Что такое полимерное покрытие металла: Что такое полимерное покрытие металла. Статьи Виды сварки Полимерное покрытие металла

Содержание

Что такое полимерное покрытие металла. Статьи Виды сварки Полимерное покрытие металла

« Назад

Что такое полимерное покрытие металла.  25.12.2015 06:30

       Полимерное покрытие популярно благодаря своей чрезвычайной устойчивости ко всем видам воздействия со стороны внешних факторов, а также высокого эстетического уровня. Полимерное покрытие или, другими словами, порошковое окрашивание представляет собой процесс нанесения на металлические поверхности порошка с последующим образованием в печах полимеризации полимерного слоя.
       Первоначально с металлических изделий удаляются все загрязнения и окислы, проводится обезжиривание поверхности для улучшения качества порошковой покраски. Далее обрабатываемые изделия промываются и подвергаются сушке. От тщательности очистки зависит многое — качество слоя покраски, срок службы покрытия, антикоррозионные свойства.
       На очищенное металлическое изделие осуществляется нанесение слоя порошкового грунта в специальной камере напыления.

В ней с помощью электростатического распылителя частицы порошковой краски электрически заряжаются от внешнего источника или электризацией при трении, а затем электрическим полем частицы порошковой краски переносятся к окрашиваемому изделию, которое имеет противоположный заряд. Под воздействием электростатических сил притяжения частицы краски оседают на поверхности металлического изделия равномерным слоем. Те частицы порошковой краски, которые не осели на изделие, улавливаются системой очистки окрасочной камеры напыления и могут быть использованы при повторном напылении, что невозможно при покраске обычными жидкими красками. 
       Затем изделие с нанесенной порошковой краской переносится в камеру полимеризации. Под действием высокой температуры (150° — 220°С) частицы порошковой краски плавятся, образуя равномерное полимерное покрытие. Печь полимеризации непременно должна поддерживать постоянную температуру во всей камере оплавления для равномерного прогрева поверхностей изделия
       Оплавление порошковых красок происходит в три стадии:
       1. порошок оплавляется и переходит в вязко-текучее состояние;
       2. образуется непрерывный слой из оплавленных частиц порошка; 
       3. окрашиваемая поверхность смачивается расплавленным полимером, вследствие чего и формируется покрытие. 
       Следует заметить, что твердая пленка при обработке образуется в зависимости от материала двумя способами:
       — для термореактивных материалов в результате отвердения или
       — для термопластичных материалов в результате охлаждения. 
       Чаще всего слой полимерного покрытия порошковыми красками на металлических изделиях составляет 0,3мм.
       Данный метод порошковой окраски позволяет получать покрытия высокого качества для деталей сложной формы, а также в местах соединения любых элементов металлических изделий.
       Например, литые; автомобильные диски при окраске порошковыми красками надежно предохраняются от воздействия кислоты, солей и других дорожных реагентов. Кроме того,
порошковое покрытие
 является ударопрочным и выдерживает значительные удары твердых тел: камней, песка и прочего дорожного мусора.
       Таким образом, при формировании полимерного покрытия из нанесенного порошкового слоя создается монолитное качественное покрытие на поверхности металлического изделия, а сама технология полимерной окраски порошковыми красками позволяет получить долговечное декоративно-защитное покрытие металла с отличными характеристиками и является экологически чистым способом.

Достоинства порошковой окраски

       o Прочность и долговечность
       Полимерное покрытие демонстрирует впечатляющие антикоррозийные свойства, продлевая жизнь изделиям из металла на десятки лет. Гибкое и колоссально прочное, оно не откалывается и не трескается, не боится ни изнуряющей жары, ни критически низких температур, ни воздействия воды. В плане износостойкости и устойчивости, порошковая окраска — безусловный лидер.

       o Экономическая выгода
       Цена на полимерное покрытие металла на порядок более выгодна, по сравнению с окраской обычными лакокрасочными материалами. С первого раза полимерный слой получается плотным и основательным — как правило, обычные краски могут обеспечить такой эффект лишь при нанесении нескольких слоев
       o Обширная цветовая гамма
       Изделия с порошковым напылением могут похвастаться привлекательными эстетическими свойствами. Сегодня, для покрытия можно выбрать любой из множества цветов, не только базовых, но и достаточно сложных оттенков — вплоть до искусной имитации различных фактур и эффекта искусственного старения. Полимерный слой не выцветает и не тускнеет с течением времени, сохраняя насыщенный цвет даже под лучами солнца.
       o Безвредность
       Помимо всего, этот тип окрашивания металла признан самым экологичным, а также отличается увеличенной адгезией к поверхности.

Полимерное покрытие — это процесс нанесения краски на изделия

Полимерное покрытие популярно благодаря своей чрезвычайной устойчивости ко всем видам воздействия со стороны внешних факторов, а также высокого эстетического уровня. Полимерное покрытие или, другими словами, порошковое окрашивание представляет собой процесс нанесения на металлические поверхности порошка с последующим образованием в печах полимеризации полимерного слоя.

Первоначально с металлических изделий удаляются все загрязнения и окислы, проводится обезжиривание поверхности для улучшения качества порошковой покраски. Часто проводится пескоструйная обработка. Далее обрабатываемые изделия промываются и подвергаются сушке. От тщательности очистки зависит многое — качество слоя покраски, срок службы покрытия, антикоррозионные свойства.

На очищенное металлическое изделие осуществляется нанесение слоя порошкового грунта в специальной камере напыления. В ней с помощью электростатического распылителя частицы порошковой краски электрически заряжаются от внешнего источника или электризацией при трении, а затем электрическим полем частицы порошковой краски переносятся к окрашиваемому изделию, которое имеет противоположный заряд.

Под воздействием электростатических сил притяжения частицы краски оседают на поверхности металлического изделия равномерным слоем. Те частицы порошковой краски, которые не осели на изделие, улавливаются системой очистки окрасочной камеры напыления и могут быть использованы при повторном напылении, что невозможно при покраске обычными жидкими красками.

Затем изделие с нанесенной порошковой краской переносится в камеру полимеризации. Под действием высокой температуры (150° — 220°С) частицы порошковой краски плавятся, образуя равномерное полимерное покрытие. Печь полимеризации непременно должна поддерживать постоянную температуру во всей камере оплавления для равномерного прогрева поверхностей изделия

Оплавление порошковых красок происходит в три стадии:

  • порошок оплавляется и переходит в вязко-текучее состояние;
  • образуется непрерывный слой из оплавленных частиц порошка;
  • окрашиваемая поверхность смачивается расплавленным полимером, вследствие чего и формируется покрытие.

Следует заметить, что твердая пленка при обработке образуется в зависимости от материала двумя способами:

  • для термореактивных материалов в результате отвердения или
  • для термопластичных материалов в результате охлаждения.

Чаще всего слой полимерного покрытия порошковыми красками на металлических изделиях составляет 0,3мм. Данный метод порошковой окраски позволяет получать покрытия высокого качества для деталей сложной формы, а также в местах соединения любых элементов металлических изделий.

Например, литые; автомобильные диски при окраске порошковыми красками надежно предохраняются от воздействия кислоты, солей и других дорожных реагентов. Кроме того, порошковое покрытие

является ударопрочным и выдерживает значительные удары твердых тел: камней, песка и прочего дорожного мусора.

Таким образом, при формировании полимерного покрытия из нанесенного порошкового слоя создается монолитное качественное покрытие на поверхности металлического изделия, а сама технология полимерной окраски порошковыми красками позволяет получить долговечное декоративно-защитное покрытие металла с отличными характеристиками и является экологически чистым способом.

Достоинства порошковой окраски

  • Прочность и долговечность

    • Полимерное покрытие демонстрирует впечатляющие антикоррозийные свойства, продлевая жизнь изделиям из металла на десятки лет. Гибкое и колоссально прочное, оно не откалывается и не трескается, не боится ни изнуряющей жары, ни критически низких температур, ни воздействия воды. В плане износостойкости и устойчивости, порошковая окраска — безусловный лидер.
  • Экономическая выгода

    • Цена на полимерное покрытие металла на порядок более выгодна, по сравнению с окраской обычными лакокрасочными материалами. С первого раза полимерный слой получается плотным и основательным — как правило, обычные краски могут обеспечить такой эффект лишь при нанесении нескольких слоев
  • Обширная цветовая гамма

    • Изделия с порошковым напылением могут похвастаться привлекательными эстетическими свойствами. Сегодня, для покрытия можно выбрать любой из множества цветов, не только базовых, но и достаточно сложных оттенков — вплоть до искусной имитации различных фактур и эффекта искусственного старения. Полимерный слой не выцветает и не тускнеет с течением времени, сохраняя насыщенный цвет даже под лучами солнца.
  • Безвредность

    • Помимо всего, этот тип окрашивания металла признан самым экологичным, а также отличается увеличенной адгезией к поверхности.

Что такое полимерное покрытие стали и для чего оно используется

Достоинства стали с полимерным покрытием

К неоспоримым плюсам металлопроката с полимерным покрытием следует отнести:

  • эксплуатационную долгосрочность;
  • безупречную адгезию покрытия с оцинкованной основой, т. к. данная обработка металлопроката является обязательным условием для нанесения полимерных покрытий;
  • возможность окрасить материал, придать покрытию глянцевый лоск или сделать его матовым;
  • устойчивость оболочки полимерного проката к УФ-облучению;
  • максимальная эффективность антикоррозионной защиты;
  • возможность увеличить толщину листового проката без ощутимого повышения веса, придать материалу графическую текстуру;
  • защита стальной основы от механических повреждений, отсутствие сколов и отслоений, происходящих от ударов и превышения нагрузки.

Защитные функции полимерного покрытия обоснованы структурой и техническими преимуществами исходного материала, отличающегося инертностью, легкостью, водонепроницаемостью и диэлектрическими свойствами. Покрытая полимерами листовая сталь, трубы, проволока ВР-1 устойчивы ко всем типам внешних воздействий.

Что такое полимерное покрытие?

Полимерная оболочка металлопроката представляет собой пленку с диапазоном толщины 30-250 мкм. Максимальное сцепление высокомолекулярных соединений с поверхностью обеспечено предварительным нанесением грунта. Полимеры могут наноситься на обрабатываемый прокат несколькими слоями.

Отличной альтернативой длительному процессу покрытия стала самоклеящаяся полимерная пленка, которую иногда применяют в качестве временного средства защиты.

Виды полимерного покрытия металла

  • Полиэстер, позволяющий создавать матовый и глянцевый варианты полимерных оболочек. Безупречно защищает сталь от коррозии, отличается долговременным сохранением первоначальной окраски.
  • Пурал, привлекающий устойчивостью к температурным колебаниям.
  • Пластизол, предоставляющий возможность сформировать тисненый рельеф.
  • Поливинилдифторид, характеризующийся устойчивостью к чрезвычайно сильным воздействиям различного происхождения, вследствие чего используемый в сложных и крайне сложных эксплуатационных условиях.

Полимерные покрытия металла и их особенности

Для изготовления металлочерепицы, сайдинга, профнастила, строительных конструкций, бытовой техники все чаще используется сталь с полимерным покрытием, так называемая «полимерка», «металлопласт». Полимерные покрытия для металла используются в Европе уже более 40 лет для придания строительным конструкциям декоративных свойств и защиты от коррозии. Металлы с полимерным покрытием объединяют в себе прочность  стали с коррозийной стойкостью полимерного покрытия.

Цветовая палитра металла с полимерным покрытием весьма разнообразна, поэтому при выборе цвета обычно используют каталоги цветов либо образцы цвета. Покрытие может быть матовым и блестящим, иметь различную фактуру (в том числе имитировать дерево, камень и пр.).

Структура стального листа с полимерным покрытием

Нанесение полимерных покрытий на оцинкованную сталь — сложнейший процесс, так как стальной лист с полимерным покрытием имеет многослойную структуру: стальной лист, слой цинка, пассивирующий слой, слой грунта, с лицевой стороны — слой цветного полимера, а с  нижней стороны листа «многослойный пирог» завершает защитная краска.

