СОСТАВ ДЛЯ ХОЛОДНОГО ЦИНКОВАНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2011 года по МПК C23C2/06 C23C10/00 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к антикоррозионным составам для холодного цинкования. Изобретение может быть использовано в различных областях техники: гражданском строительстве, транспортном строительстве, нефтегазовом комплексе, энергетике, в объектах железных дорог, портовых и гидросооружениях, автотранспорте для защиты от коррозии стальных конструкций, изделий и оборудования в атмосферных условиях и водных средах.

Известен состав для холодного цинкования, содержащий, %:

Цинковый порошок 47-87,

Полистирол 1,3-5,1,

Сольвент нефтяной - остальное,

при этом размер частиц порошка цинка составляет 4-12 мкм (RU 2141984 С1, C09D 5/08, 27.11.1999 /1/), который выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенного изобретения.

Недостатком состава является использование высокодисперсного порошка, что уменьшает полезную поверхность цинковых частиц, вызывает ослабление электроконтакта между частицами цинка и отрицательно сказывается на адгезии состава, способе нанесения состава на защищаемую от коррозии поверхность.

Для устранения вышеуказанных недостатков предложены варианты составов для холодного цинкования согласно предложенному изобретению.

Задачей изобретения является повышение антикоррозионной защиты и адгезии по отношению к наносимому металлу.

Технический результат - получение состава для холодного цинкования с высокой антикоррозионной защитой и адгезией по отношению к наносимому металлу, высокой стойкостью в атмосфере и водной среде, а также экологически чистого со стабильными свойствами и пригодного для длительного хранения.

Технический результат достигается использованием состава для холодного цинкования, выражается в высокой антикоррозионной защите сталей и сплавов на основе железа, характерной для холодного цинкования, проявляемой в меньшей скорости коррозии, более быстром, удобном способе нанесения состава на поверхность металла в любых погодных условиях, ремонтопригодности покрытия.

Предложены варианты составов для холодного цинкования, охарактеризованные такими растворителями, как сольвент и ксилол.

а) Состав для холодного цинкования, содержащий цинковый порошок, сольвент и полистирол, при этом размер частиц порошка цинка составляет 0,1 - менее 4,0 мкм, при следующем соотношении компонентов в составе, %:

Цинковый порошок 50-80,

Сольвент 25-40,

Полистирол 4-10.

б) Состав для холодного цинкования, содержащий цинковый порошок, ксилол и полистирол, при этом размер частиц порошка цинка составляет 0,1 - менее 4,0 мкм, при следующем соотношении компонентов в составе, %:

Цинковый порошок 50-80,

Ксилол 25-40,

Полистирол 4-10.

В качестве цинкового порошка может быть использован порошок состава:

Цинк металлический - не менее 96%;

Железо - не более 0,005;

Свинец - не более 0,013;

Кадмий - не более 0,004;

Медь - не более 0,001;

Олово - не более 0,001;

Мышьяк - не более 0,0005.

Остаток, нерастворимый в разбавленной 1:1 соляной кислоте, - не более 0,05.

В качестве сольвента может быть использован сольвент нефтяной или сольвент каменноугольный.

В качестве ксилола может быть использован ксилол нефтяной или ксилол каменноугольный.

В качестве полистирола может быть использован высокоударопрочный полистирол марки 825ES, в котором прочность при изгибе: не менее 45,0 МПа, модуль эластичности: не менее 2200 МПа, ударные свойства по Гарднеру: не менее 12 Дж. Также вместо него, но с менее качественными показателями можно использовать следующие виды:

- PS, или GPPS, или PS-GP, или XPS, или Crystal PS (полистирол общего назначения), УП, или УПС, или HIPS, или PS-HI, или PS-I (ударопрочный полистирол), MIPS, или IPS, или PS-I (ударопрочный полистирол средней ударной прочности), SHIPS (ударопрочный полистирол сверхвысокой ударной прочности),

