În prezent, au apărut numeroase publicații privind utilizarea materialelor protectoare cu zinc. În acest caz, având în vedere prezența compușilor de zinc, metoda de protecție se numește "zincare la rece", "zincare și vopsire". Zincul metalic ("galvanizarea la cald") și vopselele protectoare de vopsea sunt considerate echivalente, creând o înțelegere inadecvată a materialelor. Consumatorul ar trebui să aibă o înțelegere reală a compoziției și proprietăților, a similitudinii și a diferențelor dintre PC-ul pentru alegerea corectă a protecției efective a metalelor.
Diverse și, în unele cazuri, condiții de funcționare severe pentru produsele și structurile din oțel necesită o protecție fiabilă pe termen lung împotriva coroziunii. Una dintre metodele extrem de eficiente este folosirea calculatoarelor metalice [1] și nemetalice (bazate pe formarea de filme organice și anorganice) [2] utilizând zinc.
1. Zinc metalic în acoperiri
Capacitatea unică a zincului de a proteja oțelul împotriva coroziunii a fost demonstrată de către chimistul francez P. J. Maluin în 1742 [3]. De mai bine de 150 de ani, PC-urile de zinc au fost utilizate în producția de fontă, conducte, sârmă, bandă, elemente de fixare.
Proprietățile protectoare ale zincului datorită potențialului electrochimic inferior (-0.76) decât fierul (-0.44 V) Prin urmare, într-o pereche de electrochimică zinc-fier, produs în prezența apei și electroliților, zincul servește ca anod. Dizolvă încet în timpul funcționării calculatorului, zincul funcționează ca un metal "sacrificial" și protejează substratul catodic din oțel de distrugere. Acesta este rolul protector (protector) al zincului în PC.
Dacă luăm în considerare faptul că zincul este consumat treptat în timpul funcționării, durata de viață a PC-ului, alte lucruri fiind egale, depinde de grosimea stratului de zinc. Grosimea minimă a PC-ului de zinc, în funcție de grosimea oțelului de tratat, este determinată de EN ISO 1461 (tabelul 1).
Datorită amfotericității, zincul este puternic solubil în acizii minerali, precum și instabil la acțiunea alcalinilor. Rata coroziunii în apă este scăzută, ușor crescând în intervalul de temperatură de 55-65 ° C.
Dacă zincul este suficient de stabil într-o atmosferă curată, atunci când atmosfera este contaminată cu produse agresive (dioxid de sulf, hidrogen sulfurat, acid clorhidric etc.), rezistența PC-ului scade.
Proprietățile inerente zincului metalic apar în PC, care trebuie luate în considerare atunci când sunt selectate pentru diferite scopuri de operare și grade diferite de expunere la medii corozive.
Datorită reactivității ridicate, zincul metalic se oxidează și formează un film de oxid. Când se depozitează și se operează PC-uri pe bază de zinc și zinc cu umiditate ridicată, pe suprafața PC-ului se formează "rugină albă" sau patină. În același timp, se obține un efect slab anticoroziv, dar se poate "cimenta" PC-ul, umple porii și golurile, crește efectul "barieră" și încetinește procesul de coroziune [4, 5].
Aproape jumătate din zincul produs este utilizat pentru protecția anticorozivă.
2. Acoperiri protectoare metalice
Pentru a obține PC, zincul este utilizat într-o varietate de forme și stări: ca o topitură de zinc metalic, sub formă de soluții apoase de săruri de zinc, sub formă de plăci, praf, praf, fulgi.
Una dintre tehnicile cele mai cunoscute și utilizate lung care primesc produse galvanizate este imersie în metalul topit la Tm. = -419 „C (proces de galvanizare prin scufundare la cald). Această metodă se realizează galvanizare profile din oțel și suplimente, tablă de fier, curea din otel, si altele. In procesul de galvanizare zincare are loc pe toate suprafețele exterioare și interioare ale produsului, precum și zonele cu probleme trudnopokryvaemyh (unghiuri , fante, muchii ascuțite), care asigură protecție catodică și barieră.
PC-urile obținute prin zincare la cald asigură protecție lungă (până la 50-80 ani) a oțelului împotriva coroziunii în diferite condiții atmosferice (Fig.1) [3].
Dezavantajele metodei sunt consumul mare de zinc, nevoia de băi staționare, restricții privind mărimea și forma produselor, inegalitatea grosimii pentru produsele de formă complexă. Limitarea dimensiunii, care este considerată principalul dezavantaj al metodei, este relativ. Astfel, compania "Mostostal", Siedlce, are băi pentru galvanizarea structurilor cu dimensiunile de 12,5x1,4x2,7 m și o greutate de până la 4 tone.
