Борьба с коррозией при помощи специальных изоляционных покрытий — классический метод защиты металлов от воздействия агрессивных условий.
Между тем при внешне общей цели подходы к созданию барьера между средой и металлической деталью отличает множество нюансов: технология нанесения, физико-химическая природа и функциональность составов. Рассказываем об особенностях защитных покрытий подробно.
Классификация покрытий
Все антикоррозионные покрытия или, как их называют специалисты, покровные пленки относятся к одной из трех групп:
- органические — полимерные и лакокрасочные;
- неорганические — металлические и неметаллические;
- комбинированные — многослойные и композиционные.
Это интересно! Потери от коррозии в мире по разным оценкам составляют до 5% ВВП. Наименьший показатель — 1%, у Японии, хуже всего дела обстоят в Индии и Арабских странах.
Органические покрытия
В эту категорию попадают пленки с толщиной от нескольких десятков до сотен микрометров (мкм). Их защитные свойства и область использования зависимы от природы базового материала, поэтому с целью разнообразить эксплуатационные возможности в промышленности активно используют наборы модификаторов: катализаторов, пигментов, наполнителей.
В группе две разновидности:
- полимеры — полиэстер, пластизол, поливинилиденфторид (ПВДФ), антифрикционные составы на базе молибдена, графита;
- лакокрасочные составы — грунтовки, краски, эмали, шпатлевки, лаки.
Если опустить химическое строение, то основное различие между полимерным и лакокрасочным антикоррозионным покрытием заключается в отсутствии у первых летучих соединений — веществ (растворителей), склонных к переходу в газообразное состояние (пар).
Пластиковые покрытия обладают высокой дисперсией и термостойкостью, широким диапазоном фактур и оттенков, являются неплохими диэлектриками, уверенно выдерживают контакт с множеством агрессивных жидкостей и газов.
- Яркий пример полимерного покрытия в крепеже — саморезы для кровли и сэндвич панелей, окрашенные по системе RAL.
К достоинствам красок и лаков можно отнести низкую стоимость, простоту использования, нетребовательность в подготовке поверхности и широкие возможности для декора. А вот с позиции механической и химической стойкости они проигрывают полимерам. Доверять им ответственные узлы и конструкции не стоит.
Обратите внимание! Деление покрытий на декоративные, защитные и специальные стоит рассматривать условно, так как данная производителем характеристика только подчеркивает назначение, для которого состав разрабатывался. На практике, декоративные покрытия достаточно эффективно защищают металл, а многие защитные, обладают превосходными декоративными свойствами.
Неорганические покрытия
Группа с самым большим количеством подразделов. Первые различия проходят на уровне металлических и неметаллических покрытий.
Металлические покрытия
Как понятно из названия к этой разновидности относятся антикоррозионные покрытия с участием металлов и сплавов. Наиболее применяемы, в силу химической инертности и физической стойкости — цинковые, никелевые, хромовые, кадмиевые, латунные, бронзовые составы.
В значительной степени на характеристики металлического защитного покрытия оказывает метод нанесения на основу. Существует три классических подхода: физический, химический и электрохимический.
Физический
В условиях промышленности чаще всего используют:
- погружение изделия в расплавленный металл;
- плакирование или деформационная диффузия заготовки и защитного материала в условиях механического давления и высокой температуры;
- металлизация напылением барьерного состава или диффузионная металлизация насыщением поверхности заготовки устойчивыми к коррозии элементами;
- конденсация (осаждение) паров металла на основу.
Классика коррозионной защиты физическим способом — горячее цинкование, когда саморез окунают в расплав цинка, добиваясь толщины слоя в 40-150 мкм. Встречающиеся на любой стройке саморезы с прессшайбой — именно так сохраняют от ржавчины.
Полезно знать! Текущий документ, регламентирующий параметры антикоррозионной обработки металлов и сплавов — ГОСТ 9.008— 2021.
Химический
Данная технология подразумевает нанесение покрытий без внешнего электротока и основывается на эффекте естественного восстановления ионов металла на поверхности, находящейся в специальном растворе. Лучше всего такой обработке поддаются никель, хром, олово, медь, золото и платина.
К преимуществам химической металлизации относят:
- применяемость к любым материалам, в том числе пластику, керамике;
- высокое качество и надежное сцепление покрытия с защищаемым материалом;
- возможность обработки локальных участков и внутренних полостей.
Несмотря на очевидные достоинства процесс химической металлизации используется редко, так как технологически сложен, к тому же имеет высокую себестоимость. Тем не менее при необходимости в качественной (равномерной) обработке диэлектриков и профилированных деталей он, часто, оказывается единственно возможным.
Электрохимический (гальванический)
Наиболее используемый в современной промышленности метод нанесения антикоррозионных покрытий — осаждение металлов при помощи электролиза. Причины такой популярности:
- относительная простота технологии (можно повторить даже в домашних условиях);
- доступность контроля и автоматизации процесса;
- неограниченная вариативность управления характеристиками покрытия (толщиной, составом и т. д.);
- возможность местного напыления на детали со сложным рельефом.
Самое широкое распространение имеют хромовые и железные гальванические покрытия для защиты деталей от износа, цинковые, свинцовые и оловянные дают непревзойденный антикоррозионный эффект, а серебро и кадмий усиливают коэффициент зеркального отражения, востребованный в дизайне.
Пример гальванически нанесенной пленки — известные каждому черные саморезы по дереву и металлу. Эти метизы делятся на два типа: оксидированные — глянцевые шурупы, металл которых скрыт под слоем окиси, образованной электрохимической реакцией кислорода в нагретой среде и фосфатированные — матовые, покрытые фосфатами железа, цинка или марганца.
Аноды и катоды
Говоря об электрохимии, необходимо упомянуть два принципиально разных метода к подбору материалов — анодный и катодный. Первый защищает основание на уровне химических реакций, второй выполняет функцию физического барьера.
- Самый известный пример анодного покрытия — оцинковка. Если поцарапать поверхность, покрытую гальваническим цинком, то при контакте с влагой в этом месте будет растворяться именно цинк, а железо под ним останется целым.
- Оловянные (медные, никелевые, хромовые, свинцовые) покрытия — образец катодной защиты. Они защищают укрытый металл только тогда, когда в них нет повреждений — трещин, царапин, пор.
Важно! Изменение условий эксплуатации изделий приводит к смене защитного потенциала. Тот же цинк не сможет защитить саморез, если метиз окажется в горячей воде, так как она изменяет потенциал покрытия. И напротив, олово, которое в обычных обстоятельствах является катодом, в отсутствие воздуха и под воздействием органики превращается в анод, с вытекающими.
Неметаллические
В этой группе всего две категории покрытий: конверсионные и силикатные.
Конверсионные пленки — результат взаимодействия металла с барьерным веществом. В процессе химической или электрохимической реакции они не просто «прилипают» к детали, а становятся с ней одним целым сокращая или полностью блокируя коррозионные процессы. Наиболее популярны оксидные и фосфатные конверсионные пленки
Метод нередко используют, когда необходимо создать надежное сцепление перед финишной обработкой детали краской. Сами по себе такие покрытия являются недостаточно надежными.
Силикатные (эмалевые) пленки — слой присадочного состава, нанесенный на поверхность методом наплавления. Отличаются от конверсионных тем, что могут применяться не только к металлам, но и к любым силикатным материалам — стеклу, керамике.
По механической прочности, термостойкости и кислотостойкости стеклоэмалевые изделия превосходят узлы с гальваническим, полимерным покрытием и произведенные из нержавеющей стали. Широко применяются в нефтегазовой и химической отраслях, в системах горячего и холодного водоснабжения, в сетях транспортировки теплоносителя, подверженных влиянию почвенной и биологической коррозии.
Комбинированные
Понятие подразумевает систему, состоящую из нескольких, разных по природе, покровных пленок, нанесенных на один элемент или конструкцию. Различают два вида подобной антикоррозионной защиты: многослойные покрытия, в которых, как правило, от 2 до 4 слоев, и композиционные (смешанные) составы, состоящие из нескольких компонентов, выполняющих уникальную функцию.
Классический образец послойной компоновки — покрытия типа медь/никель или медь/никель/хром. В таком «пироге» подслой относительно недорогой меди служит связующей базой, никель играет роль основного защитного барьера, а хром, помимо того, что усиливает поверхностную прочность системы, выступает декорацией.
Композиционные покрывные пленки — это биметаллические составы, в которых в осадочную массу, добавлены частицы другого вещества усиливающие или модифицирующие эксплуатационные характеристики покрытия.
- Например: никель-вольфрам отличает износостойкость и твердость, медь-графит защищают от коррозии и обладают свойством самосмазки, а гальванопара медь-молибден обеспечивает покрытию отличную проникаемость, электропроводность и немагнитность.
Подобная система повышения коррозионной стойкости может показаться излишней для метизов небольших размеров, работающих в слабонагруженных соединениях, однако в случае с высокопрочными шпильками, предназначенными для монтажа габаритных конструкций, в том числе на открытых пространствах, биметаллические покрытия с антифрикционным эффектом лишними точно не будут.
Компания "1001 КРЕПЕЖ" — это сертифицированный поставщик крепежа, такелажа, комплексных монтажных систем в строительстве и на производстве. Мы гарантируем соответствие реализуемой продукции отечественным и зарубежным требованиям к антикоррозионным покрытиям.