и марки высшего или первого сорта:

- ПСМ; ПСМ-111; ПСМ-115; ПСМ-118; ПСМ-151; ПСС; ПСЭ-1; ПСЭ-2; УПМ-0703 Э; 825EF;

- высокоударопрочный полистирол: 830, 844Е, 845Е, 965Е, 975Е, 500, 525, 535, 585;

- ударопрочный марок: УПМ-0508, УПМ-0612 Л, УПМ-0703 Л, УПМ-0703 Э, УПМ-0803 Э, УПМ-424, УПС-0801, УПС-1002 Л, 625, 680, 825, 825Е, 945, 945Е, 740;

- ударопрочный суспензионный УПМ-0803 Л, УПС-0801 ПУ;

- сверхвысокоударопрочный полистирол марки 940Е.

Протекторная защита предложенных и цинкосодержащих покрытий заключается в том, что цинк и сталь образуют гальваническую пару, где цинк - анод, а в поврежденных областях окисляется цинк, а не металл, на который нанесено покрытие.

Необходимая протекторная защита стали по катодному механизму с использованием цинксодержащих покрытий обеспечивается при высоком содержании цинка в сухой пленке покрытия.

Интервал содержания цинкового порошка выбран 50-80% по следующим причинам.

В случае если содержание цинкового порошка составляет менее 50%, то состав характеризуется низкой вязкостью, плохо и неравномерно наносится, образуются подтеки, а следовательно, не обеспечивается протекторная защита металла.

В случае если содержание цинкового порошка составляет более 80%, то нарушается сцепление с поверхностью металла, состав становится вязким и плотным, что затрудняет его приготовление и последующее нанесение. Возрастает толщина наносимого покрытия, при малых механических воздействиях покрытие разрушается, превращаясь в крошки, а следовательно, ухудшается адгезия и протекторные свойства.

Интервал размера частиц порошка цинка выбран 0,1 - менее 4,0 мкм по следующим причинам.

Использование частиц порошка цинка размером менее 0,1 мкм невозможно в связи с экономической нецелесообразностью использования нанопорошков.

Использование частиц порошка цинка размером более 4,0 мкм приведет к уменьшению полезной поверхности цинковых частиц и ухудшению адгезии к поверхности металла.

Интервал содержания сольвента (или ксилола) выбран 25-40% по следующим причинам.

Если содержание сольвента (или ксилола) составляет менее 25%, состав для холодного цинкования будет обладать слишком высокой степенью вязкости, что существенно затрудняет приготовление и нанесение состава на поверхность защищаемого металла.

Если содержание сольвента (или ксилола) составляет более 40%, состав для холодного цинкования будет обладать слишком низкой степенью вязкости, что существенно скажется на седиментации цинкового порошка, что приведет к неконтролируемой концентрации цинка в покрытии.

Использование полистирола упрощает технологию приготовления актикоррозионных составов за счет облегчения замешивания и снижения температуры приготовления по сравнению с составами, содержащими смолу. Интервал содержания полистирола выбран 4-10% по следующим причинам.

Если содержание полистирола составляет менее 4%, состав характеризуется низкой вязкостью, плохо и неравномерно наносится, образуются подтеки, а следовательно, не обеспечивается протекторная защита металла, а также наблюдается низкая адгезия к поверхности металла. Следует отметить, что столь низкое количество связки не достаточно для связывания частиц цинкового порошка, что затрудняет не только процесс приготовления состава, его нанесение (частицы порошка выкрашиваются), но и приводит к нестабильности свойств при хранении, в частности к расслоению.

Если содержание полистирола составляет более 10%, состав для холодного цинкования не будет обеспечивать протекторную защиту металла, так как состав для холодного цинкования будет характеризоваться высокой вязкостью, содержание цинка в покрытии будет минимальным, а также наблюдается полная изоляция частиц цинка друг от друга полимером, что нарушает электрический контакт между ними. Состав также в данном случае характеризуется нестабильностью свойств при хранении.

