книги из ГПНТБ / Чеботаревский, В. В. Лаки и краски - что это такое

Следует иметь в виду, что и при применении грунто­ вочных покрытий не будет обеспечиваться долговечность покрытий, если поверхность металла не подготовить соот­ ветствующим способом. На поверхности металлических изделий всегда есть окалина, ржавчина, масла, паяльные флюсы, пот от прикосновения человеческих рук и другие загрязнения, которые способствуют снижению защитных свойств лакокрасочных покрытий. Поэтому вопросу подго­ товки поверхности перед окраской придается большое значение. Проиллюстрируем значение правильной и тща­ тельной подготовки поверхности изделия примером.

Необходимо было окрасить стиральный бак после об­ работки его в слесарной мастерской. Маляры протерли по­ верхность бака тряпками, смоченными бензином, просу­ шили и окрасили. Через некоторое время на одной из сто­ рон бака покрытие вспучилось и частично отстало от ме­ талла. На остальной поверхности существенных измене­ ний не произошло. Стали искать причину плохой адгезии покрытия. Выяснилось, что ту сторону бака, на которой отстало покрытие, обезжиривали, когда бензин уже был загрязнен минеральным маслом. После улетучивания бен­ зина на поверхности металла осталась тончайшая пленка масла, которая препятствовала смачиванию грунтовкой поверхности бака, а следовательно, адгезионные силы по­ лимерного связующего не могли проявить себя полностью. Напомним, что для возникновения адгезионных сил моле­ кулы полимера должны приблизиться к поверхности ме­ талла ближе, чем на 0,5 нм. Вероятно, в описываемом слу­ чае слой минерального масла препятствовал этому сбли­ жению.

Из рис. 16 видно, что там, где поверхность стали была 82 хорошо обезжирена, лакокрасочное покрытие после дли-

тщательно высушены. Грунтовать поверхность необходи­ мо не позднее чем через 8 ч после обработки с тем, чтобы металл не успел покрыться слоем ржавчины.

Бывают случаи, когда приходится окрашивать детали, покрытые ржавчиной, и пет возможности использовать пескоструйную обработку. Например, стальной прокат — трубы, балки, прутки и др.— при хранении и во время строительства покрываются ржавчиной. Как ее удалить? И тут на помощь приходят специальные составы — пре­ образователи продуктов коррозии. Напомним, что ржав­ чина, образовавшаяся в результате атмосферной корро­ зии, состоит нз различных модификаций гидроксида желе­ за. В атмосфере промышленного предприятия в слое ржавчины образуются сульфаты п хлориды железа, кото­ рые способствуют развитию процесса коррозии. Действие преобразователей продуктов коррозии заключается в пре­ вращении этих продуктов в неактивные в коррозионном отношении соединения. Для этих целей применяют фос­ форную кислоту, таннин, железпстосннероднстые соли и другие вещества.

Другой принцип основан на преобразовании и одно­ временно изоляции окислов железа при применении составов, содержащих пленкообразующие вещества, на­ пример, поливиннлацетатные змульснп, растительные масла, алкидные смолы и ингибирующие добавки.

Преобразователи ржавчины применяют для очистки крыш зданий, внутренних поверхностей цистерн для неф­ тяных продуктов, промышленных сооружений, туннелей метро и т. д. Эксплуатационная стойкость покрытий, в которых применены преобразователи, в 2—3 раза выше, чем без таковых.

Теперь, когда мы вкратце познакомились со способами защиты металлов от коррозии, интересно познакомиться

84 с их применением при окраске некоторых изделий.

Перед окраской автомобиля кузов, крылья, капот и другие стальные детали очищают от загрязнений. Затем подготавливают поверхность под фосфатирование и грун­ тование. Грунтуют детали методом электроосажденпя. Для этого детали, находящиеся на конвейере, погружа­ ются в огромные ванны, заполненные раствором грунтов­ ки. Ванна является катодом, окрашиваемая деталь — ано­ дом. Под влиянием электрического поля грунтовка осаж­ дается на поверхности металла, образуя равномерное покрытие. Затем детали промываются водой и переме­ щаются в сушильную камеру, где нанесенный слой грун­ товки сушится при повышенной температуре. Далее неровности поверхности выравнивают шпатлевками, тща­ тельно зачищают абразивными шкурками и окрашивают мелампноалкидными эмалями в электрическом поле высо­ кого напряжения.

В автомобиле есть места, которые находятся в иаихудшнх условиях — это нижние поверхности кузова и крыль­ ев. Здесь самые благоприятные условиядля коррозии. На покрытие длительное время действуют влага, соль, кото­ рой посыпают улицы, а также ядохимикаты на дорогах сельской местности. Эти места должны быть защищены особенно надежно.

