«СФ» -- качественное фосфатирование при ручном способе подготовки поверхности

Всем известно, что не защищенный металл подвергается  агрессивному  воздействию окружающей среды, т.е.  окисляется. В результате этого воздействия на поверхности металла образуется оксидная пленка (ржавчина) которая постепенно разрушает металл, проникая в его структуру все глубже. Ввиду того что металл широко используется практически во всех сферах жизнедеятельности человека  - ржавчина является актуальным «злом», борьба с которым ведется практически постоянно и требует больших материальных затрат!

Современные способы защиты условно можно свести в две большие группы: 

Первая — электрохимическая защита: создание гальванопар и соответствующих электрических потенциалов, где в качестве «защитника» выступает более активный металл — разрушаясь сам, защищает стальную конструкцию. 
Вторая — консервационные методы защиты, создание на поверхности металла дополнительного защитного слоя (покрытия), которое препятствует образованию оксидов. Внешнее покрытие (например, красочное покрытие, полимерное покрытие и эмалирование) должно, прежде всего, предотвратить доступ кислорода и влаги, которые являются основными источниками коррозии.

Однако, просто нанести на металл слой лакокрасочного или иного покрытия недостаточно! Известно, что качество окраски зависит от того, насколько тщательно подготовлена поверхность. Перед покраской любыми методами поверхность должна быть очищена от жировых загрязнений, средств консервации, смазочно-охлаждающих жидкостей, желательно наличие на поверхности слоев, улучшающих адгезию лакокрасочного покрытия и удлиняющих срок его службы. Чем агрессивнее среда, в которой эксплуатируются покрытия, тем тщательнее должна быть подготовлена поверхность. Правильная подготовка поверхности перед покраской является особенно важным фактором, влияющим на качество и стойкость лакокрасочного покрытия (ЛКП) на металлических изделиях.

Одной из наиболее распространенных операций при подготовке поверхностей к окраске является «обезжиривание». Под термином «обезжиривание» обычно подразумевают удаление с поверхности изделий не только жировых веществ, содержащихся в полировочных составах, эмульсионных охлаждающих жидкостях, консервационных и штамповочных смазках, но и солей, остающихся на поверхности после промывок, шлама, после травления и т.д. Недостаточное обезжиривание поверхности проявляется в таких дефектах покрытия как: неравномерность слоя, плохая адгезия и слабая стойкость к коррозии, пузырчатость и отслоение. При использовании пожаро- и взрывоопасных растворителей для обезжиривания поверхностей перед окраской должно применяется дорогостоящее электрооборудование во взрывозащищенном исполнении, ужесточаются требования к технологическим процессам, требуется строгое соблюдение правил техники безопасности. В связи с этим одной из наиболее эффективных мер обеспечение пожарной и экологической безопасности процессов обезжиривание различных поверхностей перед окраской является замена горючих растворителей пожаробезопасными техническими моющими средствами.

Технические моющие средства являются многокомпонентными смесями химических веществ, каждое из которых выполняет определенные функции в сложном процессе обезжиривания поверхностей деталей. Их преимуществом является дешевизна рабочих моющих растворов, высокая моющее-обезжиривающая способность. Большая часть из них биологически нейтрализуется. Одновременно с обезжириванием моющие растворы способны пассивировать, т.е. обрабатывать металлические поверхности растворами окислителей (пассиваторов) для образования на их поверхности тончайших оксидных пленок, защищающих металл от коррозии, обеспечивая тем самым как межоперационное хранение подготовленных под покраску деталей, так и предотвращать возникновение коррозионных очагов под ЛКП, в случае нарушения их целостности. Все это значительно увеличивает срок службы ЛКП.

Наиболее распространенной подложкой для лакокрасочных покрытий служит фосфатный слой. При фосфатировании поверхность металла покрывается защитной пленкой обладающей физической прочностью и определенной химической стойкостью к факторам окружающей среды. Фосфатные покрытия используют для улучшения адгезии покрытий и замедления распространения подпленочной коррозии. Их наносят на хорошо очищенные поверхности стали, иногда цветных металлов. В зависимости от структуры образующихся фосфатов различают аморфное фосфатирование и кристаллическое.

При обработке стали кислыми солями ортофосфорной кислоты и одновалентных металлов на поверхности образуется слой аморфного фосфатного железа, масса которого колеблется от 0,03 до 0,07 мг/см. Нанесение таких слоев считают наиболее удобным и выгодным способом подготовки поверхности под покрытия из порошковых красок. Образование фосфатной пленки связано с протеканием химических реакций. Первоначально при контакте металла с кислым фосфатным раствором происходит его растворение с выделением водорода:

Фосфатирование солями цинка приводит к образованию покрытий кристаллической структуры. Они имеют серый цвет и хорошо сцепляются с металлом. Такое фосфатирование является более дорогостоящим по сравнению с нанесением аморфного фосфата железа, но оно позволяет получать более качественные покрытия и считается лучшим вариантом подготовки поверхности при окрашивании порошковыми лакокрасочными материалами. Его применяют в автомобильной промышленности, приборостроении и других отраслях, где большие затраты оправдываются высоким качеством.
Из вышеизложенного не сложно сделать вывод, что  долговечность лакокрасочных покрытий, нанесенных на поверхность металла, в очень большой степени зависит от тщательности предварительной подготовки поверхности к окрашиванию. 
Требования к качеству окрашиваемой поверхности регламентирует ГОСТ 9.402-2004 «ЕСЗКС. Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей к окрашиванию».
Ниже приведены достоинства и недостатки различных способов подготовки поверхности (табл.) и основные типовые технологические схемы применяемые при подготовке поверхности.

Наиболее используемые схемы предварительной обработки металла:
1. Очистка/Щелочное фосфатирование промывка >Промывка деминерализованной водой> Сушка
2. Для деталей с легкими загрязнениями, эксплуатирующихся внутри помещений :
Очистка> промывка> Щелочное фосфатирование> промывка> Промывка деминерализованной водой> Сушка
3. Для деталей с сильными загрязнениями :
Обезжиривание> промывка> Травление фосфорной или фтороводородной кислотой> промывка> хроматирование> промывка> Промывка демин. водой> сушка
4. Для подготовки цветных металлов, эксплуатируемых в атмосфере :
Очистка> промывка> травление> промывка> активирование> Цинк- фосфатирование> промывка> пассивирование> Промывка демин. водой> сушка
5. Для деталей с наличием ржавчины, для деталей эксплуатирующихся в атмосфере :
Предвар. обезжиривание> Обезжиривание> Промывка 1> Промывка 2> Цинк- фосфатирование > Промывка 3> Промывка 4 >Промывка 5> пассивирование> Промывка демин. водой> сушка
 

Способы очистки

Преимущества

Недостатки

Хим.средства

Мойка деталей

- экономичность 
- высокая эффективность 
очистки от разнообразных загрязнений

- не высокая производительность 
- высокая температура 
- нежелательное воздействие моющей среды на некоторые материалы

Щелочные растворы с добавлением ПАВ

Очистка
в растворителях

- высокая производительность при удалении основного количества загрязнений

- токсичность 
- взрывоопасность 
- трудность удаления следов загрязнений

- алифатические 
- ароматические 
- хлорированные углеводороды; 
- катоны 
- спирты 
- фенолы 
- эмульгирующие растворы

Механическая очистка

- высокая производительность 
- высокое качество очистки 
- обработка деталей состоящих из нескольких материалов

- возможность повреждения поверхности материала
- сложность очистки фасонных деталей, содержащих глухие полости и отверстия 
- сложность оборудования

- частицы серого чугуна 
- кварцевый песок 
- молотый гранит

 

 Рассмотрев стандартные схемы подготовки поверхности видно, что достичь качественной обработки можно только с помощью высокотехнологичного оборудования такого как ванны окунания или струйные камеры мойки, причем на заключительном этапе должна присутствовать принудительная сушка.  Но в реальных условиях производства зачастую этого достичь не возможно в силу различных причин. Поэтому множество производств используют ручной способ, при котором достичь качественной подготовки поверхности очень сложно хотя бы по тому, что приходится исключать такую операцию как фосфатирование.

