Покриття на основі органічних матеріалів

Нанесення органічних покриттів на поверхню деталей є одним з найпоширеніших методів захисту від атмосферних впливів. Вони використовуються для захисту металевих виробів і конструкцій від корозії, особливо від впливу атмосфери і води. Якість покриттів включає в себе їх захисну силу і збереження зовнішнього вигляду. Захисна здатність є результатом двох взаємопов'язаних функцій покриттів - бар'єрного механізму і здатності блокувати поверхню металу. Органічні покриття - це органічні речовини, які перебувають у стані напівтекучості або рідини. Після нанесення і висихання покриття на поверхні деталі утворюється суцільне механічно міцне покриття.

Класифікація органічних покриттів:

 - покриття, виготовлені з фарбувальних речовин

 - покриття з полімерних матеріалів;

 - покриття для тимчасового захисту.

Покриття з фарбувальних речовин

Впливає на захисну ефективність покриттів, виготовлених з лакофарбових речовин:

- якість і чистота базового матеріалу;

- антикорозійні властивості базових покриттів;

- проникність покриття для іонів, кисню та води; 

- адгезія покриття;

- стійкість верхніх покриттів до атмосферних впливів.

Покривна речовина складається з таких основних компонентів:

Плівкоутворююча речовина (зв'язуюча, пластифікатор) – матеріал, що є носієм, який утворює власну рідку (нелетючу) частину. Природа плівкоутворювача впливає на властивості покриття. Зв'язуюча речовина разом з летючими компонентами найчастіше утворює розчин, так званий базовий шар, який без додавання пігментів утворював би прозору, безбарвну плівку для покриття.

Пігменти, наповнювачі та барвники - дрібні нерозчинні частинки, дисперговані в середовищі. Це кольорові порошки, нерозчинні у в'яжучих речовинах і розчинниках, які надають покриттям колірного відтінку, непрозорості, світлостійкості та деяких спеціальних властивостей (здатність до пасивації, електропровідність тощо),

Леткі компоненти - розчинники, що змінюють в'язкість плівкоутворювальної речовини для конкретного способу нанесення. Розчинники, зазвичай, є сумішшю двох типів розчинників, які слугують засобом зниження в'язкості ЛФМ для забезпечення можливості їх нанесення обраним способом.

Інші добавки - різноманітні добавки, за допомогою яких досягається краща і швидша дисперсія пігментів у покривній речовині, запобігається її спінювання, обмежується осадження пігменту.

Способи нанесення покриттів з фарбувальних речовин

Може бути реалізовано наступними способами:

- нанесення щіткою - це проста, універсальна технологія, яка дозволяє наносити покриття на об'єкти будь-якого розміру та форми. Підходить для нанесення базових покриттів. Втрати при нанесенні мінімальні, 4-6%. Недоліком є висока трудомісткість і низька продуктивність на одного працівника, тому цей метод використовується переважно в одиничному виробництві. Для фарбування використовуються різні типи щіток, також для спеціальних робіт застосовуються спеціалізовані щітки;

- нанесення валиком - використовується для великих гладких поверхонь. Це простий спосіб нанесення, порівняно з фарбуванням щіткою продуктивність у 2-2,5 рази вища. Втрати фарби невеликі, 4-6%, робота з валиком дуже зручна. Валик використовується для нанесення покриттів, що повільно сохнуть. Конструкція валика може бути з піддоном для фарби або без нього;

- роликове покриття - метод механічного нанесення, при якому набір роликів наносить фарбу з резервуара на рухому поверхню. Покриття можна наносити на гладкі та плоскі вироби;

- занурення - це метод нанесення покриття, при якому вироби занурюються в резервуар з фарбою, з якого їх виймають з рівномірною швидкістю. Коли виріб виймають з ємності, надлишок лакофарбової речовини стікає з поверхні виробу, а решта лакофарбової речовини утворює власне покриття;

- напилювальне покриття - принцип напилювального покриття полягає в утворенні макроскопічних частинок - крапель, які розбризкуються на поверхню. Внаслідок свого рідкого стану краплі з'єднуються і сплавляються одна з одною при зіткненні з поверхнею за рахунок адгезії і поверхневого натягу, утворюючи гладкий, безперервний захисний шар покриття.

- пневматичне напилення - застосування цієї технології універсальне, як в штучному, так і в масовому виробництві. Можливе нанесення всіх типів покриттів, за винятком покриттів, пігментованих свинцем або іншими токсичними речовинами.

