Способы нанесения антикоррозийного покрытия на металл. Особенности нанесения защитных составов. Причины появления ржавчины

В случае атмосферной коррозии наилучшим способом защиты изделий является нанесение защитных антикоррозийных покрытий. Антикоррозийные покрытия изолируют металл от коррозионной атмосферы, предотвращая его разрушение. Защитные антикоррозийные покрытия отличаются друг от друга способами нанесения и составом и бывают:

1. Органические

2. Металлические

3. Керамические

Основные требования к антикоррозийным покрытиям:

Хорошая адгезия к защищаемой поверхности;

Сравнимые физические свойства антикоррозийного покрытия с защищаемым металлом, прежде всего коэффициент теплового расширения;

Абразивная стойкость и износоустойчивость;

Стойкость к воздействию окружающей среды, УФ и солнечных лучей;

Нетоксичность;

Экономичность (высокая кроющая способность, низкая себестоимость);

Легкость эксплуатации (антикоррозийные покрытия легко наносятся и чистятся).

При атмосферной коррозии железа анодная и катодная реакции протекают следующим образом:

Fe → Fe 2+ + 2е -

2е - + 1/2О 2 + Н 2 О → 2ОН - .

Анодную реакцию замедляет присутствие подавляющего высвобождение электронов железа активного красителя типа цинка. Также она тормозится при образовании пассивационной пленки в присутствии активных веществ – хроматов, фосфатов и силикатов. Катодная реакция замедляется при перекрытии доступа кислорода к защищаемой поверхности. Присутствие влаги снижает электрическое сопротивление антикоррозийных покрытий, поэтому необходимо стремиться к их гидрофобности.

Органические антикоррозийные покрытия.

Нанесение данного типа антикоррозийных покрытий не представляет никакой трудности. Краска необходимой консистенции наносится на защищаемую поверхность кистью или распыляется на нее. После высыхания образуется плотно прилегающая к поверхности металла пленка. Для повышения адгезии покрытия к металлу краску можно предварительно разогреть до температуры 150-250 О С и дать ей высохнуть 10-30 минут.

Основным недостатком органических антикоррозийных покрытий, в отличие от металлических, является возможность диффузии сквозь них влаги, кислорода и галогенид-ионов, т.е. веществ вызывающих коррозию. Степень проникновения обуславливается молекулярной массой материала антикоррозийного покрытия и его химической структурой. Нанесение покрытия одного типа чаще всего не обеспечивает надежной защиты от коррозии. Поэтому антикоррозийные покрытия обычно представляют собой систему из двух или трех покрытий, при этом каждый слой выполняет свою определенную функцию. Сочетание покрытий позволяет обеспечить высокий уровень защиты от коррозии. Система антикоррозийных покрытий состоит из грунтовочного слоя, нижнего и верхнего слоя.

Грунтовка обеспечивает хорошую адгезию к защищаемой поверхности и служит подложкой для нанесения последующих слоев. Грунтовка обычно содержит в составе конденсаторную пыль (мелкодисперсный порошок цинка с добавкой оксида цинка). Образуя гальваническую пару с основным металлом (железом), она предотвращает его коррозию. Трудность заключается в необходимости наличия проводящей среды и обычно для этого служит присутствующая на поверхности влага, которая со временем ускоряет коррозию. Также может применяться краситель на основе силиката цинка.

Другой тип грунтовки действует на анодные центры, электрически изолируя их. Это осуществляется за счет оксидного слоя, присутствующего на аноде. Либо с этой целью можно применить фосфатирование защищаемой поверхности.

Нижний слой антикоррозийного покрытия создает связь между наружным слоем и грунтовкой. Верхний слой должен слабо проницаем для коррозионных веществ, устойчив к воздействию УФ-, солнечных лучей, атмосферных явлений.

Рис. 1. Схема защитного антикоррозийного покрытия.

Принято выделять три главные составляющие лакокрасочных антикоррозийных покрытий:

Краситель: обычно присутствует в мелкодисперсной форме, покрывая всю защищаемую поверхность.

Разбавитель: добавляют для придания необходимой вязкости и технологичности.

Связующее: обычно это полимерное органическое вещество, которое связывает частицы красителя друг с другом и обеспечивает хорошую адгезию покрытия к металлу.

Краситель.

Обычно применяют неорганические красители, поскольку органические обесцвечиваются под воздействием УФ-, солнечных лучей, атмосферных явлений.

Краситель должен хорошо смачиваться связующим, при воздействии окружающей среды не изменять своих свойств, не поглощать влагу, желательно, чтобы частицы красителя не проводили электрический ток. Форма частиц красителя предпочтительна чешуйчатая для удлинения пути коррозионных веществ, препятствуя их диффузии (рис. 2).

Рис. 2. Чешуйчатая форма частиц красителя удлиняет путь коррозионных веществ, препятствуя их диффузии.

Объемная доля красителя в покрытии составляет 25-35%. Ее повышение ухудшает защитные свойства покрытия. Гранулометрический состав красителя тщательно подбирается для однородности краски.

Разбавитель.

