Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Одним из путей увеличения срока службы оцинкованных металлоизделий является нанесение ка оцинкованную сталь лакокрасочных или полимерных покрытий.
Пинклакокрасочные и цинкполимерные покрытия являются комбинированными покрытиями. В таких покрытиях сочетается электрохимический защитный эффект цинкового покрытия с гидроизолирующим защитным эффектом лакокрасочного. Поэтому комбинированные покрытия можно рассматривать как разновидность электрохимического метода защиты от коррозии. В комбинированных покрытиях цинковое покрытие не только выполняет роль эффективного грунтового слоя, но и электрохимически защищает стальную основу в местах повреждения (например, царапины, трещины, сколы) верхнего покровного слоя.
Комбинированные покрытия обеспечивают длительную защиту стальным изделиям. Считают, что защитная способность комбинированных (цинклакокрасочных или цинкполимерных) покрытий в 1,5—2,5 раза выше суммы защитных способностей отдельно цинкового и лакокрасочного покрытия. Предложена формула для определения защитной способности комбинированного (двойного) покрытия на стали:
где Зобщ — защитный период комбинированного покрытия (до появления ржавчины на 5 % защищаемой стальной поверхности); ЗZn — защитный период цинкового покрытия; Злк — защитный период лакокрасочного покрытия.
Высокие противокоррозионные свойства в сочетании с декоративным видом обеспечивают все возрастающее использование стальных изделий с комбинированными покрытиями.
В настоящее время в ФРГ 75 % стальных конструкций и 90 % листового материала производят с двойной системой защиты. В Японии до 50 % выпускаемого оцинкованного листа подвергают окраске. В США постоянно растет производство листовой стали с цинкорганическими покрытиями. Особенно широко такая продукция используется в автомобильной промышленности.
Для нанесения на оцинкованную сталь широкое применение находят покрытия: поливинилхлоридные (пластизо-ли и органозоли), полианнилфторидные, алкидные, акриловые, эпоксидные, полиамидные, полиуретановые, полиэфирные, хлоркаучуковые. Для улучшения внешнего вида (при декоративной отделке продукции) и повышения защитной способности (для изделий, работающих в агрессивной среде) к полимерным материалам добавляют различные пигменты: свинцовые (плюмбат кальция, глет, сурик и др.), хромовые (хроматы цинка, свинца, бария, кальция и др.), металлические порошки п пудры (цинка, алюминия, свинца, железа, никеля), смеси цинковой пыли и оксида цинка.
Нанесение лакокрасочных или полимерных покрытий на оцинкованную сталь состоит из двух процессов — подготовки поверхности и непосредственного нанесения органического покрытия. Подготовка оцинкованной поверхности является важным этапом в получении комбинированного покрытия. Способ подготовки и условия его выполнения оказывают большое влияние на сцепление полимерного покрытия с оцинкованной сталью и качество комбинированного покрытия в целом.
Способ обработки оцинкованной поверхности следует выбирать в каждом конкретном случае в зависимости от типа применяемого органического покрытия, а также срока хранения оцинкованных изделий в натурных условиях перед обработкой. Применяют различные способы подготовки оцинкованной поверхности: механические (зачистка стальными щетками, шлифование на наждачной бумаге, пескоструйная пли дробеструйная обработка, обработка водяным паром под давлением с различными добавками и др.), химические (щелочное обезжиривание, подтравливание в разбавленных кислотах, обработка аммиачным раствором или кислой декапирующей пастой, хроматирование, фосфатирование и др.), химико-термические (диффузионный отжиг оцинкованных изделий, в результате которого слой цинкового покрытия превращается в железоцинковый сплав, обеспечивающий хорошее сцепление с органическим покрытием).
Следует отметить, что в последние годы разработаны новые виды красок (на основе плюмбата кальция), применение которых при окрашивании оцинкованных изделий позволило исключить ряд подготовительных операций (предварительное окисление, механическую очистку, кислотное травление и др.).
