Влияние модификаторов ржавчины на защитную способность лакокрасочных покрытий

ИЗВЕСТИЯ ВЕЛИКОЛУКСКОЙ ГСХА 2014 №3

УДК 667.648.13

ВЛИЯНИЕ МОДИФИКАТОРОВ РЖАВЧИНЫ НА ЗАЩИТНУЮ СПОСОБНОСТЬ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ

Валерий Александрович Галанцев, к. техн. н., доцент Иван Викторович Ершов, к. техн. н., профессор Валерий Геннадьевич Игнатенков, к. техн. н., доцент Юрий Александрович Карасев, к. техн. н., доцент

ФГБОУВПО «Великолукская ГСХА», Россия, г. Великие Луки

В статье рассмотрены методы борьбы с коррозией с помощью модификаторов ржавчины, для увеличения срока службы лакокрасочных покрытий.

Ключевые слова: модификаторы ржавчины; лакокрасочные покрытия; грунтовка; коррозия; гуммированные кислоты.

Введение

Разработанные и внедренные в производство модификаторы ржавчины (№3, П-1Т, №444 и др.) имеют ряд недостатков: замедленный процесс и недостающую полноту преобразования продуктов коррозии металла в поверхностную пленку, низкую скорость высыхания, что снижает их защитные способности.

Мы провели опыты с различными марками модификаторов ржавчины: выпускающимися промышленностью (ПТ-1, №444) и разработанными на основе аммонизированных гуминовых кислот (КРАФ, ПРИТ, ПРИТ-1), на которые были получены авторские свидетельства.

В работе представлены некоторые результаты таких исследований.

Материалы и методы проведения исследований

Подготовка ржавых металлических поверхностей под окраску -очень трудоемкий технологический процесс, особенно для таких крупногабаритных узлов сельскохозяйственной техники, как кузова, рамы, кронштейны, бункера и т.д. Результаты исследований показали, что представляет практический интерес окраска по слою ржавчины, предварительно обработанной преобразователями [1, 3].

Установлено, что модификаторы ржавчины позволяют в 6-8 раз увеличить срок службы лакокрасочных покрытий при длительном хранении сельскохозяйственной техники на открытых площадках и при эксплуатации ее в производственных условиях.

Ржавчина представляет собой сложную систему, состоящую из продуктов коррозии железа (различных модификаций гидроксилов и оксидов) а также солей, природной и производственной пыли и др. Фазовый и химический состав, свойства этих продуктов зависят от агрессивности среды, в которой они образовались. Модификаторы же ржавчины обычно представляют собой кислые ингибированные растворы с органическими комплексообразовате-лями или грунтовки с активными добавками на основе синтетических или природных пленкообразовате-лей. Большинство преобразователей ржавчины содержит в качестве одного из основных компонентов фосфорную кислоту, которая превращает ржавчину в нерастворимые фосфаты железа. Присутствующие в преобразователях танниды синтетических дубильных веществ в виде гидроксильных и карбоксильных групп окиси карбоновой кислоты реагируют с окислами железа и образуют таннидные комплексы железа. В результате этого образуются комплексные соединения, как с продуктами коррозии, так и с металлической «подложкой». Таким образом, таннидные комплексы прочно связывают преобразованные продукты коррозии с металлом. Кроме того, танниды пассируют поверхность металла и в некоторой степени тормозят развитие коррозионных процессов. Фосфорная кислота, растворяя продукты коррозии железа, повыша-

ет эффективность их взаимодействия с таннидами. В состав преобразователей ржавчины входят также ингибиторы коррозии, препятствующие травлению металлической «подложки».

В условиях открытой атмосферы на поверхности металла первым образуется гидрат закиси железа, который на воздухе неустойчив и через промежуточные фазы окисляется до оксилогидрида железа.

В начальный период основными продуктами коррозии сталей являются гидраты окиси железа, содержащие 55% лепидок-рокита (у - FeOOH) и 45% гетита (а -FeOOH).

При этом второй слой продуктов коррозии состоит из гетита, а третий - из смеси гетита и магнезита.

В период протекания процесса коррозии метпастабильные гидраты окиси железа вступают во взаимодействие с металлической «подложкой», в результате чего образуется магнетит и гематит. Изменение фазового состава ржавчины можно представить следующими реакциями:

1{у-РеООН) + Ре2+ Ре20А + 2Я+

Мы использовали в опытах следующие модификаторы ржавчины: №3, П-1Т; №444; КРАФ; ПРИТ и ПРИТ - 1.