Разбавители добавляют в краску для улучшения ее технологичности. После нанесения покрытия разбавитель испаряется. Следует учитывать, что слишком высокая скорость испарения приведет к наличию дефектов покрытия. После испарения разбавителя не должно оставаться никаких нелетучих соединений, которые могут ухудшить антикоррозионные свойства покрытия.

Распространенные разбавители: метилэтилкетон, высшие спирты (бутанол), ксилол. Применяют также смеси, например, ксилол-бутанол для эпоксидных смол.

Связующее.

Именно связующие вещества определяют качество антикоррозийного покрытия. Чаще всего используют органические связующие, которые после отверждения приобретают свойства необходимые для защиты поверхности.

Связующие бывают природные и синтетические. Природные – льняное, оливковое, касторовое масла, шеллак, канифоль. Синтетические связующие позволяют получать более широкий спектр свойств.

Свойства основных полимерных связующих важные с точки зрения защиты от коррозии представлены в табл. 1.

Таблица 1. Свойства основных полимерных связующих, используемых в антикоррозийных покрытиях .

Пластик	Поглощение влаги 24 ч., %	Кислород и озон	Высокий вакуум
Термопласты
Фторуглероды		Инертны
Метилметакрилат			Разлагается
Нейлон
Простой полиэфир (хлорированный)	0,01
Полиэтилен (низкой плотности)	0,15
Полиэтилен (высокой плотности)
Полипропилен	0,01
Полистирол	0,04
Поливинилхлорид	0,10
Винил (хлорид)	0 , 45
Термореактивные пластмассы
Эпоксидные смолы
Фенольные смолы
Полиэфиры
Силикон	0,15
Мочевины

Обозначения в таблице:R - стоек, А - сильно подвержен действию, F - средне, Р – слабо, SA - незначительно.

Добавки.

Добавки вводятся для повышения адгезии, технологичности, улучшения физических свойств антикоррозийных покрытий.

С течением времени свойства антикоррозийных покрытий ухудшаются. Через поры, существующие даже в самом качественном органическом покрытии, просачивается влага. Существует еще ряд причин, таких какнекачественное нанесение, старение связующего и др.

Новым направлением в создании органических антикоррозийных покрытий является применение полианилина, самого известного представителя проводящих полимеров. В основе антикоррозийных свойств полианилина лежит предотвращение или замедление им процесса окисления металла кислородом воздуха. Ряд авторов объясняет это следующим образом. Определенные фрагменты молекулы полианилина обладают более высоким окислительно-восстановительным потенциалом по сравнению с окислительно-восстановительным потенциалом кислорода. Поэтому полианилин окисляет ион кислорода О 2- до молекулярного кислорода, что ингибирует окисление металла.

Металлические антикоррозийные покрытия.

Самый распространенный метод защиты от коррозии – это нанесение металлических антикоррозийных покрытий. Данный тип покрытий имеет хорошую адгезию и может наноситься множеством способов: окунанием, гальванизацией , напылением (плазменным , сверхзвуковым и др.), электроискровым методом и др.

Надежность металлического антикоррозийного покрытия обусловлена его положением в электрохимическом ряду напряжений относительно защищаемого металла. Если покрытие катодно по отношению к основному металлу, например как хром, мель, свинец или никель но отношению к железу, то образование оголённой поверхности в результате повреждения или некачественного нанесения приводит к интенсивной локальной коррозии из-за невыгодного соотношения площадей электродов. Если же покрытие анодно, как в случае цинка или алюминия по отношению к железу, то образование оголённой поверхности основного металла не вызывает таких катастрофических последствий, как в предыдущем случае. Поверхность оказывается защищенной катодно.

При разработке антикоррозийных покрытий необходимо учитывать совместимость металлов .

Керамические антикоррозийные покрытия.

Применение этого типа покрытий актуально только для высокотемпературных изделий, поскольку очень сложно обеспечить высокий уровень адгезии керамики к металлу.

Литература:

Р. Ангал. Коррозия и защита от коррозии. Изд-во «Интеллект», 2013. – 344 с.

Коррозия- это проблема номер один для металлов и металлических конструкций. Ежегодно на борьбу с ней тратятся сотни миллионов, а из строя выходит более 10% оборудования, из-за проржавевших металлических составляющих. Методов борьбы с коррозией много, но необходимо выбрать не только самый эффективный и удобный в применении, но и самый экономичный способ. Именно такой является защита от коррозии с помощью различных лакокрасочных материалов.

Современные технологии не стоят на месте и достигли серьезных успехов в области антикоррозийных средств. Для каждой металлической конструкции или условий ее эксплуатации можно подобрать наиболее простое в применении, доступное по цене и эффективное против коррозии лакокрасочное средство.

Лакокрасочные антикоррозийные покрытия имеют ряд преимуществ , перед другими методами защиты:

• Простота и удобство нанесения - прямо на месте эксплуатации;
• Возможность получения покрытия разных цветов и оттенков;
• Обработка конструкций больших размеров и сложных конфигураций;
• Дешевизна и существенная экономия, по сравнению с другими методами.