В Государственном институте защиты материалов им. Г. А. Акимова (Чехия) разработай способ силикатизации оцинкованной поверхности, обеспечивающий хорошую сцепляемость наносимого на нее лакового покрытия [92]. Препарат для силикатизации Алкон Л34 содержит силикаты, стабилизаторы, буферные добавки и ПАВ Оптимальная концентрация препарата при обработке погружением 25— 50 г/л, при обработке напылением 30—35 г/л. Процесс проводят при 70—80°С в течение 2—10 мин (при погружении) или 1—2 мин (при напылении). В результате силикатизации на поверхности образуется тонкая (0,0-5—0,1 мкм) прозрачная пленка нерастворимых продуктов. Сообщается, что после силикатизации достигается лучшая сцепляемость покрытия, чем после обработки в растворах NaOH, Na2CO3 или Na3PO4.
Для подготовки поверхности горячеоцинкованных стальных изделий перед нанесением порошковых покрытии (эпоксидных, полиэфирных) применяют щелочное обезжиривание, кислотное травление, а затем фосфатирование или хроматирование. Сообщается, что для листовой стали с тонким (20—40 мкм) цинковым покрытием преимущественно используют фосфатирование, а стальные изделия с толстым (50—400 мкм) цинковым покрытием перед нанесением порошковых покрытии подвергают желтому хроматированию. Фосфатирование и хроматирование не только обеспечивают хорошее сцепление краски или пластмассы к оцинкованной поверхности, но и образуют пассивирующий слой, предотвращающий подпленочную коррозию в случае проникновения кислорода, влаги или других агрессивных компонентов под органическое покрытие.
Фирмой «Гальванайзинг инд. лтд.» (Австралия) разработан метод, по которому оцинкованные в расплаве цинка металлоизделия охлаждают до 250—350°С, а затем помещают в ванну с порошком псевдоожиженного термопласта (полиэтилен, поливинилхлорид, полипропилен и др.). Meтод позволяет использовать остаточное тепло процесса цинкования, обеспечивает формирование полимерных покрытий с высокой адгезией к подложке, исключает необходимость проведения подготовительных операций оцинкованной поверхности перед нанесением нa нее полимерных покрытий.
В Японии широко применяют горячеоцинкованную тонколистовую сталь в качестве основы для нанесения полимерных покрытий. Такую продукцию используют в строительстве и в 1979 г. в Японии ее было произведено 738 тыс. т, в 1981 г. — 647 тыс. т, а в 1982 г. — 580 тыс. т (сокращение производства связано со сниженном объемов строительства в Японии).
Следует особо остановиться на выпуска труб и полых профилей с цинкполимерными покрытиями, так как в последнее время этот вид продукции находит все большее применение. Разработан способ непрерывного производства сварных труб с комбинированным покрытием по наружной поверхности. После формовки, сварки, горячего цинкования трубу охлаждают водой, а затем окрашивают в специальной камере с помощью спрейеров или в электростатическом поле. После окраски трубу нагревают для удаления растворителя и затвердевания смолы (основы связующего вещества).
В Японии разработана технология производства стальных труб с комбинированным покрытием по наружной поверхности. Процесс имеет фирменное название «Дайва зет процесс», в котором в единую технологическую линию связаны изготовление труб, цинкование их в расплаве цинка, нанесение органического покрытия. Все операции на линии выполняют автоматически в закрытых агрегатах, что предотвращает загрязнение окружающей среды. Органическое покрытие, покрывающее оцинкованную поверхность, разработано фирмой «Дайва» и названо «дайвакоут». Покрытие прозрачно и эффективно защищает оцинкованную поверхность от образования «белой ржавчины».
Способ и устройства для получения труб и полых профилей, покрытых слоем цинка (≤0,05 мм) и пластиком (толщина 0,05—0,15 мм) описаны в патенте.
В США фирма «Рипаблик стил» выпускает оцинкованные трубы диаметром 12—152 мм с коррозионноустойчивым покрытием из полихлорвинила по наружной поверхности. Полихлорвинил наносят методом наплавки, что обеспечивает большую прочность связи его с трубой, по сравнению с другими методами нанесения, например, экструдированием.
Для нанесения порошковых полимерных покрытий на концевые части оцинкованных труб и трубчатых изделий применяют метод вихревого напыления.
В табл. 22 приведены основные показатели цинковых покрытий, а в табл. 23 виды металлоизделий с указанием применяемого метода цинкования.
