Предварительная обработка на основе силанов

Coatings Today - 15.12.2020
Ответов: 1
Просмотров: 335

Мы хотим отказаться от фосфатных конверсионных покрытий при предварительной обработке поверхностей. Какие альтернативы мы можем рассмотреть?

  • Стюарт Тимчук

    Ответить

    Порошковые покрытия широко применяются в различных отраслях промышленности для защиты от коррозии и в декоративных целях. Однако коррозия по-прежнему остается серьезной проблемой. Для повышения коррозионной стойкости и улучшения адгезионных свойств перед нанесением порошковых покрытий применяются разные виды предварительной обработки. Для этих целей часто используют фосфатные конверсионные покрытия. Однако предприятия все чаще отказываются от этих покрытий из-за возможного отрицательного влияния на здоровье персонала и окружающую среду. Экологически безопасные и эффективные альтернативные варианты предварительной обработки давно являются предметом исследований в этой области по многим причинам.

    В последние десятилетия это вызывает повышенный интерес в связи с загрязнением окружающей среды из-за применения фосфора, особенно в водной среде. Считается, что он способствует процессу эвтрофикации. Эвтрофикация происходит в результате чрезмерного удобрения воды питательными веществами (фосфор и азот), что приводит к обеднению природной среды (экологический дисбаланс). Эвтрофикация проявляется как увеличение биомассы водорослей и обескислороживание толщи воды. Эвтрофикация затрагивает реки, озера и прибрежные зоны.

    Предварительная обработка должна обеспечивать хорошую адгезию к металлу и верхнему отделочному слою, и при этом выступать в качестве сильного противокоррозионного барьера для металлической подложки. Поставщики продолжают разрабатывать процессы предварительной обработки нового поколения, которые обеспечивают такие преимущества, как низкое энергопотребление, низкий расход материалов, низкие производственные затраты, отсутствие тяжелых металлов, низкое шламообразование и повышенная безопасность персонала. Это перспективные решения как с экономической, так и с экологической точки зрения.

    Силаны — это мономерные химические вещества, которые были открыты в 1940-х годах и часто используются в качестве связующих агентов. Силаны классифицируют как по химическому строению, так и по гидрофобности. По химическому строению силаны делятся на моно-силилфункциональные и бис-силилфункциональные (по числу атомов кремния в молекуле). В молекуле моносилана содержится только один атом кремния, в молекуле биссилана — два атома кремния. Поскольку биссиланы содержат функциональные группы на обоих концах, они обеспечивают более высокую плотность сшивания в покрытии и более хорошее сцепление на поверхности раздела металл / покрытие. Таким образом, биссиланы обычно обеспечивают более эффективную противокоррозионную защиту по сравнению с моносиланами, поскольку имеют больше гидролизуемых групп, что позволяет получить пленки большей плотности. Они также могут улучшить адгезию между разнородными материалами благодаря низкому поверхностному натяжению, которое обеспечивает хорошее смачивание поверхности.

    Силаны, как известно, используются в качестве усилителей адгезии и для получения коррозионностойких слоев покрытий. Предварительная обработка на основе силанов подходит для подложек после горячего цинкования, электролитического цинкования, литья, из алюминия, низкоуглеродистой стали, магниевых и цинковых сплавов.

    При подготовке и нанесении силаны участвуют в разных реакциях, в частности, реакции гидролиза и конденсации. Эти важные реакции приводят к образованию силоксановой (Si-O-Si) сетчатой структуры. Существует множество теорий о том. как силановое покрытие связывается с металлической подложкой. Силаны известны как связывающие агенты, то есть соединения, которые образуют химическую связь между двумя разнородными материалами, обычно неорганическим и органическим.

    Органофункциональные силаны содержат функциональную группу на одном конце и гидролизуемую Si слложноэфирную группу на другом конце. После завершения гидролиза происходит конденсация до олигомеров. При погружении металлической подложки в гидролизованный силановый раствор олигомеры образуют водородную связь с OH-группами подложки. Затем в процессе отверждения вода удаляется, и образуется ковалентная связь с подложкой.

    Хотя данные стадии описаны последовательно, все эти реакции могут протекать одновременно после первоначальной стадии гидролиза. Предполагается, что ковалентные связи металлсилоксана (Me-O-Si) и силоксана (Si-O-Si) отвечают за связывание силана с металлической подложкой. Одна из самых важных функций силана, когда он связывается с подложкой, — это образование очень плотной самособираемой сетчатой структуры с высоким содержанием кремния и кислорода.

    Это однородная, гидрофобная пленка, устойчивая к поглощению воды и воздействию химических веществ. Она обеспечивает высокую коррозионную стойкость. Толщина силоксанового слоя зависит от концентрации силоксанового раствора, pH в процессе гидролиза и типа силана. Установлено, что для многих силанов, используемых в процессах предварительной обработки, длительность процесса почти не оказывает влияние на характеристики покрытия.

    Для успешного выполнения предварительной обработки первым важным этапом является очистка металлической подложки для получения смачиваемой поверхности перед нанесением силанового покрытия. В противном случае, в процессе нанесения покрытия загрязняющие вещества могут повлиять на адсорбцию Si-OH. Поверхность металла должна быть химически активирована, чтобы обеспечить основу для сильного ковалентного взаимодействия Si-O-Si-групп покрытия. Этот этап также способствует однородному и равномерному распределению покрытия. При более высоких значениях pH очищающих растворов можно получить более однородную и тонкодисперсную поверхность. Стандартная процедура предварительной обработки поверхности на основе силанов начинается со щелочного обезжиривания металлической поверхности, затем следует водная промывка, уплотнение (необязательно) и сушка.

    Многие современные силановые составы для предварительной обработки включают моющие компоненты для одновременной очистки металлической подложки и нанесения покрытия. Силановые покрытия наносят из разбавленных водных растворов на металлические подложки, главным образом, методом погружения или распыления. Однако в некоторых исследованиях также упоминается электроосаждение. Сочетание силанов с определенными ингибиторами, смачивающими добавками и неорганическими соединениями улучшает свойства покрытий и их морфологию.

    Помимо добавок, улучшающих коррозионную стойкость, также возросла потребность в окрашивании силановых покрытий для различных целей. В настоящее время некоторые поставщики разрабатывают методы окрашивания таких покрытий, добиваясь того, чтобы при реакции с Si-OH-группами цвет не выщелачивался. Это может стать полезным и надежным методом контроля качества предварительной обработки на основе силанов.

    Красители для силановых покрытий должны соответствовать следующим требованиям:

    • должны быть растворимыми в воде;
    • не должны вступать в реакцию с силаном или дестабилизировать его;
    • должны включаться в силановую сетку и не должны диффундировать;
    • различные красители, их гомогенная дисперсия в силановой матрице и их влияние на свойства лакокрасочной системы в целом должно быть изучено для возможного применения этих материалов в промышленности.

    Большое значение имела бы возможность контроля за покрытием на непрерывной конвейерной линии, поскольку другие альтернативные варианты предварительной обработки нового поколения, например, на основе циркониевой кислоты, не могут ее обеспечить.

    Циркониевые покрытия также подвержены мгновенной коррозии из-за ошибок в составе и недостаточного контроля ванны; накопление железа в ванне — распространенная реакция и побочный продукт при нанесении циркониевого покрытия, что снижает стойкость к воздействию солевого тумана и повышает расход химических веществ; большая масса покрытия (более 30 мг/фут2) может быть обусловлена слишком высокой концентрацией электролита или слишком длительной выдержкой на стадии нанесения покрытия; из-за недостаточной промывки между стадией щелочной очистки и стадией нанесения циркониевого покрытия может произойти внос щелочи.

    В отличие от покрытий на основе фосфата железа, циркониевые покрытия очень подвержены загрязнению щелочью.

    Стюарт Тимчук — со-президент и ведущий разработчик составов для предварительной обработки на основе силанов в компании Dynamix Inc.

    Сайт: http://www.Dynamix-inc.com.

Добавить комментарий


На текущем сайте оставить любое сообщение может только зарегистрированный пользователь (компания).
Войти

Вам будет интересно

Прозрачное покрытие и «Апельсиновая корка»
Я часто наношу прозрачное покрытие в качестве отделочного верхнего слоя на колеса, чтобы добиться большего…
Ответов: 1
Просмотров: 278
Проверка на наличие растворимых солей
При каком виде внешнего атмосферного воздействия (кроме морского) необходимо провести проверку на наличие растворимых солей…
Ответов: 1
Просмотров: 85
Нанесении порошковых покрытий. Метод SIRE.
Какой способ устранения проблем на линии порошковых покрытий наиболее эффективен?
Ответов: 1
Просмотров: 217
Псевдоожижение
Как выглядит правильное псевдоожижение?
Ответов: 1
Просмотров: 269
Бондеризованная сталь с порошковым покрытием
Какая предварительная обработка, если таковая имеется, необходима для нанесения порошкового покрытия на бондеризованную сталь?
Ответов: 1
Просмотров: 30