Particulele de zinc topit prin pulverizare, utilizând o tehnică diferită poate fi aplicată pe suprafața metalică (metalizare) pentru aplicarea structurilor asamblate de dimensiuni diferite, refacerea suprafețelor de frecare uzate, corectarea defectelor de turnare etc. Cu toate acestea, în metalizare, există pierderi mari de zinc, porozitatea stratului de zinc, legătura insuficient de puternică a zincului cu suprafața fierului.
Produse mici (.. Hardware, bolțuri, piulițe, șaibe, cuie, etc.) sunt supuse la galvanizare tobe termodiffuznomu (praf de zinc - 85-90% oxid de zinc, - 8-13% temperatură de 440 ° C). Este posibil să se obțină un PC în vapori de zinc la o temperatură de 870 ° C
Metoda electrochimică (galvanică) utilizată pe scară largă de obținere a PC-ului din soluții de săruri de zinc, în principal din sulfat de zinc. PC-ul electrochimic este caracterizat prin puritate ridicată și aderență la substrat, rezistența și plasticitatea stratului, consum redus de zinc. În funcție de condițiile de funcționare, grosimea stratului PC este de 10 până la 50 μm.
Numai cu "galvanizarea la cald" se formează un strat difuz și zinc, în alte cazuri se obține un strat de zinc.
3. Acoperiri nemetalice umplute cu zinc
Pentru a elimina deficiențele consemnate, au fost create PC-uri speciale nemetalice, care conțin zinc metalic foarte dispersat sub formă de pulbere, praf, ca pigment anticorosiv. Acest tip de materiale speciale a primit denumirea tehnică bogată în zinc (vopsele cu conținut de zinc, grunduri) [2,6]
Agenții de formare a peliculelor organice și anorganici rezistenți la alcalii sunt utilizați ca lianți. Zincul metalic este utilizat sub formă de pulbere, praf de formă sferică sau sub formă de fulgi, fulgi [7-11].
Pentru PC, luați în considerare două opțiuni pentru mecanismul de protecție împotriva coroziunii - barieră și catodică. Pentru PC-urile nemetalice, este caracteristic un efect de barieră care asigură protecție prin crearea unei folii impermeabile sau semipermeabile pentru mediul corosiv.
În ceea ce privește protecția catodică a materialelor umplute cu zinc, nu există o opinie fără echivoc. Astfel, se observă că în PC-urile subțiri (10-20 μm), zincul acționează ca protector, însă durata de viață este limitată de momentul dizolvării zincului. În cazul PC-urilor cu strat gros, acțiunea protectorului prevalează în stadiul inițial, iar apoi acțiunea barieră se datorează etanșării ("cimentării") filmului prin produsele de coroziune a zincului.
În prezent, gama de acoperiri importate și de uz intern umplute cu zinc este suficient de mare. Materialele de acest tip diferă în ceea ce privește tipul de filmare (proprietăți, cantitate), conținutul de zinc, în dimensiunea și forma particulelor sale, în prezența și cantitatea de impurități, în metoda de aplicare.
Este remarcat [12]. că PC-urile cu conținut mare de zinc au un număr de dezavantaje care le limitează utilizarea. Defectele tipice sunt structura poroasă, găurile, golurile, fisurile.
Principalele avantaje de vopsea de zinc înainte de galvanizare prin scufundare la cald este posibilitatea de a le folosi atunci când repararea aplicații PC galvanizat pe produsele mari de forme complexe, simpla aplicare a diferitelor metode în fabrică și în domeniu, o oxidare mai lentă din cauza particulelor sale de izolare de zinc de film de formare și de produse coroziunea zincului și a zincului. ca urmare, creșterea duratei de viață, cu un conținut egal de zinc pe unitatea de suprafață. Ultima afirmație este ambiguu: în primul rând, umplerea volumului cu aceeași grosime a PC-ului de zinc ar trebui să fie 25-40% mai mare și, prin urmare, mai scumpe, și în al doilea rând, cu o creștere a grosimii stratului crește efectul de barieră cu efect catod nedefinită.
După cum se poate observa din datele prezentate, PC-urile metalice obținute prin galvanizarea la cald sunt fundamental diferite de straturile protectoare pe compoziție, tehnologie și echipamente pentru producția de PC.
4. "ZINC COLD" - ZINKING WHEN?
