Лако-красочные материалы — производство

. На различных производствах могут существовать собствен­ные спецификации качества покрытий. Однако эти спецификации могут меняться, например в зависимости от вида отделочного слоя покрытия, а также от локальных заводских условий про­изводства. Обычно качество покрытия определяется следующими показателями: 1) внешний вид (блеск и внешние различия);

2) декоративные свойства (цвет и уровень блеска); 3) механи­ческие характеристики и стойкость к действию ударов мелких камней; 4) адгезия; 5) коррозионная стойкость и влагостой­кость; 6) стойкость к действию бензина и растворителей; 7) об­щая химическая стойкость, в том числе стойкость к действию кислот; 8) твердость и стойкость к повреждениям; 9) ремонто — способность.

Материалы, обеспечивающие достижение показателей, опи­саны ниже. Технология применения чрезвычайно сложна и дли­тельна; она включает нанесение материалов и горячую сушку. Объемы энергетических затрат, трудозатрат и капиталовложе­ний являются значительными. При дальнейшем усовершенство­вании материалов основное внимание будет уделяться не только улучшению качества покрытий, но и обеспечению экологических требований.

Очистка и фосфатирование (семь стадий)

Катодная. і электроокраска

~~С-^____ Сушка шпатлевки

Протирка растворителем

На отделку и сборку

___

‘ Возврат для ремонта

Рис. 9.3. Процесс окраски в условиях завода

Подготовка поверхности преследует три цели:

1) Удаление окалины и жировых компонентов, находящихся на поверхности стали, а также временных консервационных за­щитных покрытий.

I 2) Улучшение адгезии краски путем создания фосфатного слря, который лучше всего совместим с последующими слоями грунтовки.

3) Создание барьера, препятствующего проникновению кор­розионноактивных элементов через пленку покрытия.

Обычно подготовка поверхности включает в себя следующие операции: 1) удаление ржавчины; 2) щелочное обезжиривание;

3) промывка водой; 4) фосфатирование металла; 5) промывка во­дой с целью деминерализации фосфатного слоя.

В зависимости от индивидуальных требований и условий производства могут применяться методы распыления, распыле­ния — окунания или окунания; последние два метода более пред­почтительны в современных крупногабаритных установках.

Удаление ржавчины. Наиболее пригодным методом является применение минеральных кислот, особенно при большой толщине слоя ржавчины или при наличии слоя окалины; предпочтение обычно отдается использованию составов на основе фосфорной кислоты. Хотя фосфорная кислота действует медленнее, чем соляная или серная кислоты, опасность загрязнения поверхно­сти растворимыми солями значительно меньше, поскольку боль­шинство фосфатов металлов малорастворимы.

Щелочное обезжиривание. Щелочные агенты широко приме­няются в установках с распылением или окунанием, в которых масла и жировые загрязнения частично смываются и эмуль­гируются в щелочном растворе. Физическое воздействие, воз­никающее при впрыскивании щелочного агента, в существенной мере способствует удалению твердых частиц, присутствующих на поверхности изделия.

Составы для обезжиривания изменяются в зависимости от множества факторов, таких как тип подлежащих удалению ма­сел или жировых загрязнений, вид подвергающегося обработке металла и т. д. Однако необходимо контролировать силу щелочи, чтобы избежать снижения активности поверхности металла. Типичными щелочными реагентами являются каустическая сода, тринатрийфосфат и карбонат натрия; они применяются с детер­гентами различного типа для эмульгирования масел и жировых смазок.

Фосфатирование металла (преобразующие покрытия). Ис­пользуются два основных типа фосфатов:

Фосфат железа — вес покрытия 0,2—0,8 г/м2;

Фосфат цинка — вес покрытия 0,5—4,5 г/м2.