Более сложное сооружение — самолет. Его антикорро­ зионная защита должна быть эффективной, так как дета­ ли самолета имеют малые сечения и при коррозионном поражении теряют значительную часть своей начальной прочности. Поэтому дюралюминиевые детали сначала подвергают анодному окислению — создают окисную пленку толщиной 5—10 мкм, которая обладает высокими антикоррозионными свойствами. Сразу же после анодного окисления (чтобы адсорбционные свойства пленки не успели снизиться) детали грунтуют хроматной грун­ товкой.,

Собранные агрегаты покрывают несколькими слоями грунтовки и окрашивают различными эмалями.

Поверхность отверстий, в которые закладывают за­ клепку, грунтуют с тем, чтобы герметизировать возмож­ ные зазоры и предохранить поверхность от коррозии.

Когда Вы очередной раз полетите на самолете, знайте, что Ваше присутствие способствует коррозии самолета. Как? Пары, которые Вы выдыхаете, содержат влагу и двуокись углерода. Влага конденсируется на холодных стенках под полом пассажирского салона (ее собирается там за один полет до десяти литров), поэтому поверх­ ность обшивки под полом дополнительно покрывают эпо­ ксидной или перхлорвиниловой эмалью.

Образующийся в полете конденсат сливают, а фюзеляж проветривают.

При окраске автомобиля и самолета система лакокра­ сочного покрытия состоит из двух компонентов: пассиви­ рующего грунта и изолирующего слоя эмали или лака; при окраске морских кораблей система покрытия еще сложнее. Морская вода содержит хлориды и сульфаты натрия, кальция, магния и другие соли. Концентрация солей в Каспийском море составляет 1,0—1,5%, а в Атлантическом и Тихом океанах — до 3,8%. Все соли хорошо диссоциируют, благодаря чему морская вода обла­ дает высокой электропроводностью.

Верхние слои морской воды содержат значительное количество кислорода, при действии которого усиливает-, ся коррозия стального корпуса корабля, особенно в райо­ не ватерлинии. В теплых морях, где температура воды поднимается до 30° С, коррозионные процессы значитель­

но ускоряются.

На надводные поверхности корабля морская вода попадает в виде брызг, на них действуют солнечные лучи.

86 Ниже ватерлинии лакокрасочное покрытие имеет еще

более серьезных врагов, чем солнце, это морские водо­ росли и различные морские организмы. В таких условиях защита металлического корпуса корабля представляет значительные трудности.

Представьте себе, что будет, если эксплуатировать ко­ рабли без лакокрасочного покрытия? Коррозия съедала бы с подводной поверхности корабля ежегодно: в Балтий­ ском море слой металла толщиной около 0,25 лш, в Баренцовом. море примерно 0,7—1,0 мм, а в Тихом и Атлан­ тическом океанах до 2,0 .им. В этих условиях через не­ сколько лет эксплуатации стальная обшивка толщиной в 8 мм полностью разрушилась бы.

Туристы, совершающие на теплоходе «Грузия» путеше­ ствие вокруг Европы, удивились бы, если узнали, что не будь поверхность корабля защищена лакокрасочными по­

Очень давно для защиты подводной части кораблей стали применять свинцовый сурик с олифой — отличное антикоррозионное покрытие, но неустойчивое против обрастания.

На кораблях, плавающих в теплых морях, в результа­ те обрастания только за один год образуется слой толщи­ ной до 0,5 м и массой 100—150 кг на 1м 1. Наличие такой «бороды» на подводной поверхности корабля чрезвычайно затрудняет его скольжение по воде, что вызывает допол­

часть кораблей обросла толстым слоем ракушек и водорос­ лей, что значительно снизило их скорость и отразилось на боеспособности.

Как же бороться с обрастанием? Кораблестроители заметили, что медные листы, которыми обшивалась в ста­ рину подводная часть деревянных судов, не обрастают. Следовательно, медь и ее окислы являются ядом для микроорганизмов и растений. В настоящее время в состав большинства необрастающих красок входит закись меди. Эффективными являются соединения мышьяка, ртути и других вещесдв. Эффективность необрастающей краски зависит от скорости выщелачивания ядовитых веществ. Необходимо, чтобы скорость их выделения была равно­ мерной, а концентрация достаточной для борьбы с обрас­ танием, что связано со свойствами пленкообразующего, содержанием ядовитого вещества в краске и его раствори­ мостью в воде. Для каждого вещества существует кон­ центрация, при которой споры растительного и животного подводного царства погибают. Например, масса закиси

меди, переходящей в морскую воду, должна составлять 8 -10_3—1 • 10~2 мг на каждый 1 см2 поверхности в сутки.