Долговечность защиты металла от коррозии зависит от тщательности подготовки его поверхности перед нанесением, а так же от типа лакокрасочного покрытия.

Для надежной, долговечной защиты на всех уровнях применяются:

1. Составы для холодного цинкования.
2. Финишные антикоррозийные краски и эмали.
3. Специальные грунтовки.
4. Оборудование для нанесения различных средств.

Финишные антикоррозийные краски и эмали дадут металлам надежную защиту на 3-5 лет и привлекательный внешний вид, а в сочетании с холодным цинкованием или грунтом - усилят защиту от коррозии и сделают ее еще надежнее и долговечнее, на срок до 50 лет.

Специальные грунтовки не только защитят металлы от коррозии на более глубоком уровне, станут отличной базой для нанесения финишных покрытий, но и обеспечат дополнительную защиту от высоких температур, химикатов или агрессивных сред.

Оборудование поможет вам нанести любой вид покрытия легко и быстро.

Холодное цинкование даст универсальную долговечную защиту (до 50 лет), работая одновременно и как грунтовка, и как финишное покрытие. Обеспечат пассивную - барьерную защиту и протекторную-активную.

Как подбирать антикоррозийные составы?

1. Для гарантированной защиты от коррозии следует использовать материалы с максимальными показателями гидрофобности, водоотталкивания, низких газо- и паропроницаемости, препятствующих доступу воды и кислорода к поверхности металла.
2. Составы для холодного цинкования имеют высокую химическую стойкость, светостойкость, обладают гидрофобными свойствами, имеют низкое водопоглощение. Кроме того, они имеют высокие показатели по адгезии (усилие на отрыв пленки превышает 2,5 Мпа) к бетону, металлу, керамике, атмосферостойкости, морозостойкости и срокам эксплуатации (безремонтный срок эксплуатации - 50 и более лет).
3. Кроме качественных характеристик, большое значение имеет срок службы покрытия и его внешний вид. Прежде чем приобретать покрытие, продумайте - для чего вы будете его применять и какого срока защиты от него ждете.
4. На срок службы покрытия сильно влияет уровень подготовки поверхности металла перед нанесением - не пренебрегайте подготовкой и проведите ее особо тщательно.

Металлические трубы отлично справляются с возложенными на них функциями, но один существенный недостаток у них все же есть: под воздействием ряда факторов ржавеет их внутренняя или внешняя поверхность. Антикоррозионное покрытие труб продлевает ресурс использования трубопровода, снижая расходы на его ремонт и обслуживание.

Зачем нужно антикоррозионное покрытие труб

Общие сведения о коррозии

Коррозия – это физико-механическое явление, при котором под действием среды, температуры, давления и других факторов разрушаются металл, дерево, бетон или строительный камень. Процесс сопровождается образованием окиси и солей.

Аварии, приводящие к обесточиванию потребителей и к большим потерям воды, также являются следствием электрокоррозии трубопроводов. Ржавчина делает стальные водопроводные трубы непригодными для дальнейшего использования.

В зависимости от скорости коррозии трубопроводов (мм/год) стали делят на три категории:

• мало подверженные разрушению (до 0,1 мм/год);
• среднекоррозионные (до 0,5 мм/год);
• агрессивные (более 0,5 мм/год).

Интенсивность процесса разъедания металла для изделий из одинаковых материалов, но находящихся в разных условиях, отличается порой весьма существенно. Кислотность грунта 7,5-8,5 считается наиболее благоприятной для стальных оцинкованных труб.

Коррозионно-хладостойкие трубы применяются в нефтяной и газовой отраслях для транспортировки топлива. Они выдерживают температуру от -40° до +45°, обладают повышенной твердостью и отличными гидроизоляционными свойствами. Примером такого материала служит сталь 13ХФА.

Причины разрушения металла

Коррозии подвержена внешняя оболочка трубы и внутренняя ее поверхность. Разрушения с наружной стороны возникают при взаимодействии почвы с металлом. В составе грунта находятся растворенные соли – жидкие электролиты, разъедающие металл при длительном контакте.

Чем выше электрическое сопротивление почвы, тем меньше активность коррозии почвы. Зная уровень электрического сопротивления грунта, можно определить его коррозионную активность.

Низкий рН воды, большое количество сульфатов, хлоридов, кислорода и растворенной углекислоты ведет к корродированию внутренних стенок труб.

В зависимости от вида трубопровода, наземного или подземного, используют активную (электрохимическую) или пассивную (изоляционную) защиту. Наземные коммуникации покрывают слоем цинка, алюминия или лакокрасочными атмосферостойкими материалами.

Трубы, проложенные вблизи путей электротранспорта, более подвержены корродированию из-за действия блуждающих токов. Поэтому при прокладке коммуникаций это обстоятельство нужно учитывать.

Методы защиты труб от коррозии

Внешняя изоляция не только сохраняет температуру теплоносителя, но и защищает металл от появления ржавчины.

Труба для магистрального трубопровода с внутренним и внешним защитным покрытием. Полиэтиленовая многослойная изоляция – эффективное средство защиты от разрушения стальных коммуникаций

1. Катодная защита. На защищаемую поверхность накладывается отрицательный потенциал. Предохраняемая конструкция подключается к источнику тока, труба в этом случае становится катодом, а инертные электроды – анодами. Этим способом часто выполняется защита от коррозии бурильных труб.
2. Изоляция труб антикоррозийная из полиэтилена или стеклохолста с верхним слоем из битума применяется при контакте металла с песчаной, каменистой или глинистой почвой. Двухслойное полиэтиленовое покрытие с термоплавким клеевым внутренним слоем обеспечивает хорошее сцепление.
3. Полимерная ленточная изоляция имеет высокие диэлектрические способности, более широкий диапазон рабочих температур (от +40° до -20°). Но для труб большого диаметра оказывается малоэффективной, так как у материала пониженная адгезия к стали. Под действием естественного сдвига грунта покрытие постепенно сползает с трубы и растрескивается.
4. Пенополиуретановая изоляция может быть скорлупной или жидкой (впрыскивается между трубой и полиэтиленовой изоляцией, после чего происходит ее отвердевание).
5. Лаки на битумной основе дешевы и просты в применении, но при слишком высоких (или низких) температурах становятся хрупкими и быстро разрушаются. Такой материал не подходит для долговременной защиты.
6. Покрытия «Нержамет», «Нержалюкс», «Акваметаллик», «Полимерон», «Быстромет», «Сереброл», «Нержапласт» пользуются популярностью благодаря доступной стоимости, экономичности и простоте нанесения. Перед окраской металлическую поверхность обезжиривают и зачищают от остатков окалины, ржавчины и других веществ, которые мешают сцеплению. Иногда придают поверхности дополнительную шероховатость. При наличии сварных швов обрабатываемую поверхность промывают и подвергают пескоструйной обработке.
7. Цинкосодержащие грунтовки предназначены для изделий из чугуна, работающих в условиях водно-солевого тумана и в парах нефтепродуктов. При взаимодействии с влажным воздухом цинк частично разрушается, а из продуктов распада возникает барьер, который не дает агрессивной среде возможность проникнуть в более глубокие слои.
8. Для магистральных линий и их отдельных элементов (отводов, запорной арматуры) применяют покрытия на эпоксидной или полиуретановой основе, например, «Permacor», «Protegol». Для фитингов, шаровых кранов используют «Фрусис-1ОООА». В зависимости от способов и условий эксплуатации защита от коррозии обработанного таким образом трубопровода составляет 15-30 лет.
9. Покрытия-ингибиторы бывают двух видов: пленкообразующие (пленка создает барьер для кислорода и углекислого газа) и адсорбирующие (связывают свободные радикалы, замедляя скорость окисления).

Для наземных трубопроводов выполняют струйную очистку и используют эпоксидные покрытия

Противокоррозионные смазки предназначены для временной защиты (в период хранения и транспортировки). В состав изолирующих материалов могут входить преобразователи ржавчины (содержат оксикарбоновые кислоты, танин, фосфорные, ортофосфатные вещества).

Внутренняя коррозия возникает при взаимодействии металла с водой. Чтобы не допустить разъедания стали, используют цементное покрытие или специальный лак слоем в 3-5 мм. Иногда воду перед подачей по трубам лишают коррозионных свойств.

Последовательность работ:

• подготовительные процедуры: нагрев, обезжиривание и сушильная операция;
• обработка корундом с целью предотвращения намагничивания труб;
• нанесение порошкообразных полимеров;
• нагрев для отвердевания;
• контроль качества покрытия.

Оборудование для антикоррозийного покрытия труб

Специальные агрегаты работают методом распыления под высоким давлением, способом пневматического распыления. Иногда трубы обливают или окунают в защитное покрытие. Установка УБР-3 для безвоздушного распыления наносит лакокрасочное покрытие с предварительным его подогревом. Пистолет-распылитель СО-24 и СО-21 используются для нанесения покрытий с вязкостью более 60 м

Принцип правильного нанесение защитного покрытия с помощью окрасочного пистолета

Чем выше коррозионная активность почвы, чем больше нагрузка на трубу, тем толще должен быть слой изоляции. Коррозия водопроводных труб повышает эксплуатационные и строительные затраты, поэтому важно принять меры, которые обезопасят коммуникации от разрушения.

Окрасочный аппарат для безвоздушного распыления

Видео: нанесение трехслойного полиэтиленового покрытия

Антикоррозийное покрытие металла - один из наиболее распространенных способов защиты металлических конструкций или коммуникаций от всевозможных негативных внешних воздействий.

Защита покрытия от коррозии - это создание на поверхности дополнительного слоя, который не допускает непосредственного контакта металла с воздухом, влагой или водой.

Существуют различные виды антикоррозионных покрытий, благодаря которым можно успешно продлить срок эксплуатации металлических приспособлений.

Что такое коррозия металла

Прежде чем выяснить, как покрывать металл от коррозии, следует разобраться, что же такое сама коррозия. Под ней понимается химическая реакция, которая появляется тогда, когда созданы все благоприятные условия для этого.

На поверхности коррозия образуется по следующим причинам:

• если материал длительное время взаимодействовал с влагой;
• если поверхность находится в открытом месте;
• если условия эксплуатации не соблюдались;
• если металл деформировался, а свойства его настолько изменились, что его в будущем использовать будет невозможно.

Из-за внешних факторов металл может менять цвет, текстуру или крошиться.

Назначение антикоррозийных покрытий

То или иное антикоррозийное покрытие имеет такое назначение:

• создает защиту к негативному воздействию влаги;
• противостоит разным видам топлива;
• не допускает реакцию с большим количеством химических составляющих, которые могут повредить защитный слой покрытия;
• создает атмосферостойкость и электроизоляцию.

Защитные материалы способны создать активную и пассивную защиту от коррозии . Под пассивной защитой понимается нанесение слоя лакокрасочной продукции, с помощью которого металл изолируется от влаги. Чаще всего для пассивной защиты металла используются лакокрасочные средства на основе синтетических связующих, а также алкидные краски. Когда требуется качественное и тонкое покрытие, обратите внимание на битумные краски , а если речь идет о применении в агрессивной среде и при высокой температуре, то нужно использовать кремнийорганические эмали.

А активная защита подразумевает использование в красителях химических ингибиторов, которые замедляют окисление металлов и прочие добавки. Такие покрытия продержатся дольше по сравнению с пассивной защитой.

Антикоррозийное покрытие нужно, чтобы коррозия не распространилась по всей поверхности металла.

Приобрести средства для борьбы с коррозией можно в любом строительном магазине, они доступны в плане стоимости. Они быстро вступают в контакт со ржавчиной и поражают ее очаги.

С целью защиты используются специализированные лакокрасочные составы , самые бюджетные - это эмали и краски с химическими добавками.

Преимущества

Все они достаточно просты в применении и нанесении, работа не требует специальной подготовки. С помощью данных составов можно быстро и качественно обработать металлические конструкции сложного дизайна и больших габаритов.

А еще покрытие имеет ряд бонусов. Они не только недорогие, но также обладают такими плюсами:

• покрытие может быть любого цвета, достаточно лишь подобрать ту или иную палитру;
• составы имеют высокие характеристики защиты;
• если покрытие в процессе эксплуатации повредится, то их можно будет легко восстановить.

Большинство средств для борьбы с коррозией в основном применяются для длительной изоляции присутствующих в конструкции элементов из металла. Этот способ обработки может успешно сочетаться с декоративной отделкой. Внешняя эстетика в конечном результате бывает немаловажной. Тем более, если работы будут выполнены небрежно, то есть вероятность, что через время коррозия вновь проявится и будет более опасной.

Виды покрытий и правила их выбора

Металлоконструкции следует надежно защищать от механических и химических повреждений. С помощью антикоррозийной защиты можно сохранить изначальный вид материала. Также можно продлить срок эксплуатации конструкции до 60 лет. Защитный слой наносится равномерно и устойчивым к высоким температурным воздействиям и сколам.

Тот или иной вид антикоррозийной зашиты нужно выбирать, в зависимости от особенностей самой конструкции:

• цинкование - подходящий вариант для мелких элементов и изделий, но для ремонтных работ оно не подойдет;
• азотирование - преимущественно используется с целью зашиты цистерн. Нитритный слой хорошо противостоит воды, маслу или бензину, но способен разрушиться вследствие воздействия кислот или солей.

Кроме таких антикоррозийных покрытий на отечественном рынке популярностью пользуются следующие:

• алитирование (используется сплав железа и алюминия) - используется для покрытия литейного оборудования, труб или листового металла;
• хромирование (состоит из 60 процентов феррохрома) - защищает детали промышленного оборудования, трубы в теплообменных сетях и автозапчасти;
• диффузионное циинкование (сплав алюминия и цинка) - в этом случае защитный слой наносят в специальных роторных печах, потом он пассируется и становится более устойчивым к коррозии.

Самый простой и бюджетный метод создания антикоррозийной защиты металла - это покрытие их специальными красками вроде «Нержалюкса» или «Сереброла»

Металлические изделия можно обрабатывать посредством пластмасс, в частности, нейлона либо фторпласта.

Однако какой бы вы ни выбрали метод защиты, важно обрабатываемую поверхность правильно подготовить, очистить или обезжирить. Это и есть залогом того, что покрытие будет нанесено равномерно, а срок службы значительно увеличится.

Особенности нанесения защитных составов

Как уже говорилось, антикоррозийное защитное покрытые делается на основе разных металлических сплавов и самих металлов (цинка, кадмия, алюминия, никеля и других).

Способов нанесения защитного слоя существует несколько:

• гальванизация - металлы осаждаются на поверхности конструкций посредством электролитического воздействия;
• горячий способ - металл сплавляется с защитным слоем при температуре до 450 градусов;
• диффузионный метод - конструкция погружается порошкообразную металлическую смесь при температуре от 380 до 1000 градусов;
• металлизация - расплавленные металлы распыляются посредством специального оборудования.

Тот или иной метод нанесения антикоррозийного покрытия подбираются под определенные виды металлоконструкций. В частности, если речь идет об обработке крупных объектов вроде цистерн, баков, мостов или судов, то выбирается металлизация. Для обработки средних предметов из стали используется гальванизация, диффузным способом защита наносится на детали разной техники, а для стальных и чугунных конструкций - горячая методика.

Защита материала должна проводиться очень внимательно, также требуется провести некоторые профилактические мероприятия, которые не допускают появления коррозии. Если же на металле уже появилась ржавчина, то действовать нужно следующим образом:

• первым делом используйте дефектоскопию. Этот метод предусматривает подробное изучение поверхности, чтобы выявить степень коррозии в металле. На этом этапе выполняется диагностика, и определяются самые подходящие способы борьбы со ржавчиной и последствиями. Иногда нужно выполнить качественную и полноценную отделку помещения или промышленного отдела;
• далее идут подготовительные работы, во время которых поверхность подготавливают к следующим работам, и они направлены на чистку металла от ржавчины, а также к отделке. В некоторых случаях перед покраской нужно будет выполнить грунтовку или удалить царапины, сквозь которые жидкость попадает в структуру металла и изнутри его разрушает. Не забывайте о том, что пыль вредна, и ее очень важно удалить на этапе подготовке поверхности. Именно в пыли могут присутствовать химические составляющие и соединения, которые провоцируют разрушение металла;
• последний и наиболее важный этап - нанесение на металлическую поверхность того или иного лакокрасочного покрытия. Торопиться здесь нельзя, поскольку от качества действий зависит и то, насколько эффективным будет защитный слой покрытия. После каждого следующего слоя нужно дожидаться его высыхания и затвердевания. Затем проверяется качество выполненной работы.

Антикоррозийная защита для металла невероятно важна, правильно подобранный состав позволит надежно защитить ваши металлоконструкции от негативных внешних воздействий и продлит срок их эксплуатации.

Антикоррозионными покрытиями - (греч. анти - приставка со значением противодействия) называются ме­таллические и неметаллические по­крытия, защищающие поверхность металлических изделий и сооруже­ний от разрушающего действия коррозии металлов. Различают антикоррозионные покрытия одно- и многослойные (комбинированные); металлические и неметаллические. К наиболее широко применяемым металлическим антикоррозионным покрытиям от­носятся покрытия из алюминия, хрома, меди, железа, никеля, свин­ца, олова, цинка, титана, редких и благородных металлов, сплавов медь - цинк, медь - олово, свинец - олово, цинк - алюминий, железо - хром, железо - никель ­хром. Металлические антикоррозионные покрытия получа­ют следующими способами:

Плакированием с образованием биметаллических материалов, например, сталь - алюминий, углеродистая сталь - нержавеющая сталь;

Погру­жением основного металла в расплав­ленный металл покрытия (при лу­жении, свинцевании, цинковании и др.);

Электролитическим способом(гальванопокрытия);

Кон­тактным способом без применения электрического тока - вытеснением метал­лов из растворов их солей (например, нанесение олова на латунь и сталь, золота на серебро);

Химическим способом (никелирование восстановлением никелевых солей с помощью гипофос­фита);

Осаждением порошка металла покрытия электрофорезом (электрофоретические покрытия) или в электростатическом поле (осаждение алюминия и др.);

Распылением жидкого металла покрытия сжатым воздухом или инертным газом (газопламенные покрытия, плазменные покрытия);

Конденсацией ме­талла покрытия из паровой фазы в вакууме (вакуумные покрытия);

Диффузией защитного металла в по­верхностный слой металла основы при нагреве в парах металла покры­тия или его летучих соединений, а также в среде порошкообразных сое­динений (диффузионные покрытия).

При создании многослойного покрытия на стальных изде­лиях можно последовательно нано­сить хром и никель с дальнейшей термообработкой для получения диффузионных поверхностных слоев сплава железо - хром – никель. Чтобы повысить коррозионную стойкость и адгезию металла покрытия к металлу основы, вначале наносят медь и никель, а затем хром. Защита стали от коррозии более эффектив­на, если сочетать цинковые покры­тия (рисунок 18.1) с алюминиевыми, оловянные или хромовые покрытия на жести – с последовательно наносимыми пас­сивными хроматными покрытиями. Защитные свойства антикоррозионных покрытий зависят от их пористости и взаимодействия металла основы, металла покрытия и коррозионной среды. В зависимости от значения потенциалов металлов основы и покрытия, с учетом их анодной или катодной поляризации и коррозионной среды, выбирают анодный или катодный способ за­щиты поверхности.

К неметаллическим антикоррозионным покрытиям относятся стек­ло, стеклоэмали, фосфорные соеди­нения, окислы алюминия, магния, титана, оксидные пленки, образую­щиеся при воронении стали, пати­нировании меди, анодировании алю­миния, оксидные пассивные пленки на железе, хроме и др. металлах.