Date fiind cunoscute proprietățile de protecție ridicate și PC-zinc obținute prin metoda de galvanizare la cald prin cufundare, în publicațiile interne și externe, broșuri tehnice utilizate recent termenul „rece galvanizarea» (zincuire rece), care are un sens oportuniste. În acest caz, se referă la utilizarea unor materiale de sacrificiu utilizând zinc și lianți diferiți, cu posibila suprapunerea acestora cu alte acoperiri, t. E. Primirea vopsea PC de protecție tradiționale [13-15].
In [3] sugerează că utilizarea echivalenței „galvanizare“, termenul ca personaj familie PC în care zincul este utilizat pentru protecția împotriva coroziunii, dă o noțiune falsă de proprietăți de echivalenta ale diferitelor PC-zinc. Unii producători și distribuitori de vopsea de zinc face susține că produsele lor „Zincare la rece“ sunt echivalentul a „zincarea termică“ sau „la fel de bun ca și galvanizare.“
Producătorii interni merge mai departe „zinc lichid - protector de grund pentru galvanizarea la rece“ [16]; „Zincare la rece - mai mult de galvanizare“ [13], concluziile beneficiile galvanizarea la rece realizate pe baza unui tip de încercare; - în camera de sare ceață - și, în plus, o comparație a PC-zinc cu PC integrat, care constă din zinc grund bogat și materialul de acoperire , care nu oferă o imagine reală și induce în eroare consumatorii.
Testele accelerate pentru determinarea rezistenței la sare ceață ASTM B117 Standard Practica pentru Sare de operare Spray (Ceață) pacsmatrivat imposibil ca principal și numai pentru a evalua proprietățile de protecție ale PC zincarea termică în condiții atmosferice. Când testele ciclice (irigare și drenare), spre deosebire de ceață de sare se dezvolta pe patina PC galvanizat - un strat de produse de coroziune zinc care oferă protecție la coroziune pe termen lung. Patina și zincul de bază pot proteja oțelul pentru o perioadă lungă de timp. În acest sens, este necesar să se compare computerele metalice și nealimentare cu zinc.
Articolul [3] prezintă date comparative privind proprietățile PC-ului de galvanizare la cald și calculatoarele reale cu zinc. Teste efectuate de o organizație independentă - Biroul de Standarde din Africa de Sud. Rezultatele testelor sunt prezentate mai jos.
Acoperirea cu zinc are aceeași grosime de-a lungul suprafeței, la margini și colțuri. Vopseaua pe bază de zinc dă, de obicei, o grosime inegală și, astfel, gradul de protecție variază de-a lungul suprafeței. Unghiurile și marginile sunt deosebit de sensibile la coroziune, deoarece în aceste zone grosimea PC-ului este redusă.
2. Teste în camera de ceață de sare (simulare marină)
După 1500 de ore de testare, proba galvanizată a fost oprită, deoarece nu a existat o coroziune a substratului de oțel.
Un efect coroziv semnificativ asupra bazei de oțel, vopsit cu vopsea umplute cu zinc, este notat după 1000 de ore.
3. Testarea camerei gazului de sulf (simularea atmosferei industriale)
După 40 de cicluri de testare a probelor de oțel galvanizat, nu au existat dovezi de coroziune a bazei de oțel.
Pe mostrele colorate, sa observat coroziunea substratului, în special la margini, după 9 cicluri.
4. Protecție catodică (crestături 10x115 mm)
După 1500 de ore de testare într-o cameră cu ceață de sare, nu există dovezi de coroziune pe oțel galvanizat. Pe mostrele de oțel vopsite, rugină roșie apare după 24 de ore, după 550 de ore rugina roșie este clar exprimată pe întreaga suprafață.
Pe probele de oțel zincate, s-au format depozite stabile de săruri de zinc, nu a existat o coroziune a substratului.
Acesta a arătat o creștere semnificativă a grosimii PC de zinc din cauza umflături cauzate de adsorbție a apei, și un rezultat al formării produșilor de coroziune voluminoase (oxizi de fier) în PC.
Radiația UV nu a afectat PC-ul galvanizat, nu a existat, de asemenea, nici un efect semnificativ asupra zincului umplut vopsea.
7. Testarea rezistenței la abraziune
Stratul de aliaj de zinc-fier are o duritate mai mare decât cea din oțel, duritatea fiind în intervalul de 179-250 de unități. prin DPN5. Datele privind rezistența la abraziune a vopselelor cu zinc sunt egale cu 1/3 din rezistența PC-ului cu zinc.
