Холодное цинкование. Общие сведения о цинкнаполненных материалах

27.03.2024

Коррозия металла - (от лат. Corrosio-разъедание) – самопроизвольный процесс разрушения металлов вследствие физико-химического воздействия внешней среды, при котором металл переходит в окисленное состояние и теряет присущие ему функционально-технические характеристики и свойства.

Одним из самых эффективных способов борьбы с коррозией является защита металла слоем цинка. Защита от коррозии при цинковании металла одновременно реализуется с помощью двух механизмов: протекторного и барьерного. В первом случае происходит перенаправление электрохимической коррозии с металла защищаемой поверхности на жертвенный анод, в роли которого выступает металлический цинковый наполнитель покрытия. Во втором металлический цинковый наполнитель и продукты его коррозии создают дополнительный механический барьер от коррозионных агентов для защищаемой поверхности.

Цинкование металла может быть выполнено разными способами. Наибольшее распространение в промышленности получил метод горячего цинкования, при котором деталь погружается в ванну с расплавленным цинком. Этот способ позволяет наносить цинковое покрытие на различные конструкции, вес и габариты которых ограничены только размерами ванны. Другие методы – гальваническое и термодиффузионное цинкование, газотермическое напыление и др. чаще всего применяются для нанесения цинкового покрытия на крепежи, метизы и другие детали. Все вышеперечисленные способы цинкования имеют свои преимущества и недостатки, поэтому выбор технологии защиты должен учитывать особенности применения метода, требования к качеству цинкового покрытия, его планируемый срок службы и другие вопросы. В тех случаях, когда применение данных методов невозможно или сильно затруднено, есть альтернатива - технология холодного цинкования или защита металла при помощи лакокрасочного покрытия, содержащего в своем составе цинковый порошок.

Холодное цинкование металла

Холодное цинкование металла - метод защиты от коррозии, который с каждым годом становится все более популярным в различных отраслях промышленности. В основе этого метода лежит использование цинкнаполненных (Zinc-Rich Coating) покрытий, обеспечивающих надежную защиту от воздействия коррозионных агентов. Холодное цинкование является более экономичным и экологически чистым способом защиты металла по сравнению с другими методами цинкования.

В красках для холодного цинкования в качестве противокоррозионного пигмента применяется порошок металлического цинка. При этом к составам холодного цинкования не относятся материалы, механизм антикоррозионной защиты которых строится исключительно на использовании свойств фосфата цинка, являющегося по своей химической природе неорганической солью.

Цинковый порошок

Плёнкообразователи цинкнаполненных лакокрасочных материалов

Цинкнаполненные лакокрасочные материалы в своей основе могут иметь как органические, так и неорганические плёнкообразователи. Важным критерием является их щелочестойкость, так как из-за цинковых солей и иных соединений, имеющих сильную щелочную реакцию, может разрушаться плёнкообразователь во время эксплуатации покрытия. Также щелочестойкостью должны обладать пленкообразователи верхних слоев покрытий, которые наносятся по цинкнаполненным грунтовкам.

Наиболее часто в состав для холодного цинкования в качестве органических плёнкообразователей входят эпоксидные и полиуретановые, обеспечивающие наилучшую антикоррозионную защиту. Кроме того, нередко используются поливинилхлоридные, эпоксиэфирные и другие.

В качестве неорганических пленкообразователей в цинкнаполненных материалах используют органорастворимые этилсиликаты и водорастворимые силикаты щелочных металлов, так называемые «жидкие стекла».

У цинкнаполненных ЛКМ на основе органических пленкообразователей вклад протекторного механизма в антикоррозионную защиту меньше, чем у неорганических. Это объясняется более слабой связью электрических контактов между индивидуальными частицами цинка и более низкой электропроводностью органических пленкообразующих.

При этом органические цинкнаполненные ЛКМ гораздо менее капризны в применении. Процесс их отверждения намного проще, особенно это касается материалов на эпоксидных пленкообразователях, и, соответственно, производственный цикл получения покрытия получается короче.

