4.1.2. Неметаллические неорганические защитные покрытия

Согласно ГОСТ 9.008-82, для защиты от коррозии используют оксидирование, пассивирование, хроматирование и фосфатирование поверхности металла.

Оксидирование производится путем обработки поверхности металла химическим или электрохимическим способом, в результате чего на ней образуется оксидная пленка.

Широко распространена защита от коррозии путем оксидирования алюминия, магния, титана и их сплавов. Наиболее часто используют электрохимический способ создания оксидных слоев - так называемое анодирование. Самым распространенным является анодирование алюминия и его сплавов в растворах кислот. Анодные пленки на алюминии подразделяются на:

- тонкие барьерные пленки с толщиной 0,11 мкм; они используются при изготовлении электроизоляционных материалов;

- пленки средней толщины (150 мкм); они используются при защите от коррозии и при декоративной отделке изделий;

- толстые пленки (50300 мкм); они применяются для защиты поверхности от износа и истирания, а также для тепло- и электроизоляции.

Для увеличения коррозионной стойкости проводят пропитку или наполнение пористых оксидных пленок, а также их окрашивание путем обработки в растворах бихромата калия и других солей, зачастую при повышенной температуре.

Для защиты титана, магниевых и титановых сплавов от коррозии используют защитные анодные оксидные пленки.

Химическое оксидирование металлов (стали, алюминия, магния, никеля) применяют для получения оксидных пленок толщиной 1-5 мкм на сложнопрофилированных деталях. Такие пленки обладают более низкими антикоррозионными свойствами по сравнению с анодными и применяются в качестве подслоя под лакокрасочные покрытия (ЛКП) и в декоративных целях.

Чугун и стали оксидируют (воронят) в концентрированных щелочных растворах при высокой температуре. При этом за счет реакции с окислителями происходит образование тонкой пленки магнетита Fe₃O₄. Дополнительный защитный эффект обеспечивается пропитыванием оксидного слоя ингибированными маслами или воском (оружие, детали приборов).

Химическое оксидирование алюминия производят в электролитах, содержащих хромовый ангидрид, с получением окрашенных или бесцветных пленок. Защитные свойства пленок повышаются при их уплотнении в горячих растворах Na₂SiO₃ или Na₂Cr₂O₇.

Декоративные или защитные свойства оксидированных изделий повышаются дополнительным покрытием бесцветным лаком или пропиткой в минеральных маслах.

Широкое распространение получили покрытия переходного состава от оксидных до фосфатных. Их называют оксифосфатными и для их получения используют растворы, содержащие фосфат цинка и фториды.

Для защиты от коррозии изделий в период эксплуатации и хранения конструкционных материалов - стали, меди, никеля, алюминия, магния и металла покрытия - кадмия, цинка, олова, серебра широко используют хроматное пассивирование. В результате химической обработки в растворах солей хромовой кислоты на поверхности металла образуются тонкие бесцветные или окрашенные в различные цвета пленки хроматов.

Электрохимическое хроматирование цинковых и кадмиевых покрытий обеспечивает получение более стойких по сравнению с химическим хроматированием защитных пленок.

Весьма эффективно хроматное химическое пассивирование меди, серебра, никеля и цинка в ультразвуковом поле.

Повышение коррозионной стойкости пассивных пленок (оксидных, хроматных и т. п.) обеспечивает дополнительная пропитка их гидрофобной кремнийорганической жидкостью ГКЖ-94, выпускаемой на Усольском ПО "Химпром".

Фосфатирование производится путем химической или электрохимической обработки поверхности металла, в результате которой на ней образуется пористая кристаллическая пленка фосфата металла, прочно сцепленная с металлом.

Фосфатные покрытия, обладающие хорошей адгезией к лакокрасочным покрытиям и резине, широко используются для грунтования поверхности изделий.

Фосфатирование стали и чугуна производится путем нанесения кистью или погружения изделий в раствор кислых солей фосфата железа и марганца (препарат "Мажеф").

Пропитка смазочными веществами увеличивает коррозионную стойкость оксидных, хроматных, фосфатных и оксифосфатных покрытий.

Для защиты от коррозии также используют различные по составу солевые пленки на металлах, например, MgF₂ на магнии, ZnMoO₄ на цинке и др.

К конверсионным металлическим относят также покрытия, полученные в результате химической обработки поверхности металла, так называемыми преобразователями продуктов коррозии (ПК). ПК наносят непосредственно на поверхность, загрязненную продуктами коррозии (преимущественно оксидами и гидроксидами). При этом происходит преобразование неструктурированных продуктов коррозии в достаточно прочные и плотные пленки на поверхности металлов, обладающие хорошей адгезией и защитной способностью.

Они могут служить промежуточным слоем для последующего нанесения ЛКП. Наиболее часто ПК применяют для защиты поверхности изделий из углеродистых и малолегированных сталей, и поэтому часто используют термин "модификатор ржавчины" или "преобразователь ржавчины".

ПК применяются в виде растворов, суспензий и эмульсий. Большинство современных ПК представляют собой композиции, основным компонентом которых является фосфорная кислота. Разработаны модификаторы на основе оксикарбоновых многоосновных кислот, таннина, сернокислого аммонолигнина и т.п.

ПК в зависимости от характера взаимодействия с продуктами коррозии подразделяются на группы:

- преобразователи, химически взаимодействующие с металлами и продуктами коррозии превращающие их в малорастворимые соли (фосфаты железа, цинка, марганца, бария и т. п.);

- стабилизаторы продуктов коррозии, превращающие метастабильные фазы гидроксидов железа в более устойчивые формы (магнетит и др.);

- пенетрационные (пропитывающие) составы, обладающие большой проникающей способностью в пористых пленках и уплотняющие их (масла, алкидные смолы и др.);

- грунтовки - модификаторы, образующие на поверхности металла пленку грунта под ЛКП.

В состав ПК вводят пигменты, ингибиторы, гидрофобизаторы, биоциды и др. вещества, повышающие защитную способность покрытий. Вязкость ПК изменяется в широких пределах : от весьма подвижных водных растворов (П-1П) до очень вязких (АПРЛ-2 и др.). В зависимости от вязкости выбирают способ нанесения ПК : пневматическое распыление, струйный облив, окунание, кистью. Перед нанесением ПК с обрабатываемой поверхности удаляют сыпучие, рыхлые и пластовые продукты коррозии.

ПК применяют при защите металлоконструкций в полевых условиях (мосты, опоры ЛЭП, трубопроводы, оборудование ГЭС, резервуары, речные и морские суда, кузова автомобилей, оборудование шахт и др.).