При увеличении веса фосфатного покрытия повышается его стойкость к коррозии, но снижается механическая прочность и адгезия последующих слоев покрытия. Таким образом, вер фосфатного покрытия является его важной характеристикой, и на практике всегда необходимо подбирать такой вес, который обеспечивает требуемый уровень других свойств.

Фосфат железа аморфен, а его пленка имеет малый вес. Фосфат железа используется, в основном, при окраске рефриже­раторов, моечных машин и металлических деталей, которые эксплуатируются в не слишком агрессивных коррозионных усло­виях. Исходным требованием для таких покрытий является соче­тание высокой механической прочности и адгезии; фосфат же­леза, образующий покрытие с низким весом, идеален для дан­ных целей.

Фосфат цинка является более универсальным покрытием, особенно при автоматизированной окраске; его получение — важная составная часть всего процесса окраски. Особенность покрытия на основе фосфата цинка состоит в том, что оно может быть получено путем кристаллизации из" раствора непо­средственно на металлической поверхности, так как в кислых растворах возможно существование фосфатов различного хими­ческого состава, находящихся в равновесии.

Химическое равновесие можно представить в виде следую­щей схемы:

32п(Н2Р04Ь

Растворимая

Соль

Это равновесие сохраняется до тех пор, пока остается неиз­менной концентрация исходных компонентов. Исходной реакцией процесса фосфатирования является взаимодействие свободной фосфорной кислоты с металлом:

В результате этой реакции равновесие, установившееся в соответствии с первым уравнением, сдвигается вправо и раство­римый фосфат цинка переходит в нерастворимый фосфат цинка с выделением свободной кислоты. Пленка кристаллического фосфата начинает расти, и этот процесс продолжается до тех. пор,- пока вся подложка не будет полностью покрыта фосфат­ной пленкой. Образование в качестве побочного продукта раство­римого фосфата железа замедляет процесс и отравляет фосфат­ный раствор, поэтому в раствор вводится добавка окислителя, который переводит растворимый фосфат железа в нераствори­мый осадок.

V Подготовка поверхности обработкой ингибиторами коррозии.

Стальная поверхность или подложка включает кристаллическую гашетку железа, углерод, растворенный в железе, карбид же­леза и нерастворенные частицы углерода.

Коррозия представляет собой окислительный процесс, проте­кающий, в основном, в среде электролитов. На влажной поверх­ности стали за счет примесей в металле (карбиды, углерод и V — Д-) мОГУт образовываться микрогальванические элементы с ярко выраженными катодными (отрицательными) и анодными (положительными) участками. В присутствии воды и солей (элек­тролитов) эти участки становятся электродами микрогальвапи — ческих элементов, при работе которых развивается процесс коррозии. Ионы двухвалентного железа, образующиеся на ка­тодных участках, реагируют с кислородом воздуха и гидроксиль­ными ионами электролита, в результате чего образуются оксиды и гидроксиды железа. Эти процессы свидетельствуют о начале коррозии и для предотвращения ее дальнейшего распростране­ния необходимо изолировать поверхность металла от воздействия внешней среды.

Обычная краска — плохой изоляционный материал, ибо не существует покрытий, непроницаемых для влаги. Кроме того, любое незначительное повреждение поверхности покрытия до металла, например царапина, полученная при ударе’ камнем, неизбежно приводит к появлению коррозии, которая будет рас­пространяться под пленкой из-за недостаточной адгезии, свой­ственной почти всем лакокрасочным пленкам на необработан­ных металлических поверхностях.

Фосфатные пленки являются прекрасным изоляционным ма­териалом. Рост кристаллов фосфатов начинается с активных участков поверхности металла и продолжается до тех пор, пока не покрывает всю поверхность. Такая кристаллическая струк­тура по своему действию ведет себя как «керамическая» изо­ляция, не подвергающаяся воздействию влаги, особенно в тех случаях, когда она перекрыта красочной пленкой. Появление царапин или других видов местных повреждений не представ­ляет серьезной опасности при эксплуатации фосфатированных изделий.