Лако-красочные материалы — производство

К группе противокоррозионных относят пигменты, понижающие интенсивность коррозионного процесса на границе покрытие — металли­ческая подложка как сами по себе, так и за счет уменьшения диффузии коррозионных агентов (воды, кислорода и других коррозионно-активных газов — Cl2, SO3, H2S) из окружающей среды к подложке. Повышение защитных свойств покрытий при введении пигментов см. в разделе 3.3.4.

Способность пигментов тормозить коррозионный процесс на границе металл — покрытие обусловлено торможением анодного, катодного или одновременно обоих процессов электрохимической коррозии. Торможе­ние коррозионного процесса достигается за счет либо увеличения поля­ризуемости электродных процессов, либо образования пассивных пле­нок фазового или адсорбционного характера. В последнем, наиболее часто встречающемся, случае образующаяся пленка уменьшает энергию Гиббса системы металл — покрытие и затрудняет ионизацию металла, т. е. переход атомов из кристаллической решетки в раствор М§Ктро.1ита.

Пигменты — ингибиторы анодного процесса затрудняют или предот* вращают процесс ионизации металла. Они способны выделять ионы, которые образуют на поверхности анодных участков пассивирующие пленки, изолирующие поверхность. Образование пассивирующей пленки происходит в результате адсорбции ионов, выделяемых пигментом, или их "взаимодействия с ионами металла. К такого рода пигментам отно­сятся хроматы, фосфаты, свинцовый сурик, ферриты.

Пигменты — ингибиторы, катодного процесса тормозят его за счет уменьшения диффузии окислителя, воды и протонов и подавления про­цесса их восстановления. Наиболее часто на практике это достигается путем повышения рН на границе пленка — подложка, в результате чего происходит образование плотных слоев нерастворимых солей и умень­шение площади катодных участков. К ингибиторам катодного процесса относятся пигменты с основными свойствами (имеющие соответствую­щее значение рН водной вытяжки) — крона, цинковые и свинцовые белила, карбонаты. Способностью тормозить катодный процесс обладают также пигменты, содержащие ионы Zn2 + , Mg2+, Ni2+.

В большинстве случаев противокоррозионные пигменты являются ингибиторами как катодного, так и анодного процессов электрохими­ческой коррозии.

В некоторых случаях предотвращение коррозии металлов с помощью лакокрасочных покрытий осуществляется с использованием принципа катодной защиты — путем введения в покрытие соответствующих пиг­ментов — протекторов. Электрохимический потенциал пигментов протек­торного действия ниже, чем у железа, поэтому в электрохимической паре, возникающей в процессе эксплуатации покрытия (рис. 2.15), такой пигмент выполняет роль анода, а поверхность металла — катода. В ре­зультате этого в процессе эксплуатации покрытия анод, т. е. частинці пигмента, будет растворяться (корродировать), а поверхность металли­ческой подложки — пассивироваться.

К противокоррозионным пигментам относятся: 1) хроматы цинка, бария, свинца, калия, кальция, стронция (крона); 2) свинецсодержа­щие пигменты — свинцовые белила, оксиды свинца, плюмбаты кальция и бария, цианамид свинца, силикохромат свинца; 3) фосфаты цинка, хрома, алюминия, кальция, магния, бария; 4) порошки металлов — цинка, свинца, алюминия, магния, титана, нержавеющей стали; 5) фер­риты цинка и кальция, фосфиты и фосфиды цинка, железа и других металлов, бораты, молибдаты, силициды, станнаты и другие соли, составляющие группу перспективных пигментов проти­вокоррозионного назначения.

Свойства основных противокоррозион­ных пигментов, определяющие их эффек­тивность, экономичность, области исполь­зования и токсичность приведены в табл. 2.7.

Одним из основных свойств противо­коррозионного пигмента, определяющих его действие, является растворимость в воде и рН водной вытяжки, так как от этих показателей зависит способность

Рис. 2.15. Сима П(м»ггк тркон защиты стали цинк — содерж» иинЩЛИрия м и

пигмента генерировать в покрытии ионы, обеспечивающие перевод ме — 1алла подложки в пассивное состояние.

Высокие значения рН водной вытяжки свидетельствуют о способ­ности пигмента ингибировать катодный процесс. Более высокая водо­растворимость обеспечивает противокоррозионное действие покрытия п начальный период его эксплуатации. Малорастворимые пигменты способствуют сохранению противокоррозионного действия покрытия при сто длительной эксплуатации. Поэтому на практике, как правило, исполь­зуют смеси противокоррозионных пигментов разной растворимости.

Одним из первых противокоррозионных пигментов, которым поль — *уется человек, был свинцовый сурик. Однако вследствие высокой юксичности (ПДК = 0,01 мг/м3) его применение было ограничено. В качестве противокоррозионных пигментов стали использовать менее юксичные соединения свинца и хроматы металлов. В последнее время, в связи с повышением требований к чистоте промышленных сточных вод, воздуха в рабочей зоне окрасочных участков и выбросов в атмо­сферу, выпуск лакокрасочных материалов, пигментированных хрома­тами также сокращается. Более приемлемыми как в экологическом, так и экономическом отношении являются противокоррозионные пиг­менты на основе фосфатов металлов, ферриты и другие, имеющие низ­кую токсичность и невысокую стоимость.