ИЗВЕСТИЯ ВЕЛИКОЛУКСКОЙ ГСХА 2014 №3

Было установлено, что лучшими свойствами обладают модификаторы, в составе которых имеются амонизированные гуминовые кислоты торфа (КРАФ и ПРИТ).

Такие гуммированные кислоты торфа обладают способностью к пленкообразованию и содержат в своем составе азот. В связи с этим представляет интерес использование в качестве ингибиторов коррозии гуминовых кислот торфа, модифицированных аммиаком.

Технология получения таких кислот была разработана в свое время в институте торфа республики Беларусь. Состав композиций на основе аммонизированных гуминовых кислот в процентах по массе представлен в таблице 1.

Порошок аммонизированных гуминовых кислот имеет темно-красный цвет, растворим в воде и щелочах, не растворим в кислотах и органических растворителях. Растворим в воде до 12%, РН водных

растворов - 8,5-9,5. Аммонизированные гуминые кислоты имеют следующий состав: С - 54,8-60,6; H - 4,7-5,6; N - 3,6-4,1; содержат азот в остатке после гидролиза 20%-ной HCl 50-60% и фенольные гидрокислоты 2,6-3,4, а также гид-роксинальные группы 2,0-2,6.

Обработка прокоррозирован-ной поверхности металла преобразователями ржавчины приводит к превращению гидратов закиси и окиси железа в нерастворимые фосфаты, сульфаты и комплексные соединения, осуществляет пропитку продуктов коррозии пенетрационными средствами, а также стабилизирует путем превращения менее стабильных фаз гидратов закиси железа в магнетит и гематит.

Таким образом, модифицированные продукты коррозии обладают защитными свойствами и являются хорошо подготовленной поверхностью для нанесения лакокрасочных покрытий.

Таблица 1 - Состав композиции на основе аммонизированных

гуминовых кислот, % по массе

Компонент КРАФ ПРИТ

Аммонизированные гуминовые кислоты 1,5-2,5 1,2-1,7

Аммонизированные гуматы натрия или калия - 1,4-2,8

Едкий натр 1,5-2,4 -

Спирт этиловый 1,0-2,1 0,9-1,3

Спирт изоприловый 1,5-2,4 1,4-2,5

Ортфосфорная кислота 30-53 29-40

Полинилацетатная дисперсия - 7,0-10,0

Сульфосилициловая кислота - 0,5-1,0

Вода остальное до 100

Результаты исследований ржавчины позволяют в 6-8 раз уве-

Результаты исследований показали личить срок службы лакокрасочных (таблица 2), что модификаторы покрытий.

Таблица 2 - Влияние модификаторов ржавчины на защитную способность лакокрасочных покрытий (грунт ГФ-001, Эмаль-133)_

Коррозионная среда (удобрения) Время до появления ржавчины, мс и способы подготовки поверхности

окраска по ржавчине шлифование с обезжириванием обработка модификаторами

Q1-T Краф ПРИТ

Аммиачная селитра 2 6 36 52 49

Нитрофоска 1 9 40 67 44

Суперфосфат 2 8 44 48 42

Сильвинит 1 6 36 54 36

Выводы

В результате лабораторных и эксплуатационных исследований установлено, что модификаторы ржавчины позволяют в 6-8 раз увеличить срок службы лакокрасочных

покрытий; возможно применение полученных результатов в промышленной среде, на базе сельскохозяйственных предприятий и фермерских хозяйств.

Список литературы

1. АС. №1258094, №1284268 Модификаторы ржавчины / Н.Н. Подлекарев.

2. Ершов И.В. Повышение срока службы сельскохозяйственных машин, работающих в коррозионно-активных средах / И.В. Ершов, Н.Н. Подлекарев, С.В. Тарасов. - Великие Луки, ВГСХА, 2003. - 8 с.

3. Сотко А.И. О характере влияния поверхностно-активных сред на прочность полиметилметакрилата / А.И. Сотко. -// Физико-химическая механика материалов. - М., 2004. - С. 322.

E-mail: well_79@mail.ru

182112 Псковская область, г. Великие Луки, пр. Ленина д. 2, Великолукская ГСХА. Тел.: (81153) 7-16-22