Преобразователь ржавчины Российский патент 2021 года по МПК C23C22/00 C09D5/08 

Изобретение относится к защите металлов от коррозии, а именно к преобразователям ржавчины для подготовки ржавых стальных изделий к окрашиванию или бетонированию.

Продукты коррозии черных металлов обладают плохой адгезией и способны удерживать влагу. Из-за этого окрашивание ржавых изделий не обеспечивает эффективной защиты металла от коррозии. Бетонирование ржавой арматуры сопряжено с отслаиванием бетона, инициированием коррозии и, в конечном итоге, разрушением железобетонных конструкций. Поэтому перед окрашиванием стальных изделий или бетонированием арматуры ржавчину с их поверхности удаляют механически, либо химически преобразовывают в коррозионно инактивные соединения с высокой адгезией к металлу и покрытиям и/или бетону.

Широко распространены способы подготовки ржавых стальных изделий, основанные на использовании преобразователей ржавчины. Для этого разработано большое количество преобразователей на основе ортофосфорной кислоты /Розенфельд И.Л., Рубинштейн Ф.И., Жигалова К.А. Защита металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями. М.: Химия, 1987, 224 с./ [1].

Аналогом преобразователя ржавчины, предусмотренного предлагаемым способом подготовки поверхности, является спиртовой раствор ортофосфорной кислоты /Михайлова А.А., Игнатьев Р.А. Противокоррозионная защита сельскохозяйственной техники: Справочник. М.: Россельхозиздат, 1981, с. 204/ [2]. Продукты преобразования ржавчины этим составом имеют хорошую адгезию к металлу и лакокрасочным покрытиям (ЛКП) или бетону, однако обладают высокой кислотностью и коррозивностью. Как следствие, системы «модифицированные продукты коррозии - ЛКП» или «модифицированные продукты коррозии - бетон» не обеспечивают эффективной защиты металла от коррозии.

Чтобы снизить кислотность продуктов преобразования ортофосфорную кислоту частично замещают органическими комплексообразователями - танинами, лигносульфанатами и др.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу подготовки поверхности является способ, предусматривающий использование преобразователя, содержащего ортофосфорную кислоту и танин с добавками спирта для улучшения смачивания поверхности /Михайлова А.А., Игнатьев Р.А. Противокоррозионная защита сельскохозяйственной техники: Справочник. М.: Россельхозиздат, 1981, с. 204/ [2]. Однако и этот способ не обеспечивают эффективной защиты металла от коррозии ЛКП, из-за кислотности продуктов преобразования.

Целью настоящего изобретения является разработка преобразователя ржавчины для подготовки ржавых стальных изделий к окрашиванию или бетонированию, не содержащего кислот и обеспечивающего, при использовании совместно с ЛКП или бетоном эффективную противокоррозионную защиту металла.

Поставленная цель достигается при использовании для подготовки ржавых стальных изделий к окрашиванию или бетонированию преобразователя ржавчины, содержащего замещенный фенол, в качестве которого используется пирокатехин или гидрохинон или метол; загуститель, в качестве которого используется силикат натрия или крахмал или поливиниловый спирт или натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы; и воду при следующем содержании компонентов (% мас):

замещенный фенол 5-30% загустителя 1-10% вода - остальное

Ниже приводятся примеры реализации преобразователя ржавчины для подготовки ржавых стальных изделий к окрашиванию или бетонированию и подробное описание изобретения, поясняющее его техническую сущность.

Преобразователи ржавчины в рамках предлагаемого способа готовили растворением компонентов в нагретой (40-50°С) воде. Величины рН составов находились в диапазоне 5,1-7,4.

Композиция - аналог содержала 35,5 весовых частей 80%-ной ортофосфорной кислоты, а также 18 весовых частей этилового спирта и готовилась простым смешением компонентов.

Композиция - прототип содержала 5 весовых частей 80%-ной ортофосфорной кислоты, 10 весовых частей танина, а также 10 весовых частей этилового спирта и готовилась растворением танина в смеси спирта и кислоты при нагревании до 40-50°С.

Для оценки эффективности исследуемых преобразователей ржавчины готовили стальные образцы, покрытые продуктами коррозии. Для этого пластины и стержни из Ст 3 выдерживали в камере 100%-ной влажности при температуре 40°С в течение 30 дней. Затем образцы извлекали из камеры, остужали, дважды (с перерывом 0,5 часа) окунали в преобразователь ржавчины и сушили в течение суток при комнатной температуре.

