Пассивацией металла называют особые виды обработки, при которых на его поверхности образуются тонкие слои антикоррозийных соединений. В зависимости от метода пассивизации, для создания такой оксидной поверхностной плёнки могут быть использованы химические растворы или электрохимические процессы.
Бело-голубая пассивация 9-12 мкм
Желто-радужная пассивация 9-12 мкм
Черная пассивация 9-12 мкм
Коррозия – главная причина снижения срока эксплуатации изделий из металла
Несмотря на прочность большинства металлов, они подвержены окислению в результате воздействия влаги и кислорода. Влияние агрессивной среды приводит к образованию налета на поверхности материала, который разрушает его структуру, постепенно поражая более глубокие слои. В результате металл теряет свои прочностные свойства, и изделие становится непригодным для дальнейшего применения.
Пассивизация: сталь приобретает свойства золота
Для чего нужна грунтовка? Советы «Школы Ремонта»
Целью пассивирования является создание на поверхности металла рукотворной «анти ржавчины», которая снижает химическую активность материала.
В ходе этой процедуры внешний слой обрабатываемых материалов приобретает характеристики, которые делают их сходными с благородными металлами – они становятся устойчивыми к окислению и другим агрессивным воздействиям.
Нужно отметить, что универсальных способов пассирования не существует – каждому металлу нужен свой подход. На практике это отражается в составлении специальных составов электролитов, разработке индивидуальных режимов воздействия и расчете показателей тока для каждой отдельной процедуры пассивизации металла.
Для создания фазовых или адсорбционных плёнок, образующих плотный барьер для коррозии, используется электрохимический или химический метод.
Электрохимический способ: использование электролита и тока
Подготовка металлических конструкций к окраске
Для защиты металлических конструкций от коррозии используются грунтовки (ГФ-021, ФЛ-03К, ЭП-0199 и т.д.) и грунт-эмали ( ХВ-0278, «Металл-Протект» и тд.). Перед нанесением данных лакокрасочных материалов необходимо подготовить поверхность — удаление с поверхности изделия продуктов коррозии металла (ржавчины), окалины, загрязнений жировыми и консервационными смазками, старой краски и других наслоений, мешающих хорошему сцеплению (адгезии) металла с наносимым материалом. Поэтому важно удалить этот слой оксидов, чтобы обеспечить долговечную защиту поверхностных покрытий, какими являются лакокрасочные материалы .
Подготовка поверхности:
1. Механические способы:
• Очистка ручным или механизированным инструментом.
• Струйные способы очистки. (Пескоструйная очистка, гидропескоструйная, дробеструйная и дробеметная очистка, галтовка, шлифование)
2. Термические способы очистки. (Нагревание изделий не ниже 800 0 С либо пламенем кислородоацетиленой горелки, либо электрической дугой, либо отжиг в печах).
3. Химические способы очистки.
• Обезжиривание.
• Удаление старых полимерных покрытий. (Смывки)
• Фосфатирование.
• Пассивирование.
Главное — это правильный выбор:
1. Грунтовки — наиболее важные продукты, так как обеспечивают фундамент для всей системы. Они наносятся прямо на металл и поэтому должны быть совместимы с методом подготовки поверхности и стандартом чистоты, обеспечиваемой этим методом. Кроме того, они должны быть главным антикоррозионным механизмом, к тому же совместимым с поверхностным покрытием.
Условно грунтовки можно разделить на следующие группы:
• Для грунтования предварительно обработанного металла без предъявления к схеме покрытия требований по межоперационному хранению (ГФ-021, ФЛ-03К, ФЛ-03Ж, АК-070,ЭФ-065, ГФ-0119)
Для грунтования металла с возможностью межоперационного хранения и последующих сварочных работ без повторной дополнительной очистки поверхности, в том числе от нанесенной грунтовки (ВЛ-023, ЭП-0263С),
• Для грунтования металлических поверхностей, имеющих соприкосновение с пищевыми и спиртосодержащими продуктами (ХС-04), а также использующихся в системах холодного и горячего водоснабжения (Б-ЭП-0261);
• Для применения в многослойном покрытии металлоконструкций, подвергающихся воздействию кислот и (или) щелочей (ЭП-0199, ХС-068, ХС-059, ХС-010,), а также в масло-нефте-бензостойких схемах окраски (Б-ЭП-0261) и условиях повышенной влажности (ЭП-057);
• Для применения на надводных бортах (ЭФ-065), палубных надстройках кораблей и в замкнутых трудновентилируемых судовых емкостях (Б-ЭП-0237);
• Для нанесения на металлические поверхности, подвергнувшиеся коррозии, при отсутствии условий для полной очистки поверхности металла от продуктов коррозии (ЭП-0199, ХВ-0278);
• Собственные разработки заводов-изготовителей для различных, зачастую специфичных, условий нанесения и дальнейшей эксплуатации, таких как Праймер-Антикор или возможность применения в виде самостоятельного покрытия (ЭП-0199, ХВ-0278, Праймер-Антикор).
2. Грунтовки-эмали могут наноситься без предварительного грунтования, сохраняя при этом все антикоррозийные и декоративные свойства, могут быть однокомпонентными (ХВ-0278 и АУ «Химтэк»), применяются для защиты от агрессивных газов, паров и других химических продуктов, с возможностью нанесения по ржавчине и остаткам окалины.
3. Эмали могут быть однокомпонентными, двухкомпонентными и трехкомпонентными (ЭП-140) и применяться как только с грунтовкой, так и в многослойном покрытии (ХВ-785,ХС-710). При выборе необходимо проверить совместимость эмалей и красок с грунтовками и шпатлевками, использовать растворители, только рекомендованные заводом-изготовителем.
По условиям применения и факторам воздействия эмали бывают:
• Для применения в многослойном покрытии металлоконструкций, подвергающихся воздействию кислот и (или) щелочей (ХВ-785, ХС-759, ЭП-773, ХС-500), а также в масло-нефте-бензостойких схемах окраски (ЭП-1267, ЭП-1246, ЭП-56, ЭП-140) и условиях повышенной влажности (КО-174, ЭП-5285, ЭП-716);
• Для применения на подводных (СП-1266С, ХС-436, ЭП-437 ЭП-46У) и надводных бортах (ХС-510, ЭП-439С), палубных надстройках кораблей (ПФ-167, ХС-510, ЭФ-1219, ЭП-1236), подвергающихся воздействию горячей воды, пара (ФЛ-412) или горячего масла (ФЛ-61) и в замкнутых трудновентилируемых судовых емкостях (Б-ЭП-433); для защиты от обрастания металлических (ХВ-5286С, ХС-5226) и резиновых (КЧ-529) поверхностей в морской воде, палубные (ПФ-1145) и палубные с повышенными требованиями по износостойкости и теплоотражаемости (ЭФ-5144);
•Со специальными свойствами: электроизоляционными (ГФ-92), пониженной горючести ( ПФ-218), высокотемпературными (КО-814), дезактивируемостью и радоностойкостью (ЭП-5285), защиты металлоконструкций в грунте (ЭП-1155, ЭФ-1219);
• Наличие повышенных физико-химических характеристик и определенных оптических свойств, установленных Заказчиком (ХВ-518, ХС-5146).
• Общего назначения, без предъявления особых требований (НЦ-132, ПФ-115);
1. Краски. В широком ассортименте красок особняком расположены группы:
• Красок для применения в питьевом водоснабжении – для окраски внутренней поверхности цистерн холодной питьевой воды (КО-42) и противокоррозионной защиты внутренних металлических поверхностей, используемых в системе горячего хозяйственно-питьевого водоснабжения (КО-42Т). Указанные краски имеют все необходимые разрешительные документы и положительные результаты проведенных испытаний;
• Огнезащитные краски, в том числе влагостойкий огнезащитный состав для наружных работ для повышения предела огнестойкости металлических конструкций – «ВУП – 2Б». Отличительной особенностью состава является влагостойкость после отверждения без применения финишных покрытий.
2. Лаки (ХС-724, ХС-76) применяются для получения химически стойкого лакокрасочного покрытия в схеме с грунтовками и эмалями для защиты поверхности от воздействия агрессивных сред щелочного и кислого характера. После проверки на совместимость, грунтовку, эмаль и лак применяют для окрашивания наружных поверхностей железнодорожных грузовых вагонов и цистерн, оборудования, металлических и железобетонных конструкций, подвергающихся воздействию растворов минеральных кислот, щелочей, солей, агрессивных газов (SO2, CO2, NO2, NH3 ) и других химических реагентов, имеющих температуру не выше 60ºС, эксплуатируемых в атмосферных условиях различных климатических районов, а также внутри помещений. Для разбавления лаков необходимо применять только рекомендованные производителем растворители.
3. Шпатлевки используются для выравнивания и исправления дефектов загрунтованных металлических поверхностей, эксплуатирующихся в атмосферных условиях и внутри помещения (ПФ-002, ЭП-0010), а также в качестве грунтовки под эпоксидные материалы (ЭП-0010).
Когда требуется повторная окраска металлоконструкций, следует привести в порядок все места с дефектами покрытия, прежде чем перекрашивать поверхность. При необходимости частого перекрашивания рекомендуем применять качественные лакокрасочные материалы, чтобы не так часто производить окрашивание. В некоторых случаях требуется более частое перекрашивание, чем предполагается (например, на пищевых фабриках). Кроме того, необходимо определить совместимость старого и нового покрытий.
Гальванизированная и напыленная сталь, алюминий, медь, латунь, свинец и др.
Цветные металлы непригодны для общих строительных целей, т. к. они недостаточно прочны, годны к обработке, химически устойчивы. Такие металлы более дорогостоящи, чем сталь. Они используются для специальных целей, где применение стали неприемлемо.
Например, алюминий и алюминиевые сплавы используются в сооружениях, облицовке и т. д. Тем не менее, хотя они непригодны для строительных целей, цинк, алюминий и магний используются как покрытия для анодной защиты стали. Цинк обычно используется в качестве металлического покрытия стальных конструкций, на которые он наносится электролитически или из расплава.
И цинк, и алюминий, или их комбинация используются для напыления на стальные поверхности в виде расплавленного металла. Хотя эти металлы не ржавеют, они корродируют в обычной, промышленной или морской атмосфере. В нормальной ситуации продукты коррозии служат защитой и ингибируют дальнейшую коррозию. Тем не менее, коррозия ослабляет адгезию покрытий, нанесенных поверх такой защиты. Эти металлы не следует применять в химически загрязненной окружающей среде, где химическое воздействие на них отразится сильнее, чем на стали.
Алюминий, медь, бронза, свинец и их сплавы:
Часто листовой алюминий используется в облицовочных целях. Он часто обрабатывается так, чтобы покрытие имело его цвет. Типичный пример — анодирование. Вы можете приобрести уже готовые, окрашенные листы, имеющие долговечное текстурное покрытие, которые идеальны для наружной облицовки.
Полированные алюминиевые листы часто производятся со специальной предварительной обработкой для увеличения адгезии поверхностных покрытий. Если они не имеют заводской обработки, используйте ручной и механический методы абразивной обработки.
Вообще, эти металлы считаются коррозионно стойкими и обычно не требуют покрытия для защиты. Медь, бронзу и свинец иногда окрашивают в декоративных целях. Обычно требуется струйная обработка с неметаллическим абразивом или механическая шлифовка и обезжиривание. Поскольку эти металлы коррозионно стойки, грунтовки и подслои обычно не рекомендуются. Нужно нанести 2 слоя покрытия прямо на поверхность, причем первый — разбавленный на 10 % для улучшения адгезии.
