17.7 Защитные покрытия

Для борьбы с коррозией применяют металлические и неметаллические защитные покрытия.

Металлические покрытия используют в технике для защиты от коррозии разнообразных изделий, деталей машин, приборов, водопроводных труб и т. д. Выбор защитных покрытий определяется условиями эксплуатации. Наибольшее распространение получили металлические покрытия цинком, кадмием, хромом, никелем, алюминием, медью, оловом, латунью и др.

Широко применяют в промышленности металлические защитные покрытия, получаемые электролитическим методом, а также методом погружения в ванну с расплавленным металлом, металлизацию напылением, плакирование и др.

Металлические покрытия не только защищают от коррозии, но и придают их поверхности ряд ценных физико-механических свойств: твердость, износостойкость, электропроводность, обеспечивают изделиям декоративную отделку.

Цинковые покрытия надежно защищают стальные изделия в условиях атмосферной коррозии, а также изделия, соприкасающиеся с пресной водой. Из всех применяемых в промышленности металлических покрытий доля цинковых покрытий составляет более 60 %. Линкованию подвергают листы кровельного железа, трубы, детали станков и т. д.

Кадмиевые покрытия используют для защиты черных и цветных металлов в условиях морского климата или при воздействии жидкой среды, содержащей хлориды.

Никелевые покрытия применяют для защиты изделий от коррозии и для декоративной отделки в машиностроении, приборостроении, медицинской, электронной промышленности, при изготовлении предметов бытового потребления. Никелевые покрытия весьма стойки в атмосфере, растворах щелочей и некоторых органических кислот, что обусловлено сильно выраженной способностью никеля к пассивации в этих средах.

Хромовые покрытия характеризуются высокой твердостью, имеют красивый внешний вид. Их используют в качестве защитно- декоративных, износостойких покрытий, а также для восстановления изношенных деталей машин и механизмов.

Оловянные покрытия применяют главным образом для защиты от коррозии в растворах органических кислот и солей, содержащихся в пищевых продуктах, а также от атмосферной коррозии в приборостроении, где наряду с защитными свойствами необходимо обеспечить паяемость изделия.

Коррозионную стойкость металлов и сплавов можно повысить путем создания на их поверхности оксидных пленок. В технике широко применяется оксидирование стальных изделий, алюминия и его сплавов, магния и его сплавов, титана и его сплавов. Образующиеся на поверхности металлов оксидные пленки весьма прочно с ними связаны, часто беспористы и заметно повышают их коррози- онную стойкость,

Широкое применение для повышения коррозионной стойкости изделий из стали, а также из цветных металлов и сплавов, нашел процесс фосфатирования. За 30 — б0 мин обработки металлических изделий получается довольно толстое, коррозионностойкое фосфатное покрытие, к тому же хорошо пропитывающееся маслами, смолами, красками.

Из неметаллических покрытий наибольшее применение находят лакокрасочные. В настоящее время до 80 % всех защитных и декоративных покрытий, применяемых в мире, являются лакокрасочными.

Лакокрасочные материалы представляют собой многокомпонентные составы, в жидком состоянии наносящиеся на поверхность изделий и высыхающие с образованием пленок, удерживаемых силами адгезии. Высохшие пленки называют лакокрасочными покрытиями. Назначение лакокрасочных покрытий — защита металлов от коррозии, дерева и тканей — от гниения и набухания. Кроме того, они служат декоративным целям, придавая изделиям желаемый внешний вид. В некоторых случаях покрытия могут иметь специальные свойства: электроизоляционные, теплозащитные, светостойкие и др. Защитные покрытия в несколько раз увеличивают срок службы аппаратуры, металлоконструкций и оборудования.

Основными требованиями, предъявляемыми к лакокрасочным покрытиям, являются высокая адгезия к защищаемым поверхностям; близкие значения температурных коэффициентов линейного расширения покрытия и металла; высокая плотность, беспористость, водо- и газонепроницаемость; высокая эластичность пленки при достаточной твердости и механической прочности; теплостойкость, химическая стойкость и светостойкость.

Качество и срок службы лакокрасочных покрытий зависят от их состава, природы окрашиваемого материала, подготовки поверхности, технологии и качества нанесения покрытия.

Основные компоненты лакокрасочных материалов — пленкообразователи, растворители и пигменты.

Пленкообразователи сообщают лакокрасочным материалам способность к образованию пленки и определяют ее основные свойства. Пленкообразующими веществами могут бьпь высыхающие растительные масла, синтетические смолы и эфиры целлюлозы. Различают неотверждаемые термопластичные и отверждаемые термореактивные пленкообразователи.

Растворителями лакокрасочных материалов служат скипидар, уайт- спирит, ацетон, спирты. Растворители подбирают в зависимости от пленкообразующего вещества: для масел используют скипидар и уайт-спирит; для смол — спирты, ацетон и ароматические углеводороды типа бензола и толуола, для эфиров целлюлозы — ацетон. Растворители при сушке полностью улетучиваются. Для ускорения высыхания покрытий применяют каталитически действующие сиккативы, представляющие собой растворы оксидов кобальта, цинка, свинца, марганца в растительном масле.

Пигменты (или красители) применяют для получения определенного цвета лакокрасочного материала. Одновременно пигменты улучшаот адгезию, повышают антикоррозионные свойства и водостойкосгь пленок. По химическому составу они представляют собой оксиды или соли металлов (охра, железный сурик, цинковые и титановые белила), порошки алюминия, цинка и элементарного углерода (графит, сажа). Применяют также пигменты органического происхождения (пигмент алый и др.), сообщающие покрытиям красивые яркие тона.

Для удешевления лакокрасочных материалов в них добавляют наполнители. Наполнителями служат мел, каолин, тальк и другие вещества. Применение в качестве наполнителей слюды и асбеста способствует повышению термостойкости покрытий.

В зависимости от состава и назначения лакокрасочные материалы делятся на лаки, краски (в том числе эмали), грунты и шпаклевки.

Лаком называют раствор пленкообразующих веществ в органических растворителях или в воде, образующий после высыхания твердую прозрачную од- нородную пленку. Лаки используют для получения прозрачных покрытий, защи- щающих поверхность от внешней среды. Иногда лаки наносят на слой краски для большего блеска покрытия.

Грунтами, шпаклевками и красками называют пигментированные лаки и олифы — высыхающие масла с добавкой сиккатива, являющегося катализатором высыхания. Краски, изготовленные на лаках, называют эмалями, а на алифах - маслянными красками.

Грунты являются нижними слоями покрытия. Они обеспечивают прочную адгезию с окрашиваемой поверхностью. В качестве пигмента в грунтах применяют соли хромовой кислоты, свинцовый или железный сурик, цинковые белила и др.

Шпаклевкой называют густую и вязкую массу, состоящую из смеси пигментов с наполнителями в связующем веществе. Шпаклевки применяют для сглаживания неровностей поверхности изделий. Они имеют значительно большую вязкость, чем остальные лакокрасочные материалы за счет более высокой концентрации пигмента и наполнителя.

Надежность защиты поверхности изделий обычно достигается использованием многослойных покрытий. Сочетание слоев последовательно нанесенных лакокрасочных материалов различного целевого назначения (грунт, шпаклевка, краска, лак) называется системой покрытия.