На стальные пластины, подготовленные таким образом, наносили ЛКП. Для этого их окунали в грунт ГФ-020, а после его высыхания в эмаль ПФ-133. Образцы с ЛКП сушили в течение 5 суток, после чего помешали в камеру солевого тумана на 60 суток. В ходе эксперимента фиксировали время (t) до появления на поверхности ЛКП очагов коррозии.

Стальные стержни, подготовленные описанным выше способом, армировали бетоном в специальных опалубках в форме параллелепипеда. Для приготовления бетонного раствора на 1 часть портландцемента ПЦ 500 Д0 брали 2 части песка, просеянного через сито с ячейкой 2 мм, и 0,37 части воды. В бетон с водой затворения вводили NaCl из расчета 3% по массе цемента. Толщина слоя бетона в балочках-отливках составляла 1-1.5 см.

Баночки-отливки экспонировали в течение 2 лет на Московской коррозионной станции под навесом. По окончании испытаний их насыщали водой в вакуумной камере и скалывали бетон с одного конца, обнажая концы стальной арматуры. К ней подключали потенциостат и анодно поляризовали металл от стационарного потенциала, смещая потенциал (Е) на 50 мВ каждые 2,5 минуты. В качестве вспомогательного электрода использовали пластины нержавеющей стали. Измерения проводили относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода. В ходе испытаний фиксировали плотность тока (i) при Е=+0,3 В (i), которая служит критерием коррозионного поведения стали /ГОСТ 31383-2008. Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Методы испытаний. - М.: Стандартинформ, 2010. - 40 с./ [3]. Значения i ниже 10 мкА/см² свидетельствуют о пассивном состоянии арматурных стержней на момент проведения испытаний. Величины i, лежащие выше 10 мкА/см², говорят о неустойчивом пассивном состоянии стали или протекании коррозии.

Данные Табл. 1 свидетельствуют, что предлагаемый преобразователь ржавчины, при соблюдении указанных соотношений пирокатехина и поливинилового спирта, (примеры 1.2-1.4 и 1.7, 1.8) обеспечивает более эффективную защиту металла ЛКП от коррозии, чем способ аналог и способ прототип. Нарушение указанных соотношений компонентов ведет к невозможности приготовления преобразователя из-за ограниченной растворимости компонентов (примеры 1.5 и 1.9) или резкому (ниже уровня прототипа) снижению защиты металла (примеры 1.1, 1.6).

Данные табл. 2 иллюстрируют возможность использования в составе преобразователя ржавчины в качестве замещенного фенола: пирокатехина (пример 2.1), гидрохинона (пример 2.2) и метола (пример 2.3). В качестве загустителя можно использовать не только поливиниловый спирт, но и силикат натрия (пример 2.1), крахмал (пример 2.2) или натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (пример 2.3).

Таким образом, результаты испытаний свидетельствуют, что предлагаемый преобразователь ржавчины для подготовки ржавых стальных изделий к окрашиванию или бетонированию обеспечивает более эффективную защиту от коррозии, чем аналог и прототип.

Использование предлагаемого изобретения позволит увеличить сроки службы окрашенных стальных изделий и железобетонных конструкций.

Литература

1. Розенфельд И.Л., Рубинштейн Ф.И., Жигалова К.А. Защита металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями. М.: Химия, 1987, 224 с.

2. Михайлова А.А., Игнатьев Р.А. Противокоррозионная защита сельскохозяйственной техники: Справочник. М.: Россельхозиздат, 1981, с. 204.

3. ГОСТ 31383-2008. Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Методы испытаний. - М.: Стандартинформ, 2010. - 40 с.

Предложенное изобретение относится к защите металлов от коррозии, а именно к преобразователям ржавчины для подготовки ржавых стальных изделий к окрашиванию или бетонированию. Преобразователь ржавчины содержит замещенный фенол 5-30%, загуститель 1-10% и вода - остальное. В качестве замещенного фенола используется пирокатехин, или гидрохинон, или метол. В качестве загустителя используется силикат натрия, или крахмал, или поливиниловый спирт, или натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы. Технический результат - повышение эффективности защиты от коррозии, а также увеличение срока службы окрашенных стальных изделий и железобетонных конструкций. 2 табл.

Преобразователь ржавчины, содержащий замещенный фенол, в качестве которого используется пирокатехин, или гидрохинон, или метол; загуститель, в качестве которого используется силикат натрия, или крахмал, или поливиниловый спирт, или натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы; и воду при следующем содержании компонентов (% мас):

замещенный фенол 5-30% загустителя 1-10% вода - остальное