НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ

Неметаллические покрытия находят применение в качестве защитных покрытий от коррозии.

Существенное отличие неметалличских покрытий от металлических состоит в том, что они не электропроводны, и поэтому их разрушение вызы- вается химическими и механическими факторами, а не электрохимическими процессами.

Применение лакокрасочных покрытий является наиболее распрост- раненным способом защиты от коррозии, так как они обладают рядом пре- имуществ по сравнению с другими видами покрытий: относительно простой технологией нанесения, возможностью получения покрытий любого цвета, сравнительно низкой стоимостью. К недостаткам лакокрасочных покрытий следует отнести их низкую термостойкость, невысокую механическую проч- ность, недостаточную стойкость в водной среде.

Лакокрасочные материалы подразделяются на лаки, краски и эмали. В состав лакокрасочных материалов входят органические пленкообразующие вещества и пигменты (красители).

Лаки – коллоидные растворы высыхающих масел смол, эфиров, цел- люлозы в органических растворителях. Лаки подразделяются на масляные, эфироцеллюлозные и спиртовые.

Масляные лаки представляют собой пленкообразующую жидкость, со- стоящую из натуральных или синтетических смол, растворенных в олифах. Смолы повышают прочность, твердость и блеск покрытий. После нанесения масляных лаков на поверхность растворители (скипидар, ксилол, уайт- спирит, сольвент и др.) улетучиваются, а смоляно-масляная основа высыха- ет, образуя прочную, блестящую и эластичную пленку, прочносцепленную с поверхностью. В качестве смол используют канифоль в виде ее эфиров, а также синтетические алкидно-глифталевые, пентафталевые, мочевино- и ме- ламиноформальдегидные, эпоксидные смолы.

Эфироцеллюлозные нитролаки представляют собой пленкообразую- щую жидкость, содержащую нитроклетчатку (целлюлоза, обработанная сме-

сью азотной и серной кислот), растворенную в смеси органических раство- рителей – ацетона, этилацетата, бензола, толуола. Для повышения адгезион- ных свойств и блеска нитролаковых покрытий в состав этих лаков вводят глицериновый эфир канифоли, а также ряд синтетических смол. Для получе- ния эластичной, свето- и термостойкой лаковой пленки в состав лака вводят пластификаторы - эфиры фосфорной и фталевой кислот, а также льняное и касторовое масла.

Нитролаки образуют твердую, прочную пленку, стойкую к действию влаги, бензина и ряда химических реагентов.

Спиртовые лаки получают путем растворения в спирте естественных смол - шеллака, сандарака - или искусственных - идитола. Спиртовые лаки быстро высыхают, но образуют непрочную пленку.

Краски представляют собой суспензию минеральных пигментов в ор- ганических связующих пленкообразователях. Краски подразделяются на масляные, эмульсионные и эмалевые.

Масляные краски представляют собой суспензии различных пигментов в олифах. В качестве пигментов наиболее широко используются оксиды свинца, цинка, железа, титана, хромата цинка, карбонат свинца, сульфат ба- рия, алюминиевая пудра. Натуральную олифу приготавливают из высы- хающих растительных масел, обработанных при температуре, равной 300°С, с целью частичной полимеризации. Искусственная олифа - продукт окисле- ния или крекинга нефтяных углеводородов. На воздухе олифа окисляется и полимеризуется до твердого состояния. Этот процесс можно ускорить, до- бавляя в олифу небольшое количество сиккатива, являющегося катализато- ром процесса полимеризации.

В состав красок иногда включают наполнители (слюда, графит, тальк и др.) для повышения механической прочности пленки.

Эмульсионные краски - это однородные системы двух несмешиваю- щихся жидкостей, из которых одна находится в другой в виде мельчайших капель. Для предотвращения расслаивания в эмульсию добавляют стабили- заторы – казеин, желатин, мыло и др.

Эмалевые краски представляют собой суспензию пигментов в лаках. При высыхании они образуют твердую, блестящую, эластичную пленку. Эмали подразделяются на эмали горячей и холодной сушки.

Защитное действие лакокрасочного покрытия обусловлено механи- ческой изоляцией поверхности металла от внешней среды, ингибирующим действием пигментов и высоким сопротивлением пленки к перемещению ионов.

