преобразователя ржавчины - Красноярский государственный

РАЗРАБОТКА ГРУНТА «ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ РЖАВЧИНЫ»
ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ НА
РЕМОНТНО-ОБСЛУЖИВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
Медведев М.С.
Красноярский государственный аграрный университет, Красноярск,
Россия
The article deals with the conditions improvement and decrease in expenses of
mechanical devices storage and recommends qualitative coloring of mechanical
devices. Combination of rust removal operations and ground drawing in one
operation by «the rust converter» application will considerably simplify the given
problem. The compounding of ground preparation tested in practice.
Актуальность работы определяется тем, что на сегодняшний день в
России используется более 1,5 миллиардов тонн металла. При этом 40…50%
металла работает в агрессивных средах, 30% в мало-агрессивных средах, и
только 10% не требует постоянной защиты от коррозии. В связи с этим
предстоят серьезные задачи такие как: повышение эффективности
использования машинно-тракторного парка, улучшение условий и снижение
затрат на хранение техники, не допуская преждевременного старения в связи
с коррозией.
Одним из способов продления срока службы машины является
высококачественная окраска при техническом обслуживании и ремонте.
Важная функция лакокрасочного покрытия - защита металла от коррозии.
Одним из перспективных методов восстановления лакокрасочных
покрытий является совмещение операций удаления ржавчины и нанесения
грунта в одну операцию путем применения грунта «преобразователя
ржавчины».
В основу действия «преобразователей ржавчины» положено
превращение продуктов коррозии в безвредный, защитный слой, на который
затем наносятся лакокрасочные материалы.
Большой интерес у исследователей вызвал "преобразователь
ржавчины", содержащий комплексообразователь неорганического типа
(железистосинеродистый калий) и ортофосфорную кислоту. Первое
сообщение о применении таких "преобразователей" было опубликовано в
I960 году Назаровой Н.Л. Достоинством этих "преобразователей ржавчины"
является взаимодействие их с окислами и образование нерастворимой
берлинской лазури и фосфатов железа.
Несмотря на достоинства, грунты-преобразователи ржавчины до
настоящего времени не применяются для окраски корродированной
сельскохозяйственной техники из-за ряда существенных недостатков, а
именно:
- низкой скорости преобразования продуктов коррозии металла;
- нестабильности физико-механических свойств покрытия, вызываемой
непостоянством количественного состава ржавчины;
- неудовлетворительным качеством покрытия при окраске металла, не
имеющего ржавчины;
- необходимость перекрывать покрытия химически - стойкими
грунтами.
Для решения поставленных проблем была сформулирована цель
работы: это повышение эффективности нанесения лакокрасочных покрытий
на основе грунта «преобразователя ржавчины» путем разработки новой
технологии.
Для эффективного выполнения цели работы необходимо определить
возможность типизации поверхностей по наличию на них продуктов
коррозии. Выявлено три группы поверхностей - чистая(0,011 г/дм2), среднержавая(0,25 г/дм2), ржавая(0,5 г/дм2).
Далее рассмотрены возможные процессы протекания реакций,
требуемые составы «преобразователя ржавчины» для любого соотношения
исходных компонентов при избыточном количестве ортофосфорной кислоты.
По литературным данным «преобразователь ржавчины» взят с
соотношением исходных компонентов 1 : 8. Но, ни в одном источнике не
обоснованы причины принятия такой композиции. Между тем, вопрос
выбора оптимального соотношения желтой кровяной соли и ортофосфорной
кислоты может оказаться решающим при определении эффективности
преобразования ржавчины и получения антикоррозионных свойств таких
покрытий. В связи с этим предстояло определить оптимальное соотношение
исходных соли и кислоты, что позволит значительно сократить объем
экспериментальных работ.
Решение поставленного вопроса зависит от правильного выбора
критериев оценки оптимальности разрабатываемого состава. Нами приняты:
- полнота и скорость протекания реакций преобразования продуктов
коррозии;
- удельный расход исходных компонентов при их взаимодействии с
железом и его окислами;
Расчеты велись в следующей последовательности:
По стехиометрическим уравнениям определялась функциональная
связь между соотношением исходных компонентов и получающимся при
этом количествами «преобразователя ржавчины». Расчеты производились
для соотношения соль/кислота =
1
1 1 1
, , ,… .
