1. Общие сведения о коррозии и антикоррозионной защите
Коррозия — это самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в результате химического, электрохимического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Она приводит к снижению прочности и долговечности металлоконструкций, а также к ухудшению их внешнего вида.
Антикоррозионные материалы — это специальные покрытия, которые используются для защиты металлических конструкций от коррозии. Они создают барьер между металлом и окружающей средой, предотвращая контакт металла с влагой, кислородом и другими агрессивными веществами, которые могут вызвать коррозию.
Одним из самых эффективных способов борьбы с коррозией является защита металла с помощью цинка.
Существуют разные методы цинкования металлических изделий. В промышленности широко используется метод горячего цинкования, при котором деталь погружают в ванну с расплавленным цинком. Этот способ позволяет наносить покрытие на конструкции разного веса и размера, но их габариты ограничены размерами ванны.
Другие методы, такие как гальваническое и термодиффузионное цинкование, газотермическое напыление и прочие, обычно используются для покрытия крепежей, метизов и других мелких деталей.
Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки, поэтому выбор технологии защиты зависит от особенностей применения метода, требований к качеству цинкового покрытия, его планируемого срока службы и других факторов. Если использование указанных методов невозможно или сильно осложнено, есть надежное решение — технология холодного цинкования или защита металла с помощью лакокрасочного покрытия, в состав которого входит цинковый порошок.
2. Состав и структура цинконаполненных покрытий.
Цинконаполненные покрытия представляют собой систему, в которую входят:- Порошок цинка. Цинк является основным компонентом, обеспечивающим антикоррозионные свойства покрытия. Увеличение содержания цинка приводит к повышению защитных свойств, так как цинк обладает высокой стойкостью к коррозии и образует на поверхности металла оксидную плёнку, которая предотвращает дальнейшее разрушение, но ухудшает прочность покрытия, поэтому очень важно соблюдать баланс этих свойств.
Выбор пигментов и добавок зависит от условий эксплуатации покрытия и требований к его свойствам.
- Связующее вещество. Это компонент, который обеспечивает адгезию покрытия к поверхности металла и его целостность. В качестве связующих веществ могут использоваться эпоксидные, полиуретановые, хлоркаучуковые, алкидные и другие смолы.
Оптимальное соотношение связующего вещества и других компонентов определяет прочность, эластичность и долговечность покрытия. Недостаточное количество связующего вещества может привести к снижению адгезии и образованию трещин, а избыточное — к уменьшению антикоррозионных свойств.
- Пигменты и добавки. Они придают покрытию определённые свойства, такие как цвет, блеск, устойчивость к ультрафиолетовому излучению, атмосферным воздействиям и так далее. К пигментам относятся железная слюдка, алюминиевая пудра и другие. К добавкам относятся, например, ингибиторы коррозии, которые замедляют процесс разрушения металла.
Выбор пигментов и добавок зависит от условий эксплуатации покрытия и требований к его свойствам.
3. Механизм антикоррозионного действия цинка
Механизм антикоррозионного действия цинка в цинконаполненных покрытиях основан на электрохимической защите стали, которая работает благодаря разности потенциалов между цинком и железом.
3.1 Катодная защита. Цинк имеет больший отрицательный потенциал, чем железо. В присутствии влаги и кислорода цинк начинает корродировать первым, образуя на своей поверхности защитный слой из оксидов и карбонатов цинка. Этот слой предотвращает дальнейшее разрушение цинка и защищает сталь от коррозии.
3.2 Барьерный эффект. Частицы цинка в покрытии создают барьер, который препятствует проникновению влаги и кислорода к поверхности стали. Это замедляет процесс коррозии и увеличивает срок службы покрытия.
3.3 Пассивация поверхности. Оксидная плёнка, образующаяся на поверхности цинка, пассивирует поверхность стали, делая её менее активной к коррозии. Это также способствует увеличению срока службы покрытия.
Таким образом, антикоррозионное действие цинка в цинконаполненных покрытиях основано на его способности «жертвовать собой» ради защиты стали, что делает эти покрытия эффективным средством для предотвращения коррозии металлоконструкций.
4. Преимущества цинконаполненных материалов для защиты металла от коррозии перед горячим цинкованием:
4.1 Простота процесса. Холодное цинкование не требует сложного оборудования и может быть выполнено на месте, без необходимости транспортировки деталей в специализированные цеха. Это упрощает процесс и снижает затраты на логистику.