Для дополнительного улучшения технологических свойств композиции в нее вводят поверхностно-активные вещества (ПАВ) и реологические добавки.

Пример 1. Для приготовления состава, раскрытого в п.1 формулы изобретения, необходимо смешать предварительно нагретый до температуры 90-110°С сольвент (290 г) и полистирол (5,3 г), добавить цинковый порошок (704,7 г) и перемешать.

Пример 2. Для приготовления состава, раскрытого в п.3 формулы изобретения, необходимо смешать предварительно нагретый до температуры 90-110°С ксилол (290 г) и полистирол (5,3 г), добавить цинковый порошок (704,7 г) и перемешать.

Указанные составы наносились на образцы из сталей (сталь 3), на которых измерялась коррозионная стойкость

ТАБЛИЦА 1 Наименование Средняя скорость коррозии (t=40°С, атмосферные условия), мкм/год Адгезия, балл Пример 1 1-3 1 Пример 2 1-3 1 Наиболее близкий аналог 7-9 2

Из таблицы видно, что заявленные составы для холодного цинкования имеют более низкую скорость коррозии и более высокий уровень адгезии к поверхности металла, чем наиболее близкий аналог.

В соответствии с расчетами срок хранения состава не ограничен, то есть является бессрочным, в течение данного времени свойства будут оставаться стабильными.

Также состав для холодного цинкования апробирован для защиты сталей в пресной, морской воде, растворах солей (рН 6,0-9,0), этиловом спирте и его водных растворах. Скорость коррозии составляла 2 мкм в год.

Составы пригодны для нанесения на защищаемые от коррозии поверхности любыми методами, легко наносятся, образуя сплошное покрытие без подтеков и комкования (от плохого замеса). Состав стабилен во времени (при хранении), вязкость не меняется, а образующиеся осадки легко перемешиваются. Покрытия на основе заявляемых составов обладают хорошей адгезией и высокими антикоррозионными свойствами по результатам ускоренных коррозионных испытаний.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к антикоррозионным составам для холодного цинкования, и может быть использовано в различных областях техники для защиты стальных конструкций от коррозии. Заявлены варианты составов для холодного цинкования. Состав для холодного цинкования содержит цинковый порошок, полистирол, сольвент или ксилол. Размер частиц порошка цинка составляет 0,1 - менее 4,0 мкм, при следующем соотношении компонентов в составе, %: цинковый порошок 50-80, сольвент или ксилол 25-40, полистирол 4-10. Технический результат - получение состава с высокой антикоррозийной защитой и адгезией по отношению к наносимому металлу, высокой стойкостью в атмосфере и водной среде, а также экологически чистого со стабильными свойствами состава и пригодного для длительного хранения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Состав для холодного цинкования, содержащий цинковый порошок, сольвент и полистирол, отличающийся тем, что размер частиц порошка цинка составляет 0,1 - менее 4,0 мкм при следующем соотношении компонентов в составе, %:
Цинковый порошок 50-80 Сольвент 25-40 Полистирол 4-10

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве цинкового порошка использован порошок цинка чистотой 99,995%, полученный распылением в вакууме либо в шаровой мельнице, имеет овальную или круглую, или чешуйчатую форму частиц.

3. Состав для холодного цинкования, содержащий цинковый порошок, ксилол и полистирол, отличающийся тем, что размер частиц порошка цинка составляет 0,1 - менее 4,0 мкм при следующем соотношении компонентов в составе, %:
Цинковый порошок 50-80 Ксилол 25 40 Полистирол 4-10

4. Состав по п.3, отличающийся тем, что в качестве цинкового порошка использован порошок цинка чистотой 99,995%, полученный распылением в вакууме либо в шаровой мельнице, имеет овальную или круглую, или чешуйчатую форму частиц.