Для красок холодного цинкования на органических пленкообразователях можно использовать традиционные способы нанесения, так как они менее чувствительны к возможному появлению толстых слоев. Этилсиликатные материалы необходимо наносить преимущественно тонкими слоями во избежание возникновения пористости и растрескивания покрытия. Составы холодного цинкования на этилсиликатах высыхают очень быстро, буквально за 1-2 минуты, что не позволяет в процессе окрашивания контролировать толщину мокрой пленки покрытия. При этом даже высыхание на ощупь не гарантирует, что покрытие сформировалось, поэтому при нанесении последующих покрытий могут потребоваться специальные методы контроля.

Классификация цинкнаполненных ЛКМ

Российский ГОСТ 34667.5-2021 и международный ISO 12944 стандарты определяют цинкнаполненные грунтовки [Zn (R)] как грунтовки, образующие покрытия с содержанием цинкового порошка в качестве пигмента в количестве 80% и более по массе в высохшем покрытии.

Также традиционно цинкнаполненные материалы классифицируются по стандарту SSPC-Paint 20 (Paint Specification №20. Zinc-Rich Coating. Type I Inorganic and Type II – Organic).

В соответствии с этим стандартом к Типу I и его подтипам А, B и С относят материалы на неорганических пленкообразователях в зависимости от их химической природы, а к Типу II - материалы на органических пленкообразователях.

Количество порошка металлического цинка в лакокрасочном материале оценивают по его массовому содержанию в сухой пленке. По этому показателю согласно SSPC-Paint 20 составы подразделяют три уровня:

Уровень 1 – 85% масс. и более;

Уровень 2 – 77-85% масс.;

Уровень 3 – 65-77% масс.

Материалы с содержанием порошка цинка в сухой пленке менее 65% масс. цинкнаполненными не считаются.

Современные стандарты обязывают изготовителей ЛКМ декларировать количество цинка в покрытии и химическую природу пленкообразователя у цинкнаполненного материала. Для этого используют или аббревиатуры классификации, установленные SSPC-Paint 20, или численные и словесные формулировки.

Уровень протекторной защиты в цинкнаполненных покрытиях

Для достижения нужного уровня протекторной защиты в цинкнаполненных покрытиях количество цинка в них должно быть достаточно высоким, чтобы обеспечить устойчивый контакт между частицами цинкового порошка и стальной подложкой. Поэтому, чем выше содержание цинкового порошка в покрытии, тем более ожидаемы от него высокие антикоррозионные свойства. Однако материал при этом становится более дорогим и тяжелым по удельному весу, что отражается в стоимости готового покрытия.

Как правило, составы холодного цинкования на основе относительно слабых термопластичных или неорганических плёнкообразователях, склонных к пористости и микрорастрескиванию, и которые наносятся тонкими слоями, содержат большое количество цинкового порошка.

Лакокрасочные материалы на пленкообразователях с высокими антикоррозионными свойствами, наносимые относительно толстыми слоями, такие как эпоксидные или полиуретановые, эффективны с меньшим содержанием в них металлического цинка. Особенно, если применяемый цинковый порошок обладает оптимальной дисперсностью и формой частиц.

Нанесение цинкнаполненных материалов

Для использования составов холодного цинкования окрашиваемая поверхность требует качественной подготовки поверхности - до степени чистоты Sa 2 ½ по ISO 8501-1 или степени 2 по ГОСТ 9.402 с требуемым профилем шероховатости. Чистота подготовленной поверхности и шероховатость являются важной составляющей в обеспечении высоких сроков службы данных покрытий.

Цинкнаполненные материалы, как и другие краски, наносят на поверхность с помощью аппаратов безвоздушного или пневматического нанесения, кистью или валиком.

Безвоздушное нанесение ЛКМ

Холодное цинкование чаще всего используются для грунтования металлических поверхностей. Кроме того, цинкнаполненными материалами окрашиваются новые конструкции или поврежденные участки поверхности, требующие ремонта.

Для сохранения внешнего вида конструкции на весь срок эксплуатации цинкнаполненные покрытия окрашивают дополнительными слоями покрывных эмалей. Но при мелком ремонте это, как правило, не делают. Цинкнаполненные материалы также применяют и при ремонте поврежденных металлических покрытий с антикоррозионным слоем, полученным горячим цинкованием.

Применение цинкнаполненных материалов в промышленности

Цинкнаполненные покрытия обладают высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред, таких как морская вода, кислоты, щелочи и другие химические реагенты. Они также обладают хорошей адгезией к металлическим поверхностям, что обеспечивает надежное сцепление покрытия с металлом.

Кроме того, цинкнаполненные покрытия обладают высокой стойкостью к истиранию и механическим воздействиям. Они также обладают хорошей эластичностью, что позволяет им сохранять свои свойства при изменении температуры и влажности окружающей среды.

Поэтому системы покрытий с цинкнаполненным материалами широко востребованы во многих отраслях промышленности. Они применяются для защиты конструкций морских и прибрежных гидротехнических сооружений (платформы, причалы для морской нефтедобычи), мостов и других объектов, рассчитанных на длительную эксплуатацию.

Цинкнаполненные материалы ВМП

Линейка цинкнаполненных материалов для холодного цинкования разрабатывается и производится ВМП с начала 90-х годов. Используемый в данных составах высокодисперсный порошок цинка производится только на заводе ВМП с помощью газофазного метода, известного также как «метод испарения-конденсации».

Цинкнаполненные материалы холдинга ВМП

В ассортименте представлен широкий спектр цинкнаполненных материалов для всех условий нанесения и эксплуатации.

Материал ВМП	Тип и особенности ЛКМ и покрытия	Рекомендуемые условия эксплуатации в системах покрытий по ISO 12944-2	Условия нанесения: температура,℃; относительная влажность, %	Теоритический расход на 1 слой покрытия, г/м2
ЦИНЭП	С высоким сухим остатком, массовая доля цинка не менее 89% в покрытии	C2-CX, Im1-Im3	-5…+40; до 85	195-390
ЦИНЭП-80	С высоким сухим остатком, массовая доля цинка не менее 80% в покрытии	C2-CX, Im1-Im3	-5…+40; до 85	170-340
ЦИНОТАН	Полиуретановый, отверждаемый влагой воздуха, массовая доля цинка не менее 88% в покрытии	C2-CX, Im1-Im3	-15…+40; 30-98	275-460
ЦВЭС	Этилсиликатный модифицированный, массовая доля цинка не менее 90% в покрытии	C2-C5, Im1-Im3	-15…+40; 30-80	228-285
ЦВЭС-SP	Этилсиликатный цинкнаполненный для межоперационной защиты	C2-CX, Im1-Im3	0…+40; до 85	90-150
ЦВЭС-МО	Этилсиликатный для межоперационной защиты	C2-CX, Im1-Im3	-15…+40; 30-80	90-150
ЦИНОЛ	На основе синтетического полимера, массовая доля цинка не менее 90% в покрытии	C2-CX, Im1,Im2	-25…+40; до 85	235-350
ЦИНОЛ-СВ	На основе синтетического полимера, массовая доля цинка не менее 90% в покрытии	C2-C4	-25…+40; до 85	235-350
ЦИНОТЕРМ	Кремний-органический. массовая доля цинка не менее 90% в покрытии	C2-C5 Нагреваемые поверхности	-15…+40; до 85	180-420

Подробнее о цинкнаполненных материалах ВМП можно прочитать в статье «Обзор цинкнаполненных материалов производства ВМП»

Для подбора материалов, наиболее эффективно решающих конкретные задачи по антикоррозионной защите металлоконструкций рекомендуем обратиться к специалистам ВМП по телефону +7 (343) 357-30-97, 8-800-500-54-00, электронной почте office@fmp.ru или выбрать нужный контакт здесь.