В качестве основы при изготовлении берется стальной прокат толщиной 0,4-2,0мм. На него может наноситься слой цинка (или алюмоцинка) как гальваническим методом, так и методом погружения в расплав. Иногда полимерное покрытие наносят сразу на черный металл (однако такие металлопласты очень недолговечны). Затем металл пассивируется, грунтуется и покрывается защитным слоем различных полимеров.

Методы нанесения полимерного покрытия

Полимерное покрытие  получают различными методами:

  • путём нанесения на полосу заранее изготовленной плёнки,
  • погружением полосы в расплав полимера,
  • валковым методом нанесения жидкого полимера(Coil Coating),
  • напылением полимера в порошкообразном состоянии электростатическим методом.

Покрытие может быть как одностороннее, так и двустороннее. Прокат с односторонним полимерным покрытием –  это прокат с двухслойным полимерным покрытием на лицевой стороне и однослойным полимерным покрытием на обратной стороне.

Двухслойное полимерное покрытие – покрытие, состоящее из слоя грунта и слоя отделочного полимера.

Однослойное покрытие – это, как правило, покрытие обратной стороны проката, состоящее из слоя защитной эмали без регламентирующих требований к внешнему виду,  толщине, коррозионной стойкости и т.д.

Нанесение полимерного покрытия является заключительным этапом производства металлопроката. По желанию заказчика может наноситься защитная пленка из полиэтилена.

Таким образом, чаще всего сталь с полимерным покрытием имеет нижеприведенную структуру.

1 — стальной лист

2 — слой цинка

3 — пассивирующий слой (антикоррозионный слой)

4 — слой грунта

5 — полимерное покрытие

6 — защитная краска с обратной стороны

 Грунтовочный слой  предназначен для обеспечения прочного сцепления и высокой коррозионной стойкости всей системы, т.е. от качества грунтовки зависит, насколько будет крепко держаться полимерное покрытие.

Виды полимерных покрытий для стального листа

В качестве полимерных покрытий используют:

  • полиэстер (полиэфир), обозначается PE. SP;
  • пищевой ламинат;
  • полиэстер матовый, модифицированный тефлоном, PEMA;
  • пурал — полиуретан, модифицированный полиамидом, PURAL;
  • пластизоль поливинилхлоридный, PVS;
  • поливинилиденфторид, PVDF, состоит из 80% поливинилхлорида и 20% акрила;
  • акрил, AY.

Полиэстер является самым популярным покрытием из-за оптимального соотношения «цена-качество» и имеет удовлетворительную устойчивость к УФ-излучению и коррозии. Однако стойкость к механическим повреждениям выше у покрытий Пурал и PVDF.

Пурал дороже полиэстера, но он имеет и более высокую химическую стойкость, а также к механическому воздействию и перепадам температур.

Самым устойчивым к механическим повреждениям из-за толщины, но вместе с тем и наименее стойким к перепадам температур и к УФ-излучениям является пластизоль.

Самое долговечное и наиболее дорогостоящее покрытие – это поливинилиденфторид (PVDF).

Наименее долговечное и нестойкое к механическому и атмосферному воздействию-это акриловое покрытие. 

Все эти покрытия могут иметь различную фактуру, блеск, цвета. Таким образом, полимерные покрытия имеют разную стойкость к ультрафиолетовому излучению, к высоким и низким температурам, атмосферному воздействию, к механическим повреждениям и другим

Вышеприведенные покрытия являются изначально жидкими и наносятся валковым методом, который является наиболее распространенным и востребованным как в России, так и в других странах.

Важнейшие требования к покрытиям – прочное сцепление (адгезия) отдельных слоев друг с другом, нижнего слоя с подложкой, твердость, прочность при изгибе и ударе, износосотойкость, влагонепроницаемость, атмосферостойкость, комплекс декоративных свойств (прозрачность или укрывистость, цвет, степень блеска, узор и др.).

Антикоррозионные защитные свойства покрытий для внутреннего использования классифицируются в соответствии со стандартом EU 10169:2008. Процесс испытаний во влажной камере регламентируется стандартом EN 13523-26.

Основные преимущества проката с полимерным покрытием
  • Возможность штамповки, профилирования, гибки металла в готовые изделия (металлочерепица, профилированный настил, детали бытовых приборов и пр.)
  • Однородные и стабильные свойства по всей поверхности
  • Прекрасные защитные свойства
  • Атмосферостойкость
  • Сохранение защитных и декоративных свойств более 10 лет
  • Разнообразие цветов и фактур

Изготовлением металла с полимерным покрытием занимаются чаще всего металлургические заводы, производящие тонколистовую сталь. Наиболее известные из них: Новолипецкий металлургический комбинат, Череповецкий металлургический комбинат, международные концерны Arcelor Mittal, RАUТАRUUККI OY (Финляндия), ЕСО STAНL (Германия), ISPAT KARMET (Караганда, Казахстан), HOGOVENS (Голландия), BRITISH STEEL (Великобритания), MIRIAD (Франция ) SSAB TUNNPLAT AB ( Швеция ). Однако, сейчас появляется все больше и больше производителей, оказывающих услуги по нанесению полимерных покрытий на любой необходимый заказчику типоразмер листа металлургических гигантов.

Металл с полимерным покрытием применяется в основном для изготовления профиля. Пример линий от китайских партнеров. 

Автор Ирина Химич. 

 

Как выполняется полимерная покраска металла


Полимерная покраска металла пришла на смену более традиционным способам. Технология заключается в нанесении на поверхность спекаемого порошкообразного красителя из полимеров. В обиходе его называют «сухой покраской», по причине отсутствия растворителя. Порошковый состав краски состоит из эпоксидных и полиэфирных смол. Термическое воздействие образует плотный слой, сроки службы не менее 20 лет.

Как выполняется операция


  • 1 этап – предварительно металл обезжиривают, удаляют с него всю грязь, обрабатывают специальным составом – фосфатирование, который повышает адгезию и антикоррозийные свойства;
  • 2 этап – наносится слой краски;
  • 3 этап – спекание покрытия и полимеризация в сушильной печи, для формирования пленочного покрытия. К примеру, оцинкованные листы с полимерным покрытием используются в фасадных и кровельных работах.

Способ обработки металлических рулонов

Окрашенный прокат получают путем нанесения полимерной покраски толщиной до 200 мкм, покрытие может быть одно- и двуслойным. Изделия из оцинкованной стали, покрытые специальным составом полимерного слоя, эффективнее справляются с коррозией и обладают широкой сферой применения. Распространенные полимерные краски – полиэстер матовый, алюцинк, пурал и пластизол.

Обработка металлоконструкций

Преимущества обработки металлоконструкций с точки зрения нанесения – отсутствует неприятный запах, после нанесения не оставляет потеков, пузырей и трещин. Полезные свойства порошковой краски:

  • • антикоррозионная защита;
  • • электроизолирующие свойства;
  • • невосприимчивость к ультрафиолету;
  • • устойчивость к механическим нагрузкам;
  • • широкий диапазон температурной эксплуатации;
  • • декоративные свойства.

Виды полимерных красок

Полимерные краски бывают всех цветов и оттенков радуги. Но кроме цвета, есть и другие классификации. Например, в зависимости от материала, который образует полимерную гладкую плёнку при покраске, порошки могут быть: эпоксидными, полиамидными, полиэфирными, полиэфирно-эпоксидными и сделанными на основе эпоксидных смол. Фактура полимерной краски может быть матовой, глянцевой или текстурной, а также различают оттенки «муар» и «металлик». Красители бывают для наружных работ и для внутренней отделки металлоизделий. В зависимости от способа застывания полимеры тоже бывают разные: есть такие, которые «схватываются» на поверхности изделия методом простого нагревания, а есть краски, застывающие только под воздействием ультрафиолетового излучения. Если покрытие формируется в следствие химической реакции – это термоактивная краска, а если методом плавления и нагревания в камере полимеризации, то это – термпластичнае покрытие.

Преимущества полимерных красок

Порошковые красители имеют ряд преимуществ, за счёт которых ими можно обрабатывать наружные и внутренние изделия из разных видов металла.
К достоинствам полимеров относятся:
— им не страшны механические повреждения: если металлоизделие повредится или деформируется, то окраска просто примет новую форму, оставшись на поверхности;
— водо- и влагозащищённость: полимерное покрытие не утрачивает свои качества, даже если изделие длительное время находится в воде или под водой;
— стойкость к воздействию УФ-лучей: в то время, как другие виды красок от солнечного света могут выцвести, разрушиться и потерять все свои свойства, полимерное покрытие останется такими же прочным и ярким, с ним ничего не случится даже в самый солнечный день;
— могут выдерживать огонь и высокую температуру: так как полимерное окрашивание производится под сильным тепловым воздействием, то в дальнейшем высокий температурный режим покрытию не страшен; порошковой краской можно даже покрасить мангал и котёл отопления.
— не разрушается от химических веществ.

Как выбрать краску

Полимерную краску выбирают в зависимости от вида работы, изделия и места его дальнейшего использования. Для отделки элементов в помещении выбирают экологически чистые красители, без резкого запаха. Для окрашивания поверхностей, которые будет использовать снаружи, полимерные краски должны обладать устойчивостью к влаге, солнцу, пыли. Рекомендуют выбирать быстросохнущие типы порошковых красителей. Кроме того, для металлоизделий необходимы краски, обладающие защитой от коррозии. Также необходимо определиться, какая поверхность вам подходит – глянцевая или матовая. Глянцевую легче мыть, она более практична. Но матовой можно замаскировать мелкие дефекты на поверхности металла. Обязательно нужно смотреть на срок годности – чем он ближе к дате изготовления – тем лучше.

Область применения окрашивания

Полимерные красители используют, чтобы обрабатывать металлические изделия для наружного и внутреннего пользования. Красками на основе полимеров покрывают трубопроводы, металлические полы, элементы складских помещений и кораблей. Краску используют не только как декоративное украшение поверхности, но и в качестве защитного покрытия – например, красят конструкции из металла в бассейнах, которые постоянно контактируют с водой. Полимерной краской окрашивают автомобили, бытовую технику (ванные, котлы, бойлеры, холодильники), обрабатывают элементы мостов и виадуков, зданий и других металлических конструкций.

Подготовка поверхности

Перед тем, как наносить полимерное покрытие на поверхность металлического изделия, его нужно подготовить. Это нужно, чтобы краска легла ровно, не создавала комок и быстро застыла. Подготавливая изделие для полимерной окраски, мастер должен очистить поверхность, убрать все дефекты, устранить жировые загрязнения, масляные пятна. Если изделие старое, то сперва нужно избавиться от остатков прошлого окрашивания и удалить продукты коррозии. Очистку и подготовку металлоизделий осуществляют механическими, термическими и химическими способами. Цель подготовки: готовая поверхность должна стать максимально совместимой с полимерным покрытием, не терять при этом свои свойства и качества и не снижать защитное качество окрашивания.


виды, плюсы и минусы, технология нанесения

Полимерные покрытия предназначены для увеличения срока службы различных металлических поверхностей. Такие материалы обеспечивают защиту от коррозии, воздействия агрессивных сред и т.д. В данной статье мы рассмотрим, что представляют собой полимерные покрытия, их характеристики и технологию нанесения.


Виды полимерных покрытий

В качестве полимерного покрытия могут выступать следующие вещества:

  • Полиэстер

  • ПВДФ

  • Пластизоль

  • Пурал

Рассмотрим их подробнее.

Полиэстеровое покрытие

Полиэстер (полиэфир) является самым популярным видом полимерного покрытия. Он отличается высокой стойкостью к УФ-излучению и коррозии. Кроме того, он очень эластичен и легко поддается формовке. Помимо этого, такое покрытие может работать практически при любых температурах – как низких, так и высоких.

Полиэстер стоит дешевле, чем другие виды покрытий, однако он обладает невысокими прочностными характеристиками. Данная проблема решается при помощи обработки такого покрытия кварцевым песком, что делает его дороже. При этом транспортировка изделий с полиэстеровым покрытием достаточно сложна, так как песок может повредить смежные с ним поверхности.

ПВДФ-покрытие

Поливинилденфторид (ПВДФ) – еще одна популярная разновидность полимерных покрытий. Данный материал на 20 % состоит из акрила, а на 80 % из поливинилхлорида. Он устойчив к выцветанию, придает поверхности глянцевый блеск, эффект «металлик», медные или серебристые оттенки, поэтому используется в качестве декоративного покрытия.

ПВДФ устойчив к механическим и химическим воздействиям. По сравнению с другими видами покрытий он обладает наибольшим сроком службы.

Пластизол

Пластизол, как и ПВДФ-покрытие, обладает отличными декоративными свойствами. Он наносится толстым слоем до 200 мкм. По стоимости данный материал является самым дорогим, но в то же время он обладает наилучшей устойчивостью к механическим повреждениям.

Пластизол используется для создания фактурных покрытий, тисненых поверхностей и штампованных рисунков. Он отлично защищает металл от коррозии и климатических воздействий. Однако данное покрытие не рекомендуется использовать в южных широтах, так как оно теряет свои свойства и внешний вид под воздействием УФ-излучения. В таких условиях следует использовать пластизол светлых тонов, который обладает максимальной светоотражающей способностью.

Пурал

Пурал изготавливается на основе полиуретана и модифицированного полиамида. Он отличается шелковисто-матовой поверхностью, высокой термостойкостью и устойчивостью к резким перепадам температур.

Данный вид покрытия не подвержен выцветанию, воздействию химически агрессивных сред и т.д. Несмотря на то, что пурал не так устойчив к пластическому деформированию, как пластизол, а его стоимость выше, чем у полиэстера, это покрытие имеет он оптимальное соотношение цены и качества.

Наибольшее распространение этот материал получил на производстве кровельных элементов, изготовленных из оцинкованного металла. Это обусловлено его красивым внешним видом, высокими антикоррозионными характеристиками и устойчивостью к УФ-излучению.

Полимерные антифрикционные покрытия

Еще одним видом полимерных покрытий являются антифрикционные твердосмазочные покрытия. Данный вид материалов схож с красками, однако пигмент в них заменен высокодисперсными частицами твердых смазочных веществ: дисульфида молибдена, графита, политетрафторэтилена (ПТФЭ) и др. Они равномерно распределены в среде полимерного связующего: эпоксидной, титанатовой, полиуретановой, акриловой, фенольной и других смолах.

В качестве примера таких материалов можно привести покрытия MODENGY.

Они применяются в средне- и тяжелонагруженных узлах трения скольжения (направляющих, зубчатых передачах, подшипниках и т.д.), деталях двигателей внутреннего сгорания (юбках поршней, шлицевых соединениях, дроссельной заслонке и др.), резьбовых соединениях и крепеже, трубопроводной арматуре.

Покрытия не менее эффективны при обслуживании пластиковых и металлических деталей автомобиля (замков, петель, пружин, скоб, механизмов регулировки в салоне и т.д.), а также в других парах трения металл-металл, металл-резина, полимер-полимер, металл-полимер.


В чем преимущества покрытий MODENGY?

  • Высокая несущая способность

  • Работоспособность в запыленной среде

  • Низкий коэффициент трения

  • Широкий диапазон рабочих температур

  • Высокая износостойкость, противозадирные и антикоррозионные свойства

  • Стойкость к воздействию кислот, щелочей, органических растворителей и других химикатов

  • Работоспособность в условиях радиации и вакуума

  • Тонкий слой покрытия практически не влияет на исходную точность размеров детали


Достоинства и недостатки полимерных покрытий

В первую очередь, полимерные покрытия обладают очень высокой адгезией, так как они не просто покрывают поверхность, а связываются с металлом на молекулярном уровне. Вторым важным свойством является устойчивость к деформации, благодаря которой покрытие не осыпается и не повреждается при механическом воздействии.

Помимо этого, полимерные покрытия выдерживают длительное воздействие воды, ультрафиолетового излучения, высоких температур, агрессивных веществ, щелочей, растворителей и других химикатов. Все это существенно расширяет область применения изделий с полимерными покрытиями.

Среди других неоспоримых преимуществ полимерных покрытий можно назвать термостойкость, высокую прочность, непроницаемость, электроизоляционные свойства, экологичность. Полимеры имеют эстетичный внешний вид и большое количество расцветок.

Главный минус полимерных покрытий – высокая стоимость. Она обусловлена тем, что для нанесения требуется немалое количества материала и специальное оборудование.
Однако обработка производится на весь срок службы деталей, избавляет от необходимости подкрашивания или обновления слоя, поэтому полимерное покрытие очень быстро окупается.

К минусам полимерных покрытий относится также сложность их удаления с поверхности. Это обусловлено высокой стойкостью полимеров к воздействию химикатов и механическому воздействию, так что просто стереть покрытие не получится, удалить его можно только при помощи специального инструмента.


Нанесение

При нанесении полимерных покрытий главную роль играет оборудование, особенно краскопульт. Особенность данного приспособления в том, что помимо распыления, он заряжает порошок материала электричеством. Бак краскопульта имеет положительный заряд, в то время как окрашиваемая деталь заряжена отрицательно. Благодаря этому обеспечивается возникновение магнитной индукции при контакте краски с поверхностью изделия. По принципу действия она похожа на магнитную индукцию, возникающую в дуговой сварке при замыкании электрода.


Весь процесс нанесения разделен на этапы, качество выполнения которых напрямую зависит от мастерства и аккуратности маляра. При малейших отклонениях от технологии можно полностью испортить изделия, а также свести к нулю рабочие характеристики полимерного покрытия.

Первый этап – подготовка поверхности. Ее нужно очистить от всех возможных загрязнений, окислов, а затем обезжирить. После этого участки детали, которые не нужно окрашивать, закрываются.

Второй этап – нанесение, которое включает в себя грунтование, окрашивание и лакирование. Он происходит в специальной закрытой камере, изолированной от проникновения пыли и других частиц. Одно из главных требований к этой камере – хорошее освещение. Оно нужно для того, чтобы мастер мог с любого ракурса рассмотреть поверхность детали и нанести покрытие. Для этого окрашиваемую деталь подвешивают на специальных крюках, после чего на нее подают отрицательный заряд. После такой подготовки приступают к нанесению. Данный процесс занимает достаточно много времени, а само покрытие нужно нанести за один раз одним слоем, так как в противном случае оно будет неравномерным.


Третий этап – полимеризация. Изделие медленно прогревается в специальной камере, где максимальная температура составляет +200 °C. Данный процесс занимает около 1 часа. Температура и время отверждения зависят от слоя, например, для полимеризации грунта требуются невысокие температуры и меньше времени, чем для лака.

Важным фактором правильной полимеризации является скорость, с которой внутри печи происходит нагрев. Это обусловлено тем, что при нагреве краска начинает растекаться по детали, проникая во все труднодоступные места, поэтому нужно, чтобы данный процесс протекал медленно и равномерно.

Четвертый этап – охлаждение. Для этого в печи необходимо постепенно снизить температуру до +100 °C. Такой процесс не требует применения специальных технологий, так как печь остывает самостоятельно. Если отойти от технологии и резко охладить камеру до +100 °C, то на поверхностях могут возникнуть трещины. Запрещается также открывать печь, так как резкий перепад температуры вызовет растрескивание покрытия.

После того, как изделие остыло его извлекают из печи и помещают в камеру покраски для нанесения следующего слоя покрытия. Последний слой можно не наносить, так как он играет декоративную роль и придает краске дополнительный блеск и глубину. Для обеспечения надежной защиты поверхности достаточно 2 слоя покрытия.

Окрашивание и полимерное покрытие — услуги обработки металла в Москве

ООО «Металлмос» производит окраску металла различными типами краски или полимерных покрытий. Гарантируем эстетичность и долговечность покраски, а также отличную защиту от коррозионного разрушения. Мы выполняем окрашивание поверхностей со сложной геометрией, которые впоследствии будут подвергаться динамическим и вибрационным нагрузкам, а также воздействию химически агрессивных веществ.

 

Технология проведения окраски

Окрашивание металла начинается с очистки от загрязнений и остатков застарелой краски, а также обезжиривания. Для этого используют специализированные химические вещества, либо механические средства. При крайних степенях загрязнения применяют пескоструйную обработку поверхностей, как вручную, так и с применением механических приспособлений.

Металлические поверхности окрашивают порошковыми лакокрасочными смесями. Процедура окраски порошковой краской выполняется в два этапа:

1. Нанесение красящего вещества на металлическую поверхность в покрасочной камере.

Предварительно порошковой краске и металлической поверхности придают противоположные электрические заряды. Поскольку последние взаимно притягиваются друг к другу, то порошок плотно и равномерно прилипает ко всей окрашиваемой поверхности.

Частички, которые остались в воздухе, втягиваются вентиляционной системой и оседают в накопительных ёмкостях. Их можно повторно использовать для покраски. Поэтому окраска металла м2 на 1 тонну порошками дешевле, чем аэрозолями или жидкостями.

2. Термическая обработка напылённой поверхности.

Под воздействием повышенной температуры частички порошка спекаются друг с другом и с металлической поверхностью, образуя монолитный и прочный слой лакокрасочного покрытия.

В процессе спекания расплавленное красящее вещество проникает в кристаллическую структуру металла, поэтому красящими веществами выполняется окраска оцинкованного металла. Причем не только для придания эстетичного внешнего вида изделию, но и для защиты от механических повреждений защитного слоя цинка.

 

Упаковка рулонов

  1. Разматыватель;
  2. Сшивка лент;
  3. Накопитель ленты;
  4. Химическая подготовка поверхности;
  5. Окрасочные камеры;
  6. Сушка в печи;
  7. Водяное охлаждение;
  8. Нанесение эмали;
  9. Сушка в печи;
  10. Водяное охлаждение;
  11. Накопитель ленты;
  12. Резка;
  13. Наматыватель рулонов.

Производство рулонной оцинкованной стали с защитно-декоративным лакокрасочным покрытием осуществляется по ГОСТ 30246-94, Р 52146-2003.

В качестве красителей используются следующие виды эмалей:

  • Полиэфирные (полиэстер)
  • Полиуретановое покрытие
  • Поливинилхлоридные (ПВХ) и поливинилдендифторидные (ПВДФ)

Полиэфирные (полиэстер) — материал в котором идеально сбалансированы цена и хорошие эксплуатационные характеристики. Подходит для любой климатической зоны и имеет достаточно хорошие механические свойства. Покрытие матовое. Толщина покрытия — 50 мкм. Теплостойкость — 120°С.

Полиуретановое покрытие — покрытие на основе полиуретана, обладающий шелковисто-матовой поверхностью. Материал выдерживает большие перепады температур (до 120°С), стойкий к солнечному излучению, обладает хорошей химической устойчивостью и цветостойкостью. При толщине 50 мкм — обладает отличными антикоррозийными свойствами.

Поливинилидендифторидные (ПВДФ) — покрытие на основе смеси поливинилдендифторида и акриловой смолы. Материал устойчив к механическим повреждениям и имеет высокие прочностные и антикоррозийные свойства. Сохраняет свои свойства при температурах от -60°С до +120°С. Устойчив к УФ-излучению, обладает высокой стойкостью к агрессивным средам и механическим воздействиям. Толщина покрытия — 27 мкм.

Покрытия PVDF и полиуретановое покрытие могут быть использованы в случае особых эксплуатационных требований, имеют высокие прочностные и антикоррозийные свойства. Эти покрытия ценны тем, что обладают устойчивостью к УФ-излучению и цветостойкостью. Использование полиуретанового покрытия особенно эффективно в условиях российского климата, этот материал не боится как низких, так и высоких температур, способен выдерживать большие перепады температур. В отличие от PVDF и полиуретанового покрытия, полиэстер гораздо менее устойчив к механическим повреждениям, но обладает гораздо большей гибкостью и более привлекательной ценой.