В зависимости от условий нанесения, применения и требований потребителей на поверхности из цветных металлов и их сплавов могут наноситься различные грунтовки (ФЛ-03Ж, ФЛ-03К) и эмали (ХВ-518, ХС-510, ХС-5146, ЭП-1236, ЭП-140, ЭП-46У).
Источник: www.himtek-yar.ru
Технология пассивации металла, виды и составы
Пассивация — это защита металла стойкими к коррозии тонкими поверхностными пленками. Свойства и применение пассивированных металлов и сплавов. Виды пассивирования и состав электролитов. Особенности и поэтапное описание технологии.
Пассивация — это формирование на поверхности металла тонких оксидных или солевых пленок, которые защищают его от внешней коррозии. Такое покрытие препятствует контакту металла с кислородом и агрессивными средами. При пассивировании защитные пленки могут образовываться на металлической поверхности как естественным, так и искусственным путем.
В первом случае они состоят из оксидов химических элементов, входящих в состав самого металла, а во втором могут включать в себя оксиды и соли других химических элементов. Например, чистый алюминий естественным способом образует очень стойкую оксидную пленку, поэтому устойчив к большинству видов коррозии. А вот изделия из его сплавов, содержащих химически активные компоненты, уже нуждаются в искусственной коррозионной защите и поэтому подвергаются пассивированию в солевых растворах.
Пассивацию широко применяют для защиты поверхностей изделий из стали, меди, никеля, алюминия и их сплавов. Даже защитные цинковые и кадмиевые покрытия пассивируют солями хрома для повышения их коррозионной и механической стойкости. Пассивирование металла вызывает образование на его поверхности слоя оксидов или солей толщиной в несколько микрон, что практически не влияет на геометрические размеры изделий. С другой стороны, такие пленки могут снижать контактную проводимость основного материала, но, как правило, в меньшей степени, чем слой корродированного металла.
- 1 Суть и описание процесса пассивации металла
- 1.1 Свойства пассивированного металла и его применение
- 2.1 Химическое
- 2.2 Электрохимическое
Суть и описание процесса пассивации металла
При пассивировании поверхности металлических изделий обрабатывают растворами химических соединений, обладающих окислительными свойствами. В этой роли чаще всего выступают кислоты, нитриты и растворы солей хрома (реже — молибдена). Нанесение раствора на поверхность металлических заготовок производится методом погружения или вручную, с помощью специального оборудования. Применяемые при пассивировании растворы обычно состоят из основного реагента и нескольких добавок, ускоряющих и стабилизирующих процесс пассивации.
В общем виде процесс пассивирования состоит из следующих этапов:
- Механическая очистка поверхностей изделия.
- Химическое обезжиривание в растворе едкого натра и кальцинированной соды.
- Промывка в проточной горячей, а затем холодной воде.
- Пассивирование в течение заданного времени.
- Нейтрализация в растворе кальцинированной соды.
- Промывка путем многократного погружения в проточную холодную воду.
- Сушка в сушильном шкафу или обдувом теплого воздуха.
- Контроль качества поверхности после пассивирования производится визуальным или инструментальным способом. При неудовлетворительном результате процесс пассивирования повторяется, начиная с п. 1.
В приведенном примере описан технологический процесс пассивации с использованием стационарного производственного оборудования. Для пассивирования поверхностей изделий на месте их установки применяют ручные приводные инструменты и приспособления (см. фото ниже).
Свойства пассивированного металла и его применение
После пассивации на поверхности металла образуется устойчивый к коррозии слой, который в случае применения хроматов к тому же имеет повышенную механическую прочность. Некоторые металлы и сплавы склонны к естественной пассивации. Это особенно характерно для алюминия и нержавеющей стали с присутствием хрома.
Но в случае нарушения структуры и химического состава поверхностного слоя они также могут подвергаться коррозии. При пассивировании нержавеющей стали для создания стойкой поверхностной защиты используется ее собственный хром, который, соединяясь с кислородом, образует плотную оксидную пленку. Все изделия из нержавеющей стали, работающие в агрессивных средах, заранее подвергаются пассивации, что помогает избежать (или отсрочить) их коррозию.
Пассивация железа и его сплавов в виде конструкционных и специальных сталей обычно проводится по покрытию из никеля, цинка или кадмия с использованием солей хрома. Такое пассивирование укрепляет поверхностный слой и позволяет эксплуатировать стальные изделия в течение длительного периода без опасности коррозии, а в случае ее проявления обрабатывать только пораженные участки. Пассивирование меди и ее сплавов (бронзы и латуни) выполняется как в защитных, так и в декоративных целях с применением хроматных растворов. В этом случае на поверхности медного изделия образуется тонкая прозрачная пленка, предохраняющая металл от окисления и сохраняющая его товарный вид.
Пассивирование серебра проводят для этих же целей с применением аналогичных технологий.
Виды пассивирования
По методу нанесения покрытия пассивирование бывает двух видов: химическое и электрохимическое. Кроме того, разновидности этой технологии классифицируют по типу химического элемента, из соединений которого образуется поверхностная пленка (хроматирование, никелирование, молибденирование и другие). Кроме того, выделяют естественную пассивацию — процесс образования защитного слоя у ряда металлов и сплавов под воздействием атмосферного и растворенного в воде кислорода.
Химическое
Химическое пассивирование происходит в результате притяжения отрицательных ионов растворенных в воде солей к поверхности металла, атомы которого имеют положительный потенциал. Для этого металлические изделия, предварительно очищенные и обезжиренные, помещаются в специальную ванну, заполненную соответствующим раствором. Основным компонентом в таком электролите является соль металла, образующего защитную пленку на поверхности изделия. Химическая пассивация также может выполняться по месту установки изделия. В этом случае все процессы, начиная от очистки и заканчивая пассивацией, нейтрализацией и обмывкой, выполняются вручную с помощью специального оборудования.
Электрохимическое
Электрохимическая пассивация основана на принципах гальванотехники. В этом случае металлические заготовки также помещаются в ванну с электролитом, но осаживание пассивирующего слоя происходит не в пассивном режиме, а под воздействием тока, протекающего через электролитический раствор. При такой пассивации положительный потенциал подается на заготовку, а отрицательный — на корпус ванны. При использовании электрохимического способа защитная пленка образуется быстрее и получается более ровной. Но такая технология дороже химической пассивации, т. к. в ней применяется более сложное оборудование и происходит расход электроэнергии.
В состав растворов для пассивации цветных металлов в качестве основного реагента чаще всего входят хроматы калия и натрия, а также хромовый ангидрид. Для создания кислой среды в такие электролиты добавляют различные кислоты и соли, состав которых влияет на скорость создания и равномерность защитной пленки. Пассивирование меди проводят в растворах, содержащих в небольших количествах серную кислоту. При обработке алюминия в состав электролитов включают фосфорную кислоту, а для пассивации цинка и кадмия используют добавки в виде азотной и серной кислот. Содержание пассивирующих растворов для обработки изделий из стали зависит от их состава и часто включает в себя азотную кислоту и ее соли.
Все соли хрома (особенно шестивалентного) очень токсичны. Поэтому проводить хромовую пассивацию металлических изделий можно только на специализированных производствах, имеющих соответствующие системы очистки и водоотведения, а также специально обученный персонал.
Нигде не пишут, каким образом выполняется пассивирование солями хрома непосредственно в местах установки оборудования. Как в этих случаях удаляют химические реагенты? Или при такой обработке применяют другие составы? Если кто-нибудь располагает информацией по данному вопросу, поделитесь, пожалуйста, в комментариях к нашей статье.
Источник: wikimetall.ru