Jak známo, železné kovy (mezi které patří železo a některé jeho slitiny) jsou termodynamicky nestabilní a v přítomnosti vody a kyslíku poměrně snadno oxidují, rychle se objeví známá rez. Tento proces probíhá ještě rychleji ve znečištěném prostředí – různé chemické sloučeniny, tak či onak přítomné ve vzduchu a vodě, tento proces urychlují. Někdy, během jednoho roku nebo dvou nebo i méně, se zdánlivě „nové“ kovové konstrukce, zařízení, strojní jednotky a mechanismy mohou pokrýt vrstvou rzi. Obrázek je mnohým známý!
Celkové škody způsobené korozí kovů v průmyslových zemích dosahují 5 % národního důchodu.
Bohužel v takových případech není vždy možné použití tradičních metod ochrany kovů s důkladným očištěním od rzi, povrchovou úpravou speciálními pasivačními hmotami, základním nátěrem a následnou aplikací barev a laků (z ekonomických, ekologických a někdy i jednoduše praktických důvodů). ).
Ne vždy je totiž možné opravit most, který ve dne i v noci přenáší hustý provoz, odstavit vozidla nebo odstavit zařízení, stroje a mechanismy, které jsou neustále na dlouhou dobu zapojeny do výrobního procesu. A náklady na předběžné přípravné práce spojené s odstraněním husté rzi a vodního kamene dosahují v některých případech až 80 % celkových nákladů na lakýrnické práce.
V takové situaci můžete zkusit (a to se někdy dělá) nanést obyčejnou barvu přímo na rezavý povrch, bez předběžné úpravy. Takový „provozní“ způsob antikorozní ochrany kovu však přináší nové problémy a náklady, protože tradiční barvy a laky (dokonce i organické) neposkytují úplnou izolaci povrchu. Vlhkost přesto dříve nebo později pronikne skrz nátěrový film a velmi rychle dojde k rozvoji koroze, zejména v přítomnosti existující rzi a vodního kamene.
Vědecká a technická literatura popisuje poměrně velké množství speciálních barev a laků, které lze aplikovat „přímo na rez“. Největší počet takových materiálů se týká především vodou disperzních (ve vodě rozpustných) základů a základových barev obsahujících kyselinu fosforečnou, která chemicky váže (přeměňuje) rez a výsledný polymerní film izoluje povrch kovu od vlivů prostředí.
Známé jsou také dvousložkové receptury na organické bázi (základ + tužidlo), obsahující inhibitory koroze a cílené přísady na bázi epoxidových pryskyřic (EP-0199) nebo s přídavkem stejné epoxidové pryskyřice do organického roztoku kopolymeru vinylchloridu s vinylem acetát (XC-500).
Navzdory skutečnosti, že vodou ředitelné kompozice jsou šetrnější k životnímu prostředí a méně nákladné, je jejich použití jako dokončovací nátěry možné pouze v případech, kdy nejsou kladeny vysoké dekorativní požadavky nebo pokud jsou používány v podmínkách relativně nízké agresivity prostředí. Povlaky tvořené speciálními vodou disperzními nátěry jsou většinou matné, nemají širokou škálu barev a mají poměrně vysokou pórovitost. Kromě toho je jejich použití omezeno na poměrně úzký teplotní rozsah (obvykle ne nižší než +8 ° C) a vlhkost vzduchu nejvýše 75%. Nejlepší použití těchto materiálů je pro předzákladní nátěr (průchod povrchu) s následnou aplikací organických barev.
Pro konečnou aplikaci „na rez“ výše uvedených nátěrových hmot pro vytvoření nátěrů, které mají současně jak ochranné vlastnosti (včetně v podmínkách zvýšené agresivity prostředí), tak vyšší dekorativní vlastnosti, je třeba zvážit dvousložkové organické nátěrové hmoty s epoxidovými pryskyřicemi. . Jedinou nevýhodou těchto barev a laků (s potenciálem rozšířit jejich barevnou škálu) je jejich dvoubalení, což spotřebiteli ne vždy vyhovuje, vzhledem ke krátké životnosti těchto kompozic po smíchání. Tato nevýhoda je zřejmá zejména tehdy, když je nutné provádět rozsáhlé opravárenské a restaurátorské malířské práce.
V tomto ohledu je relevantní uvažovat o speciálních jednosložkových rozpouštědlových ochranných a dekorativních nátěrech, které jsou dnes nabízeny na domácím trhu.
Železo a jeho vlastnosti. Koroze železa.
Než přejdeme k podrobnějšímu seznámení s takovými jednosložkovými kompozicemi, abychom mohli posoudit účinnost jejich použití na problematických kovových površích, je nutné si připomenout a znovu analyzovat, co je koroze a jak se vyvíjí přímo na železe a proč jsou vodní kámen a rez na povrchu železa, pomáhají urychlit proces koroze.