Но с появлением таких красок возникла новая пробле­ ма. Дело в том, что содержащиеся в них вещества, в част­ ности, окислы меди и соли ртути, при контакте со сталь­ ной обшивкой корабля могут ускорить коррозию стали. Необходимо было предохранить металл от коррозионного действия краски и одновременно защитить его от действия морской воды. Было решено применить систему лакокра­ сочного покрытия, состоящую из антикоррозионной хроматной грунтовки и эмали на основе сополимера винил­ хлорида с винилацетатом. Эта система обладает высокими антикоррозионными свойствами, по быстро обрастает. Если же ее перекрыть сверху пеобрастающей краской, то в течение 3—4 лет подводная поверхность корабля не будет обрастать.

От действия морской воды страдают не только сталь­ ные корпуса кораблей, не менее активно она разрушает стальные причалы, свайные постройки и т. д. На Кас­ пийском море нефтедобывающие вышки, постоянно нахо­ дящиеся в воде, также защищают от коррозии лакокрасоч­ ными покрытиями.

Если корабль можно завести в док, осушить п перекра­ сить, то как же быть со свайными сооружениями? Их нельзя осушить, следовательно, краску надо наносить на сырукуповерхность.

Почему же самая сильная коррозия свай наблюдается выше ватерлинии на 0,5—0,7 м? Это происходит потому, что на поверхность свай все время попадают брызги и действует кислород воздуха.

Мы уже знаем, что при наличии даже тончайшей пленки влаги смачивание поверхности лакокрасочным материалом ухудшается, а адгезия и защитные свойства покрытия на этих участках снижаются.

Для устранения этого недостатка ученые использова­ ли свойство поверхностно-активных веществ вытеснять влагу с- окрашиваемой поверхности. Оказалось, что для этих целей годны фенолоформальдегидные смолы, содер­ жащие несколько процентов свободного фенола. Краски на такой основе, пигментированные железным суриком или окисью хрома, после нанесения на влажную стальную поверхность образуют покрытия, обладающие хорошей адгезией и высокими антикоррозионными свойствами. Способностью «обезвоживать» поверхность обладают так­ же некоторые поверхностно-активные вещества, способные к хемосорбционному взаимодействию с поверхностными атомами кристаллической решетки металла. Как же это происходит? Полярные молекулы некоторых аминов или их производных вытесняют молекулы воды с поверхности и придают ей гидрофобность, т. е. несмачиваемость водой. Такие добавки, введенные в строго определенных количест­ вах в состав краски, увеличивают адгезионные и защитные свойства покрытия при нанесении на влажную поверхность.

Существуют еще более агрессивные вещества, чем мор­

соединения и др.). Большинство из них хорошо раство­ римы в воде и обладают высокой коррозионной актив­ ностью. Ядохимикаты разрушают большинство лакокрасоч­

Возьмите две стальные пластинки и две из магниевого сплава. Одну из каждых двух согните в полудугу и за­ крепите в таком напряженном состоянии. Все пластинки поместите в камеру с морским туманом. Пройдет немного времени, на всех пластинках появится коррозия, и затем

•согнутые пластинки самопроизвольно сломаются. Оказы­ вается, некоторые металлы склонны к интеркристаллитной коррозии под действием растягивающих напряжений, ко­ торые возникают в металле. В нашем случае растягиваю­ щие напряжения возникают на внешней стороне согнутых пластинок. На них-то и появляются коррозионные трещи­ ны, которые приводят к разрушению. .Как бороться с этим крайне опасным видом разрушения? Оказывается, это возможно с помощью лакокрасочных покрытий. Срок службы пластин, покрытых хроматной грунтовкой и перхлорвиниловой эмалью, увеличивается в несколько раз по сравнению со сроком службы неокрашенных пластин. Представьте себе, какие последствия могут быть, если сломается такая ответственная деталь, как лопатка ком­ прессора авиационного турбореактивного двигателя. Про­ изойдет катастрофа. Вместе с тем даже незначительные коррозионные очаги на поверхности стальной полирован­ ной лопатки являются концентраторами напряжения, которые приводят к снижению усталостной прочности металла и его разрушению.

И здесь лакокрасочное покрытие спасает положение. Надежное эпоксидно-полиамидное покрытие предохраняет от коррозионных поражений поверхность лопаток, повы­ шая усталостную прочность детали.

Можно было бы привести еще десятки примеров, пока­ зывающих исключительно важную роль лакокрасочных покрытий в народном хозяйстве как средства продления жизни металлических конструкций, средства предотвраще­ ния коррозии металла.