Лакокрасочные покрытия металлов

Категория:
Цветные металлы


Лакокрасочные покрытия металлов

Лакокрасочные покрытия получают путем нанесения на детали лакокрасочных материалов; их широко применяют для предохранения летательных аппаратов и двигателей от коррозии, для улучшения аэродинамических свойств поверхности, а также в Целях маскировки.

После нанесения на покрываемую поверхность лакокрасочные материалы высыхают и образуют плотную пленку, хорошо сцепляющуюся с покрытой поверхностью, достаточно прочную и эластичную, сохраняющую связь с деталью практически при всех изменениях внешних условий в процессе хранения, транспортировки и эксплуатации.

Лакокрасочные материалы классифицируются по характеру процесса пленкообразования и по виду.

Рис. 1. Схема защиты стали анодным (а) и катодным (б) покрытиями

По характеру процесса пленкообразования, или высыхания, все лакокрасочные материалы подразделяются на две группы-материалы на основе растительных масел и материалы на основе нитроцеллюлозы и смол.

1. Материалы на основе растительных масел

Образование пленки у этих материалов происходит в результате длительного процесса физико-химического изменения растительного масла под действием воздуха, света и температуры. Происходящее при этом присоединение кислорода воздуха к молекулам масла сообщает лакокрасочной пленке высокую вязкость и достаточную прочность.

2. Материалы на основе нитроцеллюлозы и смол

Быстровысыхающие лакокрасочные материалы изготовляются на основе нитроцеллюлозы, глифталевой, перхлорвиниловой и других смол. Образование пленок у этих материалов происходит за счет испарения растворителей из жидкого слоя лака или краски. Оставшаяся при этом нитроцеллюлоза или смола образует пленку с необходимыми защитными свойствами.

По виду лакокрасочные материалы подразделяются на четыре группы:

1. Грунт, предназначающийся для непосредственной защиты изделия от коррозии и обеспечения прочной связи основной лакокрасочной пленки с поверхностью изделия.

2. Шпаклевка, служащая для выравнивания покрываемой поверхности.

3. Краска, применяемая для получения основного слоя покрытия, защищающего деталь от внешней среды.

4. Лак, используемый для получения последнего, отделочного слоя покрытия, придающего поверхности детали гладкость и хорошую обтекаемость.

На рис. 2 представлен разрез полного лакокрасочного покрытия, включающего все описанные слои.

Рис. 2 Схема разреза полного лакокрасочного покрытия

Пленкообразователи служат основой лакокрасочных материалов, из них образуются защитные пленки лакокрасочного подпития’. В качестве пленкообразователей применяются растительные масла, эфиры целлюлозы и смолы.

Из растительных масел применяются древесное (тунговое), льняное, конопляное, подсолнечное и другие. Основным качеством этих масел является способность их высыхать, характеризуемая йодным числом, показывающим ненасыщенность масла и, следовательно, способность его окисляться и высыхать. Йодным числом называется число граммов иода, присоединяющегося к 100 г масла. У высыхающего льняного масла оно равно 190, а у невысыхающего касторового —всего лишь 85.

Для лакокрасочных материалов применяют не сами масла, а олифы, представляющие собой масла, уплотненные (частично окисленные) выдержкой при повышенной температуре и, следовательно, более густые. Кроме того, в олифу вводят ускорители сушки.

Ускорители сушки (сиккативы) представляют собой вещества, каталитически ускоряющие процесс высыхания масел. Они выполняют роль передатчиков кислорода. В качестве сиккативов используются высшие окислы кобальта, марганца и свинца.

Льняное масло без сиккатива высыхает через 70 час, то же масло со свинцовым сиккативом высыхает через 21 час, с марганцевым — через 4 час, а с кобальтовым — через 2,5 час.

Нитроцеллюлоза, а также глифталевая, перхлорвиниловая, эпоксидная и кремнийорганическая смолы также являются плен-кообразователями. Они образуют прочные и стойкие в различных средах защитные пленки. Высыхание и отвердевание их происходит вследствие испарения растворителя. Поэтому введение в них ускорителей сушки — сиккативов не требуется.

Пигменты и красители вводятся в лакокрасочные материалы для увеличения прочности и защитной способности пленки, а также для придания ей определенной окраски. Красящие вещества, не растворяющиеся в связующем, называются пигментами, растворяющиеся — красителями.

Пигменты представляют собой тонко размолотые минеральные вещества.

По цвету пигменты можно разделить на две группы:
1. Ахроматические пигменты: белые, представляющие собой в основном различные белила — цинковые, свинцовые, титановые; серые — алюминиевая пудра, цинкоЬая пыль; черные — сажа, жженая кость.
2. Хроматические пигменты: желтые — охра, цинковый и свинцовый крон; красные — свинцовый и железный сурик, киноварь и мумия; зеленые — окись хрома, медянка; синие — уль рамарин, берлинская лазурь.