Printech — это покрытие с множеством видом рисунков, нанесенными на оцинкованный стальной лист офсетным способом. Сочетает в себе элегантный внешний вид и превосходные защитные свойства покрытия. Данная технология уже завоевала популярность во многих странах, выпускается на основе полиэфирного (полиэстер) и поливинилдендифторидного (ПВДФ) покрытий.

Структура покрытия Printech

Каталог палитры цветов покрытия Printech

 

Структура стали с полимерным покрытием:

  1. Полимерное покрытие
  2. Грунт под эмаль
  3. Пассивированный слой
  4. Слой цинка
  5. Стальной лист
  6. Слой цинка
  7. Пассивированный слой
  8. Грунт под эмаль
  9. Краска для обратной стороны

 

Характеристика металла

ГОСТ 52246-2004, ЦИНК Zn 80-275
Металл: ММК, Северсталь, НЛМК
Толщина: 0,2-0,9 мм
Ширина: 900-1250 мм
Виды покрытия: ПВДФ, полулеретан, полиэстер
Вся палитра RAL: более 200 цветов
Вес рулона: от 1,5 тонн

Стеновые и кровельные сэндвич-панели, профилированный настил, сталь оцинкованная окрашенная в рулонах с покрытием ПВДФ (поливинилдентфторидное покрытие), полиуретановое покрытие, полиэстер от стандартных до редких и эксклюзивных цветов.

 

Стандартные цвета RAL:

 

Вся палитра цветов RAL:

 

Преимущества окраски металла от Металлмос

Главное преимущество сотрудничества с нами — качественная порошковая окраска металла, цена которой одна из самых выгодных в Москве.

В работе мы используем порошковые краски и полимерные покрытия от ведущих мировых производителей. Если вы хотите получить качественную и долговечную покраску металлических поверхностей — следует обратиться в компанию «Металлмос». Ждем вашего звонка по номеру телефона 8-495-118-36-88!

Полимерное покрытие – обзор

Методы нанесения полимерных покрытий для передовых трибологических применений

Нанесение полимерных покрытий на широкий спектр инженерных подложек привлекло значительное внимание. Покрытия предназначены для обеспечения определенных характеристик, таких как износостойкость, коррозионная стойкость, химическая стойкость и устойчивость к атмосферным воздействиям, для улучшения теплопроводности, обеспечения электроизоляции и, в случае некоторых полимеров, для обеспечения твердой смазки и низкого трения.Термическое напыление (TS) и холодное динамическое напыление или просто холодное напыление (CS) являются основными методами, используемыми для нанесения полимерных покрытий на подложки.

Среди основных преимуществ TS: (а) возможность покрытия крупных деталей сложной геометрии, (б) использование порошка в качестве сырья (исключая использование растворителей) и (в) возможность техники применяется в полевых условиях для покрытия и/или ремонта компонента. В зависимости от физического принципа, используемого для осаждения, методы TS можно разделить на подкатегории, как показано на рис.1. Например, в ТС осажденный полимерный материал в виде порошка прилипает к подложке за счет высокоскоростной и высокотемпературной термической струи, создаваемой электрической или химической энергией. Эта энергия используется для нагрева, расплавления и распыления расплавленного материала, введенного в пламя через сопло, перед тем, как он ударит по поверхности цели. Как только частицы ударяются о подложку, они затвердевают и образуют покрытие путем наложения (Petrovicova and Schadler, 2002).

Рис. 1. Методы и подкатегории термического напыления.

Модифицировано из Wen, C., 2015. Покрытие поверхности и модификация металлических биоматериалов. Издательство Вудхед.

В CS количество энергии (электрической или теплотворной), необходимой для ускорения частиц до подложки, меньше, чем в TS. На самом деле название CS относится к диапазону температур, используемых при протекании газа через сопло, который может варьироваться от -100 до 100°C (Raletz et al ., 2006). В КС из-за относительно низкотемпературного процесса, который обычно ниже по сравнению с температурой плавления порошка, силы адгезии между осаждаемым порошком и подложкой, наряду с силами сцепления между частицами порошка в твердом состоянии, делают это процесс замечательный.Фактически, из-за низкой температуры и отсутствия окисления окончательные покрытия, полученные методом CS, имеют не только более низкие остаточные напряжения и пористость, но и более высокую прочность сцепления по сравнению с методами TS (Champagne and Helfrich, 2014). В отличие от ТС, КС можно проводить при стандартном давлении, температуре и влажности, что упрощает условия эксплуатации.

Согласно рис. 1, методы нанесения TS для полимерных покрытий классифицируются в зависимости от источника энергии, используемого для ускорения частиц порошка по направлению к подложке.Как показано на рис. 1, порошковое пламенное напыление, электродуговая проволока, плазма, высокоскоростной газокислородный газ (HVOF) и CS считаются наиболее популярными методами нанесения TS полимерных покрытий, где окончательная толщина покрытия колеблется от десятых долей микрометра до нескольких миллиметров ( Бах и др. ., 2006).

На рис. 2(a) показана схема газопламенного напыления проволоки, где концентрический материал проволоки приводится в движение и реагирует с пламенем газа, богатого кислородом. В результате материал расплавляется и распыляется на подложку, подлежащую покрытию.Точно так же в порошковом напылении пламенем проволока заменяется полимерным порошком, который вступает в реакцию с пламенем и достигает подложки, образуя покрытие. Плазма — еще один процесс TS, который можно использовать для нанесения полимерных покрытий. Как показано на рис. 2(b), дуга высокой частоты возникает между катодом (обычно вольфрамовым) и анодом, ионизируя газ, протекающий через электроды (например, He, N 2 , H 2 ). В результате этого процесса температура плазмы может достигать примерно 25 000°C и используется для плавления порошкового материала и его ускорения по направлению к подложке (Davis, 2001).

Рис. 2. Методы термического напыления: (а) проволочное пламенное напыление, (б) плазменное напыление.

Изменено Davis, J.R., 2001. Введение в обработку термическим напылением. В: Справочник по технологии термического напыления, 3–13. ASM International и общество термического напыления.

Подготовка поверхности является одним из ключевых аспектов во избежание отслоения покрытия от подложки. Этот процесс обычно выполняется путем придания шероховатости подложке с помощью пескоструйной обработки, что увеличивает шероховатость поверхности.В результате открытая поверхность подложки активируется за счет увеличения свободной поверхностной энергии, что улучшает сцепление между соприкасающимися частицами полимера и подложкой (Fender, 1996; Vyawahare, 2006). В CS частицы порошкового полимера достигают и связываются с подложкой в ​​твердом состоянии за счет ускорения газа, который проходит через сужающееся-расширяющееся сопло (Assadi et al ., 2011).

Различные типы полимеров для передовых трибологических применений могут применяться с использованием вышеупомянутых методов.Эти полимеры классифицируются в виде пирамиды на основе их механических свойств, рабочих температур и стоимости (см. рис. 3) (Friedrich, 2018). На вершине пирамиды, показанной на рис. 3, расположены такие полимеры, как полиэфиркетон (PEEK), полиимиды (PI), полиамидимид (PAI), политетрафторэтилен (PTFE) и ароматический термореактивный сополиэфир (ATSP) (Frich et al ., 1996; Frich and Economy, 1997; Zhang, 2008; Lan et al. ., 2016) предназначены для решения трибологических задач и продаются в виде порошков с размером частиц от 10 до 180 мкм (Berretta et al. ., 2014).

Рис. 3. Полимерная пирамида, в которой перечислены полимеры с высокими эксплуатационными характеристиками, используемые в процессах TS, организованные от аморфных до кристаллических.

Модифицировано Фридрихом К., 2018 г. Полимерные композиты для трибологических применений. Передовые исследования промышленных и инженерных полимеров 1, 3–39.

Как показано на рис. 4, полимерный порошок можно получить с помощью криогенного механического измельчения. Трибологические исследования высокоэффективных термопластичных полимерных покрытий показывают, что газопламенное напыление, HVOF, плазма, электростатическое осаждение и CS являются наиболее популярными методами нанесения различных высокоэффективных полимеров (HPP).Например, посредством обработки отжигом и времени выдержки подложки было показано, что покрытия из ПЭЭК, нанесенные на алюминиевые подложки с помощью пламенного напыления, демонстрируют более высокую кристалличность. Таким образом, более высокая твердость и износостойкость по сравнению с обработанными при более низкой температуре отжига (Zhang et al ., 2006b). Другие исследования также показывают преимущества предварительной обработки подложки инфракрасными лазерами Nd:YAG ( иттрий-алюминиевый гранат, легированный неодимом ) и CO 2 ; эта обработка дает преимущества по сравнению с обычной пескоструйной очисткой, особенно для хрупких материалов.Преимущество предварительной обработки поверхности лазером состоит в том, что она обеспечивает значительную мощность на небольшой площади заготовки без ущерба для объемных свойств подложки. Эти предварительные обработки также сокращают время нагрева (по сравнению с пламенным и индукционным нагревом) подложки и улучшают механические свойства конечных покрытий (Zhang et al ., 2006a). Было доказано, что обработка лазером CO 2 улучшила уплотнение покрытия PEEK, что привело к меньшей пористости и более высоким механическим свойствам по сравнению с обработкой лазером Nd:YAG.

Рис. 4. СЭМ-микроскопические изображения порошка PEEK (A–D) и (E) полимерного порошка полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы (СВМПЭ).

Модифицировано Берретта, С., Гита, О., Эванс, К.Е., 2014. Морфология полимерных порошков при лазерном спекании (LS): от полиамида до новых порошков PEEK. Европейский полимерный журнал 59, 218–229.

Нанесение полимерного покрытия также осуществляется с помощью электростатического напыления, при котором полимерный порошок электростатически заряжается при слабом токе (в диапазоне мкА) и напряжении (30–90 кВ) и наносится на электрически заземленную подложку.Имеется обширная литература, посвященная трибологическим исследованиям ГПП, наплавленных с помощью электростатического осаждения. Эти исследования были в основном сосредоточены на осаждении смешанных полимерных порошков PEEK, PI, PTFE и ATSP, нанесенных на подложки, такие как серый чугун, Al390-T6, спеченное железо и латунь Mn-Si, которые используются в различных системах кондиционирования воздуха и компоненты холодильного оборудования, а также электрические погружные насосы (ЭЦН) (Shaffer and Rogers, 2007; Demas and Polycarpou, 2008; Dascalescu et al )., 2009; Nunez и др. ., 2010; Nunez и др. ., 2011; Йео и Поликарпу, 2012 г.; Lan и др. ., 2017; Lan и др. ., 2018; Лан и Поликарпу, 2018 г.; Nunez и др. ., 2019). Нанесение вышеупомянутых HPP в виде покрытий посредством электростатического осаждения и приспособленных для трибологических применений оказалось эффективным и недорогим по сравнению с другими методами. Однако методы осаждения, такие как распыление CS, исключают процесс отверждения, необходимый в электростатическом методе.

На рис. 5 представлены типичные изображения поперечного сечения различных полимерных покрытий, полученных методом электростатического осаждения. Видно, что типичная толщина покрытий составляет порядка десятых долей микрона (Nunez et al ., 2011). Список полимеров, которые можно напылять на разные подложки с использованием различных методов ТС, приведен в ссылке (Petrovicova and Schadler, 2002). Существуют и другие методы, такие как центрифугирование и окунание, которые можно использовать для нанесения однородных тонких полимерных пленок (от нескольких нанометров до нескольких микрометров) на различные материалы подложки и которые используются в различных секторах, таких как полупроводниковая и биомедицинская промышленность. .Однако покрытия, разработанные с использованием этих методов, не предназначены специально для решения трибологических проблем (Danglad-Flores et al ., 2018).