Эти покрытия создают различными способами. Стеклоэмали наносят на поверхность стальных, чугунных, алюминиевых и др. изделий после­довательно в два-три слоя с обжи­гом каждого из них при температуре 800-­900 °С (эмалирование). Оксид­ные пассивные пленки наносят хи­мическими или электрохимическими способами (пассивирование) как дополнительную или основную защиту поверхности стали, алюминия, ти­тана и др.

Основные требования

Антикоррозионные покрытия должны быть рав­номерными, сплошными, плотными, с высокой адгезией к металлу осно­вы, со значительной коррозионной стойкостью и при необходимости с повышенными прочностью, твер­достью, износостойкостью, жаро­стойкостью, кислотостойкостъю, щелочестойкостъю. Свойства же метал­ла основы должны удовлетворять требованиям стандартов. Чтобы связь покрытий с металлом основы была достаточно прочной, поверх­ность его очищают от жира и грязи, подвергают механической обработке (напр., полированию, шлифованию), химической и электрохимической обработке, нагреву в вакууме или в среде инертных ли­бо восстановительных газов, бом­бардировке электронными и ионны­ми потоками.

Предварительная под­готовка способствует возникновению химических и межатомных сил взаимодей­ствия между металлами основы и покрытия.

Прочность сцепления иногда повышается при дополнитель­ной термообработке изделия с антикоррозионными покрытиями, когда получает развитие переход­ной диффузионный слой в виде твердых растворов или интерметал­лических соединений (рисунок 18.1). Эти сое­динения, как правило, более хруп­ки, чем их составляющие, поэтому толщину таких промежуточных сло­ев сводят к возможному минимуму. Однако иногда для повышения кор­розионной стойкости, если не тре­буется высокая пластичность, все покрытие соответствующей термо­обработкой переводят в интерметал­лическую фазу (например, после горя­чего цинкования).

Антикоррозионные покрытия наносят на стационарных агрегатах или на ли­ниях покрытия непрерывного дейст­вия, где последовательно подготав­ливают покрываемую поверхность, создают на ней покрытия и обраба­тывают их, а при необходимости осу­ществляют термическую и механическую об­работку (горячие процессы цинко­вания и алюминирования стальных полос). Применение антикоррозионных покрытий существенно увеличивает срок эксплуата­ции машин, изделий и сооружений, дает возможность экономить мил­лионы тонн дорогостоящих материа­лов.

Жаростойкие покрытия

Жаростойкими покрытиями называются покрытия, отличающиеся жаростой­костью и защищающие поверхность изде­лий от высокотемпературной кор­розии в среде активных газов, а так­же предохраняющие изделия от обедне­ния легирующими элементами (про­исходящего вследствие их диффузии к поверхности и окисления) и от насыщения их газами (рисунок 2). 3ащит­ное действие покрытий обусловли­вается образованием на поверхности изделий плотной окисной пленки, отличающейся хорошим сцеплени­ем с покрытием. Жаростойкие покрытия наносят на изделия из стали, сплавов на основе железа, никеля, кобальта, титана, из цветных и тугоплавких металлов, из графита и др. материалов.

Раз­личают жаростойкие покрытия металлические, неме­таллические и комбинированные. Основой большинства металлических покрытий являются сплавы или ин­терметаллические соединения кремния, титана, алю­миния, хрома, кобальта, иттрия и др. Возможно также применение покры­тий из благородных металлов - золота, платины, иридия. К неме­таллическим покрытиям относятся следующие:

Стеклоэмали - стеклосилицидные, стеклокарбидосилицидные, бороси­лицидные и др.;

Покрытия керамического типа – Al 2 O 3 , Сr 2 О 3 ­ - Al 2 O 3 , ZrO 2 и др. (в основном для одноразового действия);

Комбини­рованные покрытия - силицидные с эмалевыми, интерметаллические с оксидными и т. п.

Перспективны мно­гослойные покрытия, в которых че­редуются в определенной последо­вательности слои покрытий разного типа.

Качество жаростойкого покрытия зависит от предварительной подготовки по­верхности: чистоты ее обработки, скругленности кромок, размеров отверстий, выбора вида резьбы и т. п. Выбор материала и толщины жаростойкого покрытия (от долей микрометра до не­скольких миллиметров) обусловли­вается назначением покрытия, рабо­чей температурой, составом среды, размером и конфигурацией изделия. Жаростойкие покрытия наносят гальваническим и диффу­зионным способами, осаждением в вакууме, напылением, детонацией, плакированием или эмалированием. Гальванический способ заключается в электроосаждении металла из водных растворов и расплавов солей (по­крытия хромовые, хромоникелевые, хромоалюминиевые, платиновые и др.).

Иногда изделия с нанесенными покрытиями подвергают диффузионному отжигу. Диффузионным способом поверхность изделий насыщают при высокой температуре в порошковых смесях, металлических расплавах, расплавах солей, в газовых и паро­вых средах с различной степенью разрежения. К этому способу от­носится также шликерный: из сус­пензий порошков различного соста­ва, смешанных с растворителями и связующими веществами, на изделие наносят слой покрытия, после чего осуществляют отжиг, в процессе ко­торого происходят диффузия эле­ментов из этого слоя в основу и спе­кание покрытия.