Пластификаторы представляют собой вещества, вводимые нитроцеллюлозные лаки для сохранения эластичности пленки q течением времени, предупреждения отслаивания ее от поверхно сти металла, растрескивания, морщения и для понижения во пламеняемости пленки. Предполагается, что пластификатор внедряясь между макромолекулами нитроцеллюлозы, облегчает скольжение их друг относительно друга. В качестве пластифика торов применяются фталаты (эфиры фталевой кислоты), фос фаты (эфиры фосфорной кислоты) и касторовое масло.

Наполнители представляют собой тонко размолотые мел, тальк, каолин и другие порошки, вводимые в грунты и шпаклев ки для придания им соответствующих химических и физико-ме ханических свойств.

Растворители представляют собой органические летучие жид кости, применяемые для растворения пленкообразователей, улетучивающиеся в процессе образования пленки.

До недавнего времени не было общепринятой классификации и системы обозначения лакокрасочных материалов; по этой причине их названия носят случайный характер. В настоящее время ГОСТ 9825—61 предусмотрена единая классификация и маркировка лакокрасочных материалов. Обозначения лакокрасочных материалов определяются основной смолой или эфиром целлюлозы, введенными в состав пленкообразующего вещества и группой, к которой отнесен данный лакокрасочный материал.

Для смол, эфиров целлюлозы и масел приняты обозначения, главные из которых приведены ниже: битумы — БТ; глифтали — ГФ; пентафтали — ПФ; фенольные — ФЛ; меламинные — МЛ; кремнийорганические — КО; эпоксидные — ЭП; перхлорвинило-вые — ХВ; нитроцеллюлоза — НЦ; ацетилцеллюлоза — АЦ; масла растительные — МА.

По назначению лакокрасочные материалы делятся на восемь групп, обозначенных в таблице 38.

Обозначение (марка) лаков, грунтовок и шпаклевок состоит из пяти групп знаков, следующих одна за другой слева направо.

Первая группа определяет вид лакокрасочного материала, например: «лак», «эмаль», «грунтовка», «шпаклевка».

Вторая группа определяет основную смолу, входящую в состав пленкообразующего вещества. Между второй и третьей группой знаков ставится тире; третья группа определяет преимущественное значение материала и обозначается цифрой согласно таблице 38.

Четвертая группа определяет порядковый номер, присвоенный данному лакокрасочному материалу в группе, к которой он отнесен.

Пятая группа — относится в основном к эмалям и определяет их цвет — «красная», «синяя» и т. п.

Ниже приведены примеры обозначения лаков, эмалей и грунтовок.

Грунтовка коричневая на основе фенолформальдегидной смолы: грунтовка ФЛ—013 коричневая.

Эмаль голубая нитроцеллюлозная для внутренних работ: эмаль НЦ—25 голубая.

Лак глифталевый электроизоляционный: лак ГФ—95.

Обозначения масляных красок также состоят из пяти групп знаков, например: краска МА—11 коричневая, что означает — краска масляная для наружных (1) работ; (для внутренних работ первая цифра правее тире — 2). Для красок часто вместо слова «краска» указывается пигмент, например «белила цинковые», «охра» и т. п.

Основными лакокрасочными материалами, применяемыми для покрытия летательных аппаратов и двигателей, наземных транспортных средств, наземного оборудования и конструкций, являются грунты, шпаклевки, краски, эмали и лаки.

Грунты предназначаются для нанесения первого слоя лакокрасочного покрытия и могут изготавливаться на основе растительных масел, смол или нитроцеллюлозы.

Наряду с этим в качестве грунта под лакокрасочное покры тие в ряде случаев используются неметаллические неорганиче ские покрытия, например фосфатные на стали и окисные на алю минии.

Грунты для металлов делятся на пять групп: изолирующие; с пигментами основного характера; пассивирующие; протекторные и фосфатирующие.

Изолирующие грунты изготовляются на основе инертных пигментов. К ним относятся, например, грунты с железным суриком. Для покрытия дюралюминиевых и магниевых деталей применяется лаковый желтый грунт АЛГ-1 ‘) на основе масляного лака и цинкового крона.

Для стальных деталей применяется глифталеЕый коричневый грунт № 138 на основе глифталевого лака и железного сурика или свинцового крона. Покрытия этим грунтом отличаются хорошими антикоррозионными свойствами, хорошей адгезией, эластичностью и механической прочностью.

Для деталей из легких сплавов и дерева применяются нитро-грунты, состоящие из нитроцеллюлозы, смолы, пластификаторов, пигментов и растворителей. Для легких сплавов используются грунты АГ-10с и АГ-ЗА, для деталей из дерева — желтый грунт дд-пз.

Грунт с пигментами основного характера (свинцовый сурик, цинковые белила) отличается повышенной водостойкостью в результате образования сложных комплексных соединений при взаимодействии пигмента с пленкообразователем.

Пассивирующие грунты отличаются пассивирующими свойствами и содержат хроматы металлов: цинковый крон, хромат свинца и другие.

Протекторные грунты включают порошкообразный металлический пигмент, имеющий более низкий электродный потенциал по сравнению с покрываемым металлом. Примером таких грунтов могут служить цинковые протекторные грунты ПС.

Фосфатирующие грунты (ФХЛ) содержат хромовый ангидрид и фосфорную кислоту, способные фосфатировать поверхность стальных деталей, улучшать адгезию и защиту от коррозии.