Takže: Koroze – Jedná se o samovolnou destrukci kovů, ke které dochází pod chemickým vlivem prostředí.
Již ze samotné definice koroze vyplývá, že k jejímu zabránění je nutné kov od tohoto prostředí co nejefektivněji izolovat.
Z toho vyplývá potřeba použití nátěrových a lakovacích materiálů, které tvoří stabilní nátěry barev a laků (LPC), poskytující maximální izolaci kovového povrchu od vlivu vnějšího prostředí.
V tomto ohledu je třeba připomenout, že neexistují žádné ideální nátěry, které by zajistily 100% izolaci, zejména u tenkovrstvých (80-120 mikronů) nátěrů tvořených barvami a laky. Stupeň této izolace pro různé druhy barev a laků se může jen více či méně blížit ideálu. A zde důležitou roli hraje nejen typ použitého filmotvorného prostředku, ale také racionální výběr speciálních pigmentů, které mohou vytvořit určitou dodatečnou bariéru pro pronikání vlhkosti na kovový povrch.
Pro podrobnější pochopení problematiky koroze železa je nutné se pozastavit u některých jejích vlastností, včetně chemických vlastností.
Železo – stříbřitý tažný kov, který se dobře hodí ke kování, válcování a dalším typům mechanického zpracování.
Železo má vysokou afinitu ke kyslíku. Kompaktní železo začíná znatelně reagovat se suchým vzduchem až nad 150 °C. Při kalcinaci na vzduchu poskytuje meziprodukt oxid Fe3O4 (z chemického hlediska představuje směs oxidů FeO a Fe2O3 ), který vzniká také při kování a válcování železa za tepla (měřítko). Vodní kámen má kladnější elektrodový potenciál ve vodných roztocích ve srovnání s potenciálem železa, proto ve vodě, ve vlhké atmosféře, v solných roztocích, v přítomnosti vodního kamene (v místech, kde je poškozen) dochází k intenzivní korozi oceli. pozorováno.
Ke stejnému efektu zrychlené koroze železa dochází při narušení kontinuity katodových povlaků: pocínované železo, železo potažené niklem, mědí a dalšími ušlechtilejšími kovy, protože v tomto případě, stejně jako v případě okují, při elektrochemické reakci vznikají (za přítomnosti vlhkosti) pára, žehlička, plní funkci anody, rychle oxiduje (koroduje).
Vodní kámen přilne poměrně pevně ke kovu a jeho odstranění je nejnáročnější operací.
Železo, jak již bylo uvedeno, patří do skupiny kovů se zvýšenou termodynamickou nestabilitou, pro které je hodnota potenciálu elektrody menší než potenciál vodíkové elektrody při pH = 7 (-0.412 V). Voda, která neobsahuje vzduch, však se železem téměř neinteraguje, protože hustá vrstva bílého hydroxidu železnatého [Fe(OH)2], který má ochranný účinek i při velmi malé tloušťce. Za přítomnosti vzduchu naopak hustý hnědý hydroxid železitý [Fe(OH)3], která tvoří základ rzi, a koroze rychle postupuje.
Chemie procesu je v tomto případě následující:
Proces tvorby rzi probíhá fází akumulace Fe 3+ a hydroxidových iontů v povrchové vrstvě a po jejich překročení kritické koncentrace – přesycení (charakterizované součinem rozpustnosti Fe(OH)3), dochází ke krystalizaci pevné látky na povrchu železa.
Přítomnost existující rzi má katalytický účinek na zrychlený rozvoj koroze v důsledku přítomnosti energeticky výhodnějších (než čistý povrch železa) krystalizačních center, vytvářejících zrychlený přenos rozpuštěného vzduchu (kyslíku) do železa v důsledku redoxních reakcí probíhajících mezi Ionty Fe 3+ a železo a rozpuštěný kyslík:
2Fe 3+ + Fe 0 → 3Fe 2+
2Fe 2+ + ½O2 + H2O → 2Fe 2+ + 2(OH)¯
Z toho vyplývá, že nejoptimálnější je používat nátěrové hmoty, které by při aplikaci na rez mohly změnit své chemické složení – upravit.
Úprava stávající rzi pomáhá zpomalit proces koroze v případě pronikání vlhkosti přes nátěr, ale zcela nevylučuje možnost jejího podfilmování. V tomto ohledu je nutné zvážit další možný mechanismus ochrany železných kovů, spojený s přítomností inhibitorů koroze v nátěrových materiálech.
