Продажа
профессиональных
антикоррозийных
красок
Объекты применения
Критерии выбора материалов для холодного цинкования

Критерии выбора материалов для холодного цинкования


30 июля 2012

В прошлой статье  мы попытались сравнить горячий и холодный методы цинкования. Как было отмечено в предыдущей статье, оба метода цинкования взаимно дополняют друг друга.

Наиболее яркий пример заключается в следующем: горячецинковое покрытие имеет такой недостаток,  как неремонтопригодность,  и окрашивать поврежденные участки составами, содержащими металлический цинк, является вполне логичным решением проблемы.

Однако первый цинконаполненный состав, появившийся в начале 40-х годов, требовал термической обработки после нанесения, и применять для этих целей ЦНС стало возможным только после того, как лакокрасочная промышленность смогла предложить достаточно технологичные марки. От сюда, собственно, и произошло их название как составов для холодного цинкования. Некоторые производители ЛКМ интерпретировали этот термин в выгодном для себя свете, и в результате сегодня так может называться любой ЦНС, независимо от его типа, а данный термин уже ошибочно понимается как общедоступный  метод  нанесения  цинкового покрытия, т.е. как удобная альтернатива горячему цинкованию. Но полноценна ли такая замена?

Понятие «цинкование »

Прежде всего следует разобраться с терминологией. Раз уж один и тот же материал (цинк) может быть нанесен различными способами, то следует убедиться в равноценности получаемых покрытий. Под лужением или окраской подразумевается нанесение олова или краски. Следовательно, цинкование подразумевает нанесение цинка, и ни что иное.  Если  необходимо  получить  покрытие, сравнимое по долговечности с горячецинковым, и при этом требуется дополнительная окраска, то речь идет уже о комплексной системе покрытий (КСП) , где функция цинкового грунта – защитить от подпленочной коррозии и последующего отслоения наружное изолирующее покрытие, а функция наружного покрытия – минимизировать доступ электролита к цинковому грунту, и тем самым сократить расход металлического цинка. Горячеоцинкованная сталь также может быть окрашена, что особенно рекомендуется в агрессивных условиях эксплуатации, но окраска не включается в понятие «цинкование» - такая система покрытий в мировой  практике  называется   дуплексной ,  и срок ее службы оценивается в сумму сроков службы каждого покрытия, умноженную на 1,5-2.

Следовательно, вести речь о холодном цинковании в чистом виде можно только применительно к монослойным покрытиям, сочетающим в себе обе эти функции. Из чего также следует, что если в качестве альтернативы горячему цинкованию предлагается КСП на основе цинкового грунта, то сам по себе такой грунт не сопоставим с ним.

Свойства ЦСС

Сегодня применение ЦНП для катодной защиты

стали является твердо-устоявшейся практикой, и даже многократный рост цен на цинк не оказал влияния на объемы их потребления. Но при всем своем многообразии они подразделяются на два основных типа: органические (эпоксидные, полиуретановые, полистирольные и т.д.) и неорганические (силикатные), что определяется природой их связующего.

В США при окраске новых сооружений, таких как мосты и оффшорные платформы, применяются в основном неорганические на основе этилсиликатного связующего. Эпоксидные (органические) используются только для ремонта покрытий, сильно  поврежденных  при монтаже.  В Европе, наоборот, в основном, применяются эпоксидные ЦНС, особенно  при окраске  оффшорного  оборудования в Великобритании и Норвегии. В Австралии широко распространены неорганические покрытия на основе жидких стекол.

Возникает вопрос, чем обусловлена такая разница в предпочтениях – привычками или разницей в свойствах упомянутых материалов? В поисках ответа американскими и европейскими специалистами проведено много исследований в этой области. Сделан анализ свойств обоих типов покрытий как самостоятельных, так и в сочетании с финишными.

Связующее

Содержание  пигмента  в ЦСС  выше  критической объемной концентрации пигмента (КОКП), что предъявляет повышенные требования к связующему. Несмотря на то, что покрытия на неорганической основе наносятся в жидком виде, по характеристикам они сходны с керамическими, получаемыми методом наплавления. Полимеризация силикатного связующего идет одновременно с химическими реакциями между ним, цинковым пигментом и сталь- ной подложкой. В результате образуется сплошная, твердая, стойкая к истиранию электропроводящая полисиликатная матрица (рис. 1). Она очень инертна и не подвержена разрушению в условиях морского климата и большинства промышленных регионов, за исключением тех, где имеет место воздействие сильных кислот и щелочей (это относится ко всем ЦНП в большей или меньшей степени). ЦСС с хорошо сбалансированной рецептурой имеет отличную адгезию к стальной подложке, высокую термостойкость, твердость, стойкость к истиранию, сырой нефти и светлым нефтепродуктам, смазочным материалам и растворителям. Исключительная стойкость к радиации, включая проникающую, обеспечивают отличную атмосферостойкость  и отсутствие таких дефектов, как меление, растрескивание и др. И что особенно важно, ЦСП препятствуют распространению подпленочной коррозии.

Электропроводящая полисиликатная матрица

Основой полимерной цепочки силикатного связующего является последовательность атомов кремния и кислорода: O - Si - O - Si - O – Si. Связующим же компонентом органических ЦНС являются органические смолы, основой полимерной цепочки которых  является  последовательность  атомов углерода: - C - C - C – C. Прочность кремний-кислородной связи составляет 445 КДж/моль, а углерод- углеродной - 358 КДж/моль. Это означает, что для разрыва первой требуется большая энергия активации. Этим и объясняется более высокая стой- кость полимеров на кремниевой основе. В то время как кремний-кислородный полимер не подвержен воздействию  УФ-излучения,  не вступает  в реакцию с атмосферным кислородом и большинством окислителей (поскольку уже является оксидом), то органические  связующие  быстро  выгорают  и начинают мелить. Скорость истощения эпоксидного покрытия под воздействием УФ-излучения может достигать 15 мкм в год, а толщина цинксиликатного покрытия знаменитого австралийского водопровода остается неизменной уже 66 лет.

Как следствие, органические ЦНП требуют дополнительного защитного покрытия и предназначены для использования в качестве протекторного грунта. Широкому распространению они обязаны хорошей адгезией как к чистому металлу, так и к неметаллическим субстратам (ржавчине, окалине, прилежащим участкам старого покрытия). Однако это свойство не компенсирует дефекты подготовки поверхности (электрический контакт цинка со сталью является основным условием образования гальванопары). Поскольку эпоксидная смола является диэлектриком, содержание цинкового пиг- мента должно составлять не менее 90-95% по весу. Связующее покрытия не имеет химических связей с подложкой и цинковым пигментом, относительно пластично, и в условиях повышенной влажности по мере накопления продуктов коррозии цинка в его плоскости нарастает напряжение сжатия, проявляющееся вздутием и отслоением или расслоением. Это в итоге ведет к подпленочной коррозии. Органические грунты теряют свою катодную активность через несколько месяцев, недель или даже часов, т.е. преобразуются в покрытия изолирующего типа, уже не обеспечивающие должной катодной защиты даже  на идеально  подготовленной  подложке. ЦСС же весьма толерантны в отношении концентрации цинкового пигмента в покрытии, поскольку это не отражается на их катодной активности, которую они могут сохранять до трех лет.