Шпаклевка наносится на слой грунта до полного выравнивания поверхности. По составу шпаклевки могут быть масляные (лаковые) и нитрошпаклевки.

Шпаклевка представляет собой густую пасту, состоящую примерно из 80% пигментов и наполнителей (железный сурик, цинковые белила, охра, мел и другие), затертых на различных пленкообразующих веществах.

Для покрытия по грунту № 138 наружных поверхностей применяется шпаклевка ЛШ-1.

Выравнивание и сплошное покрытие поверхностей деталей из легких сплавов по грунту АЛГ-1 осуществляется коричневой шпаклевкой № 175 на глифталевом лаке.

Деревянные детали покрываются желто-зеленой нитрошпак-левкой АШ-30, содержащей 7% нитроцеллюлозы, 5% смолы, 45о/0 пигмента, небольшое количество амилацетата в качестве растворителя и остальное наполнитель. Расход ее до 300 г/м2.

Эмали и краски предназначаются для нанесения основного слоя лакокрасочного покрытия. Краски представляют собой суспензии мелкорастертых пигментов в пленкообразователе. Эмали или эмалевые краски в отличие от обычных красок при высыхании образуют твердую блестящую пленку с хорошим лаковым глянцем, напоминающим эмали ‘).

По эксплуатационной стойкости краски и эмали подразделяются на атмосферостойкие, химически стойкие, термостойкие и жаростойкие.

Атмосферостойкими являются масляные краски 4БО (ГОСТ 5786—51) защитного цвета, приготовленная на олифе, а также зеленая масляная эмаль А24г, светло-коричневая А21 и другие. Высокой атмосферостойкостью отличаются также эмали на основе перхлорвиниловых материалов, например защитная эмаль ПХВ-715Т серая, голубая, коричневая и другие.

Химически стойкие предназначаются для эксплуатации в кислотах, щелочах и других агрессивных средах. К ним относятся материалы на основе перхлорвиниловой смолы. Так, например, для защиты от серной, азотной, фосфорной и других кислот, а также от щелочей и растворов солей предназначаются грунты ХСГ, эмали ХСЭ и лаки ХСЛ.

Термостойкие лакокрасочные покрытия под действием высоких температур не изменяют внешнего вида, защитных и физи-ко-химических свойств. Они получаются преимущественно на алкидно-масляной или кремнийорганической основе в сочетании с пигментами: железным суриком, графитом, алюминиевой пудрой и другими. Термостойкая эмаль черная 4-1 стойка при температурах 200—250° в течение 200 часов; срок службы в атмосферных условиях — около года. Эмаль жаростойкая АЛ-70 отличается стойкостью при температурах до 350° в течение 350 — 400 часов, срок службы в атмосферных условиях около 18 месяцев.

Жаростойкие покрытия получаются при использовании лакокрасочных материалов на основе кремнийорганических и перхлорвиниловых смол. Примером может служить композиция, состоящая из жаростойкого лака ФГ-9, представляющего собой смесь кремнийорганической смолы Ф-9 и полуфабриката ФХ-02, растворенных в толуоле и смешанных с алюминиевой пудрой. Эта эмаль применяется для деталей, работающих при температуре до 500° в течение 300 часов.

Для окраски трубопроводов и агрегатов систем летательных аппаратов и двигателей применяются глифталевые эмали различных цветов. Для нанесения опознавательных знаков и окраски противопожарной аппаратуры применяется красная пентаф-талевая эмаль марки А67.

Нитроэмали представляют собой растворы нитроцеллюлозы в летучих органических растворителях, смешанные с наполнителями, пигментами, смолами и пластификаторами.

Для окраски изделий, не подвергающихся непосредственному действию атмосферы, широкое применение находят нитроэмали марки ДМ различных цветов.

Окраска шкал и стрелок приборов, указателей и надписей осуществляется композициями, содержащими наряду с обычными составляющими светящиеся вещества — люминофоры. При изготовлении светящейся краски на один литр лака добавляется 400 г цинкового, цинково-кадмиевого или щелочно-земельного светосостава.

Лаки служат главным образом для защиты лакокрасочных покрытий, а также для окончательной отделки окрашенной поверхности. Применяются масляные, смоляные и эфироцеллюлоз-ные лаки.

Масляные лаки представляют собой сплавы смол с олифами, растворенные в скипидаре. В зависимости от соотношения количества масла и смолы эти лаки подразделяются на жирные, полужирные и тощие. Жирные лаки по сравнению с тощими образуют более плотную и эластичную пленку.

Жирный масляный лак марки 17А применяется для сталей и алюминиевых сплавов. Для декоративной отделки приборов применяется лак марки ЛМ-33, так называемый лак-кристалл «Мороз».

Смоляные лаки представляют собой растворы смол в растворителях. Примером их могут служить бакелитовые лаки, представляющие собой растворы резольных смол в этиловом спирте.

Эфироцеллюлозные лаки являются растворами нитроцеллюлозы, ацетилцеллюлозы и других эфиров целлюлозы. Главное применение получили нитролаки.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум