Для чего нужна пассивация оцинкованного проката?
Технический директор компании «ИнтерХиммет» Сергей Максимков, выступая на конференции «Оцинкованный и окрашенный прокат: тенденции производства и потребления», рассказал аудитории о пассивации оцинкованного проката как защите от белой коррозии. Образованию «белой коррозии» способствуют:
- длительные экспозиции повышенной влажности (выше 60-70%);
- хранение упакованных изделий на холодных складах, приводящее к конденсации влаги на их поверхности, во влажных помещениях;
- наличие в атмосфере агрессивных газов (хлороводорода, диоксида серы, окислов азота и т.д.);
- контакт оцинкованных изделий с агрессивными жидкостями при дальнейшей их обработке (щелочными и кислотными штамповочными жидкостями, СОЖ, маслами и т.д.).
Белая коррозия происходит также из-за механического нарушения целостности пассивационного слоя , контакта цинкового покрытия с агрессивными маслами и СОЖ (щелочными, кислотными), по причине плотной укладки и герметичной упаковки влажных изделий и конструкций, из-за нарушения условий хранения (неотапливаемые склады, под открытым небом, в одном помещении с источниками агрессивных паров).
Пассивация – временная защита от образования белой коррозии до появления естественного защитного слоя. Она увеличивает атмосферную коррозионную стойкость (в том числе и при хранении в пачках, рулонах), повышает адгезионные свойства оцинкованного металла к лакокрасочному покрытию. Пассивация оцинкованного проката создает на поверхности металла тонкий слой водонерастворимых солей цинка, которые выступают защитой цинкового покрытия от атмосферных воздействий, что особенно актуально при транспортировке и хранении продукции.
Наиболее известными пассиваторами, обеспечивающими наиболее эффективную защиту от воздействия кислых оксидов, являются хроматные пленки на основе Cr(VI). В слабокислых хроматных растворах происходит частичное восстановление Cr(VI) до Cr(III). Образующаяся пленка имеет слоистую структуру. На поверхности цинка содержится смесь оксидов и гидроксидов цинка и Cr(III), во внешнем слое – гидратированные хроматы и бихроматы цинка. Соотношение Cr(VI)/Cr(III) в среднем 3:1.
Несмотря на то, что толщина такой пленки 0,01 – 1,5 мкм (измерение ее в линейных единицах чрезвычайно затруднено, измеряется в мг Cr/м2), хроматная пленка обеспечивает и барьерную защиту, за счет оксидного слоя и протекторную, за счет соединений Cr(VI).
Сразу после образования, пленка на основе Cr(VI) является гелеобразной: мягкой и механически не прочной. После сушки при температуре не выше 60оС и созревания в течение 1-2 суток, пассивационный слой твердеет, приобретает механическую прочность, гидрофобность и коррозионную стойкость. При этом, если пленку не перегреть при сушке, она сохраняет эластичность, благодаря которой появляется возможность «самозалечивания» - восстановления слоя при механических повреждениях, например при профилировании.
Однако, соединения Cr(VI) чрезвычайно токсичны и являются канцерогенами и запрещены к использованию в Евросоюзе. Так, например, в автомобилестроении с 2007 г. по Директиве 2002/525/ЕС использование соединений шестивалентного хрома полностью запрещено.
В качестве альтернативы предлагаются пассивирующие растворы на основе Cr(III) (хромитные) и, вообще, не содержащие хрома (бесхромовые). Хромитные пассивационные растворы содержат Cr(III), который находится в стабильном состоянии, соли других металлов (ванадия, кобальта, циркония, титана), неорганические кислоты (азотную, серную, фосфорную). Слой, образующийся при обработке оцинкованного проката этими новыми пассиваторами, требует более высокой температуры сушки -120 – 150оС, для ускоренного искусственного старения, формирования и уплотнения защитной пленки.
Самыми существенными недостатком хромитных пленок относятся отсутствие протекторной защиты и эффекта «самозалечивания». Поэтому, изделия, пассивированные составами на основе Cr(III), более уязвимы для белой коррозии после вытяжки, профилирования и других механических воздействий.
Другой, существенной проблемой хромитных пассиваторов, является сложность создания толстослойных пленок (более 15мгCr/м2). Оксиды и гидроксиды Zn и Cr(III) не имеют химической связи с поверхностью цинка.
В составах таких пассиваторов (первого поколения) задачу формирования дополнительного защитного слоя выполняли фосфорная, фторциркониевая и др. кислоты, образующие водонерастворимые соли с цинком,. Однако образование пленки толще 60 нм, требует значительного времени (от 60 сек) или температуры рабочих растворов до 60-80оС.
Пленка пассиватора на основе Cr(III) с толщиной менее 60 нм способна обеспечить устойчивость в камере солевого тумана (КСТ) до 10 часов. Для сравнения, современные бесцветные средства на основе Cr(VI) с плотностью хрома 20 мг/м2 обеспечивают стабильную устойчивость от 120 часов КСТ.
Современные пассиваторы на основе Cr(III) позволяют решать эту задачу с помощью дополнительных наполнителей (органических или кремнезолей). Защитные пленки, получаемые на их основе достигают 300 – 400 нм. Плотности хромовой пленки при этом 25 – 30 мг/м2, что достаточно, чтобы обеспечить 120 – 200 часов КСТ. Расход таких пассиваторов в 2 – 5 раз превышает расход хроматных пассиваторов.
Однако при пассивации оцинкованных изделий хромитами не используются токсичные и канцерогенные растворы, содержащие Cr(VI). Исключается попадание этих растворов в стоки, при случайных проливах и плановых очистках оборудования. Отсутствуют соединения Cr(VI) в пассивационной пленке.
В России успешно работает компания «ИнтерХиммет», г. Санкт-Петербург, которая производит и поставляет различные специализированные реактивы для нужд отечественных предприятий. Специалистами этой компании разработан оригинальный российский пассиватор на основе Cr(III), КОМПО ТРИВАЛЕНТ, уже четвертого поколения, позволяющий формировать толстослойную пленку без повышения температуры рабочего раствора. При плотности хромовой пленки 40 мг/м2, достигнута устойчивость в КСТ до 310 часов. При плотности 20 мг/м2, на линиях АНГЦ пленка стабильно обеспечивает до 120 часов КСТ. Эти и другие технологические показатели, отечественных пассиваторов лучше аналогичных импортных материалов.
Сейчас в лаборатории ООО «ИнтерХиммет» активно ведется разработка конверсионного пассиватора на основе Cr(III) под нанесение полимерного покрытия на линиях Coil-Coating. По мере ужесточения экологических требований переход на пассиваторы на базе Cr(III) неизбежен.
И в завершение – рекомендации от Сергея Максимкова по предотвращению «белой коррозии»:
1. Соблюдать условия упаковки и хранения.
2. Использовать специализированные (для цинковых покрытий), быстроиспаряющиеся СОЖ.
3. Повторная пассивация, после профилирования (промывка, пассивация, сушка).
Комментарии могут оставлять только зарегистрированные (авторизованные) пользователи сайта.