Механическая изоляция достигается при отсутствии пор в лако- красочном покрытии. Однако все краски частично проницаемы по отно- шению к воде и кислороду воздуха. Кроме того, при старении покрытия изо- ляция обычно ухудшается, появляются микротрещины и поры, что сильно снижает защитные свойства лакокрасочных покрытий. Для повышения ме- ханической изоляции поверхности от внешней среды металлическое изделие вначале покрывают слоем грунта, а затем несколькими слоями краски. В этом случае происходит закупорка пор и микротрещин, и покрытие стано- вится практически непроницаемым.

Защитные свойства лакокрасочных материалов в значительной степени зависят от вида применяемого пигмента. Пигмент не только повышает проч- ность и придает цвет пленке, но и может служить эффективным ингибито- ром коррозии. Вода, проникающая к поверхности металла через поры в краске, становится менее агрессивной вследствие растворения в ней пигмен- та-ингибитора, в качестве которых используют свинцовый сурик, хромат цинка, цинковую или алюминиевую пудру. Кроме того, пигменты- ингибиторы уменьшают набухаемость краски в воде, что также повышает защитные свойства лакокрасочных покрытий.

На подготовленную поверхность изделия наносится первый слой по- крытия, который называется грунтом. Грунт обеспечивает прочную адгезию с металлической основой и последующими слоями краски. Повышение за- щитных свойств грунтов достигается введением в их состав пигментов – за- медлителей коррозии и применением пленкообразующих веществ, обладаю- щих высокой водостойкостью и низкой газопроницаемостью. Например, цинковый крон, хроматы цинка и свинца, бариево-калиевый хромат являют- ся пассивирующими пигментами, поэтому они придают покрываемому ме- таллу пассивирующие свойства. Нейтральные пигменты – железный сурик, свинцовый желтый крон, диоксид титана образуют с пленкообразующими покрытиями изолирующие грунты.

В настоящее время разработано и применяется большое количество разнообразных грунтов. Масляные грунты содержат олифу и пигменты и применяются при окраске масляными красками. Например, грунт № 138 со- стоит из пигментов свинцового крона, железного сурика, сажи и связующего глифталевого лака, отличается высокими антикоррозионными свойствами, применяется как грунт под масляные краски, эмали на основе синтетических смол и масел, под нитроэмали. Грунт ХСГ-26 на основе перхлорвиниловой смолы применяется при покрытиях перхлорвиниловыми эмалями. Эпоксид-

ный грунт ЭП-095 наносится под покрытия эпоксидными, алкидо- меламинными эмалями.

Для повышения коррозионной стойкости и адгезии грунт рекоменду- ется наносить на фосфатное покрытие стальных изделий. Грунт, после нане- сения его на поверхность, подвергается сушке. Как правило, все маслосо- держащие грунты сушатся при высокой температуре (100-120°С), при этом происходит их полная полимеризация.

После нанесения слоя грунта изделие подвергается шпатлеванию.

Шпатлевание предназначено для сглаживания шероховатостей окра- шиваемой поверхности. Различают местное шпатлевание – подмазку от- дельных раковин, трещин, мест сопряжения деталей - и сплошное, т. е. всей поверхности. Когда к внешнему виду покрытия не предъявляются строгие требования, шпатлевание не производится.

Шпатлевка представляет собой пастообразную массу, которая нано- сится на поверхность шпателем. Сравнительно толстый слой шпатлевки не- достаточно эластичен и может являться причиной растрескивания покрытий. С другой стороны, процесс шпатлевания трудоемкий, дорогой и, как прави- ло, немеханизированный. Поэтому его применение очень ограничено: в ос- новном применяется местное шпатлевание.

Шпатлевка содержит 75…-78% мела и сухих пигментов и 22-25%

подмазочного лака (или 12-…17% подмазочного лака и 10…-8% олифы).

Шпатлевка должна удовлетворять следующим требованиям:

- легко сходить со шпателя и равномерно ложиться на поверхность;

- обладать хорошей адгезией к грунтовочному слою и к последующим покрытиям;

- слой шпатлевки после высыхания должен шлифоваться, не набухая и не выкрашиваясь под действием воды при мокром шлифовании.

В зависимости от типа грунта и краски применяют различные шпат- левки.

Лаковые шпатлевки ЛШ-1, ЛШ-2 используют при окраске наружной поверхности изделий в сочетании с красками и эмалями на основе расти- тельных масел и смол – глифталевыми, пентафталевыми, масляными и др.

Нитроцеллюлозная шпатлевка типа АШ-24 предназначена для шпатле- вания под нитро- и нитроглифталевые эмали.

В ряде случаев применяют эпоксидные грунт-шпатлевки типа Э-4020, состоящие из смеси пигментов, эпоксидной смолы, пластификатора и рас- творителей. Перед употреблением в шпатлевку вводится отвердитель – спир-

товой раствор гексаметилендиамина из расчета 8,5 г на 100 г шпатлевки. К недостаткам данной шпатлевки следует отнести ее токсичность.

Шлифование шпатлевки проводят пемзой или крупнозернистой шкуркой. Лаковую, масляно-лаковую и нитрошпатлевку шлифуют мокрым способом, обеспечивающим равномерность и тонкость шлифования и предо- храняющим от образования пыли.

Нанесение лакокрасочных покрытий на загрунтованную и, при не- обходимости, зашпатлеванную поверхность. Пленки масляной краски не об- ладают достаточной твердостью и эластичностью, поэтому такие краски в меньшей степени применяются в промышленности. Наибольшее применение нашли эмалевые краски. Глифталевые эмали изготавливаются на основе глифталевых лаков и пигментов и применяются для наружной отделки ма- шин и аппаратов. Пентафталевые эмали по составу близки к глифталевым и образуют водо- и атмосфероустойчивые покрытия с хорошим глянцем. По- крытия мочевино- и меланиноформальдегидными эмалями, изготовленными на основе мочевино- и меланиноформальдегидных смол, в комбинации с ал- кидными смолами, пигментами и растворителями, отличаются большой твердостью и прочностью и находят широкое применение для покрытия бы- товой техники и в химическом машиностроении. Алкидно-меламинные эмали отличаются хорошим глянцем, атмосферо- и светостойкостью. Нитроэмали применяются в производстве автомобилей, станков, приборов бытовой тех- ники. Покрытия на основе нитроэмалей отличаются твердостью, стойкостью против действия бензина, атмосферных влияний, смазочных масел. Недоста- ток нитроэмалей – слабая адгезия к металлу, поэтому для повышения адге- зии применяют грунты: № 138, АЛГ-7, ФЛ-013 и др. Нитроэмали содержат малое количество пленкообразующих компонентов, поэтому для получения прочного покрытия необходимо наносить 4-6 слоев эмали. Покрытия на ос- нове нитроэмалей недостаточно стойки при повышенных температурах (па- ры растворителей токсичны и горючи) – это ограничивает их применение.

Покрытия эмалями на основе виниловых смол и органических раство- рителей с добавлением пластификаторов и пигментов (ХСЭ, ХС) по скоро- сти высыхания приближаются к нитроэмалям, образуют покрытия, устойчи- вые к действию атмосферных реагентов и воды, химически стойкие; приме- няются при окраске химической аппаратуры, различных конструкций.

Покрытия эмалями на основе эпоксидных смол отличаются высокой адгезией к различным материалам, повышенной химической стойкостью и высокими электроизоляционными свойствами. К некоторым видам эпоксид- ных смол перед употреблением добавляется отвердитель; для эмалей, изго- товленных на основе эпоксидных смол, модифицированных жирными ки- слотами, отвердитель не требуется. Эмали ОЭП-4171, ОЭП-4173 стойки про-

тив горячих растворов щелочей, поэтому они применяются в химическом машиностроении.

Для деталей, подверженных нагреванию до 250°С, применяют термо- стойкие эмали на основе битумов и растительных масел, а для деталей, рабо- тающих при температуре не выше 550°С - силоксановую эмаль, изготовлен- ную на основе лака ФГ-9, содержащего кремнийорганическую смолу, рас- творитель и алюминиевую пудру.

Для декоративной отделки используют рельефные и молотковые эма- ли. Молотковая эмаль марки ПЭ-29 представляет собой смесь синтетических смол, пигментов и силиконового масла. Она предназначена для получения узорчатого покрытия, напоминающего чеканку металла. Применение деко- ративных эмалей позволяет окрашивать поверхность без удаления мелких дефектов и без шпатлевки.

Лакокрасочные покрытия наносят с помощью кисти, погружением, распылением, электрофорезом, в электрическом поле.

Окраска с помощью кисти - очень трудоемкая операция и может при- меняться только в условиях индивидуального производства.

При окраске погружением изделия окунают в ванну с краской. Основ- ными факторами, обеспечивающими получение высококачественного по- крытия, являются вязкость лакокрасочного материала, скорость его высыха- ния и методы окунания. Если краска слишком жидкая, то она быстро стекает с поверхности изделия, на ней остается лишь тонкая пленка, не обладающая хорошими защитными свойствами. Слишком густая краска медленно стекает с поверхности, при этом образуется неравномерный толстый, медленно вы- сыхающий слой покрытия.