8. Teste de temperatură (15 minute de menținere la 350 ° C)
Nu există schimbări în aspectul PC-ului galvanizat, vopseaua umplută cu zinc se descompune la 250 ° C și se transformă într-o pulbere la 350 ° C, chiar și după răcirea la temperatura camerei.
Mai mult, forța de adeziune a zincului la substratul de oțel de 6 ori rezistența tsinknapolnennyhLKM, totuși PC zinc este mai rezistent la zgâriere și uzură.
Din datele prezentate, putem concluziona că proprietățile calculatoarelor considerate nu sunt egale.
PC protector de zinc-bogat, de regulă, sunt utilizate ca primeri în suprafața de rulare a PC-ului integrat, cu toate că, în unele cazuri, este posibil să le utilizeze ca PC stand-alone, de exemplu, ASTM A780, practica standard pentru Repararea și neacoperită a otelului galvanizat prin scufundare la cald.
5. APLICAREA ACOPERIRILOR
PC de protecție folosind zinc ca metal (zinc) și nemetalice (conținut ridicat de zinc), sunt utilizate pe scară largă în diferite industrii care necesită o protecție fiabilă pe termen lung cu repararea minimal [17-26]
- Construcții industriale și rutiere - structuri de poduri, șosele, structuri metalice, echipamente, conducte în industria chimică și metalurgică.
- Energetica - suporturi de linii de transmisie, retea de contact, generatoare eoliene.
- Construcții hidrotehnice - structuri metalice, linii de apă, rezervoare de stocare a apei.
- Comunicare - construcții antene-stâlpi (antene de transmisie, repeate, suporți de comunicare cu releu-celular).
- Producția de petrol și gaze și de prelucrare - elementele de forare, platforme, mașini, conducte, rezervoare, instalații de depozitare pentru petrol și produse petroliere, echipamente de pompare a gazului, țeava de eșapament.
- Mașini de transport, rutier și agricol, industria de automobile, mașini grele de drumuri, material rulant, mașini agricole, turnuri pentru silozuri.
- Construcții navale - structuri subacvatice și de suprafață ale corpului, terminale, pile, rezervoare de apă, inclusiv apă potabilă.
companie lider din lume Tikkurila Coatings, Teknos, Sigma Coatings, Steelpaint GmbH, Zinga Metall-OST și colab., Precum și producătorii interni Ekor Neva "Kronos" et al. Oferta materiale bogate în zinc și materiale pentru sisteme de acoperire, aplicarea tehnologiei, suport tehnic [ 17-26].
In ciuda viata lunga a produselor galvanizate și modele de PC obținut prin metoda de galvanizare la cald prin cufundare, în unele cazuri devine necesară pentru a elimina dezavantajele cauzate de proprietățile zinc - rezistență chimică insuficientă și rezistența la atmosferă agresivă, conferind anumite proprietăți. Acest lucru se realizează prin vopsirea produsului galvanizat folosind acoperiri speciale - metoda duplex [5].
Utilizarea metalului galvanizat se extinde constant. Astfel, până la 50% din oțelul galvanizat este utilizat în fabricarea structurilor faciale și spațiale ale caroseriei autovehiculelor VAZ 2110, 2111, 2112 [27]. Potrivit Tikkurila Coatings, combinația de zincare la cald și vopsire permite creșterea duratei de viață a suprafețelor de 1,5-2,3 ori în comparație cu galvanizarea [5].
Pentru diferite condiții de funcționare, sunt oferite materiale de vopsea, care diferă în funcție de scop, durata de viață și costul. Unele variante de sisteme pentru vopsirea suprafețelor zincate cu materiale Tikkurila sunt prezentate în Tabelul 2.
Sisteme de vopsire pentru oțel galvanizat Tikkurila.
Compararea unui PC "galvanizare la cald" cu un PC protector nemetalic prezintă diferențe mari între aceste opțiuni de protecție metalică. Pentru evaluarea obiectivă, este obligatoriu compararea complexului proprietăților unui PC. Este incorect să se prezinte avantajele unui indicator cu concluzii ample, ceea ce este cazul în mai multe cazuri.
Folosirea termenului de "galvanizare la rece" poate fi considerată un fel de argou, dar, din păcate, apare vulgarizarea conceptului de "galvanizare", iar consumatorul ignorant poate lua o decizie eronată.
Prezența unui sortiment de vopsele și lacuri acoperite în combinație cu galvanizarea sau călcarea unui substrat metalic oferă posibilitatea de a rezolva multe dintre cele mai complicate sarcini de protecție a structurilor și produselor pentru o varietate largă de condiții de funcționare.
(Revizuirea literaturii)
V. S. Kaverinsky