Розпилювачі, що використовуються при застосуванні цієї технології:

- з верхнім контейнером (низхідним), рис. 28;

- з нижнім контейнером (всмоктувальним), рис. 29;

- з подачею матеріалу під тиском з напірного резервуара.

- електростатичне нанесення покриттів - в основі лежить фундаментальне фізичне явище - взаємне притягання частинок з різним електричним зарядом. Дрібнорозпилені частинки речовини покриття в спеціальному пристрої, підключеному до негативного полюса генератора високої напруги, набувають негативного заряду і дрейфують уздовж силових ліній електричного поля до заземленого об'єкта, рис. 30. Вони передають свій заряд і за рахунок сил адгезії утримуються на поверхні об'єкта, де утворюють суцільну систему покриття.

- електрофоретичне нанесення покриттів - принцип полягає в зануренні струмопровідного об'єкта у ванну зі спеціальною речовиною для нанесення покриттів, що розчиняється у воді. Об'єкт з'єднується з анодом, ванна або допоміжні електроди, розміщені у ванні, з'єднуються з катодом. Під дією постійного струму між виробом і допоміжним електродом створюється електричне поле. Негативно заряджені частинки сухої речовини покриття рухаються вздовж силових ліній електричного поля у ванні до анода. Вони осідають на виробі і утворюють покриття, рис. 31.

Покриття з полімерних матеріалів

Полімерні покриття випускаються у вигляді дуже дрібнодисперсного порошку з середнім розміром зерен 40-50 мкм. Після нанесення на заздалегідь підготовлену металеву підкладку необхідно нагріти нанесений матеріал у печі, щоб досягти компактного покриття. Крім базової системи смоли з затверджувачем (сполучною речовиною/ затверджувачем), до складу порошкової фарби, що утворюється в результаті, входять:

-  пігменти - впливають на колір і непрозорість порошкових покриттів;

- наповнювачі («філлери») - знижують вартість вихідних матеріалів і сприяють застосування їх властивостей;

- добавки - сприяють покращенню корисних властивостей (розтікання плівки, формування текстури та структури).

Їх основні екологічні переваги полягають у тому, що:

- не містять розчинників;

- мають 100% вміст твердих речовин;

- пігменти не містять небезпечних важких металів (свинець, кадмій);

- мінімум відходів (практично безвідходна технологія);

- проста система переробки та утилізації порошкових відходів.

Нанесення порошкових покриттів з полімерних матеріалів на матеріал бази може бути реалізовано:

- напиленням - на попередньо нагрітий об'єкт напилюють порошковий матеріал, який під впливом тепла плавиться і сплавляється з утворенням однорідного покриття;

- флюїдизацією - використовується ванна, рис. 32, яка має подвійне дно, а внутрішнє дно є пористим. Повітря подається в простір між двома днищами і проникає в порошковий пластик через пористе дно. Порошок набуває властивостей, подібних до властивостей рідини. У підготовлений таким чином порошок занурюють металевий компонент і попередньо нагрівають, утворюючи таким чином суцільний шар пластику;

- напилення в електростатичному полі - «коагуляція». Порошкове покриття наноситься шляхом розпилення за допомогою електростатичного пістолета в електростатичному полі, а потім обпалюється;

- напилення в електричному полі - в спеціально пристосованому пістолеті- розпилювачі порошок, що розпилюється, отримує електричний заряд і притягується до заземленого об'єкта вздовж силових ліній електричного поля. Під впливом електричного заряду порошок прилипає до об'єкта, а потім може транспортуватися в камеру випалу, де порошок розплавляється і відливається в суцільний шар;

- розпилення - форсунки використовуються там, де прямий контакт полум'я з частинками пластику обмежений, а розпилення здійснюється при більш низьких температурах навколишнього середовища, так що плавляться тільки поверхневі шари частинок. Загальне плавлення і сплавлення покриття відбувається за рахунок тепла попередньо нагрітого об'єкта і впливу полум'я пістолета.

Покриття для тимчасового захисту

Тимчасовий антикорозійний захист - це захист від атмосферної корозії як незахищених металевих поверхонь виробів або обладнання (тобто поверхонь без постійного антикорозійного захисту системами покриттів або гальванічним способом), так і поверхонь з постійним антикорозійним захистом на період їх зберігання або транспортування від виробника до споживача. Тимчасовий антикорозійний захист захищає вироби від корозійних пошкоджень тільки на певний період часу до фактичного використання виробів, тобто під час їх зберігання і транспортування.