Чувствительность к загрязненности поверхности растворимыми солями

Цинксиликаты менее чувствительны к наличию водорастворимых  солей соляной  кислоты  на поверхности. Установлено, что при содержании соли в количестве 15 мг/м2 на поверхности подложки, на эпоксидном покрытии в погружных условиях, образуются вздутия. Системы на основе ЦСС успешно выдерживали концентрацию соли 50 мг/м2. Проект стандарта ISO 15235 от 10.09.1998 определяет концентрацию водорастворимых солей в количестве выше 3-7 мг/м2  как представляющую риск образования вздутий для систем на основе ЭП/ЦНС, и 50 мг/м2  – для систем на основе ЦСС, рассчитанных на эксплуатацию в погружных условиях в пресной воде. Также было обнаружено, что этилсиликатные ЦНС менее чувствительны к вторичной коррозии на поверхности подложки, чем эпоксидные.

Таблица 1.

 

Система Покрытий

 

ТСП

Коррозия поверхности

Коррозия вдоль царапин, ширина

ЦСС/

промежуточное ЭП покрытие/

финишное ЭП покрытие

 

300 мкм

 

отсутствует

 

отсутствует

ЭП-цнС /

промежуточное ЭП покрытие/

финишное ЭП покрытие

 

300 мкм

 

отсутствует

 

4 см

ЭП-цнС /

2 промежуточных ЭП покрытия/

финишное ЭП покрытие

 

375 мкм

 

отсутствует

 

2,5 см

 

Эффективность самостоятельных покрытий ЭП-ЦНС

Испытания в камере солевого тумана выявляют существенное  различие между двумя типами ЦНС. При ТСП 75 мкм на абразивно обработанной стали  в соответствии  со стандартом  SA 2,5 ЦСС показывают исключительный результат на сопротивление коррозии в области царапин – до 10000 часов. Эпоксидные ЦНС при тех же условиях начинают разрушаться после 1000 часов испытаний. По данным министерства транспорта Флориды, анализ эффективности самостоятельных покрытий на мостовых конструкциях в условиях морского климата показал, что срок безупречной службы ЦСС достигает 18 лет, а органические ЦНС не выдерживают более 18 месяцев. Сделано заключение, что по механизму защиты многие из апробированных органических ЦНС являются не катодными, а скорее изолирующими (как обычные краски).

Эффективность цинковых  грунтов в комплексной системе покрытий

Эпоксидные материалы имеют определенные преимущества   перед ЦСС. Например,   условия норвежского климата - низкие температуры, а особенно  низкая  влажность  воздуха  - не позволяют сформироваться полноценной пленке этилсиликатного покрытия. Для эпоксидов эти условия не столь критичны. Их отверждение зависит от температуры, а не от наличия или отсутствия финишного покрытия,  и продолжается  под ним беспрепятственно.   Для отверждения  этилсиликатных   ЦНС требуется доступ атмосферной влаги и относительной влажности воздуха не менее 50%. После нанесения финишного покрытия отверждение резко замедляется. Поэтому перед окраской важно дать этилсиликатному ЦНС время отвердиться, для чего в целом требуется 24-72 часа. Эпоксиды имеют лучшую адгезию к существующим покрытиям, поэтому более пригодны для ремонта. По этим причинам наибольшее распространение в Европе получила комплексная система покрытий: эпоксидный цинконаполненный грунт/промежуточный эпоксидный грунт/полиуретановое финишное покрытие.

Испытания, проведенные специалистами компании Ameron B.V. совместно с лабораторией в Га- арлеме, Нидерланды, показали уже не 10-кратное, но двойное превосходство систем покрытий на основе ЦСС перед системами с эпоксидным цинковым грунтом в плане сопротивления коррозии в области царапин. В ходе испытаний в течение 6000 часов в камере соляного тумана в местах  надрезов  на покрытии с эпоксидным грунтом были обнаружены очаги подпленочной коррозии, которые совершен- но отсутствовали на системе с ЦСС.

Образцы площадью 1 м2 были окрашены трех-

и четырехслойной системой покрытий на основе ЦСС, т.е. цинковый грунт плюс два и три слоя эпоксидной  краски  соответственно.  Через  10 лет выдержки в условиях промышленно-морской атмосферы  в регионе  Болтек/Розенбург  (Нидерланды) были получены следующие результаты (cм. табл. 1).

