Способ защиты металлов покрытием

Виды антикоррозионных покрытий. Часть 2. Металлические антикоррозионные покрытия.

Какими бы новыми ингредиентами не наделяли производители антикоррозийные краски и эмали, наиболее эффективными и долговечными способами защиты от коррозии давно признали нанесение других металлов. То есть, на поверхность металлической конструкции или изделия наносят тонкий слой другого металла, который коррозирует гораздо медленнее, принося себя в жертву борьбе с коррозией, тем самым защищая нужный металл.

Металлические антикоррозионные покрытия

Металлические защитные покрытия наносятся на поверхности металла для защиты от коррозии, придания твердости, электропроводности, износостойкости и в декоративных целях.

Защита от коррозии металлическими покрытиями осуществляется следующими способами:

• металлизация напылением — распыление на обрабатываемую поверхность расплавленного металла при помощи воздушной струи;
• горячий способ нанесения защитного покрытия — окунание изделия в ванну с расплавленным металлом;
• гальванический (электролитический) — осаждение металла или сплава из водных растворов их солей на поверхность изделия, постоянно пропуская через электролит электрический ток;
• плакирование (термомеханический) — нанесение на поверхность основного металла — другого, более устойчивого к агрессивной среде, применяя литье, совместную прокатку или деформированное плакирование (прессование, ковка);
• диффузионный — суть способа заключается в проникновении металлопокрытия в поверхностный слой основного металла под воздействием высокой температуры;
• холодный способ нанесения защитного покрытия – нанесение тем же способом, что и краски: кисти, валики, распыление, окунание.

По способу защиты металлические защитные покрытия разделяют на катодные и анодные. Это означает, что металлическое покрытие по отношению к защищаемому может выступать катодом или анодом.

Катодные покрытия в данном случае будет осуществлять только барьерную защиту по отношению к покрываемому металлу. А вот электрохимическую защиту от коррозии осуществляют только анодные покрытия. На поверхности защищаемого изделия, при наличии влаги в окружающей среде, образуются замкнутый гальванический элемент. Металл с более электроотрицательным электрохимическим потенциалом (покрытие) будет играть роль анода, при этом основание – роль катода.

Вследствие работы гальванического элемента металл, являющийся анодом, будет под воздействием окружающей среды постепенно разрушаться, этим самым защищая изделие. При защите от коррозии с помощью анодных покрытий важным аспектом можно считать то, что металлопокрытие будет защитным даже при наличии на нем пор и царапин.

Защита от коррозии катодными покрытиями осуществляется реже, так как катодное покрытие защищает изделие лишь механически. Катодное защитное покрытие имеет более положительный электродный потенциал. При этом основной металл изделия является анодом и при подводе к нему влаги начнется интенсивное его растворение. Именно поэтому катодное покрытие должно быть сплошным, без малейших признаков пор и, желательно, равномерное, относительно большой толщины.

Какой металл лучше использовать для защиты?

В разное время для защиты железа от коррозии применялись другие различные металлы: свинец, медь, алюминий, никель, хром и прочие. Защитное покрытие никелем и хромом защищало от коррозии и придавало металлам привлекательный, блестящий внешний вид. Однако, хоть защищаемые металлы и не ржавели в открытую, но имела место скрытая коррозия, которая развивалась скачками. К слову, именно так появилась нержавеющая сталь. К тому же, покрытие из этих металлов не всем доступно из-за цены.

Алюминий, также придавал металлам привлекательный вид, однако обладал не максимальной стойкостью к окружающей среде. Его до сих пор применяют во многих областях там, где коррозия не так вероятна, либо для финишного покрытия.

Олово или медь защищают от коррозии, но только в качестве катода. То есть создают барьер между защищаемым железом и окружающей средой. Но, если барьер будет нарушен вследствие механических повреждений или контакта с химикатами, то коррозия начнет развиваться с прежней скоростью.

Кадмий – достаточной стойкий к коррозии металл, но дефицитный и поэтому – не дешевый. Защита от коррозии с помощью кадмия активно применяется в микроэлектронике или там, где защиты требуется совсем немного. Например, в аккумуляторных батареях.

По множественным исследованиям, был выяснен металл, которой обладает отличной антикоррозийной защитой, выступает в качестве анода, то есть дает не только барьерную, но и электрохимическую защиту, к тому же обладает приемлемой ценой. Это цинк.

Именно цинковые покрытия являются самыми популярными в защите металлов от коррозии, потому, что самыми эффективными. Даже появился такой распространенный сегодня термин, как цинкование. Цинк сегодня наносится всеми вышеперечисленными способами: горячим, гальваническим, напылением, диффузионным, термомеханическим и, конечно, холодным.

Каждый из способов имеет свои плюсы и минусы.

Плюсы и минусы разных способов цинкования

Вид цинкования	Плюсы	Минусы
Горячее цинкование	Цинк проникает внутрь конструкций, защищает все труднодоступные места, металлы приобретают привлекательный внешний вид.	Не подходит для очень больших конструкций – не помещаются в ванну, необходима перевозка конструкции в место проведения процедуры оцинковки, за счет этого увеличивается стоимость.
Гальваническое цинкование	Стойкое, привлекательное защитное покрытие, размеры деталей остаются точными.	Подходит только для маленьких конструкций, после процедуры очень дорогая утилизация отходов, цену которой часто включают в стоимость процедуры цинкования.
Газо-термическое цинкование (напылением цинка)	Можно наносить на большие конструкции, просто наносить, можно на месте эксплуатации конструкции, без перевозки.	Много требований к подготовке процедуры, выполнению процесса и недопущению деформации металлов, неравномерность покрытия, более высокая стоимость.
Термодиффузионное цинкование	Покрытие точно воспроизводит форму даже самых сложных деталей, процесс практически безотходный.	Маленькая производительность, по сравнению с другими методами, наличие цинковой пыли в воздухе возле процесса, не дает металлам привлекательного внешнего вида и блеска.
Холодное цинкование	Удобно наносить на конструкции прямо на месте их эксплуатации, не нужно никуда перевозить, экономичная стоимость – доступные цены составов, надежная, долговечная защита.	Металлы приобретают серый, матовый цвет, но возможна последующая окраска.

Как мы видим из сравнения, наиболее удобным, эффективным и экономичным способом является холодное цинкование. Так как именно оно сочетает в себе все преимущества цинкования и неметаллических покрытий в одном.

Холодное цинкование, это:

• Отличная адгезия поверхности металла с покрывающим составом, а также с финишными лакокрасочными покрытиями.
• Нет ограничений по размерам и габаритам конструкции, которую необходимо покрыть.
• Простые приготовления к нанесению, не требующие больших затрат.
• Легкая свариваемость конструкций после процедуры холодного цинкования.
• Доступные способы нанесения в бытовых условиях: обычные кисти, малярные валики, распылители.
• Нанесение может производиться прямо на месте эксплуатации конструкций – не требуется их транспортировка.
• Не нужно разбирать конструкции или оборудование перед нанесением.
• Существенная экономия – на составе, на перевозке и монтаже конструкций, а также на нанесении – можно не привлекать специалистов и нанести самостоятельно.

Стоит отметить, что многие антикоррозийные покрытия дополняют друг друга. Это придает защите еще больше стойкости. Например, после нанесения состава для холодного цинкования применяют антикоррозийные краски и эмали, которые еще увеличивают срок действия антикоррозийного покрытия. К тому же краски могут придать поверхности разнообразную расцветку и привлекательный внешний вид.

Даже способы цинкования подменяют друг друга. Например, если цинковое покрытие было нанесено горячим способом, но при последующей транспортировке защитный слой был нарушен. Так часто бывает. Тогда на помощь приходит холодное цинкование, которым можно покрыть просто поврежденный участок, прямо на месте эксплуатации конструкции.

Узнав обо всех способах защиты металла от коррозии, вы сможете сделать выводы и выбрать самый удобное и оптимальное для вас антикоррозийное покрытие.

Еще несколько особенностей покрытия методом холодной оцинковки

1. Покрытие наносится при температуре от -25 до +40°С. При этом допустимо наличие высокого уровня влажности.
2. Свойства его сохраняются в неизменно отличном состоянии в широком диапазоне температур (от -50 до +150°С).
3. Допустимо применение такого покрытия в разных климатических условиях, при наличии высокой влажности, в постоянном контакте с морской водой. Отсутствие токсических веществ позволяет использовать их в пищевой промышленности. Данная возможность подтверждается специальными сертификатами.
4. Небольшие повреждения восстанавливаются автоматически. Соединения цинка заполняют собой мельчайшие пустоты, предотвращают доступ воды и кислорода к защищаемой поверхности.
5. Пригодно для ремонта локальных дефектов.
6. Оно великолепно подходит в качестве грунтовки для последующего нанесения сверху финишных покрытий.

Самые современные, проверенные и надежные составы для холодного цинкования вы можете найти у нас в магазине.

Есть вопросы по выбору состава? Обращайтесь в представительство в вашем городе:

Источник

Защита металла от коррозии

Металлы используются человеком с доисторических времен, изделия из них широко распространены в нашей жизни. Самым распространенным металлом является железо и его сплавы. К сожалению, они подвержены коррозии, или ржавлению — разрушению в результате окисления. Своевременная защита от коррозии позволяет продлить срок службы металлических изделий и конструкций.

Виды коррозии

Ученые давно борются с коррозией и выделили несколько основных ее типов:

• Атмосферная. Происходит окисление вследствие контакта с кислородом воздуха и содержащимися в нем водяными парами. Присутствие в воздухе загрязнений в виде химически активных веществ ускоряет ржавление.
• Жидкостная. Проходит в водной среде, соли, содержащиеся в воде, особенно морской, многократно ускоряют окисление.
• Почвенная. Этому виду подвержены изделия и конструкции, находящиеся в грунте. Химический состав грунта, грунтовые воды и токи утечки создают особую среду для развития химических процессов.

Исходя из того, в какой среде будет эксплуатироваться изделие, подбираются подходящие методы защиты от коррозии.

Характерные типы поражения ржавчиной

Различают следующие характерные виды поражения коррозией:

• Поверхность покрыта сплошным ржавым слоем или отдельными кусками.
• На детали возникли небольшие участки ржавчины, проникающей в толщину детали.
• В виде глубоких трещин.
• В сплаве окисляется один из компонентов.
• Глубинное проникновение по всему объему.
• Комбинированные.

Виды коррозионных разрушений

По причине возникновения разделяют также:

• Химическую. Химические реакции с активными веществами.
• Электрохимическую. При контакте с электролитическими растворами возникает электрический ток, под действием которого замещаются электроны металлов, и происходит разрушение кристаллической структуры с образованием ржавчины.

Коррозия металла и способы защиты от нее

Ученые и инженеры разработали множество способов защиты металлических конструкций от коррозии.

Защита от коррозии индустриальных и строительных конструкций, различных видов транспорта осуществляется промышленными способами.

Зачастую они достаточно сложные и дорогостоящие. Для защиты металлических изделий в условиях домовладений применяют бытовые методы, более доступные по цене и не связанные со сложными технологиями.

Промышленные

Промышленные методы защиты металлических изделий подразделяются на ряд направлений:

• Пассивация. При выплавке стали в ее состав добавляют легирующие присадки, такие, как Cr, Mo, Nb, Ni. Они способствуют образованию на поверхности детали прочной и химически стойкой пленки окислов, препятствующей доступу агрессивных газов и жидкостей к железу.
• Защитное металлическое покрытие. На поверхность изделия наносят тонкий слой другого металлического элемента — Zn , Al, Co и др. Этот слой защищает железо о т ржавления.
• Электрозащита. Рядом с защищаемой деталью размещают пластины из другого металлического элемента или сплава, так называемые аноды. Токи в электролите текут через эти пластины, а не через деталь. Так защищают подводные детали морского транспорта и буровых платформ.
• Ингибиторы. Специальные вещества, замедляющие или вовсе останавливающие химические реакции.
• Защитное лакокрасочное покрытие.
• Термообработка.

Порошковая покраска для защиты от коррозии

Способы защиты от коррозии, используемые в индустрии, весьма разнообразны. Выбор конкретного метода борьбы с коррозией зависит от условий эксплуатации защищаемой конструкции.

Бытовые

Бытовые методы защиты металлов от коррозии сводятся, как правило, к нанесению защитных лакокрасочных покрытий. Состав их может быть самый разнообразный, включая:

• силиконовые смолы;
• полимерные материалы;
• ингибиторы;
• мелкие металлические опилки.

Отдельной группой стоят преобразователи ржавчины — составы, которые наносят на уже затронутые коррозией конструкции. Они восстанавливают железо из окислов и предотвращают повторную коррозию. Преобразователи делятся на следующие виды:

• Грунты. Наносятся на зачищенную поверхность, обладают высокой адгезией. Содержат в своем составе ингибирующие вещества, позволяют экономить финишную краску.
• Стабилизаторы. Преобразуют оксиды железа в другие вещества.
• Преобразователи оксидов железа в соли.
• Масла и смолы, обволакивающие частички ржавчины и нейтрализующие ее.

При выборе грунта и краски лучше брать их от одного производителя. Так вы избежите проблем совместимости лакокрасочных материалов.

Защитные краски по металлу

По температурному режиму эксплуатации краски делятся на две большие группы:

• обычные, используемые при температурах до 80 °С;
• термостойкие.

По типу связующей основы краски бывают:

Лакокрасочные покрытия по металлу имеют следующие достоинства:

• качественная защита поверхности от коррозии;
• легкость нанесения;
• быстрота высыхания;
• много разных цветов;
• долгий срок службы.

Большой популярностью пользуются молотковые эмали, не только защищающие метал, но и создающие эстетичный внешний вид. Для обработки металла распространена также краска-серебрянка. В ее состав добавлена алюминиевая пудра. Защита металла происходит за счет образования тонкой пленки окиси алюминия.

Эпоксидные смеси из двух компонентов отличаются исключительной прочностью покрытия и применяются для узлов, подверженных высоким нагрузкам.

Защита металла в бытовых условиях

Чтобы надежно защитить металлические изделия от коррозии, следует выполнить следующую последовательность действий:

• очистить поверхность от ржавчины и старой краски с помощью проволочной щетки или абразивной бумаги;
• обезжирить поверхность;
• сразу же нанести слой грунта;
• после высыхания грунта нанести два слоя основной краски.

При работе следует использовать средства индивидуальной защиты:

• перчатки;
• респиратор;
• очки или прозрачный щиток.

Способы защиты металлов от коррозии постоянно совершенствуются учеными и инженерами.

Методы противостояния коррозионным процессам

Основные методы, применяемые для противодействия коррозии, приведены ниже:

• повышение способности материалов противостоять окислению за счет изменения его химического состава;
• изоляция защищаемой поверхности от контакта с активными средами;
• снижение активности окружающей изделие среды;
• электрохимические.

Первые две группы способов применяются во время изготовления конструкции, а вторые – во время эксплуатации.

Методы повышения сопротивляемости

В состав сплава добавляют элементы, повышающие его коррозионную устойчивость. Такие стали называют нержавеющими. Они не требуют дополнительных покрытий и отличаются эстетичным внешним видом. В качестве добавок применяют никель, хром, медь, марганец, кобальт в определенных пропорциях.

Нержавеющая сталь AISI 304

Стойкость материалов к ржавлению повышают также, удаляя их состава ускоряющие коррозию компоненты, как, например, кислород и серу — из стальных сплавов, а железо – из магниевых и алюминиевых.

Снижение агрессивности внешней среды и электрохимическая защита

С целью подавления процессов окисления во внешнюю среду добавляют особые составы — ингибиторы. Они замедляют химические реакции в десятки и сотни раз.

Электрохимические способы сводятся к изменению электрохимического потенциала материала путем пропускания электрического тока. В результате коррозионные процессы сильно замедляются или даже вовсе прекращаются.

Пленочная защита

Защитная пленка препятствует доступу молекул активных веществ к молекулам металла и таким образом предотвращают коррозионные явления.

Пленки образуются из лакокрасочных материалов, пластмассы и смолы. Лакокрасочные покрытия недороги и удобны в нанесении. Ими покрывают изделие в несколько слоев. Под краску наносят слой грунта, улучшающего сцепление с поверхностью и позволяющего экономить более дорогую краску. Служат такие покрытия от 5 до 10 лет. В качестве грунта иногда применяют смесь фосфатов марганца и железа.

Защитные покрытия создают также из тонких слоев других металлов: цинка, хрома, никеля. Их наносят гальваническим способом.

Покрытие металлом с более высоким электрохимическим потенциалом, чем у основного материала, называется анодным. Оно продолжает защищать основной материал, отвлекая активные окислители на себя, даже в случае частичного разрушения. Покрытия с более низким потенциалом называют катодными. В случае нарушения такого покрытия оно ускоряет коррозию за счет электрохимических процессов.

Металлическое покрытие также можно наносить также методом распыления в струе плазмы.

Применяется также и совместный прокат нагретых до температуры пластичности листов основного и защищающего металла. Под давлением происходит взаимная диффузия молекул элементов в кристаллические решетки друг друга и образование биметаллического материала. Этот метод называют плакированием.

Источник