Скоросохнущие составы (нитро- и перхлорвиниловые краски) не реко- мендуется наносить методом окунания, так как избыток краски медленно стекает с изделия, на поверхности образуется толстая непрочная пленка. Кроме того, вследствие испарения наблюдается большой расход растворите- лей.

Погружать изделия в краску и особенно вынимать их из ванны следует плавно, без толчков и с определенной скоростью. Если эти операции произ- водить быстро, то под слоем краски остаются пузыри воздуха, не успевшие пробиться через краску; при медленном вытягивании на поверхности изде- лия образуются сгустки краски.

В массовом производстве применяются конвейеры, благодаря чему из- делия погружают в ванну и извлекают из ванны плавно, всегда с определен-

ной скоростью, в результате слой краски на них получается одинаковой толщины.

При окраске распылением (пульверизацией) лакокрасочные мате- риалы в распыленном состоянии в виде мелких частиц наносятся на поверх- ность изделия. Существуют воздушный, механический, воздушно- механический и смешанный способы нанесения краски.

При воздушном распылении краска распыляется сжатым воздухом и в мелкодисперсном состоянии осаждается на поверхности изделия. Существу- ет много типов распылителей, они отличаются друг от друга некоторыми конструктивными особенностями. Распыление краски производится возду- хом под давлением 3-4 атм, при этом некоторая часть распыляемой краски не долетает до поверхности. Потери краски составляют, в среднем 20……-25%. В распылителях типа БТО–3М головка имеет ряд отверстий для дополнительного выхода воздуха, который создает завесу в виде конуса, обволакивающего краску. Воздушный конус значительно снижает туманооб- разование и, следовательно, потери краски.

В ряде случаев вместо сжатого воздуха для распыления применяют пе- регретый пар, который, обладая большой кинетической энергией, сообщает высокую скорость частицам краски, не создавая вихрей, и тем самым снижа- ет потери краски. Применение пара позволяет использовать более густые краски и эмали, чем при распылении сжатым воздухом, поэтому экономятся растворители.

Механическое распыление краски производится под давлением 40-45 атм. При этом способе краска из бачка выжимается под давлением сжатого воздуха, поступает в форсунку, в которой приобретает сильное вращательное движение. Частицы краски на выходе из форсунки образуют конус и нано- сятся на поверхность более равномерно. Распыление краски осуществляется без туманообразования, однако применяемые агрегаты сложны и громоздки.

Окраска в электрическом поле основана на физическом явлении – электрофорезе (перенос в электрическом поле электрически заряженных час- тиц). В окрасочной камере устанавливаются рамки с натянутыми на них тон- кими проволоками – электродными сетками. От источника постоянного тока к сеткам подается отрицательный потенциал высокого напряжения – до 130 кВ. Положительная клемма источника высокого напряжения заземляется.

Вдоль электродных сеток на конвейере перемещаются изделия, кон- вейер заземлен. Между подвешенными на нем изделиями и электродными сетками появляется электрическое поле высокого напряжения. Возникает разряд, появляется слабое свечение – корона вокруг проволочного электрода; частицы воздуха ионизируются, образуя положительно заряженные частицы

(катионы) и отрицательно заряженные (анионы). Частицы краски, распылен- ные сжатым воздухом, вносимые в поле коронного разряда, будут заряжать- ся, притягиваться к изделию, осаждаться на нем, покрывать его ровным сло- ем и отдавать приобретенный заряд. По сравнению с воздушным распылени- ем окраска в электрическом поле позволяет максимально сократить потери краски, при этом краска ложится на изделие ровным слоем необходимой толщины. Отсутствие туманообразования облегчает вентиляцию окрасочных камер.

Применяются и другие методы окраски в электрическом поле, в част- ности, при одном из них краска подается на лезвия кромок распылителей, находящихся под высоким напряжением отрицательного знака. Окрашивае- мые изделия, движущиеся на конвейере, заземлены и имеют положительный потенциал. Между кромкой распылителя и окрашиваемым изделием образу- ется неоднородное электрическое поле. Стекая с кромок распылителя тонким слоем, краска под действием электрического заряда распыляется, приобрета- ет отрицательный заряд и, двигаясь по силовым линиям электрического по- ля, осаждается на изделиях.

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: