4.4 Электродуговая металлизация. Антикоррозионная защита металлическими покрытиями

Современные методы газотермического напыления позволяют осуществлять металлизацию сооружений, изделий и различных деталей из металла. Данная процедура защищает поверхности от негативных воздействий агрессивных сред, атмосферных осадков и в разы увеличивать их срок службы.

Главными достоинствами металлизации металлов являются протекторные свойства, которые обеспечивают высокую твердость и адгезию. Нанесение таких покрытий можно осуществлять в полевых условиях.

Одним из лучших способов защиты от коррозии считаются газопламенная и электродуговая металлизация распылением. Данные методы известны, начиная с 50х годов прошлого столетия, и сегодня применяются очень широко.

Рис.1. Процесс образования металлизационного покрытия.

Процесс металлизации распылением характеризуется непрерывным плавлением металла покрытия, распылением его на мельчайшие частицы и нанесением на поверхность. Осевшие частицы деформируются и образуют металлизационное покрытие со слоистым строением. При этом температура изделия в ходе напыления не превышает 120 °С.

Основными недостатками металлизации ранее считались недостаточная адгезия, большая пористость и высокая стоимость. Однако применение современных установок позволило исключить некоторые минусы. Так, пористость удалось снизить до 5-7%. Коэффициент использования материала при металлизации теперь свыше 70%. Для дальнейшего улучшения характеристик используются специальные пропитки и окрашивание. Стоимость металлизации теперь с сравнима с ценой качественных полимерных покрытий.

За счет синергии, срок службы комбинированных покрытий значительно выше суммы сроков каждого защитного слоя в отдельности. Поэтому для изделий, эксплуатирующихся в агрессивных средах, принято использовать именно их.

В некоторых случаях металлизация является единственным возможным способом защиты конструкций от коррозии и разрушения. Это является следствием того, что она может производиться в полевых условиях, в отличие от других методов нанесения антикоррозийных износостойких покрытий.

Рис. 2. Металлизация стальных мостовых конструкций в полевых условиях.

Для металлизации обычно используются такие материалы, как цинк, алюминий и их сплавы. Цинк устойчив к ржавлению в морской воде. Наибольшее влияние на скорость его коррозии может оказывать большое содержание оксидов серы, хлора и паров соляной кислоты в атмосфере городов.

Коррозионная стойкость алюминия зависит от условий, в которых происходит коррозия и регулируется, в основном, стойкостью защитной окисной пленки к среде. Алюминий стоек в горячей и морской воде.

Рис. 3. Формирование алюминиевого покрытия на стальной основе.

Сплавы цинка и алюминия (Zn/Al15, Zn/Al5) создают покрытия, стойкие к любым атмосферам, что объясняется быстрым заполнением пор продуктами коррозии цинка. Контакт алюминия с цинком безопасен, так как электродный потенциал цинка отрицательнее алюминия, следовательно, цинк, растворяясь, электрохимически защищает алюминий. Покрытия из алюминия находят также широкое применение для защиты железа и стали против газовой коррозии.

Цинк и алюминий образуют плотный слой продуктов коррозии, по объему значительно больший, чем металл, из которого они образовались. Цинковое покрытие находящееся длительное время в воде, покрывается плотным слоем окиси карбоната или гидроокиси цинка; поры закупориваются продуктами коррозии (Рис.4). Такое покрытие со временем значительно увеличивает свою коррозионную стойкость.

Немаловажным фактором считают протекторные свойства металлизационных покрытий из алюминия, цинка и их сплавов. Поврежденное место на покрытии за счет гальванического эффекта затягивается ионами алюминия или цинка, предохраняя материал подложки. Наиболее активным с точки зрения протекторной защиты считается сплав алюминия и магния (AlMg5).

По результатам сравнительного исследования эффективности 47 различных систем защитных покрытий только алюминиевое и цинковое покрытия, нанесенные методом газотермического напыления, отработали 20 лет без повторного нанесения и сохранили более 99,5% сплошности. Оказалось, что сталь не подверглась коррозии ни в одном из тех мест, где были возможны качественная подготовка поверхности и нанесение металлизационного покрытия.

Все перечисленные факторы позволяют считать металлизационные покрытия наилучшим выбором для ответственных металлоконструкций, подверженных коррозионному воздействию, по соотношению цена/качество.

Рис. 4. Цинк-алюминиевое покрытие металлоконструкций.