Противокоррозионная комбинированная система покрытия
ANTI-CORROSION COMBINED COATING SYSTEM

Изобретение относится к средствам противокоррозионной защиты, в частности к ингибированным составам, и может быть использовано для защиты изделий и конструкций от атмосферной коррозии как при эксплуатации, так и в период хранения, транспортировки. Одним из путей решения задачи повышения эффективности противокоррозионной защиты является использование комбинированных методов, в которых пассивные изолирующие материалы покрытия модифицированы активными добавками.
Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным устройством признаков.
Одним из лучших химических способов подготовки металла под лакокрасочные и другие покрытия является фосфатирование, заключающееся в обработке металлической поверхности кислыми растворами фосфорнокислых солей. При этом на поверхности металла образуется защитный слой нерастворимых в воде фосфатов, которые в сочетании с лакокрасочной и др. пленкой обеспечивают значительное увеличение стойкости покрытия. Мелкокристаллическая структура фосфатной защитной пленки способствует хорошей впитываемости лакокрасочных материалов и тем самым улучшает их адгезию. В состав модифицирующих (пассивирующих) растворов вводятся также ингибиторы коррозии и поверхностно-активные добавки, способствующие быстрому проникновению раствора через толщу слоя ржавчины [1, 2]. Известен и применяется на практике водный преобразователь ржавчины «НОТЕХ» на основе фосфорной кислоты и кислых фосфатов цинка с добавлением водорастворимых неорганических ингибиторов-окислителей анодного типа [3], благодаря их пассивирующему действию снижается скорость подпленочной коррозии под слоем лакокрасочного покрытия.
Маслорастворимые ингибиторы коррозии вводят в лакокрасочные грунтовки с использованием различных технологий, в том числе микрокапсулирования [4]. Известна фосфатирующая лакокрасочная грунтовка типа ВЛ-02 [5], в которой имеется функция фосфатирования спиртовой фосфорной кислотой.
Данное техническое решение, как наиболее близкое к заявленному по техническому существу и достигаемому результату, принято в качестве его прототипа.
Недостатками данного технического решения являются недостаточная эффективность защиты вследствие слабых ее пассивирующих свойств, при этом модифицирование ВЛ-02 ингибиторами анодного типа невозможно из-за окисления основных органических компонентов, в результате чего, такая грунтовка не подлежит хранению.
Задачей изобретения является повышение эффективности защиты путем использования двойной ингибированной системы покрытия.
Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для решения указанной заявителем технической проблемы и получения обеспечиваемого изобретением технического результата.
Противокоррозионная комбинированная система покрытия стального изделия характеризуется тем, что она содержит фосфатный слой с упакованным неорганическим ингибитором анодного типа, который получен обработкой поверхности изделия раствором фосфатирующего состава «НОТЕХ», содержащего неорганический ингибитор анодного типа,
консервационный слой индустриального масла, содержащий водо-маслорастворимый ингибитор коррозии Н-М-1, или лакокрасочное покрытие эмалью ЭП-1236, первый грунтовочный слой которой содержит водо-маслорастворимый ингибитор коррозии Н-М-1.
Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата, который заключается в том, что используемый фосфатный слой содержит водорастворимый анодный ингибитор, который включается в процесс защиты только при непосредственной угрозе коррозии после проникновения к металлу молекул воды. В составе «НОТЕХ» это хроматно-нитратная композиция, обладающая выраженным эффектом пассивации с замедлением развития подпленочной коррозии не менее чем в 2 раза [3]. Фосфорная кислота в составе грунтовки ВЛ-02 не обладает такой способностью (см. табл. 1).
Во втором варианте в основной перекрывающий слой грунта упакован водо-маслорастворимый ингибитор коррозии. Он растворим в органических растворителях, то есть хорошо сочетается с грунтовочными материалами, усиливая гидрофобизирующие свойства органической матрицы. При проникновении воды ингибитор диффундирует из органической в водную фазу, эффективно работает как водный консервант и дополняет тем самым работу анодного ингибитора конверсионного слоя, создавая защитную систему смешанного типа действия.
Одновременно растворимы в воде и в органических растворителях ингибиторы группы «М» - комплексные соли органических кислот и циклогексиламина.
Такие аддукты получаются прямым синтезом с молярным избытком амина до 10-20%:
10
13
10
16
18
Ранее используемые синтетические кислоты (СЖК) фракций С-С и С-С (ингибитор «М-1») в настоящее время не производятся. Современным аналогом является ингибитор Н-М-1, в котором СЖК заменены на растительные жирные кислоты (РЖК) [6]. Увеличение длины цепи до C не оказало отрицательного влияния на растворимость аддукта в воде, поскольку в РЖК речь идет о ненасыщенных кислотах (см. табл. 2).
Предлагаемая система покрытия универсальна, она может быть как системой постоянной защиты (ЛКП), так и временной с перекрытием конверсионного слоя консервантами на основе масел, топлив и др. Преимущества водо-маслорастворимого ингибитора Н-М-1 в сравнении с обычным маслорастворимым ингибитором «ФМТ» [7] подтверждаются данными стандартных коррозионных испытаний, приведенных в табл. 3.
Оба компонента заявляемой системы покрытия изготавливаются промышленным способом с помощью стандартных технических средств из стандартных компонентов. Фосфатирующий состав «НОТЕХ» выпускается в виде концентрированного водного раствора по ТУ 2149-00248938796-2003. Концентрат разводят водой на месте применения, как правило, в соотношении 1:2. Ингибитор атмосферной коррозии «Н-М-1» производится по ТУ 2478 - 005- 48938796-2012. Система лакокрасочного покрытия с «НОТЕХ» и «Н-М-1» может применяться для защиты стальных металлоизделий, оборудования, сооружений, эксплуатирующихся в атмосферных условиях, а «НОТЕХ» в комбинации с консервантом (с «Н-М-1») - для временной защиты на период хранения и транспортировки, в том числе морским транспортом в районы с тропическим климатом, поскольку «Н-М-1» обладает выраженной фунгистатической активностью по отношению к основным видам плесневых грибов
Примеры практического использования.
Пример 1.
Надводные конструкции судов (надводный борт, надстройка), поверхность которых подготовлена абразивоструйной очисткой до степени Sa2,5 (ISO 8501-1) или механической до степени St2, подвергается одно-двукратной обработке рабочим раствором фосфатирующего состава «НОТЕХ», приготовленным из концентрата разбавлением водой в соотношении 1:2. Нанесение - распылением. После высыхания на поверхность наносят судовую эмаль ЭП-1236, в первый (грунтовочный) слой которой добавлен ингибитор «Н-М-1». Ингибитор вводят на месте применения или в заводских условиях при изготовлении эмали из расчета 1-3% масс. Смесь перемешивается до полного растворения ингибитора. После высыхания заканчивают формирование финишного покрытия.
Пример 2.
Металлические стальные изделия или емкостное оборудование, наружные или внутренние поверхности которого полежат консервации, обрабатывается рабочим раствором «НОТЕХ» 1-2 раза. При этом локализуются очаги вторичной коррозии после очистки абразивами или после гидроиспытаний водой. После высыхания «НОТЕХ» проводят консервацию индустриальным маслом с ингибитором «Н-М-1» (1-3%). Срок защитного действия в зависимости от условий хранения или транспортировки может составлять 5 лет и более.
Результаты лабораторных испытаний предлагаемой системы покрытия в сравнении с прототипом представлены в таблицах 1, 3. Ресурсные коррозионные испытания лакокрасочных систем покрытия повышенной надежности требуют значительных затрат и слишком длительны. Нами проведены сравнительные ускоренные оценки методом определения величин распространения коррозии от надреза. После формирования системы покрытия на испытуемых образцах делались крестообразные надрезы и они помещались в камеру соляного тумана. Впоследствии покрытие удалялось и измерялась глубина поражения от надреза под покрытие. Изучены четыре системы. Худшие результаты соответствуют выбранному прототипу (№1). Введение фосфатирования составом «НОТЕХ» заметно, в среднем в 2 раза усиливает пассивирующие свойства как на прототипе, так и более широко используемом на практике глифталевом грунте ГФ-021 (№№2, 3). Дальнейшее заметное и закономерное улучшение наблюдается при добавлении в систему ингибитора Н-М-1 (№4). С учетом погрешностей эксперимента предлагаемая система покрытия превосходит прототип не менее, чем в 3 раза.
Приведенные данные таблицы 3 подтверждают существенность отличительных признаков формулы изобретения в части использования именно водо-маслорастворимого ингибитора коррозии. «Н-М-1». При диффузии в водную фазу под слоем покрытия он гидролизуется с подщелачиванием среды. Такая бинарная защитная система смешанного типа подавляет наиболее опасный процесс гидролиза ионов железа с подкислением при развитии щелевой коррозии, ключевой осмотический механизм разрушения красок и др.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
Розенфельд И.Л., Рубинштейн Ф.И., Жигалова К.А. Защита металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями. М. Химия. 1987. 223 с.
Раковская Е.Г, Ягунова Л.К., Занько Н.Г., Кудряшова О.А. Модификация преобразователей ржавчины N-содержащими органическими соединениями // Коррозия: материалы, защита. 2019. №5. С. 26-30.
Трусов В.И., Киселев В.Л. Состав для фосфатирования металлических поверхностей. Патент РФ на изобретение №2241069, 27.11.2004, Бюл.№33.
Головин В.А., Тюрина С.А. Микрокапсулирование ингибиторов коррозии и активных добавок для противокоррозионных защитных полимерных покрытий // Коррозия: материалы, защита. 2019. №7. С. 1-11.
Межгосударственный стандарт ГОСТ 12707-77. Грунтовки фосфатирующие. Технические условия.
Тронова Е.А., Крымская Р.С, Трусов В.И. Новый кислотный компонент для производства ингибиторов коррозии // Коррозия: материалы, защита. 2018. №1. С. 25-28.