, наждачная бумага, песко- или дробеструйный метод) или химическим (смывка для удаления старого ЛКП). Только после этого наносится грунтовка или грунт-эмаль, образующая защитный слой. Допускается нанесение грунтовки или грунт-эмали на металлическую поверхность со следами плотной, трудно удаляемой ржавчины.