11
2 3 4
Сопоставлением
значений
изменения
исходного
состова
«преобразователя ржавчины» установлено, что оптимальным является
соотношение желтой кровяной соли и ортофосфорной кислоты
1 : 3.
Применение «преобразователя ржавчины» в качестве кислотного
компонента грунтовочного материала может и не дать ожидаемого эффекта
ввиду наличия в его составе растворимого в воде ортофосфата калия. Эта
соль к тому же увеличивает процентное содержание пигмента, что может
снизить эластичность пленки. Поэтому желательно избавиться от
ортофосфата калия удалением его в процессе приготовления кислотного
компонента грунта.
Для получения конечного результата с учетом вышесказанного
рекомендована следующая зависимость:
g 12  g 3
SК =
,
g1
(1)
где: SК - конечное количество ортофосфорной кислоты, вес. часть;
g 12 - количество фосфата калия в реакциях с железом и его
окислами, вес. часть;
g3 - избыточное количество ортофосфорной кислоты, вес. часть;
g1 -количество железистосинеродистой кислоты, вес. часть
Так как количество ржавчины распределено неравномерно по всей
поверхности металла, то полученный результат округляем до ближайшего
значения кратного 0,5.
При изготовлении кислотного компонента железистосинеродистую
кислоту необходимо смешать с ортофосфорной, соблюдая пропорцию 1:3,5.
Кроме общих требований, предъявляемых к лакокрасочным
материалам, грунты «преобразователи ржавчины» должны обеспечивать:
1)совместимость пленкообразующего с кислотным компонентом;
2)соответствие скоростей преобразования ржавчины и отверждения
пленкообразующего компонента;
3)связывание остатков непрореагировавших кислот и кислых солей
пленкообразующим компонентом;
4)стабильность свойств кислотного и других компонентов.
Все требования сводятся к правильному подбору рецептуры
пленкообразующего компонента и растворителей. Для этих целей наиболее
подходящими являются следующие полимерные материалы:
- эпоксидная смола;
- феноло-формальдегидная смола;
- поливинилбутираль.
Готовый грунт следует хранить в двухупаковочном исполнении. При
этом за 30 минут до нанесения покрытия кислотный компонент должен
растворяться в спирте, а затем добавляться в основу грунта.
Соотношение
количества
пленкообразующего
и
кислотного
компонентов необходимо подобрать из условий максимально возможного
количества
преобразуемой
ржавчины
и
минимального
остатка
непрореагировавших кислот. Пленкообразующий компонент должен быть
низковязким, что облегчает удаление выделяющегося водорода при реакции
ортофосфорной кислоты с железом.
Далее проводились исследования кислотного компонента, а именно
временной интервал протекания реакций и количество преобразователя
ржавчины.
Исследования проводились на образцах, изготовленных из листовой
стали марки 08кп. По состоянию поверхности образцы подразделялись на
три группы
- содержащие равномерный слой ржавчины К = 0.5 г/дм2;
- содержащие очаги коррозии К = 0.25 г/дм2;
- очищенные от коррозии К = 0.05 г/дм2.
Количество «преобразователя ржавчины», необходимое для полной
очистки образцов, определялось гравиметрическим методом.
В результате проведенных экспериментов было установлено что
полная очистка образцов происходит при нанесении 0,25 г/дм2
«преобразователя ржавчины».
Таким образом, на основании проведенных экспериментов можно
заключить:
1) действительное количество «преобразователя ржавчины», потребное
для полной очистки корродированного металла составляет 0,25 г/дм2;
2) установлено время завершения преобразования продуктов коррозии,
что позволяет подобрать пленкообразующий компонент грунта «преобразователя ржавчины» по времени его отверждения.
Для
проверки
результатов
были
проведены
испытания
технологичности рекомендуемого способа окраски в условиях конкретного
предприятия. Результаты испытаний свидетельствуют о возможности
применения разработанного грунта при капитальной окраске машин.