4.2 Ремонтопригодность. Повреждения или изношенные участки могут быть восстановлены путём локального нанесения нового слоя цинконаполненного материала без необходимости полного перекрашивания всей поверхности. Это существенно сокращает время и затраты на ремонт.
4.3 Отсутствие высоких температур. В отличие от горячего цинкования, холодное цинкование не предполагает использования высоких температур, что исключает риск деформации или повреждения обрабатываемых деталей.
4.4 Широкий спектр применения. Метод холодного цинкования подходит для обработки различных металлических поверхностей, включая сварные швы, резьбовые соединения и труднодоступные места, которые не всегда пригодны для горячего цинкования.
4.5 Экономичность. Холодное цинкование требует меньше финансовых затрат на оборудование и материалы по сравнению с горячим цинкованием. Кроме того, оно позволяет сократить время на подготовку и проведение процесса.
4.6 Экологичность. Отсутствие высоких температур и использование менее токсичных материалов делает холодное цинкование более экологически безопасным процессом по сравнению с горячим цинкованием, снижая риски для окружающей среды и здоровья человека.
4.7 Возможность сочетания с другими покрытиями. Покрытия, полученные методом холодного цинкования, могут служить хорошей основой для нанесения других лакокрасочных материалов, расширяя возможности для дальнейшей защиты и декорирования поверхности.
4.8 Быстрое высыхание. Материалы для холодного цинкования обычно быстро сохнут, что ускоряет процесс обработки и сокращает время простоя.
5. Преимущества цинконаполненных материалов для защиты металла от коррозии перед традиционными антикоррозионными лакокрасочными материалами:
5.1 Долговечность. Благодаря электрохимической защите и барьерному эффекту, цинконаполненные покрытия обеспечивают длительную защиту металлоконструкций от коррозии. Срок их службы может достигать нескольких десятков лет, что снижает затраты на ремонт и замену конструкций в долгосрочной перспективе. Традиционные лакокрасочные материалы обычно имеют более короткий срок службы.
5.2 Экономическая эффективность. Несмотря на более высокую стоимость по сравнению с некоторыми традиционными лакокрасочными материалами, использование цинконаполненных покрытий является экономически выгодным решением в долгосрочной перспективе из-за их долговечности и снижения затрат на обслуживание и ремонт конструкций.
6. Рекомендации по выбору цинконаполненного материала в зависимости от условий эксплуатации
Содержание цинка и толщина покрытия в зависимости от агрессивности среды
- Для умеренных условий эксплуатации: подойдут стандартные цинконаполненные покрытия с содержанием цинка около 80–90%. Толщина покрытия должна составлять 60–100 мкм. Такие покрытия обеспечивают хорошую защиту от коррозии в условиях, где нет сильных агрессивных воздействий.
- Для агрессивных сред, таких как морская вода или промышленная атмосфера: рекомендуется использовать высоконаполненные цинконаполненные материалы с содержанием цинка более 95%. Толщина покрытия может составлять 100–200 мкм и более. Эти покрытия обладают повышенной стойкостью к воздействию химических веществ, влаги и других агрессивных факторов.
- Для экстремальных условий эксплуатации (?): в таких случаях лучше всего подходят сверхвысоконаполненные цинковые покрытия, которые содержат до 99% цинка. Толщина покрытия составляет 200–300 мкм и больше. Они обеспечивают максимальную защиту от коррозии даже в самых суровых условиях.
6 Технология нанесения цинконаполненных покрытий включает несколько ключевых этапов:
6.1 Подготовка поверхности. Для использования составов холодного цинкования окрашиваемая поверхность требует качественной подготовки поверхности - до степени чистоты Sa 2 ½ по ISO 8501–1 или степени 2 по ГОСТ 9.402 с требуемым профилем шероховатости. Чистота подготовленной поверхности и шероховатость являются важной составляющей в обеспечении высоких сроков службы данных покрытий. Поверхность, на которую будет наноситься покрытие, должна быть тщательно очищена от ржавчины, грязи, жира и других загрязнений. Это можно сделать с помощью пескоструйной обработки, дробеструйной очистки.
6.2 Нанесение цинконаполненного состава. Цинконаполненный состав наносится методом распыления, кистью или валиком. Важно следить за равномерностью нанесения и избегать образования подтёков. Рекомендуемая толщина слоя составляет 60–100 мкм для умеренных условий эксплуатации, 100–200 мкм — для агрессивных сред и 200–300 мкм и более — для экстремальных условий.
6.2 Сушка. После нанесения покрытия поверхность необходимо высушить в соответствии с рекомендациями производителя. Время сушки зависит от температуры окружающей среды, влажности и типа связующего вещества.
6.3 Контроль качества. После высыхания покрытия проводится визуальный осмотр поверхности на наличие дефектов, таких как трещины, пузыри, отслоения. Также измеряется толщина покрытия с помощью толщиномера.
6.4 Финишная обработка. При необходимости на высохшее покрытие можно нанести дополнительный слой или несколько для улучшения декоративных свойств или увеличения срока службы.
7 Где наиболее оптимально использовать материалы с использованием цинка?
Цинконаполненные покрытия отличаются высокой устойчивостью к влиянию агрессивных веществ, таких как морская вода, кислоты, щёлочи и прочие химические соединения. Они имеют хорошую адгезию к металлическим поверхностям, что гарантирует прочное сцепление покрытия с основой. Кроме того, цинконаполненные материалы устойчивы к износу и механическим воздействиям. Благодаря этим характеристикам системы покрытий с цинконаполненным материалами широко используются во многих отраслях, таких, как:
- строительство и архитектура;
- транспорт и логистика;
- энергетика и нефтегазовая промышленность;
- сельское хозяйство и животноводство.
С их помощью также защищают конструкции морских и прибрежных гидротехнических объектов (платформы, причалы для морской нефтедобычи), мосты и другие сооружения, предназначенные для длительного использования.
8 Цинконаполненная антикоррозионная система материалов БАСА:
Цинконаполненная система БАСА разрабатывается и производится компанией с 2012 года . Система трехслойного покрытия для защиты металлических поверхностей включает в себя следующие материалы:
2К ЭП-0111Ц, 2К ЭП-0110, 2К ПУ-110.
2К ЭП-0111Ц : двухкомпонентная эпоксидная цинконаполненная грунтовка с высоким содержанием цинка, в состав которой входят высококачественные цинковые хлопья, сферический цинк и цинковая пыль. Цинковые хлопья, всплывая к поверхности при формировании покрытия, затрудняют прохождение воды и других агрессивных составляющих к защищаемому металлу, сферический цинк и цинковая пудра надежно заполняют промежутки, формируя надежную антикоррозионную защиту с мощным гальваническим эффектом. Поставляется комплектно: основа грунтовки и отвердитель.
Грунтовка 2К ЭП-0111Ц используется в качестве первого грунтовочного слоя в системах окраски в условиях морской или влажной промышленной атмосферы в случаях, где необходима длительная антикоррозионная защита стальных поверхности различного назначения: транспортные сооружения, стальные резервуары, трубопроводы, морские и речные суда, гидротехнические сооружения, стальные конструкций различного назначения, эксплуатирующихся в том числе в агрессивных средах, морской воде, морском климате, погруженные в землю, на производствах с агрессивной средой.
2К ЭП-0110:
Двухкомпонентная эпоксидная грунтовка с высоким содержанием сухого остатка. Используется в качестве промежуточного слоя, обеспечивая высокую долгосрочную антикоррозионную защиту в системах, рассчитанных для эксплуатации в условиях высоких коррозионных нагрузок.
2К ПУ-110:
Двухкомпонентная полиуретановая эмаль. Используется в качестве финишного покрытия в системе с эпоксидными грунтовками, где требуется длительная атмосферостойкость с сохранением хороших декоративных качеств.
Срок службы данной системы составляет не менее 20 лет в условиях УХЛ1 по ГОСТ 15150.
На систему получены заключения:
- Климатические испытания ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей»
- Заключение АО «ЦНИИС» для длительной защиты металлоконструкций транспортных сооружений не менее 20 лет в условиях УХЛ1 по ГОСТ 15150.
Чтобы проконсультироваться по материалам, которые наиболее эффективно защитят ваши металлические конструкции от коррозии, советуем обратиться к нашим специалистам.
Вы можете позвонить по телефону +7 (499) 638 89 99, написать на электронную почту info@basa.pro или заполнить форму «связаться с нами» на нашем сайте.