8-800-500-52-11

Бесплатно по России

+7(4852)72-62-74

Заказать звонок

Торжество преобразователей ржавчины

В России средства защиты от коррозии, получившие название преобразователей (или модификаторов) ржавчины, производятся в большом ассортименте и количествах, употребляются во всех сферах народного хозяйства, обеспечивая немалые экономический и экологический эффекты.

Преобразователи ржавчины (ПР) — это средства, позволяющие подготавливать поверхность изделий из черного металла под окрашивание (и даже склеивание) без предварительного тщательного удаления продуктов коррозии (ПРК).

За рубежом такие средства появились впервые в 40-х гг. прошлого века, и их производство вскоре начало довольно бурно развиваться. В России (в бывшем Союзе) первое авторское свидетельство на ПР было выдано Н. А. Назаровой в 1960 г. [1], второе — автору статьи в 1963 г. [2], третье — тому же автору в 1966 г. [3]. Вскоре автором и другими разработчиками были получены новые (до 1990 г. около 20) авторские свидетельства на изобретения ПР (не публиковавшиеся в открытой печати).

Использование ПР в первое десятилетие их разработки в СССР происходило робко, нередко нелегально, встречая яростное сопротивление некоторых лакокрасочников-«классиков». Однако в следующее десятилетие благодаря усилиям многих специалистов, публиковавших результаты своих работ (до 1990 г. их опубликовано около 500) и обменивающихся опытом использования ПР на всесоюзных конференциях (всего их проведено четыре), была доказана обоснованность использования этих средств, позволяющих не только снижать трудоемкость окрасочных работ, но и повышать защитные свойства лакокрасочных покрытий (ПК), сформированных на поверхностях, обработанных ими.

Одним из факторов, предопределяющих ныне неизбежное увеличение объемов применения ПР, является переход на все более тонкостенные металлические изделия и конструкции, механическая очистка которых ведет к их ослаблению. ПР толщину не уменьшают, а прочность тонкостенных изделий и конструкций повышают, как показано во многих работах [4–5].

В 80-х гг. ПР стали большой по ассортименту и многотоннажной группой специальных средств для обработки прокородировавшей поверхности на изделиях самого разнообразного назначения. Они были включены во многие ГОСТы, ОСТы, инструкции, рекомендации, руководства [6–11]. С их помощью были окрашены уникальные изделия, например первый советский супертанкер, крупнейшие сооружения из металлоконструкций, высотные трубы и т. п.

При Госкомитете по науке и технике СССР был образован научно-технический совет по проблемам защиты от коррозии, сформировавший рабочую группу, обязанностью которой была проверка свойств предлагаемых ПР. Эта группа, обобщив результаты всестороннего изучения ПР, разработала «Рекомендации…» [12], в которые были включены ПР: Э-ВА-0112, Э-ВА-01ГИСИ,МС-0152, ЭП-0180, Э-КЧ-0184, П-1ТФ, № 444, ПРЛ-СХ, ППР-1, производимые на нескольких заводах Советского Союза. В этих рекомендациях было сделано предложение о возможности употребления вместо ПР термина «модификаторы ржавчины».

В эти же годы были проведены глубокие исследования состава ПРК, образующихся в различных условиях, механизма взаимодействия с ними ПР, завершившиеся защитой нескольких кандидатских диссертаций и одной докторской [13], публикацией двух монографий [14–15], брошюры [16–17]. После распада Союза коррозия, по-видимому, «перестала иметь место», ПР оказались ненужными, их производство прекратилось. Рабочая группа распалась.

Однако на рубеже тысячелетий возник буквально ажиотажный спрос на эти средства, их ассортимент и объемы производства стали возрастать. В настоящее время автору известно около тридцати ПР, производимых отечественными фирмами, немало зарубежных средств этого назначения.

Ниже представлен обзор ныне используемых в России ПР. Автор заранее приносит извинения за то, что объем информации для разных ПР весьма различен. Это объясняется не его небрежностью, а тем, что разработчики ПР не очень щедро делятся ею как на бумаге, так и в устных беседах. Еще одно извинение автор приносит тем разработчикам, чьи ПР из-за ограниченности объема обзора не включены в него. В целях предотвращения «разбухания» обзора автор, если не было на то особых обстоятельств, не описывает технологии использования ПР, поскольку они однотипны, не приводит конкретных примеров использования. Отсутствие при описании ПР ссылки на источник означает, что автор взял информацию из рекламы.


Классификация ПР

Всю совокупность ПР, которые в настоящее время производятся как в России, так и за рубежом, по механизму воздействия на ПРК (ржавчину и окалину) можно разделить на четыре группы. ПР–пропитки с ингибирующим эффектом. Это фактически традиционные лакокрасочные материалы (ЛКМ), в рецептуру которых добавлены один или несколько ингибиторов коррозии (ИНК). Для повышения пенетрации (проникновения) в ПРК их рецептуры могут содержать поверхностно-активные вещества (ПАВ). В настоящее время в России — это наиболее многочисленная группа ПР. В нее входят «Инкор», «Корника», «КоррНет», а также ЭП-0199, ЭП-0199М, «Грунт-эмаль АС-0332 «Ярли», «Состав по ржавчине «Ярли» ГС-1», «Состав грунтовочный ГС-1 «Кронос», «Состав для преобразования ржавчины «Кронос» и мн. др. Следует отметить, что эта группа ПР в настоящее время наиболее быстро прирастает новыми представителями.


Стабилизаторы ПРК

Большая часть компонентов в ПРК заряжена по отношению к собственно железу положительно и поэтому активирует электрохимическую коррозию. Многие компоненты ПРК не стабильны и под действием даже незначительных факторов переходят из одного состояния в другое, изменяя при этом свой объем. Такие превращения вызывают развитие в пленке ПРК внутренних напряжений, что приводит к ее растрескиванию и отслаиванию от подложки. Наконец, ряд компонентов ПРК гигроскопичен и служит как бы резервуаром для воды и растворенного в ней кислорода. Эти вещества и становятся основными стимуляторами, способствующими продолжению коррозионного процесса под лакокрасочным покрытием.

Однако в ПРК есть компоненты, которые стабильны и не гигроскопичны. Давно было известно явление перехода оксигидратов железа (основных компонентов «свежих» ПРК) в эти компоненты при нагревании ржавых изделий, а также и при обычной температуре, но с низкой скоростью. Поэтому возникла идея найти такие вещества, которые ускоряли бы этот процесс, и создать на их основе ПР.

Веществами, стабилизирующими ПРК, являются гало- и эларгодубильные кислоты растительного происхождения. К ним относятся прежде всего танин, дерматол и ксероформ [18–20], модифицированные лигнины [21], другие аналогичные по химическому строению молекул вещества.


Собственно преобразователи ржавчины

Это смеси веществ, под действием которых компоненты ПРК превращаются в инертные по отношению к коррозии и стабильные во времени вещества.

Наиболее широко для этой цели употребляют смеси, основным компонентом которых является фосфорная кислота (ФК), поскольку ее соли с железом обладают пассивирующим по отношению к черному металлу действием, а сама она — легкодоступное, недорогое, нетоксичное, удобное в обращении вещество. в промышленных объемах ФК стали использовать для противокоррозионных целей лишь с 1906 г. Процесс обработки ею металла получил название «фосфатирование».

Эта обработка создает на поверхности металла фосфатное покрытие, состоящее из фосфатов железа.

Оно проявляет электроизоляционные свойства, которые не позволяют возникать коррозионным токам и их следствию — электрохимической коррозии. Наряду с этим фосфатная пленка обусловливает более высокую адгезионную прочность лакокрасочного покрытия, сформированного на ней. Собственно фосфатирование как способ обработки изделий из черных металлов и было развито, в первую очередь, для повышения долговечности лакокрасочных покрытий.

В дальнейшем было установлено, что ФК может фосфатировать и железо прокорродировавшее, только в этом случае большая часть кислоты расходуется на растворение ПРК. Это наблюдение и послужило основанием для создания на основе ФК веществ, получивших название ПР. В настоящее время в России предлагаются ПР этой группы, представляющие собой просто водные растворы ФК. Однако такие ПР, проявив себя по отношению к ПРК, впоследствии оказывают на черный металл нежелательное воздействие, поскольку ФК в небольших концентрациях является не пассиватором, а активатором коррозии. Поэтому с изделий, обработанных растворами ФК, необходимо смывать остатки кислоты водой, что неудобно.

Для частичного устранения этого недостатка было предложено добавлять к раствору ФК оксид цинка в количествах, достаточных для образования лишь монозамещенного фосфата цинка, но с превращением в эту соль всей ФК. Такие ПР, являющиеся по сути водным раствором кислой соли ФК, в настоящее время в России производятся в заметных количествах.

Дальнейшим развитием этого направления является введение в такой раствор ПАВ для повышения смачивающей способности, других веществ, способствующих преобразованию ПРК. Однако состав большинства этих ПР является коммерческой тайной. Было также установлено, что нет необходимости в полном превращении ПРК в фосфаты, поскольку если в фосфатном слое и остаются частицы прокорродировавшего металла, то они обычно окружены фосфатными пленками и становятся безвредными.

Таким образом, недостаточное для полного преобразования ПРК количество ФК препятствием для использования ПР не является. Избыток же ФК вызывает повышенную гигроскопичность обработанной ею поверхности, пониженную (вследствие высокой влажности) адгезионную прочность лакокрасочных покрытий к ней, а также разрушает их. Чтобы избежать этого, было предложено сочетать ФК с дополнительными компонентами ПР, на которые она действует как отвердитель, например фурановыми смолами.

Автором для преодоления этого затруднения было предложено вводить в ПР поливиниловый спирт (ПВС), который образует с ней уже при обычной температуре сложные эфиры. Поскольку ПВС сам по себе является не очень технологичным полимером, автор предложил [3] вводить его вместе с поливинилацетатной дисперсией гомополимерной пластифицированной (ПВАД) — материалом, производимым ныне в соответствии с ГОСТ 18992-80. В ней ПВС около 3,5 %. Попутно было установлено, что наряду с функцией донора ПВС эта дисперсия в присутствии ФК образует на поверхности ржавого металла пленку, способную играть роль грунтовочного покрытия под традиционные ЛКМ.