В условиях ваку­ума покрытия осаждают из паров ме­таллов, оксидов и др. соединений, образующихся вследствие испаре­ния соответствующих веществ в электроннолучевых, ионных и элект­ронно-ионных установках. Напыле­ние покрытий осуществляют с по­мощью кислородно-ацетиленовых и плазменных горелок. Таким спо­собом наносят покрытия любого со­става, подвергая затем изделия, если это необходимо, диффузионному от­жигу. Для нанесения покрытий де­тонационным способом используют энергию взрыва. Чтобы создать жаростойкие покрытия чаще всего применяют хром, алюминий, кремний, никель, гафний, бор. Для обеспечения надежной защиты изделий покрытия и оксидные пленки на них должны иметь высокие механические свойства (прочность, пластичность), достаточную тол­щину, высокую прочность сцепле­ния между слоями покрытий и ма­териалом изделия, близкие по вели­чине коэффициенты термического расширения (во избежание растре­скивания и отслаивания).

Важным свойством жаростойких покрытий при защите открыто излучающей поверхности изделий, нагреваемых до температуры 1500-2000 °С, является теплоотдача, определяемая коэффициентом излучения (коэффициентом черноты). При высоком коэффициен­те излучения покрытия поверхность изделия нагревается на несколько десятков и даже сотен градусов меньше. Чтобы уменьшить скорость изменения фазового состава покры­тия и металла-основы, между осно­вой и покрытием наносят жаростой­кие барьерные слои, препятствую­щие диффузии кислорода в материал основы и легирующих элементов из основы на поверхность изделия.

Жаростойкие покрытия применяют для защиты деталей в приборо- и машиностроении, авиа- и ракетостроении и других областях техники. Изделия и обычных сплавов с такими покрытиями экономически более выгодны, чем из жаростойких сплавов. Сплавы на основе тугоплавких металлов, имеющие высокие прочностные свойства при температурах 1000-2500 °С, вообще не могут применяться на воздухе или в другой окислительной среде без защитных жаростойких покрытий.

Потеющие покрытия

Потеющие покрытия - покры­тия, рабочая поверхность которых охлаждается вследствие выпотевания их компонентов или компонентов ос­новы, на которую они нанесены. Ис­пользуются с 50-х гг. 20 в. Потеющие покрытия, яв­ляющиеся разновидностью защитных покрытий, повышают эрозионную стойкость и жаропрочность потею­щих материалов или осуществляют их активную тепловую защиту. Потеющие покрытия подраз­деляют на транспирационно охлаж­даемые и самоохлаждающиеся.

К транспирационно охлаждаемым от­носятся покрытия со значительной (20 – 50 %) открытой пористостью (проницаемостью), нанесенные на по­ристую основу, через которую на­встречу тепловому потоку подается жидкий или газообразный хладагент, охлаждающий материал вследствие поглощения тепла, испарения или диссоциации. Температуру поверхности по­крытия регулируют изменением рас­хода хладагента. Большую роль в снижении теплового потока в мате­риале играет так называемый эффект вдува, уменьшающий коэффициент теплопередачи в результате изменения температур­ного и скоростного профилей. Од­нако определяющей характеристикой таких покрытий является их про­ницаемость. Технология напыления потеющих покрытий отличается от обычной необхо­димостью получения покрытий, обла­дающих заданной равномерной или изменяющейся в соответствии с тре­бованиями проницаемостью. Такие покрытия создают, выбирая опреде­ленные режимы нанесения либо вводя в исходную смесь удаляемые впослед­ствии (растворением, выплавлением, выжиганием и т. д.) порообразовате­ли.

К самоохлаждающимся относятся потеющие покрытия, представляющие собой каркас, заполненный высокоэнтальпийным наполнителем. Эффект теплопоглоще­ния обусловливается плавлением, ис­парением, сублимацией или диссо­циацией наполнителя. Если напол­нитель не взаимодействует с мате­риалом каркаса и не разлагается в процессе нанесения покрытия, потеющие покрытия наносят термическими методами (га­зопламенным, плазменным, электро­металлизационным и др.) в виде ком­позиций (вольфрам – медь). Если же создание по­крытий термическими методами не­возможно, вначале наносят пористый каркас, пропитываемый впоследствии высокоэнтальпийным наполнителем.

Значительная пористость, уменьшая полезную площадь сцепления, сни­жает адгезионные характеристики потеющего покрытия. Вследствие этого подбирают наполнители, не образую­щие химически агрессивных веществ в про­цессе разложения, поскольку их действие на область контакта может привести к отслоению покрытия. Чтобы повысить прочность сцепле­ния, нанесенное пористое покрытие до пропитки иногда подвергают тер­мообработке в нейтральной или восстановительной среде.

Контрольные вопросы

1 Что называется защитным покрытием?

2 Чем определяются свойства защитных покрытий?

3 Как можно уменьшить внутренние напряжения в материале после нанесения защитного покрытия?

4 Какими способами получают антикоррозионные покрытия?

5 От каких факторов зависит качество жаростойкого покрытия?