резюме

Сосуществование  всех типов ЦНС в настоящее

время объясняется наличием двух противонаправленных тенденций, сопровождавших процесс их эволюции, а именно: по мере снижения требовательности к подготовке поверхности и условиям нанесения снижается эффективность конечного покрытия, и наоборот. Иными словами, применение органических ЦНС продиктовано рядом жестких требований, ограничивающих применение неорганических, и является компромиссом между качеством и возможностью применения как таковой – пусть даже в качестве грунта с последующей окраской.

Волосюк Вячеслав Федорович,

ООО «БелЛюксСтрой»

 

ВОДОРАЗБАВЛЯЕМЫЕ  УРЕТАНОВЫЕ И ФТОРУРЕТАНОВЫЕ ПОКРЫТИЯВОДОРАЗБАВЛЯЕМЫЕ УРЕТАНОВЫЕ И ФТОРУРЕТАНОВЫЕ ПОКРЫТИЯ
10 августа 2012
Полиуретановые ЛКМ образуют покрытия (ПК), отличающиеся такими свойствами, как: высокая абразивостойкость, декоративность, атмосферо- и водостойкость, стойкость к воздействию растворите- лей и других химических реагентов. Полиуретановые ПК характеризуются высокими электроизоляционными показателями и хорошей адгезией к черным и цветным металлам, пластмассам, бетону.
ЭФФЕКТИВНАЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АТМОСФЕРНЫХ ПЛАЗМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙЭФФЕКТИВНАЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АТМОСФЕРНЫХ ПЛАЗМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
09 августа 2012
Шлифовка является не только чрезвычайно трудоемким, но и опасным процессом, т.к. в процессе шлифования образуется огромное количество пыли, которую невозможно полностью устранить, даже применяя комплексные системы вытяжки. Перспективным решением этой проблемы может стать использование разработанной и запатентованной фирмой Plasmatreat атмосферной плазменной технологии «Openair»
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОКРАСКИ ВАГОНОВНОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОКРАСКИ ВАГОНОВ
09 августа 2012
В мотор-вагонном депо «Санкт-Петербург — Балтийский» Октябрьской железной дороги (ОЖД) начал работу комплекс по окраске вагонов по новым технологиям.
ЦИНКНАПОЛНЕННЫЕ ГРУНТЫ - ОПТИМИЗАЦИЯ СТРОЕНИЯЦИНКНАПОЛНЕННЫЕ ГРУНТЫ - ОПТИМИЗАЦИЯ СТРОЕНИЯ
01 августа 2012
Современные требования рынка, предъявляемые к цинкнаполненным грунтам, заключаются в снижении содержания цинка в покрытии при сохранении его высоких антикоррозионных свойств. Работая в этом направлении, можно оптимизировать рецептуру цинкнаполненных грунтовок за счет увеличения числа возможных электрических контактов между частицами цинка
Горячее или холодное цинкование?Горячее или холодное цинкование?
10 июня 2012
Споры на тему горячего и холодного цинкования не утихают уже много лет. Основанием для них служат чаще всего отсутствие системного подхода, Неудачное копирование чужого опыта без учета условий нанесения покрытий и их эксплуатации, просто анекдотические слухи, и гораздо реже - факты. не говоря уже о том, что сам термин «холодное цинкование» имеет довольно неопределенное значение.
Года: 2013 2012 все

Рассказать друзьям:  
 
Поставки цинковых покрытий в любые регионы РФ:
Москва, Санкт-Петербург, Астрахань, Нижний Новгород, Воронеж
Создание сайта Unitech
file/image/main_Zn.jpg
1998-2014 “Corrozii.net” 
Российская Федерация, 620062,г.Екатеринбург, пр. Ленина, 101/2
тел.: (343) 268-10-53 

группа в контакте twitter

Антикоррозийная защита и покрытия, цинковые покрытия, холодное цинкование