Физико-химические аспекты технологии холодного цинкования

Для понимания, того почему в целях эффективной антикоррозионной защиты используются именно цинкнаполненные лакокрасочные материалы, необходимо обратить внимание на свойства цинка. Цинк довольно пластичный серебристо-белый металл, однако при комнатной температуре хрупок при повышении температуры до 100 -150 °С пластичность увеличивается, но даже не значительные примеси резко увеличивают его хрупкость.

Отличительная способность цинка заключается в том, что на воздухе и в воде цинк окисляется и создает на поверхности сплошную гидроксидную пленку карбоната цинка, которая не растворяется водой и препятствует дальнейшему окислению цинка, обеспечивая, таким образом, защитные свойства. Такие свойства цинка определяются чистотой самого цинка, так как даже не значительные примеси железа и меди, могут существенно повлиять на скорость окисления цинкового покрытия.

Антикоррозионные свойства цинкового покрытия при нанесение его на стальные поверхности обуславливаются созданием условий для электрохимической (протекторной) защиты так как электрохимический потенциал цинка равный приблизительно -0,76 В ниже потенциала железа - 0,44 В, то при электрохимическом взаимодействии цинк-железо, цинк будет являться анодом, а железо катодом, данное взаимодействие обеспечивает пассивацию железа.

Необходимо отметить, что метод холодного цинкования обеспечивает последовательно два типа защиты, это электрохимическую (катодную) защиту, так называемую протекторную защиту, возникающую в результате разницы потенциалов в паре цинк-железо, и барьерную защиту, т.е. создание изоляционного слоя на поверхности металла. До тех пор пока структура покрытия имеет поры и позволяет проникать в эти поры воздуху и влаге, происходит процесс электрохимической реакции, где цинк играет роль анода, а железо катода протекает процесс длительной протекторной защиты. После того, как структура покрытия уплотнится и на поверхности цинкового покрытия создастся стабильная непрерывная цинкокарбонатная пленка, антикоррозионная защита вертикальных резервуаров переходит в тип барьерной защиты, т.е изолирующей поверхность металлов от воздействия воды и влаги. В случае нарушения структуры цинкового покрытия, например, при механическом контакте, возникает особенность покрытия к «самозалечиванию», т.е. при попадании влаги в структуру покрытия опять возникает процесс электрохимической реакции до тех пор, пока карбонатная пленка заново не восстановит свою сплошность.

Цинконаполненные лакокрасочные материалы, представленные на российском рынке, по основе, т.е связующему веществу делятся на два типа:

  • на органической основе;
  • на неорганической основе.


Составы на органической основе также делятся по виду основы:

  • эпоксидная;
  • уретановая;
  • алкидная;
  • хлоркаучуковая.


Составы на неорганической основе в основном производятся на следующих основах:

    силикатная.

По количеству смешиваемых упаковочных компонентов составы холодного цинкования делятся на:

  • однокомпонентные;
  • двухкомпонентные: цинконаполненная основа и отвердитель;
  • трехкомпонентные: основа, цинк и отвердитель.


Преимущества составов холодного цинкования на органической основе заключаются в удобстве использования: цинконаполненные материалы на органической основе производятся в основном однокомпонентными (одноупаковочными), реже двухкомпонентными (двухупаковочными), что значительно упрощает процедуры связанные с подготовкой материала к работе, ограничивая эти процедуры лишь перемешиванием. Кроме того, подготовка поверхности стали к нанесению таких составов, может допускать погрешности в ее качестве, что естественно скажется на сроке стойкости, но выявится не сразу.

Преимущества качественных составов холодного цинкования на неорганической силикатной основе заключаются в их еще большей долговечности, даже при меньшей толщине сухой пленки. Недостатком цинксиликатных составов считаются высокие требования к подготовке поверхности, а также 2-х и 3-х упаковочные системы, требующие подготовительных процедур перед нанесением и маленькая жизнеспособность готового к применению состава.

Все же основным компонентом любого состава для холодного цинкования является мелкодисперсный цинковый порошок. В соответствие с требованиями международных стандартов ISO 3549 цинкнаполненные лакокрасочные материалы должны иметь в сухой пленке не менее 94% при размере частиц цинка 12-15 мкм и 88% при размере 3-5 мкм. Фактор количества цинка в чистом виде, а также размеры частиц является определяющим фактором реализации технологии холодного цинкования. В случае не соответствия данных критериев нормам международных стандартов процесс электрохимической (катодной) защиты просто не будет реализован.