Рис. 5. СЭМ-изображения поперечного сечения типичных покрытий HPP: (a) PEEK/PTFE, (b) PTFE/MoS 2 , (c) фторуглерод, (d) PEEK/керамика, нанесенная на серый чугун электростатическим методом показания

Модифицировано из Nunez, EE, Yeo, SM, Polychronopoulou, K., Polycarpou, AA, 2011. Трибологическое исследование смесевых полимерных покрытий с высокой несущей способностью для компрессоров кондиционеров и холодильных компрессоров, Surface and Coatings Technology 205 (8–9) , 2994–3005.

Что такое полимерное покрытие? (Руководство по его технологии и использованию)

Что такое полимерное покрытие?

Полимерное покрытие представляет собой тонкослойное покрытие или краску, изготовленную из полимеров, которые обеспечивают превосходную адгезию и защиту от коррозии. Полимер — это молекула, образованная путем соединения множества небольших молекул, называемых мономерами, которые состоят из большого количества подобных единиц. Это могут быть синтетические органические материалы, такие как смолы и пластмассы.

Будучи ведущим поставщиком решений для покрытий, наша приверженность побуждает нас оставаться в курсе последних достижений в отрасли покрытий.В этой статье представлена ​​краткая история того, с чего все началось, роста отрасли и преимуществ оптимальной производительности при использовании правильного полимерного покрытия.

Глава 1

Краткая история полимерных технологий в лакокрасочной промышленности

Изображение предоставлено: химическая структура эпоксидного форполимера, Википедия (cc-by-sa-2.5)

Глядя на историю полимерных покрытий, мы можем размышлять о работах Германа Марка, основавшего в 1946 году Научно-исследовательский институт полимеров, который стал центром исследований полимеров в Соединенных Штатах.Или мы могли бы начать с 1953 года, когда немецкий химик Герман Штаудингер получил Нобелевскую премию по химии за демонстрацию того, что полимеры представляют собой молекулы с длинной цепью (гигантские молекулы).

Работа Штаудингера заложила основу для расширения индустрии пластмасс. Химический состав и структура этих гигантских молекул сделали их пригодными для промышленного применения .

Дверь для полимеров открылась, когда требования к композитам Aerospace потребовали высокой прочности, легкости, коррозионной стойкости и экономичных материалов .Считалось, что различные полимеры удовлетворяют этим требованиям к характеристикам. Несколько полимеров, которые были изучены, включают:

Фенольные смолы — очень хрупкие, с низкой ударной вязкостью, с высоким содержанием растворителя и с трудом наносятся (требуется три термообработки во время нанесения)

Полиэстер — низкие физические свойства, плохая адгезия

Виниловый эфир — высокое содержание стирола (неприятно для дыхания) — чрезвычайно легко воспламеняется и токсичен во время нанесения и отверждения, чувствителен к атмосферной влаге и температуре, короткий срок хранения (3 месяца), высокая усадка при отверждении — делает его очень хрупким, одно- третья прочность эпоксидных смол, плохое сцепление

Эпоксидные смолы  — высокая прочность, высокая адгезия, низкая поверхностная энергия, химическая стойкость

Эпоксидные полимеры, класс термореактивных полимеров, стали лучшим выбором.Они стабильны, прочны и устойчивы к агрессивным химическим веществам. Эпоксидные смолы представляют собой высокоэффективные клеи и полезные промышленные покрытия для поверхностей.

Большинство поверхностных покрытий основано на синтетических полимерах промышленного производства и при нанесении на поверхность образует прочную, долговечную пленку.

Глава 2

Что такое полимерное покрытие, новости отрасли и развитие

Полимерное покрытие — это покрытие или краска, изготовленные из полимеров, которые обеспечивают превосходную адгезию и защиту от коррозии, согласно Corrosionpedia.Чтобы полностью понять полимерное покрытие, необходимо понять действия полимера. Глядя на определение полимера, приведенное в Википедии, полимер — это молекула, состоящая из соединения множества небольших молекул, называемых мономерами.

Этот тип химической реакции (связывание в более крупную молекулу) определяет функциональное поведение покрытий. В APC наши химические покрытия представляют собой высокоэффективные специальные покрытия , которые могут противостоять воздействию агрессивных кислот, щелочей и растворителей при различных температурах.

Новости отрасли промышленных покрытий

«Глобальный спрос на промышленные покрытия, по прогнозам, достигнет 105,5 миллиардов долларов к 2022 году, ежегодный рост составит 6,1% в период с 2016 по 2022 год». [источник]

За последние десять лет исследования приблизили нас к функциональным покрытиям , которые просты в использовании, самоочищаются, обладают антибактериальными свойствами или обладают противообрастающими свойствами. Одним из наиболее существенных преимуществ полимерного покрытия является то, что оно практически не влияет на другие свойства при использовании.Например, когда покрытия наносятся в целях защиты при транспортировке и хранении химикатов, безопасность и механическая прочность не ухудшаются.

Покрытия

устойчивы и долговечны. Поскольку они в основном используются для защиты от элементов (например, воды, коррозии, окружающей среды), они должны соответствовать требованиям высокой производительности.

Глава 3

Использование полимера и полимерного покрытия

Полимеры обладают уникальными свойствами, которые можно использовать для различных целей.Полимеры могут быть искусственными (синтетическими) и/или природными (например, каучук, шеллак, целлюлоза). В зависимости от их желаемого использования, они могут быть использованы для устойчивости к царапинам и истиранию, эластичности или хрупкости.

Полимерные покрытия повсюду. Они используются в вашем доме для защиты столов и мебели, а также для автомобилей, больниц и медицинских учреждений, и это лишь некоторые из них.

Machine Design поделился примером полимера, достаточно прочного, чтобы выдерживать многократные циклы стерилизации, а также легко подвергаться механической обработке.«Термическая и размерная стабильность полимера, а также его устойчивость к химическим веществам и отсутствие впитывания воды делают его хорошим выбором для деталей, требующих повторной дезинфекции и стерилизации паром».

Являясь лидером в области промышленных покрытий, наши полимеры настроены так, чтобы влиять на защитные свойства .

Использование полимерного покрытия  зависит от:

  • рабочая температура
  • износ окружающей среды
  • тип коррозии  

Качественная подготовка поверхности и методы нанесения играют центральную роль между покрытием и подложкой и обеспечивают устойчивость к атмосферным воздействиям.

Глава 4

Преимущества полимерного покрытия для оптимальной работы (пример из реальной жизни)

Химическое покрытие представляет собой покрытие , наносимое на поверхность объекта, также известную как подложка . Например, такие покрытия, как полимерные краски и лаки, выполняют двоякую функцию: защищают подложку и служат украшением.

Функциональные покрытия изменяют поверхностные свойства нижнего слоя. Его можно применять для обеспечения адгезии, смачиваемости, коррозионной стойкости и износостойкости.

1. Адгезия – склеивает разнородные поверхности

2. Смачиваемость — это способность жидкости поддерживать контакт с твердой поверхностью

3. Коррозионная стойкость — некоторые металлы более устойчивы к коррозии ( преобразование рафинированного металла в химически устойчивую форму ), чем другие. Защитить металлы от окисления (коррозии) можно нанесением полимерных красок или покрытий.

4.Износостойкость — скорость износа варьируется в зависимости от его стадии (ранняя, средняя или старая). Основной причиной износостойкости являются химические реакции между изнашиваемым материалом и коррозионной средой. [источник: Стачвайк, Гвидон В.; Бэтчелор, Эндрю В. (2005). Инженерная трибология  (3-е изд.). Эльзевир Инк]

Усовершенствованные покрытия для оптимальной работы (пример из реальной жизни)

Hutchison Ports TNG предлагает комплексные решения по ремонту судов в Мексиканском заливе.Одна из их специализированных ремонтных работ включает в себя очистку и покраску корпусов, палуб, цистерн, грузовых отсеков, интерьеров судов и цепей.

Посмотрите видео ниже, как они наносят усовершенствованные покрытия для повышения производительности корабля.

 

 

 

 

  

Их проектные заявки включают:

  • покрытия, армированные стекловолокном, для защиты от кавитации и коррозии
  • противообрастающие покрытия — для оптимизации расхода топлива катера
  • химически стойкие полимерные покрытия — для хранения химических продуктов

Эти покрытия повышают эффективность работы, сокращают время портирования и увеличивают чистую прибыль.

Глава 5

Меры безопасности при обращении с полимерным покрытием

Нанесение полимерного покрытия на различные поверхности требует специальных процедур. Крайне важно защитить себя или сотрудников, которые наносят покрытия, следуя этим пошаговым инструкциям:

Этап 1: Используйте опытных специалистов по нанесению промышленных покрытий

Шаг 2: Обеспечить надлежащую вентиляцию рабочих мест

Шаг 3: Нанесите лосьон для кожи (защитный крем), содержащий ланолин, на руки, предплечья и лицо перед работой с покрытием

Этап 4: Обеспечьте надлежащее защитное оборудование и одежду для каждого работника при использовании этих продуктов

Шаг 5: Носите защитную одежду

  1. При смешивании, приготовлении или ремонте: надевайте резиновые перчатки, защитный комбинезон, химические очки и респираторы для очистки газов/паров.
  2. При распылении: надевайте резиновые перчатки, защитный комбинезон, пластиковые сапоги, защитный капюшон и полнолицевую маску с положительным давлением воздуха. Лента закрыла все отверстия.

Шаг 6: Используйте только мыло и воду для удаления любого покрытия

Шаг 7: Повторно нанесите лосьон для кожи после мытья

Шаг 8: Используйте крем с кортизоном при покраснении кожи

Заключение

Полимерные покрытия и технологии развиваются экспоненциально.Химические покрытия используются для различных целей и требований к производительности.

В APC мы понимаем проблемы, с которыми вы сталкиваетесь каждый день, и продолжаем разрабатывать и улучшать наши покрытия и технологии.

Являясь ведущим поставщиком качественных покрытий, мы предлагаем инновационные покрытия с добавленной стоимостью для защиты ваших активов.

Что такое полимерное покрытие?

Что означает полимерное покрытие?

Полимерные покрытия — это покрытия или краски, изготовленные из полимеров, которые обеспечивают превосходную адгезию и защиту от коррозии.

В процессе нанесения полимерного покрытия на опорную подложку наносится эластомер или другой полимерный материал. Примеры полимерных покрытий включают в себя:

  • Натуральный и синтетический резину
  • Уретан
  • поливинилхлорик
  • Акриловый, эпоксидный, силиконовый
  • фенологии
  • нитроцеллюлоза
  • Nitrocellulose

Полимерные покрытия могут быть применены к металлам, керамике, а также синтетическим материалы. Они устойчивы к температурам до ок.535 ° F (280 ° C) и одобрены FDA и поэтому используются в основном для производства продуктов питания (например, контейнеры, многоголовочные весы, сковороды).

Нанесение полимерного покрытия на металлическую поверхность повышает ионную стойкость.

Corrosionpedia объясняет полимерное покрытие

Полимерные покрытия, изготовленные из полимерных материалов, могут наноситься на различные подложки с использованием ряда различных методов, таких как экструзионное/дисперсионное покрытие и нанесение из раствора.

Полимерные покрытия, предназначенные для защиты от коррозии, обычно более прочные и наносятся более тяжелыми слоями, чем покрытия для внешнего вида. Полимерные покрытия должны хорошо прилипать к подложке и не должны легко скалываться или разрушаться под воздействием тепла/влаги/соли или химикатов.

Полимерные покрытия заменяют хромовые и кадмиевые покрытия отчасти из-за растущей озабоченности по поводу тяжелых металлов и факторов окружающей среды. Использование специальных полимеров в покрытиях позволяет создавать гидрофобные поверхности и эффективно предотвращать прилипание к этим поверхностям различных веществ, таких как клеи/резина/синтетические материалы.Целенаправленное изменение структуры поверхности с использованием определенных профилей шероховатости усиливает антипригарный эффект за счет уменьшения площади контакта (например, тефлоновое покрытие, ПТФЭ, ПФА).

