Файл: Чеботаревский, В. В. Лаки и краски - что это такое.pdf

Не зная того, что влага в конечном счете проникает даже через самые плотные пленки, стальные трубы по­ крывали горячим битумом и закладывали в почву. Уже через несколько лет под слоем битума обнаруживалась коррозия.

Стальные перила балкона были окрашены масляной краской в белый цвет. Через год на поверхности появи­ лись ржавые пятна, а через два года краска полностью отслоилась и вся поверхность металла под ней была по­ крыта ржавчиной.

Из этих примеров видно, что защитой металла от коррозии лакокрасочными покрытиями можно только отда­ лить начало коррозионного процесса, но не предупредить его. Необходимо было найти способ защиты, основанный на снижении электрохимической активности металла.

Еще в старину в качестве пигмента в масляных крас­ ках, предназначенных для защиты стали, применяли свин­ цовый сурик. Исследуя такие покрытия современными методами, ученые нашли, что свинцовый сурик взаимодей­ ствует с поверхностью металла и образует окисную плен­ ку, которая снижает коррозионную активность поверхно­ сти, т. е. пассивирует ее. Аналогично действуют хроматные пигменты, также способные замедлять коррозию стали, алюминиевых и магниевых сплавов и других металлов. Объясняется это тем, что хромовокислые соли, например хромовокислый стронций, барий, цинк, растворяясь

в воде, диссоциируют с образовавшем ионов CtOj • кОТО~ рые, обладая сильными окислительными свойствами, вза­ имодействуют с поверхностью металла и пассивируют ее. При этом повышается электродный потенциал металли­ ческой поверхности и соответственно снижается коррози­ онная активность металла.

Казалось бы, чем больше хромата в грунтовке, тем силъ-. нее эффект пассивации. Исходя из этих соображений, ма­ лоопытный технолог решил «усилить» защитные свойства хроматной грунтовки и добавил в нее значительное коли­ чество цинкового крона. Тщательно перемешал и загрун­ товал поверхность алюминиевой лодки, а сверху окрасил ее элшлъю. Через полгода эксплуатации в морской воде ла­ кокрасочное покрытие вспучилось и под ним обнаружи­ лась коррозия.

Технолог не учел, что цинковый крон — гигроскопич­ ный пигмент. Пленка грунтовки сильно набухла, стала рыхлой, что привело к уменьшению ее адгезии. Все это создало благоприятные условия для коррозии металла, а количество ионов хлора, проникшего под пленку грунтов­ ки, было так велико, что даже при увеличенном содержа­ нии цинкового крона не были созданы условия для защиты металла.

Защитные свойства грунтовочных покрытий исследуют, определяя электродный потенциал металла под пленкой, а также омическое сопротивление пленки и диффузию электролита. В результате исследования анодной поля­ ризации металла было показано, что содержание пасси­ вирующего пигмента должно быть строго определенным, в пределах 15—20% от массы пленкообразующего.

Находясь на поверхности металла, пленка грунтовки разобщает его анодные и катодные участки, создавая между ними барьер. Однако, как только нарушается адгезия пленки к поверхности металла пленка отделяется от его поверхности, туда сразу же проникает электролит и начинает развиваться коррозионный процесс.

При рассмотрении различных видов коррозии мы упо­ мянули о контактной коррозии, происходящей при кон­ такте двух металлов в среде электролита. Тот из металлов, 79

который имеет меньший электродный потенциал, в результате коррозии разрушается. Это явление ученые использовали при создании протекторных грунтовок, в со­ став которых вводят металлический порошок, обладаю­ щий меньшим электродным потенциалом, чем окрашивае­ мый металл. Порошок, являясь анодом по отношению к металлу, разрушается, тем самым защищая металл. Одновременно продукты коррозии пигмента уплотняют пленку грунтовки. Такие грунтовки на основе эпоксид­ ных, старольно-алкидных и других смол, содержащие до 95% (масс.) порошка цинка, отлично защищают сталь в атмосферных условиях, особенно при повышенной влажности. Эти грунтовки сверху перекрывают влаго­ непроницаемыми эмалями. В случае образования царапи­ ны на лакокрасочном покрытии и обнажении металла, частицы металлического цинка оказывают защитное дей­ ствие, т. е. являются протектором. Однако, если заменить цинковый порошок бронзовым, эффект получится обрат­ ный. Защищаемый металл будет разрушаться, а слой грунтовки останется целым.