Jako příklad se můžeme zaměřit na působení fosforečnanu zinečnatého – Zn3(PO4)2nH2O, který je pro svou nízkou toxicitu a nízkou cenu jedním z nejpoužívanějších, a to i v zahraničí, antikorozních pigmentů určených pro mnoho organo- a vodou ředitelných nátěrů.
Mechanismus antikorozního účinku fosforečnanu zinečnatého zahrnuje disociaci fosforečnanu pod vlivem vody (vlhkosti) pronikající do laku za vzniku komplexní kyseliny:
Komplexní kyselina (nebo její komplexy s filmotvornými látkami) reaguje s ionty železa na anodických místech za vzniku stabilních, pevně držených komplexních inhibitorů koroze:
Minimální požadavky na lakovací materiály „na rez“ a jejich maximální schopnosti.
Shrneme-li výše uvedené, z toho vyplývá, že k vytvoření dekorativních a zároveň ochranných nátěrů na kovovém povrchu s hustou rzí a vodním kamenem (předběžné odstranění uvolněné (volné) rzi (stejně jako jiných mechanických nečistot) je v každém případě nutné, protože narušuje přilnavost nátěrů a zvyšuje osmotické pronikání vody pod fólii v důsledku přítomnosti rozpustných produktů v ní ) speciální nátěrové hmoty musí mít alespoň první ze tří níže uvedených vlastností:
tvoří povlaky, které maximálně izolují kovový povrch od vody (vlhkosti) a případného vstupu agresivnějších látek s ní (oxidy síry a dusíku nacházející se v městské a průmyslové atmosféře, kondenzující spolu s vlhkostí, korodují kov, a chloridové ionty přítomné v mořské vodě a atmosféře pobřežních oblastí, adsorbované na povrchu železa, zabraňující tvorbě ochranných vrstvy na něm, urychlují rozvoj koroze) a zároveň zachování dostatečně dlouhodobé odolnosti vůči okolním podmínkám, ve kterých je jejich provoz plánován;
pokud je to možné, změnit chemické složení rzi – upravit ji;
pokud možno obsahovat další komponenty (včetně inhibitorů koroze) schopné maximálně eliminovat vznik podfilmové koroze po dobu plánované životnosti nátěru.
Tabulka na další straně (jako příklad) pojednává o hlavních technických vlastnostech speciálních jednosložkových rozpouštědlových nátěrů nabízených výrobci barev a laků (s jednou nebo více z výše uvedených vlastností), které při aplikaci na kov povrch s hustou rzí a okuje, tvoří dekorativní a zároveň ochranné povlaky. Obsahuje také základní techniky a doporučení pro předběžnou přípravu povrchu a aplikaci nátěru.
Při posuzování a výběru toho či onoho materiálu spotřebitele z těch, které jsou dnes na trhu k dispozici pro aplikaci „na rez“, je třeba kromě dekorativnosti věnovat zvláštní pozornost takovým vlastnostem, jako je mechanismus ochranného působení vytvářeného povlaku , podmínky a předpokládaná životnost jeho provozu (odstavce 4, 10, 12 v tabulce), jakož i spotřeba materiálu (bod 6) pro dosažení požadované tloušťky suchého nátěru.
Vrátíme-li se k lakovacím materiálům uvedeným v tabulce, je třeba poznamenat, že přestože se (kromě polyuretanového laku) vyrábí v široké škále barev, ty, ve kterých je jako pigment použit hliníkový prášek, mají větší ochranné vlastnosti. Kromě toho, že hliníkový prášek dodává nátěrovým materiálům zvýšenou izolační schopnost, vysokou krycí schopnost a charakteristický dekorativní efekt (kovový lesk), pomáhá zvýšit odrazivost nátěrů vůči jakýmkoliv typům záření (viditelné světlo, tepelné, UV záření) a snižuje teplotu. lakovaných předmětů o 5-10°, čímž se vytvoří „mírnější“ provozní podmínky pro samotný nátěr.
O výhodách speciálních nátěrů
Použití speciálních barev a laků „na rez“, včetně lakování nových kovových povrchů, navzdory jejich relativně vyšším nákladům ve srovnání s tradičními barvami a laky, vám umožňuje vyhnout se řadě pracných a nákladných operací k odstranění husté rzi a vodního kamene. pasivace a předzákladní nátěr kovových povrchů. To značně zjednodušuje a zlevňuje celou technologii antikorozního nátěru a v některých případech může být téměř jediným způsobem provádění opravných a restaurátorských malířských prací.
Již dnes se v článku uvedené barvy a laky s úspěchem používají v praxi v nejrůznějších oborech, a to zejména při rozsáhlých pracích na ochranu stavebních kovových konstrukcí před korozí – vazníky, mosty, podpěry, rošty, části strojů a mechanismy, plynové a vodovodní armatury, potrubí a mnoho dalšího. atd.