Некоторые полимерные покрытия включают:

  • Акриловые и алкидные краски — Широко используются для сельскохозяйственного оборудования и промышленных изделий, требующих хорошей защиты от коррозии по умеренной цене
  • Полиуретановые — Используются на конвейерном оборудовании, самолетах, обтекателях, буксирах, и запчасти для мотоциклов.Абразивостойкие покрытия из уретанов наносят на вагоны-хопперы, футеровку применяют в пескоструйных камерах и пульпопроводах.
  • Нейлон 11 — обеспечивает привлекательный внешний вид, а также защиту от химикатов, истирания и ударов.

Новый класс покрытия, сплав фторполимера и других смол, имеет другие характеристики вязкости, чем у более ранних органических материалов. Вязкость смол покрытия «класса застежек» резко снижается по мере увеличения сдвига пленки.

Варианты полимерного коррозионностойкого покрытия

— типы, характеристики и преимущества

Полимер или краска, состоящая из полимеров, которые хорошо прилипают к поверхностям, а также предотвращают коррозию, могут называться полимерным коррозионностойким покрытием. Процесс полимерного покрытия включает в себя нанесение эластомера или другого полимерного материала на подложку. Эти типы покрытий могут включать уретановые, эпоксидные, акриловые, силиконовые, натуральные или синтетические каучуки, поливинилхлорид, нитроцеллюлозу и фенольные смолы.В Secoa Technology мы предлагаем полимерные покрытия, которые применимы для защиты от коррозии в различных отраслях промышленности.

Нейлоновое покрытие

Полезный для различных отделочных работ, нейлон, поскольку полимерное антикоррозионное покрытие обеспечивает высокую коррозионную стойкость промышленного оборудования. Некоторые из отраслей, которые обычно используют нейлоновые порошковые покрытия, включают автомобильную, медицинскую и водоподготовку. Rilsan® Nylon 11 — это нейлоновое порошковое покрытие, которое мы наносим и используем для получения отличных результатов.Обеспечивает защиту от истирания, химических веществ и ударов, а также придает привлекательный внешний вид поверхностям.

Прочие полимеры

Существует множество типов полимеров с различными свойствами. Они высоко ценятся за дополнительные антикоррозионные и долговечные характеристики. Эти покрытия очень полезны для защиты различных типов элементов, включая насосы, трубопроводы и клапаны, связанные с промышленным оборудованием. Некоторые из продуктов, которые мы можем предложить и применить, включают PFA, PTFE, ETFE и Halar.

Полимерные покрытия применимы для керамики, металлов и синтетических материалов. Они имеют термостойкость около 535°F (280°C). Многие из этих покрытий одобрены Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США для использования в пищевой промышленности, например, для защиты многоголовочных весов, контейнеров и сковородок.

Некоторые другие варианты полимерного антикоррозионного покрытия включают:

Алкиды и акрилы – обычно используются для защиты сельскохозяйственного оборудования и других промышленных товаров, требующих надежной защиты от коррозии по разумной цене

Полиуретан – эти покрытия используются на самолетах, конвейерном оборудовании, машинах для строительства дорог, буксирах и деталях мотоциклов.Уретаны с характеристиками стойкости к истиранию могут применяться в железнодорожных вагонах-хопперах.

Нанесение полимерного антикоррозионного покрытия на металлическую поверхность также повышает ее ионную стойкость.

Полимерные покрытия, разработанные и изготовленные для защиты от коррозии, часто достаточно долговечны и должны хорошо прилипать к подложке, не скалываясь и не разрушаясь под воздействием влаги, тепла, химикатов или соли.

Свяжитесь с нашей командой в Secoa Technology, чтобы узнать больше о предлагаемых нами полимерных покрытиях, разработанных для удовлетворения требований вашего промышленного применения.

Когда использовать металлические покрытия вместо полимеров и красок

Часто задаваемые вопросы

Основные ситуации приведены ниже:

Рабочая температура — если она выше рабочего диапазона краски. Некоторые краски имеют очень высокие температурные диапазоны, напр. от 200 до 300°С. Тем не менее, вы должны учитывать окружающую среду. Температурный предел лакокрасочных систем в морской воде может составлять от 60 до 70°C, после чего они теряют свои антикоррозионные свойства.Для более высоких температур следует использовать металлическое покрытие, т.е. для морской воды можно использовать термически напыленный алюминий.

Износ — в условиях абразивного износа система окраски не обеспечивает или практически не обеспечивает защиты по сравнению с соответствующим металлическим покрытием. Для скользящего контакта обработка поверхности и металлические покрытия обеспечивают отличные характеристики. Некоторым деталям может помочь твердая смазка, такая как ПТФЭ, и ее можно добавлять к металлическим покрытиям, например, к металлическим покрытиям. химический никель.Только в ситуациях с очень низкой нагрузкой используются полимеры, но редко краски.

Коррозия — краски могут обеспечить хорошую защиту от коррозии, если они не повреждаются в процессе эксплуатации. Однако когда условия становятся более агрессивными, используются металлические покрытия. Металлические покрытия, используемые для коррозионной стойкости, делятся на две категории: низкотемпературные водные и высокотемпературные. Водные антикоррозионные покрытия образуют барьер против коррозии; они включают плакировку и наплавку, а также самогерметизирующиеся покрытия, такие как алюминий.Для воздействия высоких температур покрытия должны обеспечивать диффузионный барьер против активных частиц, таких как кислород. Термически напыляемые покрытия являются важным выбором для этого типа применения, например. лопатки газовой турбины.

Специальное применение — металлические покрытия и керамические покрытия имеют другой набор физических свойств по сравнению с полимерами. По этой причине они используются в таких приложениях, как медицинские имплантаты, где они образуют биологически активные поверхности.

Дополнительную информацию можно найти во многих недавних справочниках и введениях в проектирование поверхностей, например.грамм. «Инженерные покрытия. Дизайн и применение ‘второе издание. Стэн Грейнджер и Джейн Блант. ISBN 1 85573 369 2. Свяжитесь с Woodhead Publishing Ltd или TWI.

См. дополнительную информацию о материалах и управлении коррозией или свяжитесь с нами.

Как избежать разрушения полимерного покрытия, ведущего к коррозии материалов

Мы знаем, что в наши дни пластик используется почти во всем, но мы не часто задумываемся о том, что пластик присутствует почти во всем. Полимерные покрытия так же распространены, как латексная краска, покрывающая стены вашего дома.Для промышленного использования полимерные покрытия защищают и украшают продукты в течение последних полувека или около того. До этого краска обычно была на основе свинца или масла.

В наши дни, если вы видите окрашенный продукт, скорее всего, это покрытие на полимерной основе, обеспечивающее поразительный и мощный барьер между основным материалом и элементами в атмосфере, которые хотят разъесть этот материал. Технология полимерных покрытий значительно продвинулась за последнее десятилетие. Покрытия более экономичны, долговечны, обладают большей коррозионной стойкостью и, кроме того, менее вредны для окружающей среды.

Независимо от того, наносится ли полимерное покрытие в виде жидкости с полимером, растворенным в растворителе или диспергированного в латексе, или в виде порошка с полимером, измельченным в мелкую сухую пыль, эти покрытия являются важнейшим компонентом практически во всех производственных секторах. . Наша инфраструктура (например, мосты, нефтепроводы, транспорт и т. д.) ежедневно зависит от того, что эти покрытия выполняют свою работу и защищают находящиеся под ними металлы от коррозии и деградации.

Чтобы полимерные покрытия обеспечивали необходимую защиту, а также сохраняли свой внешний вид (поскольку эстетика является не менее важным назначением красок и покрытий), само покрытие должно быть способно блокировать влагу, а целостность его связи с металлом должна точно контролироваться во время производство.

Судьба каждого окрашенного автомобиля, моста, прибора, здания и предмета садовой мебели находится в руках производителей, которые могут гарантировать надежность полимерных покрытий, измеряя и контролируя чистоту поверхностей, на которые они наносятся.

Что такое полимерное покрытие

Полимерное покрытие на самом фундаментальном уровне представляет собой краску или покрытие, изготовленное с использованием полимерных связующих для обеспечения защиты от коррозии и визуальной привлекательности.Полимер представляет собой сложную молекулу, состоящую из более простых молекул, называемых мономерами, в большой цепи молекул, которая придает этим веществам их функциональные свойства в качестве слоя сопротивления всему, что может попытаться разрушить материал под ним, например, влаге, кислотам, растворители и тому подобное.

Краска в своей самой основной форме представляет собой просто полимер, растворенный в подходящем растворителе, таком как уайт-спирит, разбавитель лака или иногда вода, который наносится кистью, распылением или погружением.Растворитель испаряется и оставляет полимер в виде покрытия. Обычно краски содержат много функциональных добавок помимо полимера, включая пигменты, смачивающие агенты, модификаторы вязкости и многое другое. Совсем недавно были разработаны методы нанесения красок без использования растворителей и модификаторов вязкости.

Порошковые покрытия, с другой стороны, представляют собой измельченные полимеры, смешанные с пигментами и другими добавками, которые напыляются на электростатически заряженные поверхности. После покрытия деталь нагревают, чтобы расплавить и расплавить частицы порошка на поверхности.Поскольку в процессе нанесения не используются жидкости, порошковые покрытия можно наносить более толстым слоем и с меньшими затратами, чем жидкие краски.

Преимущества полимерного покрытия

Полимерные покрытия имеют значительные преимущества перед традиционными процессами окраски. Порошковые покрытия представляют собой 100% твердые покрытия, не требующие растворителей. Это делает их очень привлекательными для производителей, потому что они не включают дополнительные расходы на покупку или утилизацию растворителей и позволяют производителям в большей степени соблюдать правила летучих органических соединений (ЛОС), предназначенные для защиты окружающей среды и качества воздуха.

Чтобы узнать больше о разработке процессов нанесения полимерных покрытий, не оставляющих ничего на волю случая, загрузите нашу бесплатную электронную книгу: Predictable Adhesion in Manufacturing Through Process Verification.

Порошковые покрытия также имеют то преимущество, что в процессе нанесения образуется очень мало отходов. Традиционные процессы покраски стараются избежать чрезмерного распыления, которое приводит к потере краски, иначе называемому бракованным материалом. В отличие от традиционных процессов окраски, излишки порошкового покрытия можно собирать и использовать повторно.

Одним из наиболее существенных преимуществ полимерных покрытий является отсутствие влияния на другие свойства материалов, на которые они наносятся. Например, если полимерное покрытие используется для защиты контейнера, предназначенного для транспортировки и хранения химикатов, это покрытие никак не повлияет на безопасность и механическую прочность материала, на который оно нанесено. За последние десять лет исследования показали множество достижений в области функциональных покрытий , которые упростили использование, стали самоочищающимися, антибактериальными и обладают противообрастающими свойствами.

В целом, в процессах нанесения полимерных покрытий могут использоваться покрытия, которые намного более твердые, более термостойкие, могут лучше прилипать к подложке и намного более долговечны, чем традиционные покрытия.

Процесс полимерного покрытия

Краски на водной основе не содержат летучих органических соединений, что позволяет решить упомянутую выше экологическую проблему, но они намного менее долговечны, чем полимерные покрытия, из-за их чувствительности к чистоте поверхности материалов, на которые они наносятся. Если поверхность не очищена до чрезвычайно высокого стандарта, краски на водной основе труднее прилипают к поверхности.

Подготовка поверхности всегда является важным этапом процесса для обеспечения прочной адгезии полимерных покрытий, но важно правильно подготовить поверхности для нанесения. Тип покрытия и свойства этого покрытия необходимо понимать при разработке процесса очистки и обработки поверхности.

Как правило, в производстве термин «полимерное покрытие» является сокращением для порошкового покрытия, хотя жидкие краски также представляют собой полимерные пленки, прилипшие к поверхности материала.Типичный процесс порошковой окраски начинается с того, что оператор загружает окрашиваемые детали на конвейер, который может быть подвешен к потолку или к полу. Это первая критическая контрольная точка (ККТ) или любая точка в производственном процессе, где поверхность материала может химически измениться (загрязнить или удалить загрязнения). Введение деталей в процесс всегда является первой ККТ, и производители должны позаботиться о измерении чистоты поверхности всех поступающих деталей перед их обработкой, чтобы получить базовое представление о том, насколько загрязнены или загрязнены материалы в самом начале.Этот шаг позволяет производителям выявлять критические проблемы с чистотой до того, как деталь будет обработана, и стоит компании времени и денег из-за переделок и брака.