Однажды тонкий стальной стержень был окрашен грун­ товкой, в которую по ошибке вместо цинкового порошка был добавлен бронзовый порошок. Деталь находилась дли­ тельное время в морской воде. Когда ее извлекли из воды и слегка сжали, она рассыпалась в порошок, а лакокра­ сочное покрытие отделилось в виде плотной корки.

Металлический порошок можно напылить непосред­ ственно на поверхность стали. Для этого алюминиевую проволоку расплавляют в специальном аппарате и в виде

.мелких капель напыляют на поверхность стали, которая предварительно подвергается пескоструйной обработке.

80 Затем наносят слой хроматной грунтовки и поверх него

Следует иметь в виду, что и при применении грунто­ вочных покрытий не будет обеспечиваться долговечность покрытий, если поверхность металла не подготовить соот­ ветствующим способом. На поверхности металлических изделий всегда есть окалина, ржавчина, масла, паяльные флюсы, пот от прикосновения человеческих рук и другие загрязнения, которые способствуют снижению защитных свойств лакокрасочных покрытий. Поэтому вопросу подго­ товки поверхности перед окраской придается большое значение. Проиллюстрируем значение правильной и тща­ тельной подготовки поверхности изделия примером.

Необходимо было окрасить стиральный бак после об­ работки его в слесарной мастерской. Маляры протерли по­ верхность бака тряпками, смоченными бензином, просу­ шили и окрасили. Через некоторое время на одной из сто­ рон бака покрытие вспучилось и частично отстало от ме­ талла. На остальной поверхности существенных измене­ ний не произошло. Стали искать причину плохой адгезии покрытия. Выяснилось, что ту сторону бака, на которой отстало покрытие, обезжиривали, когда бензин уже был загрязнен минеральным маслом. После улетучивания бен­ зина на поверхности металла осталась тончайшая пленка масла, которая препятствовала смачиванию грунтовкой поверхности бака, а следовательно, адгезионные силы по­ лимерного связующего не могли проявить себя полностью. Напомним, что для возникновения адгезионных сил моле­ кулы полимера должны приблизиться к поверхности ме­ талла ближе, чем на 0,5 нм. Вероятно, в описываемом слу­ чае слой минерального масла препятствовал этому сбли­ жению.

Из рис. 16 видно, что там, где поверхность стали была 82 хорошо обезжирена, лакокрасочное покрытие после дли-

тщательно высушены. Грунтовать поверхность необходи­ мо не позднее чем через 8 ч после обработки с тем, чтобы металл не успел покрыться слоем ржавчины.

Бывают случаи, когда приходится окрашивать детали, покрытые ржавчиной, и пет возможности использовать пескоструйную обработку. Например, стальной прокат — трубы, балки, прутки и др.— при хранении и во время строительства покрываются ржавчиной. Как ее удалить? И тут на помощь приходят специальные составы — пре­ образователи продуктов коррозии. Напомним, что ржав­ чина, образовавшаяся в результате атмосферной корро­ зии, состоит нз различных модификаций гидроксида желе­ за. В атмосфере промышленного предприятия в слое ржавчины образуются сульфаты п хлориды железа, кото­ рые способствуют развитию процесса коррозии. Действие преобразователей продуктов коррозии заключается в пре­ вращении этих продуктов в неактивные в коррозионном отношении соединения. Для этих целей применяют фос­ форную кислоту, таннин, железпстосннероднстые соли и другие вещества.

Другой принцип основан на преобразовании и одно­ временно изоляции окислов железа при применении составов, содержащих пленкообразующие вещества, на­ пример, поливиннлацетатные змульснп, растительные масла, алкидные смолы и ингибирующие добавки.

Преобразователи ржавчины применяют для очистки крыш зданий, внутренних поверхностей цистерн для неф­ тяных продуктов, промышленных сооружений, туннелей метро и т. д. Эксплуатационная стойкость покрытий, в которых применены преобразователи, в 2—3 раза выше, чем без таковых.

Теперь, когда мы вкратце познакомились со способами защиты металлов от коррозии, интересно познакомиться

84 с их применением при окраске некоторых изделий.