Профессиональные решения в области промышленной химии
Комплексный подход от разработки до внедрения

Новая линейка товаров перед покраской

03 ноя 2018

Конверсионные покрытия перед порошковой окраской металлических поверхностей

Появление метода порошковой окраски в 50-х годах 20 века явилось революцией в методах получения полимерных покрытий с высокими защитными и декоративными свойствами.

Порошковая окраска металлических поверхностей, по сравнению с традиционным нанесением жидких лакокрасочных материалов, обладает целым рядом преимуществ: прочность и высокие декоративные свойства покрытия, возможность использования на различных материалах-подложках,  устойчивость покрытия  в широком  температурном  диапазоне    (от –60 до + 200 °С), экономичное, практически безотходное использование краски, отсутствие взрыво- и пожаро- опасных  растворителей, экологичность процесса.

Вместе с тем, что бы получить порошковое покрытие, обеспечивающее вышеуказанные преимущества, необходимо качественно подготовить поверхность  перед нанесением «порошка», а для изделий, предназначенных для эксплуатации в атмосферных условиях, нанести конверсионный слой, повышающий коррозионную стойкость и  адгезию полимерного покрытия к металлу.

Ниже, в  таблице 1, представлены наиболее распространенные виды конверсионных покрытий используемых в настоящее время для основных видов металлических поверхностей перед порошковой окраской.

Таблица 1. Основные способы создания конверсионного слоя перед порошковой окраской

Метод

Металл - подложка

Преимущества

Недостатки

сталь

оцинк-овка

алю-миний

Аморфное Fe-фосфатирование

+

+

-

Дешевизна, технологичность, возможность использования трехстадийной схемы (фосфатирование/обезжиривание–промывка – промывка ДМВ).

Низкие антикоррозионные свойства, применяется в основном для изделий эксплуатируемых  в помещениях

Кристаллическое Zn-фосфатирование

+

+/-

+/-

Хорошие антикоррозионные свойства, возможность использования одной ванны для обработки разных металлов (с ограничениями по доле Zn и Al)

Многокомпонентность, сложность системы, повышенные требованию к обезжириванию, необходимость наличия активатора

Хроматирование, Cr (VI)

+

+

+

Отработанность технологии, хорошие антикоррозионные  свойства.

Канцерогенность, жесткие экологические требования к утилизации отходов, во многих странах запрещен!

Хромитирование, Cr (III)

+

+

+/-

Вытесняет хроматирование - Cr (III) экологичен и менее вреден.

Обычно, больше концентрация и время обработки (по сравнению с хроматированием)

Конверсионный слой на соединениях титана  или циркония

+

+

+

Существуют универсальные системы для одновременного нанесения конверсионного слоя и обезжиривания (трехстадийная схема), в т.ч. для различных металлов, с получением достаточной (средней) коррозионной защиты.

Антикоррозионная защита несколько ниже чем при кристаллическом фосфатировании или хроматировании.

  

Выбор технологической схемы для подготовки поверхности перед нанесением порошкового покрытия обуславливается требованиями предъявляемыми потребителем к качеству покрытия и возможностями производства. В условиях жесткой конкуренции на рынке, часто, производители идут на «компромисс с качеством» с целью удешевления производства, ограничиваясь протиркой поверхности металла с применением органических растворителей и последующей сушкой в условиях цеха. Данная схема, конечно, позволяет сэкономить на оборудовании, производственных площадях, но применима только для стальных незагрязненных изделий  предназначенных для эксплуатации в помещениях. Обезжиривание оцинкованной поверхности или алюминия методом протирки не обеспечивает необходимой адгезии порошкового покрытия – необходима  дополнительная  трудоемкая механическая  подготовка (пескоструйная, шлифовка, «обдирка» щетками и проч.)…  

Химическая подготовка поверхности и нанесение конверсионного слоя -  просто необходимы для нанесения качественного порошкового полимерного покрытия.

Как же быть небольшому предприятию, предлагающему услуги по порошковой окраске различных изделий, ценящему качество, развивающемуся и… постоянно борющемуся с недостатком средств, отсутствием свободных производственных площадей,  низкой квалификацией  рабочего персонала и прочими «особенностями» некрупного, частного, российского, производственного бизнеса?

Попробуем разобраться. Рассмотрим существующие методы представленные в таблице 1.

Подготовка поверхности с созданием конверсионного слоя методами хроматирования, хромитирования, кристаллического фосфатирования подразумевают, упрощенно, следующие этапы: обезжиривание (щелочное или нейтральное), промывка (обычно в два этапа), травление/деоксидация/активирование (для различных вариантов), нанесение конверсионного покрытия, промывка в обычной воде/ промывка в деминерализованной воде, т.е. значительные капитальные затраты на погружные ванны или оборудование для струйной обработки, значительные производственные площади, затраты на приобретение соответствующих химических агентов, обслуживающий персонал и т.д.  Данные методы, обеспечат высокое качество, каждый со своими специфическими особенностями.

Экономичная,  трехстадийная схема применима для  аморфного Fe-фосфатирования и для нанесения конверсионного слоя на соединениях титана  или циркония. В обоих случаях, подразумевается, что создание конверсионного слоя и обезжиривание металла происходит на первой стадии (в ванне погружения или в аппарате для струйной обработки), далее следует промывка в обычной (водопроводной) воде и финишная промывка в деминерализованной воде. Поскольку речь идет о совмещении функции обезжиривания и создания конверсионного слоя, составы должны содержать высокоэффективные моющие добавки.

Рассмотрим эффективность данных методов и сравним их с высокоэффективным методом кристаллического Zn-фосфатирования на примере средств производства ООО «ИнтерХиммет», г. Санкт-Петербург. Ниже, на фото 1 представлены образцы стальных пластин обработанных составами для создания конверсионного слоя серии «Комофос»,  после испытаний в камере соляного тумана (испытания по ГОСТ 9.401, метод Б. Крестообразный надрез, Температура 35°С, концентрация хлорида натрия– 5%, время выдержки – 240 ч.). Наименование конверсионных составов, их тип,  условия и результаты испытаний представлены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты испытаний конверсионных покрытий производства ООО «ИнтерХиммет» в камере соляного тумана (порошковое полимерное покрытие ППЛ-1104, лабораторное нанесение)

Наименование конверсионного состава (тип)

 Средняя толщина ПП, мкм

Среднее распространение коррозии от надреза, мм

Обработка образца (замачивание) в смеси растворителей  после КСТ

характер разрушения полимерного слоя

площадь отслоившегося полимерного покрытия , %

 Компофос А (аморфное Fe-фосфатирование)

75

2

 Краска отвалилась сама, целиком.

100

Компофос ПЦФ

 (на соединениях циркония)

78

≤ 1,5

Размоченная краска отстала трудно

12

 Компофос К2 А  (кристаллическое Zn-фосфатирование)

79

≤ 0,5

Размоченная практически не отстает.

2

 Фото 1. Образцы стальных пластин обработанных конверсионными составами серии «Компофос» после испытания в КСТ по ГОСТ ГОСТ 9.401, метод Б.

 

А теперь рассмотрим коррозионые изменения в надрезе при двухсоткратном увеличении, представленном на Фото 2 - 4.

Фото 2. Компофос А, надрез, (х 200). Сам надрез корродировал целиком, сплошное распространение коррозии на 2 мм.

Фото 3.Компофос ПЦФ, надрез, (х 200). Сам надрез корродировал целиком, распространение коррозии на 1,3 – 1,5 мм., не сплошное прерывистое.

Фото 4.Компофос К2А, надрез, (х 200). Сам надрез корродировал точечно, распространение коррозии локализовано самим надрезом.

Хорошо видно, что Fe-фосфатный слой («Компофос А»), после испытания в КСТ и обработки смесью растворителей  обеспечил торможение распространения коррозионных процессов от надреза на грани требований ГОСТ («не более 2 мм»)  и фактически разрушился после воздействия солевого раствора. Т.е. подтверждается его назначение для изделий эксплуатируемых в помещениях.

Конверсионный слой на основе соединений циркония («Компофос ПЦФ») обеспечил вполне приемлемый результат – распространение коррозии от надреза соответствует требованиям ГОСТ, сцепление ПП и конверсионного покрытия сохранилось.

Конверсионный слой на основе кристаллического Zn-фосфатирования (Компофос К2А), представленный для сравнения с составами для «трехстадийной» схемы, показал наилучший результат: коррозионные процессы, фактически локализованы в области надреза, можно сказать, что ПП сохранило свои первоначальные свойства после воздействия солевого тумана и смеси растворителей.

Подведем итог. Использование трехстадийной схемы подготовки поверхности с совместными процессами обезжиривания и нанесения конверсионного слоя вполне применимы. При этом, для стальных изделий эксплуатируемых в помещениях, достаточно использовать Fe-фосфатирующие  составы (например «Компофос А»). Для изделий  из стали, оцинкованной стали и алюминия, с атмосферной эксплуатацией, можно рекомендовать составы на основе соединений титана  или циркония (например).

Отдельно отметим, что в случае высокого загрязнения исходного металла, для обеспечения требуемой степени обезжиривания, особенно при трехстадийной схеме, целесообразно использование специализированных моющих добавок (обычно вводятся дополнительно в рабочий раствор). В линейке ООО «ИнтерХиммет» данную функцию выполняет высокоактивная универсальная моющая добавка  «КОМПО Щ Л5040».

Эффективность состава  «Компофос ПЦФ» подтверждена на различных металлических подложках.

Ниже, на Фото 5 представлены результаты испытаний в камере соляного тумана металлических пластин обработанных составом «Компофос ПЦФ».

Фото 5.Результаты испытаний «Компофос ПЦФ» на различных металлических подложках.

В камере нейтрального солевого тумана

 

240 часов

 

 

1000 часов

Сталь

Оцинковка

Алюминий


Состава «Компофос ПЦФ» используют в  различных системах подготовки поверхности. В таблице 3 представлены основные технологические параметры его применения.

Таблица 3. Основные технологические параметры применения  «Компофос ПЦФ» и универсальной  моющей добавки «КОМПО Щ Л5040 (при необходимости) для  погружной и струйной технологии нанесения покрытия

Параметр

Значение

Распыление

Погружение

Концентрация «Компофос ПЦФ» в рабочем растворе, г/дм3

10÷20

10÷30

Концентрация «КОМПО Щ Л5040»  в рабочем растворе, г/дм3

0,5÷5

1,0÷10

Рабочий диапазон температур, °С *

40÷60 (опт. 45÷55)

рН рабочего раствора

4,2÷5,5 (опт. 4,3÷5,1)

Давление струи, Мпа:

0,1÷0,2

-

Время обработки, мин.

1÷3

3÷6

Вода питьевая

СанПин 2.1.4.1074-01

Вернуться назад