Следующий шаг и второй CCP в этом процессе состоит из процедур очистки с использованием любой комбинации методов, начиная от промывки распылением, химической очистки, травления, а затем промывки и сушки. Это технологический пробел, который, если его не устранить, может привести к текстуре покрытия «апельсиновая корка», проколам, непостоянному покрытию и целому ряду других очень распространенных сбоев.

Следует понимать, что каждый раз, когда что-то вступает в контакт с деталью, даже если это что-то мыло, руки техника перемещают его от одного шага к другому или даже просто вода, загрязняющие вещества на молекулярном уровне могут быть переданы в поверхности и вызвать плохое прилипание порошкового покрытия или его полное отсутствие.

Чистые поверхности очень деликатны и могут быстро меняться. Это связано с тем, что чистые поверхности обладают тем, что ученые-поверхностники называют «высокой свободной поверхностной энергией».«Когда поверхность чистая, она хочет реагировать со всем, с чем соприкасается, что отлично подходит для адгезии, но также означает, что если поверхность подвергается воздействию воздуха, загрязненных «чистящих» моющих средств или грязного оборудования, веществ, неблагоприятных для Адгезия может передаваться на поверхность материала.

Нанесение полимерных покрытий обычно включает распылительное оборудование, которое покрывает поверхность подвесных деталей на автоматизированной сборочной линии. Эти детали состоят не только из больших плоских поверхностей, на которые легко наносить покрытие, они также включают узкие углы, края, изгибы, механические крепления и другие крошечные области, которые создают трудности для производителей, стремящихся нанести однородное и однородное покрытие.На эти области не только трудно нанести покрытие из-за явления, называемого эффектом клетки Фарадея, но и труднее гарантировать их чистоту, что может привести к отслоению полимерного покрытия от этих областей. Если в одном из этих небольших пространств присутствуют загрязняющие вещества, нарушающие адгезию полимерного покрытия, их может быть чрезвычайно трудно обнаружить и предотвратить разрушение покрытия.

Процесс порошковой окраски может быть сложным, так как в игру вступают несколько новых переменных, таких как необходимость заземления металлической детали, на которую наносится покрытие, правильность утилизации и повторного использования пластикового порошка и т. д.Но есть один аспект процесса, который абсолютно необходим, и его часто упускают из виду или, по крайней мере, не контролируют.

Прежде чем покрытие сможет хорошо прилипнуть к поверхности, поверхность должна быть тщательно очищена и подготовлена. Это почти само собой разумеется. Не существует процесса порошковой окраски, который не требует какой-либо очистки и подготовки поверхности; однако эти этапы обычно контролируются только визуально, если вообще контролируются, из-за отсутствия эффективных инструментов измерения чистоты, доступных для использования на производственной линии.

Независимо от того, выполняется ли процесс порошкового покрытия вручную на нескольких деталях каждый час или выполняется с помощью автоматизации, которая способна покрывать десятки тысяч деталей каждый день, если нет возможности измерить, насколько чистые поверхности перед нанесением покрытия , то неудача неизбежна, а затраты высоки.

Типы отказов полимерного покрытия

Неисправность полимерного покрытия влечет за собой огромные экономические издержки для общества. Каждый крупный мост в Соединенных Штатах ржавеет, надлежащее обслуживание любой металлической пожарной лестницы требует постоянного повторного нанесения защитных покрытий, а коррозия является основной причиной утечек и разливов нефтепроводов.

В 2013 году 70 000 мостов по всей стране были квалифицированы как «дефектные». В том же году отчет Американского общества инженеров-строителей по американской инфраструктуре поставил стране оценку D+ за ее инфраструктуру, а предполагаемые инвестиции, необходимые к 2020 году, составили 3,6 триллиона долларов. По оценкам Института Ассоциации защиты материалов и характеристик (AMPP, ранее NACE — Национальная ассоциация инженеров по коррозии), «абсолютная коррозия обходится экономике США в более чем 500 миллиардов долларов в год, или примерно 3.1 процент нашего ВВП».

Согласно исследованию стоимости коррозии в США, подготовленному AMPP, коррозия обходится нефтегазовой и разведочной промышленности США в 1,4 миллиарда долларов в год.

Эти проблемы могут быть в значительной степени смягчены защитными полимерными покрытиями, которые предотвращают коррозию и поддерживают структурную целостность.

Долговечность полимерного покрытия и его способность защищать лежащий под ним объект от коррозии или деградации зависит от двух факторов:

  • Способность покрытия препятствовать проникновению влаги
  • Качество сцепления с основанием

Эти две характеристики тесно связаны, поскольку надежная адгезия помогает бороться с попаданием влаги на нижележащий материал.

Покрытия со временем разрушатся. Граница между полимерным покрытием и подложкой не является на 100% химически стабильной. Это особенно верно, когда подложка стальная. Ни один материал не сочетает в себе прочность и низкую стоимость стали, поэтому он по-прежнему является предпочтительным материалом для мостов, трубопроводов и автомобилей, но он ржавеет. В отличие от границы раздела полимер-сталь, поверхность раздела между полимерным покрытием и полимерной подложкой гораздо более химически стабильна и, следовательно, более долговечна.Это одна из причин, по которой производители автомобилей (и все чаще инженеры-строители!) ищут передовые композитные материалы для своих новейших разработок: пластик или композит с покрытием не имеют чувствительной к влаге поверхности раздела металл-полимер, которая со временем разрушается.

Когда мы говорим о химической стабильности, мы имеем в виду способность сохранять целостность в присутствии любой влаги, которая диффундирует через полимерное покрытие к границе между полимером и подложкой. Именно эта влага вызывает коррозию и потерю адгезии.

Интеллектуальный состав краски снижает скорость проникновения влаги, но никогда не может остановить ее полностью, а хорошие методы обработки поверхности снижают скорость коррозии подложки, но никогда не могут остановить ее полностью.

Однако, когда контролируются и покрытие, и качество поверхности, скорость деградации можно замедлить до такой степени, что она станет практически незаметной, а защитное качество покрытия может сохраняться в течение многих-многих лет.

Как обеспечить прочное и долговечное полимерное покрытие

Первым шагом является обеспечение однородной чистоты поверхности, подлежащей покрытию, на молекулярном уровне.Прочная, надежная адгезия возникает, когда два вещества химически совместимы в верхних 2-5 молекулярных слоях их поверхностей. Любой процесс очистки, обработки или подготовки изменяет молекулярный состав поверхностей. Очень важно измерять чистоту поверхностей на протяжении всего производственного процесса с помощью метода, чувствительного к этим изменениям на молекулярном уровне.

Самый удобный и чувствительный способ проверить чистоту поверхности — использовать быстрые измерения контактного угла, оптимизированные для производства.Эти количественные измерения предлагают точный метод управления технологическим процессом, поэтому производители могут прогнозировать результаты покрытия и создавать высокопроизводительные продукты.

Технология полимерных покрытий значительно продвинулась в новейшей истории. Полимерные покрытия более экономичны, долговечны, обеспечивают лучшую коррозионную стойкость и менее вредны для окружающей среды, чем традиционные краски. Однако качество полимерного покрытия зависит от качества поверхности подложки. Надлежащая производственная практика, включающая измерение и контроль качества поверхности, имеет решающее значение для производителей, которые хотят увеличить производительность, снизить риски и отходы, а также создавать надежные продукты или здания и мосты.

Чтобы узнать больше о разработке процессов нанесения полимерных покрытий, не оставляющих ничего на волю случая, загрузите нашу бесплатную электронную книгу: Predictable Adhesion in Manufacturing Through Process Verification.

Защита сталей от коррозии проводящими полимерными покрытиями

Рассмотрена защита сталей от коррозии проводящими полимерными покрытиями. Проводящий полимер, такой как полианилин, полипиррол и политиофен, действует как сильный окислитель для стали, вызывая сдвиг потенциала в благородном направлении.Полимер с сильной окислительной проводимостью облегчает пассивацию стали. Двухслойная полипропиленовая пленка была разработана для эффективной защиты от коррозии. Он состоял из внутреннего слоя, в который был легирован фосфомолибдат-ион (PMo), и внешнего слоя, в который был легирован додецилсульфат-ион (DoS). Внутренний слой стабилизировал пассивный оксид, а внешний слой обладал анионной селективностью проницаемости для предотвращения проникновения агрессивных анионов, таких как хлорид, через пленку полипропилена в стальную основу.С помощью двухслойной пленки PPy сталь выдерживалась пассивно около 200 ч в 3,5% растворе хлорида натрия без образования продуктов коррозии.

1. Введение

После исследования Shirakawa et al. о проводящем полиацетилене сообщалось о различных применениях проводящего полимера [1]. Использование проводящего полимера для антикоррозионного покрытия является одним из таких применений, и за последнее десятилетие было представлено множество работ. Получение полиацетилена производили окислением в газовой фазе; однако в настоящее время проводящие полимеры, такие как полианилин (PAni), полипиррол (PPy) и политиофен (Pthio) на рисунке 1, для защиты от коррозии получают электрохимическим окислением в жидкой фазе.

О применении проводящего полимера для защиты от коррозии впервые сообщил ДеБерри в 1985 году, который представил, что нержавеющая сталь, покрытая ПАни, сохраняется в пассивном состоянии в течение относительно длительного периода в растворе серной кислоты [2]. Затем Весслинг указал, что проводящее полимерное покрытие из полианилина и полипиррола, возможно, обладает свойствами самовосстановления, при которых пассивный оксид между металлом подложки и проводящим полимером может спонтанно преобразоваться в поврежденном месте за счет окислительной способности проводящего полимера [3]. ].

Когда к электродам, покрытым проводящими полимерами, показанными на рис. 1, после полимеризации прикладывают анодные потенциалы, в дополнение к проводимости обеспечивается окислительное свойство. Способность проводящего полимера окислять стали подложки позволяет сместить потенциал сталей в пассивное состояние, в котором стали защищены пассивным оксидом, образующимся под проводящим полимером. Применение проводящего полимерного покрытия для защиты стали от коррозии было рассмотрено Tallman et al.[4]. В данной статье рассматривается применение двухслойного проводящего полипропилена для защиты сталей.

2. Проводящий полимер

Окислительная полимеризация и введение анионов в полимер для обеспечения электронной проводимости рассматривались многими авторами, и здесь мы кратко опишем процесс PPy. При анодной поляризации электрода в растворе электролита, содержащем мономер пиррола (Py), на электроде может образовываться черная полимерная пленка.Процедура полимеризации проводится без каких-либо затруднений, за исключением тщательной обработки электролита, при которой следует избегать окисления мономера Py воздухом. Таким образом, электролит должен быть деоксигенирован барботированием инертного газа.

Рисунок 2 иллюстрирует модель процесса анодной полимеризации полипропилена, предложенную Genies et al. [5]. Мономер Py, растворенный в электролите, отдает электрон электроду, что приводит к образованию пары катион-радикал (стадия (1)). Радикалы в Py реагируют друг с другом, и два протона удаляются из прореагировавшей пары Py (этап (2)), образуя димер Py (этап (3)).После образования пары катион-радикал и повторения реакции между радикалами на электроде образуется черная пленка полипропилена (стадия (4)).


Нейтральный PPy, образованный таким образом с сопряженной цепью, не обладает проводимостью. Чтобы добавить проводимости нейтральному PPy, требуется дальнейшее окисление, как показано на рисунке 3. Когда к электроду прикладывается анодный потенциал, электрон удаляется из 90 229 π 90 230 электронов в сопряженной связи, давая пару радикала и положительный заряд (или катион) в основной цепи PPy.Эта ситуация называется состоянием катион-радикала или состоянием полярона. Когда два радикала в PPy объединяются, сайты одинарной и двойной связи замещаются друг другом, и в PPy остаются два катиона, положение которых называется бикатионным состоянием или биполяронным состоянием. Катион, образующийся таким образом в PPy, может перемещаться через π электронных облаков, обеспечивая электронную проводимость в основной цепи PPy.