Но это не значит, что при ручной подготовке поверхности невозможно создать на металле качественный фосфатный слой. Для этих целей был разработан фосфатирующий модификатор ржавчины под торговой маркой «СФ-1», который существенно упрощает проведение ремонтно-восстановительных работ по металлу. Это запатентованный продукт, который готов к использованию и не требует дополнительной подготовки. 
Состав «СФ-1» применяется для защиты металлов от воздействия коррозии. Является средством подготовки поверхности перед нанесением покрытия, как на чистый металл, так и на металл с очагами коррозии. Благодаря специальному составу создает на поверхности металла прочную железофосфатную пленку, которая защищает от возникновения очагов коррозии, а также модифицирует ржавчину и плотносцепленную прокатную окалину. Модификатор ржавчины «СФ-1» защищает обработанные им поверхности от повторного воздействия коррозии при промежуточном складировании на улице. Даже при постоянной повышенной влажности (но не более 90%) обработанные конструкции будут защищены. Появившийся слой выдерживает напряжение 300-500В, в определенных системах ЛКП сохраняет устойчивость от -60°С до +600°С. При наличии блуждающих токов замедляет процесс коррозии. В системе покрытий используется как в обычных, так и в кислотных, соляных, щелочных средах. 

Фосфатный слой, полученный при применении «СФ-1» не уступает по характеристикам фосфатному слою, полученному при использовании фосфатирующих средств с применением  высокотехнологичного оборудования. Это подтверждается хотя бы тем, что состав «СФ-1» включен в ГОСТ 9.402-2004 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей к окрашиванию.», как рекомендуемый модификатор ржавчины (приложение Е, таблица Е1).

Преимущества применения состава СФ-1:

► Позволяет отказаться от трудоемкой механической зачистки металлических поверхностей;
► За одну операцию произвести одновременно очистку, обезжиривание, грунтование, модифицирование многофазных окисленных слоев с толщиной ржавчины до 150 мкм.
► При использовании в комплексе с порошковыми ЛКМ обеспечивает такую же солестойкость покрытий, как и при применении КФ-8.
► Значительно увеличивает адгезию покрытия с металлической поверхностью.
► В ряде случаев повышает срок службы покрытия в 2-3 раза.
► Не требует промывки !
► Не нужны температурные режимы для обработки и сушки.
► Совместим с основными лакокрасочными материалами, которые можно наносить на поверхность без предварительного грунтования.
► Решает проблему подготовки поверхности для кремнийорганических и порошковых покрытий
 
«СФ-1» рекомендован к использованию при подготовке поверхности в системе покрытий для антикоррозионной защиты: 

- резервуаров, машин, оборудования (в том числе, для нефте-газовой промышленности), трубопроводов. 
- с традиционно применяемыми эмалями ПФ-115 для защиты от атмосферной коррозии трубопроводов наземной прокладки (газопроводы по фасадам зданий и т.п.) и городских подземных водопроводов; 
- при проведении строительных, ремонтно-восстановительных работ по металлическим поверхностям; 
-  для защиты элементов ж/дорожного, автомобильного и электрического транспорта; 
-  внутренних и наружных поверхностей емкостей для хранения бензинов; 
- при ремонте и возведении береговых металлических окрашиваемых сооружений и оборудования слипа; 
-  корпусов и надстроек судов под окраску и нанесение защитных мастик.

Характеристики состава:
Цвет аморфной пленки — колеблется в оттенках серебристо-серого и черно-стального цвета; 
Время высыхания модификатора ржавчины: 20 минут - при 23 °C. Адгезия с ЛКМ — 1 балл;
Плотность фосфатного покрытия — 1,28-4,6 г/м²; Теоретический расход — 20-30 г/м².

Способ применения:    
                                                                              
Модификатор ржавчины СФ 1 наносится на обрабатываемое покрытие при температуре от -10 °C до +40 °C следующими методами покраски: протирка, распыление или окунание. Возможно нанесение СФ 1 на поверхности, нагретые до 175 °C. Плотносцепленную ржавчину с толщиной слоя свыше 150 мкм рекомендуется обрабатывать в 2 слоя, с интервалом 5-10 минут. Наносить лак или краску только после полного высыхания поверхности.

Темп. хранения от -25 до 40°С. Не горюч, не взрывоопасен. Состав готов к применению. Срок годности 3 года. 
Стандартная фасовка: полиэтиленовые канистры 5кг, 10кг, 25кг.