Покрытие может быть мокрым или порошковым. Дуплексные системы с мокрым покрытием регулируются DIN EN ISO 12944-5, дуплексные системы с порошковым покрытием регулируются EN 13438:2013.
Для профессионального понимания принципов действия и преимуществ дуплексного покрытия необходимо представлять себе принцип действия основных видов антикоррозионной защиты.
Цинковое покрытие осуществляет так называемую «катодную» защиту стали, т.е. во влажной среде является анодом и разрушается в первую очередь, препятствуя образованию ржавчины. При незначительных повреждениях цинкового покрытия его защитная функция сохраняется. Оцинкованное изделие взаимодействует с окружающей средой и на поверхности образуются оксид цинка, гидроксид цинка, карбонат цинка, которые дополнительно защищают покрытие, но приводит к постепенному расходованию цинка.
Полимерное покрытие обеспечивает барьерную защиту стали от коррозии, заполняют поры и изолируют поверхность цинкового покрытия от контакта с коррозионно-активной средой, что позволяет значительно повысить срок службы покрытия, в ряде случаев это дает возможность уменьшить его толщину (до 0,05—0,15 мм). При повреждении слоя полимерного покрытия цинк сохраняет катодную защиту металла.
Таким образом проявляется синергетический эффект дуплексного покрытия – общий период защиты дуплексной системы в 1,5–2,3 раза больше суммы соответствующих периодов индивидуальной защиты цинкования или покрытия. Например, если цинковое покрытие на стали обеспечивает 50 лет защиты, порошковое полимерное покрытие – 10 лет, то комплексная дуплексная система обеспечит защиту металла на срок 90-130 лет.
Исследования ведущих мировых специалистов доказали, что нанесение полимерного покрытия поверх горячеоцинкованной стали является сложным процессом взаимодействия, при котором критически важно учитывать физико-механические свойства поверхности металла, придерживаться технологии нанесения и выполнять работы на современном оборудовании.
Лакокрасочные и полимерные материалы, используемые для пропитки цинковых покрытий, должны хорошо смачивать поверхность цинка, иметь низкую вязкость и высокую проникающую способность при температуре их нанесения. Для более эффективной закупорки пор в покрытии рекомендуется добавлять в краску мелкодисперсные твердые наполнители. При необходимости заполнения пор на всю глубину цинкового покрытия пропитку производят в вакууме. Некоторые краски (хлорвиниловые и ацетатвиниловые смолы) имеют низкую адгезионную способность. Поэтому для улучшения их адгезии к цинку на покрытие наносят травящий грунт, состоящий из поливинилбутираля и свободной фосфорной кислоты (4—6 %). Затем на подготовленную оцинкованную поверхность наносят один (чаще 2—3 слоя) лакокрасочного или полимерного материала.
Хорошие результаты дает пропитка цинкового покрытия кремнийорганическими красками, эпоксидными смолами, пигментированной цинковой пылью. В качестве кремнийорганического связующего чаще всего используют этилсиликат. Тип эпоксидной смолы выбирают в зависимости от условий эксплуатации оцинкованных изделий. Также применяют эпоксидные смолы с отвердителями на основе полиаминов и полиамидных смол, эфиризированные эпоксидные краски, получаемые при нагревании эпоксидных смол с жирными кислотами растительных масел. Преимуществом этих красок является их способность отверждаться даже при температуре 20—30°С. Высокую адгезионную и проникающую способность показали краски, в состав которых входят меламинная, карбамидная, фенольная и эпоксидная смолы. Полимеризацию таких красок производят при 160-200°C.
Нанесение лакокрасочных и полимерных материалов значительно упрощается, если его осуществлять непосредственно после нанесения цинкового покрытия, поскольку в этом случае нет необходимости в очистке и обезжиривании оцинкованной поверхности, которая к тому же имеет температуру, близкую к температуре полимеризации и отверждения полимерного или лакокрасочного материала.
Очень высокую эффективность показала пропитка цинкового покрытия парафино-восковыми составами, которую обычно производят при 95—110°С. Кроме того, для пропитки пор цинкового покрытия используют олеиновую кислоту; олеат натрия, растворенный в бензине; технический вазелин; 3 %-ный раствор хлористого натрия; раствор, содержащий 240 г/л бихромата натрия и 2,4 г/л серной кислоты; раствор, содержащий 100г/л тетраоксихромата, 1 г/л серной и 100 г/л соляной кислот, а также 1 %-ный раствор фосфорной кислоты в морской воде.
Для объекта «Климовский мост» ОАО «Завод Продмаш» использовал дуплексную систему производства ЗАО Научно-производственного холдинга «ВМП» ИЗОЛЭП-mastic (грунт-эмаль эпоксидная, толстослойная) + ПОЛИТОН-УР (УФ) (эмаль акрил-уретановая, стойкая к УФ – излучению). Данное покрытие на основе толстослойной грунт-эмали и финишной эмали различных цветов и повышенной УФ-стойкостью рекомендуется для применения на заводе и строительной площадке, в том числе для ремонтной окраски металлоконструкций. Обеспечивает защиту в средах С3, C4, C5 по ISO 12944. Срок службы этого покрытия без учета цинкового покрытия составляет 20 лет, в системе с цинковым покрытием расчетный срок службы более 100 лет.
Рисунок 1 – Мост через Волгу у с. Климовка
На рисунке 2 представлены фото мостовых вспомогательных элементов производства ОАО «Завод Продмаш» без покрытия (а), после цинкования (б), с дуплексным покрытием (в).
а
б
в
Рисунок 1 - мостовые вспомогательные элементы производства ОАО «Завод Продмаш» без покрытия (а), после цинкования (б), с дуплексным покрытием (в)
Чех В. В., советник генерального директора ОАО Завод Продмаш
Бондарева О. С., к. т. н, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева
