Инновации в сфере умных, высокоэффективных ингибиторов коррозии

По имеющимся оценкам, на данный момент в странах ЕС 786 000 рабочих подвергается воздействию токсичного, канцерогенного шестивалентного хрома1.

Разработка эффективных альтернативных бесхроматных составов оказалась главной задачей лакокрасочной промышленности, а также отраслей, выпускающих конечные продукты, которые рассчитывают на эффективную защиту от коррозии.

Регламент REACH был перенесен с сентября 2017 года на январь 2019 года, чтобы устранить разрыв между ингибиторами, соответствующими действующим промышленным стандартам, и более безопасными бесхроматными ингибиторами.

В то же время на рынок выходят инновационные, умные продукты: ингибитор, который заменяет токсичные химические вещества благодаря передовым микрорезервуарным технологиям, создавая «умные» покрытия с увеличенным сроком службы.

БОЛЕЕ БЕЗОПАСНАЯ, ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ

В своих исследованиях компания Hexigone Inhibitors отошла от применения уже имеющихся альтернатив и стала изучать связующие, взаимодействующие с химическими веществами, ранее несовместимыми с покрытиями. В результате появился высокоэффективный ингибитор коррозии Intelli-ion®, который по эффективности превосходит шестивалентный хром в лабораторных условиях.

Пигмент Intelli-ion – это запатентованная микрорезервуарная система, которая реагирует на ионную активность, связанную с коррозией, и помещает коррозионно-активные ионы в резервуар, в то же время освобождая высокоэффективный ингибитор для защиты в месте дефекта покрытия или обрезной кромки. Интеллектуальные особенности пигментов обеспечивают более «умную» защиту покрытия, благодаря чему увеличивается долговечность и срок службы конечного продукта, прежде чем он потребует ремонта или замены, таким образом, продукция в значительной мере превосходит всех конкурентов на рынке.

Исходная технология была разработана доктором Патриком Доддсом из группы исследования коррозии Университета Суонси, под руководством профессора Герайнта Уильямса. После открытия была создана компания Hexigone Inhibitors, которая получила премию Armourers and Brasiers Venture Prize, а также Brian Mercer Feasibility Award. Кроме того, за выдающуюся инновационную технологию Королевская инженерная академия Великобритании предоставила Hexigone стипендию для дальнейшей разработку ингибитора.

“Это значимое открытие показывает, что Великобритания по-прежнему остается движущей силой развития инноваций в промышленности”, — Билл Бонфилд, профессор и председатель экспертного совета Armourers and Brasiers Venture Prize.

УСКОРЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПО СОБСТВЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Компания Hexigone использует сканирующий зонд Кельвина (SKP), специально разработанный командой (параллельно с профессором Гамильтоном МакМюрреем и профессором Дэвидом Уорсли) для определения состояния металла под покрытием без разрушения. Сканирующий зонд Кельвина (рисунок 1) позволяет ученым Университета Суонси исследовать электрохимические эффекты только что синтезированных ингибиторов в течение 24 часов, вместо 500 часов, как это было прежде.

Рисунок 1. Доктор Патрик Доддс проводит эксперимент SKP в лаборатории изучения коррозии и электрохимии Университета Суонси.

В SKP используется золотой зонд, который колеблется перпендикулярно относительно испытательного образца синусоидально. Образец с покрытием выступает в качестве одной из пластин в конденсаторе с пластинчатыми обкладками, золотой зонд при этом формирует другую пластину. Пропускание тока определяется с помощью электронного прибора и нейтрализуется синхронным усилителем. Это дает потенциал Кельвина при перемещении испытательного образца и позволяет получить схему покрытого образца с пространственным разрешением.

В зависимости от механизма разрушения или подложки, схема создается с периодичностью от 30 минут до часа, что позволяет получить зависимые от времени графики, по которым можно определить скорость и механизм. В качестве испытательного образца может выступать любая металлическая подложка, с покрытием или без него. Оборудование способно определить даже схему коррозии от отпечатка пальца на отработанных гильзах, тогда как традиционные методы полагаются на органические вещества, которые сгорают во время выстрела.

ЗАЩИТА КОНЕЧНЫХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ

По словам генерального директора и учредителя Hexigone, Патрика Доддса: “Доказано, что система предотвращает образование коррозии в течение 24 часов и более по сравнению с нынешним лидером на рынке, который имеет показатель – менее 2 часов. Мы также смогли продемонстрировать, что скорость развития коррозии после ее возникновения можно существенно замедлить.

Это, безусловно, лучший результат за 15 лет исследований по этой теме”.

Примеры схем с пространственным разрешением для катодного расслоения подложек, обработанных методом горячего цинкования, представлены на рисунке 2.

Рисунок 2. Схемы потенциалов свободной коррозии в зависимости от времени; по часовой стрелке: непигментированный, хромат стронция, Intelli-ion Gen. 1 и Intelli-ion Gen. 2.

По мере развития коррозии происходит резкое падение потенциала свободной коррозии, а для расчета скорости можно использовать точки расстояния в зависимости от времени из фронта катодного расслоения. Новая пигментная система демонстрирует высокий уровень функциональности при использовании продукта Generation 1 и усиленную защиту при использовании продукта Generation 2 без возникновения видимой коррозии в течение 4 дней после испытания.

Кроме того, проводились стандартные электрохимические испытания, которые показали:

  • уменьшение разности потенциалов расслоившихся покрытий и покрытий без повреждений;
  • умеренный уровень pH под пленкой;
  • образование нерастворимых солей с участием любых растворенных ионов металлов в электролите под пленкой;
  • активация при высоком pH и образование пленки в области фронта катодного восстановления кислорода;
  • формирование тонкой пленки на любом оголенном металле.

УПРОЩЕННАЯ ЗАМЕНА ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПОКРЫТИЙ

После получения превосходных результатов лабораторных испытаний продукта Generation 1 была проведена оценка пигментов в системах промышленных покрытий с участием европейских производителей. Пигменты были предложены в качестве упрощенной замены без переработки состава и подвергались испытаниям на влажность и в солевом тумане в соответствии со стандартом ASTM-B117 (рисунки 3 и 4).

Рисунок 3. Испытательные пластины (слева) в полиуретановой системе после испытания в солевом тумане продолжительностью 1000 часов согласно стандарту ASTM-B117, (справа a,b,c) акриловая грунтовка после испытания длительностью 250, 500 и 1000 часов.

Рисунок 4. Образец после испытания на влажность продолжительностью 4000 часов.

Пигменты демонстрируют высокий уровень ингибирования в промышленной системе покрытий, обеспечивая эффективную защиту не только в месте дефекта, но и на обрезной кромке. Ползучесть от надреза не наблюдалась в течение 1000 часов. Технология была запатентована в 2015 году.

Дальнейший анализ и испытания показали совместимость в различных системах покрытий, обычно предлагаемых в качестве упрощенной замены.

В дополнение к результатам ускоренных испытаний, были проанализированы физические характеристики покрытий, и результаты независимых испытаний, аккредитованных UKAS, показали аналогичную повышенную целостность покрытий при испытании физических свойств, характерных для новой кислотной системы пигментов. Система также может быть щелочной в зависимости от условий отверждения покрытия.

ВЫВОДЫ

Производители вскоре будут вынуждены заменить хроматные ингибиторы, и, хотя были проведены обширные исследования альтернативных составов, сохраняется потребность в подобной замене пигментов с лучшими или аналогичными характеристиками.

Технология Intelli-ion обеспечивает более безопасную и умную замену традиционных токсичных химических веществ и составов, содержащих тяжелые металлы. Она может быть с легкостью внедрена в существующую систему покрытий и может даже улучшить некоторые свойства покрытий. Технология экологически безопасна, экономически эффективна и превосходит лидеров на рынке по результатам независимых лабораторных испытаний. После получения превосходных результатов на рынке окрашенной рулонной стали компания Hexigone собирается работать совместно с производителями инновационных покрытий и заниматься исследованиями для аэрокосмической и автомобильной отраслей.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1. 3IARC МАИР Монографии по оценке канцерогенной опасности для человека. Соединения хрома (VI). Том 100C, Лион, Франция: Международное агентство по изучению рака, 2012 г.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Какова толщина вашего покрытия?
Какова толщина вашего покрытия?
Начиная с цеха единичного производства и заканчивая роботизированной линией сборки, жизненно важно, чтобы продукт был…
Дел Уильямс
30.06.2020
444
Составы на водной основе: решение проблем микробного загрязнения на рынке красок и покрытий
Составы на водной основе: решение проблем микробного загрязнения на рынке красок и покрытий
Для каждой проблемы есть свои решения. А каждое решение может быть сопряжено с трудностями. По…
Джуди Бетанкур
23.06.2021
238
Проверка покрытий — рассмотрение и подготовка документов (часть 1)
Массимо Корнаго
25.10.2021
407
Экологически безопасная эксплуатация стального моста – роль окраски в оценке жизненного цикла
Экологически безопасная эксплуатация стального моста – роль окраски в оценке жизненного цикла
Значение защитных покрытий в предотвращении разрушения стальных конструкций сложно оценить количественно, однако исследование, проведенное в…
CEPE.
22.01.2020
649
Золотой стандарт автоматизированных процессов герметизации
Золотой стандарт автоматизированных процессов герметизации
Новое устройство EcoSealJet Pro от компании Durr позволяет усовершенствовать процесс и сэкономить материалы, что положительно…
Крис Пасион
13.09.2022
66
Следующий уровень: новая эра нанесения краски
Следующий уровень: новая эра нанесения краски
Москва, 10 ноября 2021 г. – Четыре дня, различные часовые пояса и языки. На своей…
Dürr Systems RUS
15.11.2021
107
Новая линейка красок и грунтовок для наружного применения с гидрофобными свойствами
Новая линейка красок и грунтовок для наружного применения с гидрофобными свойствами
Компания Valspar, ведущий промышленный производитель красок и покрытий, сегодня объявила о выпуске новой линейки красок…
27.03.2022
141
Пропитанные жидкостью покрытия
Пропитанные жидкостью покрытия
В этой статье мы подробно рассмотрим научные аспекты и применение LIS в лакокрасочной промышленности, сравним…
Брайан Дж. Джордан, Дж. Дэвид Смит, Крипа К. Варанаси
24.08.2020
570
Латексные связующие, литий-ионные аккумуляторы и электромобили
Латексные связующие, литий-ионные аккумуляторы и электромобили
Хотя связующие составляют лишь небольшую часть литий-ионных аккумуляторов, на которых работают электромобили, они играют важнейшую…
Кристиан Пейдж
13.12.2021
358