Совокупностью этих обстоятельств была подготовлена почва под создание первых отечественных грунтовок — преобразователей ржавчины (ГПР), которые, по нашему убеждению, по совокупности свойств являются наиболее эффективными средствами для подготовки поверхности металла под окрашивание при наличии на нем ПРК.

Таким образом, четвертая группа ПР — грунтовки-преобразователи ржавчины. Главная особенность ГПР в том, что они представляют собою, как и ПР, водные системы. В них наряду с пленкообразователем — водным раствором или дисперсией (эмульсией) полимера есть и ФК, и все дополнительные функциональные компоненты, наличествующие в ПР. Следовательно, под воздействием ГПР идут настоящие химические процессы преобразования ПРК. Попутно же на преобразованной поверхности при испарении воды образуется полимерное ПК, предназначаемое у большинства отечественных ГПР выполнять функцию лишь грунта под защитное покрытие.
  1. Назарова Н. А. Грунтовка на основе фосфорной кислоты, пигментов, связующего и растворителей. Авт. св-во № 126972, 1960 г.
  2. Войтович В. А. Способ защиты от коррозии изделий из черных металлов. Авт. св-во 164373, 1963 г.
  3. Войтович В. А., Бояринов С. И. Грунтовка — преобразователь продуктов коррозии. Авт. св-во 205469, 1966 г.
  4. Новиков А. Л., Северный А.Э. Защитные покрытия, увеличивающие выносливость тонколистовой стали 08 кп//Физико-химическая механика материалов, 1980, № 5, с. 92.
  5. Ханларова А. Г., Салимова С. Н., Исмалкова К. Б. Влияние преобразователей ржавчины на защитные и механические свойства ржавой стальной поверхности / Тезисы докладов III Всесоюзного научно-технического семинара «Окраска по ржавчине 79», Горький, 1979, с. 75–76.
  6. ГОСТ 9.025-74 ЕСЗКС. Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей перед окраской.
  7. ГОСТ 7409-73. Вагоны грузовые магистральных железных дорог колеи 1524. Окраска.
  8. ОСТ 70.0001.0011-82. Защита от коррозии оборудования и металлоизделий для животноводства и кормопроизводства.
  9. Инструкция по антикоррозионной защите металлоконструкций с применением преобразователей ржавчины под лакокрасочные покрытия. ВСН 65-48-77. Изд-во Мин-ва промышл. стр-ва СССР. М., 1977.
  10. Рекомендации по применению преобразователя ржавчины ПРЛ-СХ для защиты от коррозии металлоконструкций и оборудования животноводческих и птицеводческих ферм в период их монтажа, производственной эксплуатации и ремонта. Изд-во Академии сельхоз. наук СССР. М., 1984.
  11. Руководящие указания по защите от коррозии механического оборудования и металлоконструкций гидротехнических сооружений. Изд-во Центра НТИ по энергетике. Информ-энерго. М., 1976.
  12. Рекомендации по применению преобразователей (модификаторов) ржавчины при защите металлических поверхностей комплексными лакокрасочными покрытиями. Третье издание. Изд-во НИИ технико-экономических исследований. Черкассы, 1986.
  13. Кукурс О. К. Образование и защитные свойства слоя продуктов атмосферной коррозии железа. Автореферат дисс. д. т. н. Научно-исследовательский физико-химический ин-т им. Л. Я. Карпова. М., 1987.
  14. Кадек В. М., Кукурс О. К., Пурин Б. А. Защита металлов от коррозии. Рига, «Авотс», 1981, 174 с.
  15. Кукурс О. К., Упите А. Ю., Хонзак И. Продукты атмосферной коррозии железа и окраска по ржавчине. Рига, Зинатне, 1980, 163 с.
  16. Толмачев И. А., Верхоланцев В. В., Орхименко И. С. Водные грунтовки-преобразователи ржавчины. Изд-во Ленинградского дома НТП. Л., 1970, с. 34.
  17. Войтович В. А., Фаворская И. М. Опыт промышленного использования грунтовки-преобразователя ржавчины ВА-01 ГИСИ. Изд-во Ленинградского дома НТП. Л., 1974, с. 32.
  18. Кузнецов Ю. И. // Защита металлов, 2000, т. 36. № 2, с. 150.
  19. Кузнецов Ю. И., Исаев В. А., Олейник С. В.,Степанова В. Ф.// Коррозия: материалы, защита, 2003, № 4, с. 30.
  20. Ощепкова М. Ю., Шайдурова Г. И. // Лакокрасочные материалы и их применение, 2002, № 12, с. 9–10.
  21. Форостян Ю. Н., Форостян Е. И., Протасенко Л. В. и др. / Тезисы докладов III Всесоюзного научно-технического семинара «Окраска по ржавчине-79». Горький, 1979, с. 82–83.