При удалении электронов из основной цепи PPy происходит внедрение анионов из раствора электролита окружающей среды для поддержания нейтральности слоя PPy; то есть, когда нейтральное состояние PPy изменяется на окислительное, одновременно происходит отщепление электронов и легирование анионов.Предполагается, что один положительный заряд (или катион) может быть вставлен максимум в три или четыре единицы Py. Когда добавляется больше положительного заряда, PPy переходит в состояние переокисления и теряет проводимость.

3. Защита сталей от коррозии проводящим полимером PPy
3.1. Механизм защиты от коррозии

Для защиты от коррозии были предложены два механизма; один из них — эффект физического барьера, а другой — анодная защита. По барьерному эффекту полимерное покрытие работает как барьер от проникновения окислителей и агрессивных анионов, защищая металлы подложки.Этот эффект аналогичен лакокрасочному покрытию, которое препятствует проникновению веществ в стальную основу. При анодной защите проводящий полимер с сильным окислительным свойством работает как окислитель для стали-основы, потенциал которой смещен в сторону такового в пассивном состоянии. В растворе с нейтральным pH потенциал коррозии (или потенциал разомкнутой цепи при коррозии) голой стали находится в области активного потенциала, и скорость коррозии стали обычно относительно высока.Благодаря покрытию из проводящего полимера максимальный ток в активно-пассивной переходной области был ограничен барьерным эффектом, а затем потенциал может быть легко смещен к более высокому потенциалу в пассивном состоянии за счет сильного окислительного свойства проводящего полимера. (Рисунок 4). В пассивном состоянии скорость коррозии стали значительно ниже. Предполагается, что как барьерный эффект, так и окислительные свойства вызывают анодную защиту. Наконец, потенциал стали подложки может соответствовать окислительно-восстановительному потенциалу слоя полипропилена в последующей реакции и, таким образом, зависит от степени окисления слоя полипропилена.Проводимость слоя PPy влияет на окислительную способность, которая приводит к пассивному состоянию. Если слой покрытия имеет небольшую проводимость, роль покрытия как окислителя ограничена рядом с пассивным оксидом. Если слой имеет достаточно высокую проводимость; однако окислительная способность всего слоя доступна, и мощность увеличивается с увеличением толщины слоя.


Предполагается, что степень окисления и электропроводность снижаются при более длительном воздействии окружающей среды.Если окислители в окружающей среде повторно окисляют разрушенный слой полипропилена, степень окисления и проводимость могут быть восстановлены. Когда окислитель в окружающей среде, обычно газообразный кислород в воздухе, может восстанавливать слой PPy, продолжительность сохранения окислительной способности слоя PPy может быть увеличена, а пассивное состояние стали под слоем PPy может сохраняться дольше. период. Процесс восстановления показан на рисунке 5.


3.2. Ионный обмен в проводящем полимере и его влияние на защиту от коррозии

В анодной защите самой большой проблемой является разрушение пассивного оксида из-за воздействия агрессивных анионов, таких как ионы хлорида и брома в растворе, и разрушение сопровождается большим повреждения локализованной коррозии точечной и щелевой коррозии.В отличие от катодной защиты, при анодной защите существует большой риск локальной коррозии. Когда мы контролируем легирующие ионы в слое PPy, мы, возможно, предотвращаем проникновение агрессивных анионов в слой PPy. Когда стали, покрытые токопроводящим PPy, погружают в раствор хлорида натрия, анионы, легированные в PPy, могут обмениваться с анионами хлора в водном растворе. Анионы хлора проникают через PPy в стальную основу, а затем вызывают разрушение поверхностной пассивной оксидной пленки с последующей точечной коррозией.

На подвижность анионов примесей в PPy влияют их масса и объем. Когда мы приняли ионы органических кислот в качестве легирующих ионов в PPy, они обладали достаточно большой массой и объемом, чтобы быть неподвижными в PPy. В целом предполагается, что анионы органических кислот с большой массой обладают малой подвижностью и диффузией в слое PPy. Вместе с окислением и восстановлением PPy небольшие анионы добавляются в PPy и дедопируются из него, соответственно, для поддержания нейтральности, как описано в реакции (1) и показано на рисунке 6(a).Когда подвижность и диффузия легированных анионов ограничены небольшим значением, наоборот, катионы дедопируются из PPy и легируются в него во время окисления и восстановления соответственно. Процесс дедопирования катионов в PPy при окислении и допирование при восстановлении описываются следующей реакцией (2): фиксированные сайты с отрицательным зарядом в PPy.В канале между отрицательно заряженными участками катионы могут быть подвижны, а движение анионов сильно заторможено; то есть мембрана проявляет селективность по катионной проницаемости. Как показано на рис. 6(b), в ситуации, когда количество анионов легирующей примеси достаточно велико, анионы в растворе исключаются из PPy, а стальная основа защищена от питтинговой коррозии за счет воздействия хлоридов.

3.3. Проект защиты от коррозии по PPy

Анодная защита в значительной степени зависит от пассивности и пассивного оксида стали.Для защиты пассивность и пассивный оксид должны оставаться стабильными. Кроме того, важную роль в защите играет предотвращение проникновения агрессивных анионов.

Deslouis et al. анодно приготовили пленку PPy на стали из оксалатного раствора, содержащего мономер Py, и сообщили, что слой PPy защищает сталь в растворе хлорида натрия в течение длительного периода [6–8]. Они предположили, что слой оксалата железа, который образовался под пленкой полипропилена в результате полимеризации, действует как пассивирующая пленка против коррозии.Они также показали, что внешний слой PPy, легированный анионами додецилсульфата (DoS), был эффективен для защиты от коррозии и что двухслойное покрытие PPy-оксалат/PPy-DoS может поддерживать состояние пассивации более 500  часов, в котором продуктов коррозии не наблюдалось.

Ион DoS является поверхностно-активным веществом и образует мицеллы в водном растворе при концентрациях выше критической концентрации. Мономеры Py, которые, вероятно, входят в состав мицелл DoS в водном растворе, начинают полимеризоваться, когда мицеллы коллапсируют на электроде, к которому приложен анодный потенциал.Ионы DoS имеют относительно большие массы и работают как неподвижная примесь в PPy. Таким образом, PPy, легированный DoS, рассматривается как мембрана с отрицательно заряженными фиксированными участками и, следовательно, с катионной проницаемостью. Таким образом, внешний слой PPy-DoS может исключить внедрение агрессивных анионов, таких как ионы хлора.

На рис. 7 показано изменение массы при анодном окислении и катодном восстановлении золотого электрода, покрытого слоями полипропилена [9]. Изменение массы измеряли электрохимическими микровесами на кристалле кварца (EQCM) с золотым покрытием.Золотое покрытие было покрыто PPy, легированным ионами фосфомолибдата, PMo 12 O 40 3− (PMo) и двухслойным PPy PPy-PMo/PPy-DoS. Изменение массы пленки PPy-PMo на рисунке 7(а) указывает на поглощение массы во время окисления и, наоборот, удаление во время восстановления. Характер изменения массы при окислении отражает отщепление электронов от PPy и одновременное внедрение анионов из электролита в PPy и наоборот при восстановлении.Когда вводится внешний слой PPy-DoS, изменение массы обратно пропорционально результату, приведенному выше, как показано на рисунке 7(b). При окислении масса увеличивается, а при восстановлении уменьшается. В слое PPy-DoS, в котором зафиксированы отрицательно заряженные ионы, катионы подвижны; при окислении происходит одновременное отщепление и электронов, и катионов от PPy, а при восстановлении наоборот. Можно понять, что PPy, легированный DoS, действует как катионная проницаемо-селективная мембрана.

Ковальски и др. защитный слой PPy сталей от коррозии разрабатывали следующим образом [9–14]. Для внутреннего слоя PPy был легирован PMo. PMo действует как пассиватор, который стабилизирует пассивное состояние сталей и способствует образованию пассивного оксида. Для внешнего слоя был приготовлен PPy, легированный DoS. Внешний слой может препятствовать проникновению анионов в слой PPy. Результаты Kowalski et al. показаны на рис. 8, [13], где потенциал холостого хода стали, покрытой двухслойным полипропиленом, во время погружения в 3.5% раствор натрия хлорида. Сталь, покрытая двухслойным PPy толщиной около 5  мкм мкм, состоящим из PPy-PMo/PPy-DoS, демонстрировала пассивацию в течение 190 ч, при которой не наблюдалось продуктов коррозии. Если сталь была покрыта одним слоем PPy-DoS такой же толщины, то пассивация сохраняется в течение 10 ч. Предполагается, что ион PMo, легированный во внутренний PPy, стабилизирует пассивный оксид и помогает поддерживать пассивное состояние стали-основы.

Конструкция, которая сочетает в себе внутренний слой, стабилизирующий пассивный оксид, с наружным, позже препятствующим проникновению анионов через PPy в сталь, может быть подходящей для защиты стали от коррозии.

3.4. Свойство самовосстановления

При защите от коррозии покрытие должно допускать небольшие дефекты, чтобы считаться подходящей заменой покрытиям на основе хромата. Мы ожидаем от проводящего полимерного покрытия свойства самовосстановления, при котором пассивный оксид спонтанно восстанавливается после появления в нем небольших дефектов. На хроматном покрытии ионы хромата, растворенные в покрытии, окисляют поверхность стали в поврежденных местах, восстанавливая пассивный оксид. Модель самовосстановления, предложенная Kowalski et al.показан на рисунке 9 для двухслойного PPy PPy-PMo/PPy-DoS [9]. После того, как покрытие и пассивный оксид были локально повреждены, PMo в слое PPy гидролизуется и разлагается на ионы молибдата и фосфата, а затем оба иона достигают дефектных участков. Ионы молибдата реагируют с ионами трехвалентного железа на поврежденном участке с образованием пленки молибдата трехвалентного железа. Соляная пленка может постепенно измениться на пассивный оксид на поврежденном участке


На рис. 10 показаны результаты, полученные Kowalski et al.в котором через 2 ч при погружении в 3,5 % раствор хлорида натрия резаком был вставлен небольшой дефект [9]. После того, как слой PPy получил небольшой дефект, потенциал разомкнутой цепи временно упал. Когда коррозия продолжается в месте дефекта, потенциал снизится до потенциала голой стали. Однако потенциал повышался и восстанавливался в области пассивного потенциала. После этого потенциал поддерживал высокий потенциал в пассивной области. Когда дефектный локальный участок был измерен с помощью спектроскопии рамановского рассеяния в этой ситуации, была обнаружена молибдатная соль [9].Установлено, что на участке образовался солевой слой молибдата железа.


4. Резюме

За последние 10 лет было опубликовано множество статей по защите от коррозии проводящими полимерами. В них внимание было обращено на то, как сформировать однородные и липкие слои проводящего полимера на стали и других металлах. Для защиты от коррозии мы должны учитывать конструкцию проводящего полимера. Поскольку защита от коррозии с помощью проводящего полимера основана на механизме анодной защиты, мы должны рассмотреть, как стабилизировать пассивный оксид под полимерным слоем и как предотвратить проникновение агрессивных анионов в полимерный слой.

Для защиты от коррозии рассматривались два механизма; одна модель физического барьера и другая модель анодной защиты. Мы предполагаем, что барьерный эффект подавляет активное растворение стали, способствуя смещению потенциала в пассивную область. Окислительная способность проводящего полимера способствует потенциальному смещению и длительному поддержанию пассивного состояния стали.

Наша двухслойная модель, предназначенная для защиты от коррозии, включает в себя два важных фактора: первый — стабилизация пассивирующей пленки на стали под действием ионов легирующей примеси во внутреннем слое PPy, а второй — контроль селективности ионной проницаемости с помощью органической кислоты.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.