Российское общество гальванотехников
и специалистов в области обработки поверхности
карта сайта
Гальванотехника и обработка поверхности №1 за 2020
Содержание
журналов:

Подписка >>
Выпуск № 1 за 2020 год
Торговый Дом “ЭЛМА”: надёжные насосы, фильтровальные установки, нагреватели, мешалки из композита
* * *Компания Evess® — Российский производитель современного гальванического и инженерно-экологического оборудования

перейти в каталог...
Каталог производителей и продукции для гальваники
Материалы и химикаты
для гальванопокрытий
» цинкование » хромирование » меднение » никелирование » оловянирование » кадмирование » драгметаллами » для электроники
Конверсионные пк
» оксидирование » фосфатирование » хроматирование » хромитирование Анодирование
Нанесение покрытий на:
» титан и его сплавы » алюминий и его сплавы » ЦАМ » магний и его сплавы » нержавейку Гальванопластика Нанесение покрытий на
изделия заказчика
Оборудование и приборы
» гальванические линии » ванны из пластика » вентиляция » фильтры, насосы, ТЭНы » выпрямители » измерительные приборы » ячейки Хулла Проектирование и реконструкция
гальванических производств
Решение экологических проблем Автоматизация процессов
Покрытия сплавами
» на основе меди » на основе никеля » на основе олова » на основе цинка
Хим. покрытия
» золотые » медные » никелевые Подготовка поверхности Аноды

Вопросы – Ответы

Как добиться хорошей адгезии порошкового покрытия?

Вопрос.

Наше предприятие выпускает детские игровые и спортивные площадки и в последнее время в аукционах часто звучат требования о следующей системе покрытия: гор. цинк + порошковое покрытие.

После такой схемы покрытия появляется такой дефект покрытия как плохая адгезия, то есть решетка, нанесенная в соответствии с ГОСТ 15140-78, рушится.

Пробовали снять пассивацию после горячего цинкования слабым раствором ортофосфорной кислоты с последующей промывкой технической водой. Адгезия стала хорошей, но проявились дефекты порошкового покрытия в виде проколов. Пробовали обезводороживать покрытие при температуре 200 градусов в течение 1 часа, результат тот же.

Как добиться хорошей адгезии порошкового покрытия без дефектов покрытия?

 

Ответ.

Для решения вашей проблемы необходимо понимание сущности такого явления, как адгезия.

Если говорить популярно, то можно сказать, что в природе обычно подобное сочетается с подобным. Так, например, человек сочетается с человеком, образуя семью, металлы хорошо сочетаются друг с другом, образуя сплавы. Оксиды сочетаются друг с другом, образуя стёкла и эмали. Однородные полимеры тоже хорошо сочетаются друг с другом. Всё это объясняется их одинаковой природой.

Разнородные материалы, например, металл и полимер, как правило, не сочетаются друг с другом. Вот именно по этой причине адгезия лакокрасочного покрытия к чистому металлу очень низкая. В этом случае сцепление органического покрытия с металлом может быть обусловлено только за счёт шероховатости или пористости. Такая адгезия называется механической. Механическая адгезия обусловлена либо проникновением лакокрасочного материала (впитыванием) в пористую поверхность, либо за счёт зацепления покрытия за шероховатость. Сцепление за счёт шероховатости даёт очень слабую адгезию. Говорят, что покрытие сидит «чулком».

Сцепление за счёт впитывания имеет место только в случае окраски жидкими красками пористых материалов, либо беспористых, но со специально нанесённым пористым слоем, например, фосфатным слоем.

В случае же порошковых красок в силу специфики технологии их нанесения впитывание порошка даже на пористую поверхность, практически не происходит, так как сухой напыляемый порошок не может проникать в микроскопические поры, а при его оплавлении из-за высокой вязкости расплава впитывания тоже не происходит.

Существует ещё один тип адгезии – хемосорбция. Хемосорбция обусловлена химическим взаимодействием покрываемой поверхности и лакокрасочного покрытия. В результате хемосорбционного взаимодействия образуются химические связи (ионная, ковалентная, координационная) с энергией от 65 до 1000 кДж/моль. Этот тип связи даёт высокую и устойчивую адгезию лакокрасочного покрытия не зависимо от шероховатости поверхности.

Чистый металл не может активно взаимодействовать с полимерным покрытием, так как для этого необходимо, чтобы полимер являлся, например, окислителем.

Хемосорбционное взаимодействие возможно при наличии на поверхности металла каких-либо неметаллических плёнок. В этих плёнках металл находится в окисленном состоянии и при определённых условиях может взаимодействовать с полимером с образованием металлорганических соединений.

Ниже приведён пример взаимодействия полиуретановых составов с оксидами и гидроксидами металлов.

R – N = C = O + MeOH → R – NH – COOMe

Для ещё большей наглядности ниже представлено структурное взаимодействие эпоксидного лакокрасочного материала с окисленной поверхностью металла (например, на поверхности металла есть плёнка гидроксида).

взаимодействие эпоксидного лакокрасочного материала с окисленной поверхностью металла

Таким образом, теперь понятно, что для обеспечения хорошей адгезии необходимо на металл нанести какую-либо хорошо сцеплённую с металлом неметаллическую плёнку.

Обычно в качестве таких плёнок используют конверсионные плёнки (нерастворимые соединения, полученные за счёт его взаимодействия металла с окисляющим раствором или с окисляющей газовой средой). Такими плёнками могут быть оксидные, хроматные, хромитные, но наиболее часто используются фосфатные плёнки. Такие плёнки вырастают из самого металла и имеют с ним прочную кристаллохимическую связь.

В свою очередь, лакокрасочное покрытие образует с этими плёнками прочную химическую связь, благодаря чему и обеспечивается прочная адгезия покрытия с основой.

В настоящее время промышленностью выпускаются специальные растворы для формирования на поверхности металла, так называемых, аморфных фосфатных плёнок, предназначенных для нанесения порошковых красок. Аморфные фосфатные плёнки в отличие от кристаллических плёнок бывают очень тонкими и практически беспористыми (как уже было показано выше, пористость для порошковых красок бесполезна и поэтому не нужна).

Примером таких составов являются специально разработанные и широко используемые в промышленности фосфатирующие композиции КФА-8 и КФА-10. Образующиеся на поверхности металла тонкие аморфные фосфатные плёнки обеспечивают высокую адгезию порошковых красок с оцинкованной поверхностью стальных деталей.

В последнее время всё чаще для этой цели на поверхности металла формируют конверсионные оксидные титано-циркониевые плёнки, которые в силу своих особенностей вступают в ещё более прочную химическую связь с лакокрасочным покрытием с обеспечением наивысшей адгезии. Соединения циркония и титана в конверсионном покрытии способны реагировать с функциональными группами краски, особенно с карбоксильными и гидроксильными группами, чем и объясняется высокая адгезия ЛКП.

Конверсионные растворы состоят из фтористоводородной и гексафторциркониевой кислоты H2ZrF6 (или же гексафтортитановой кислоты). Если требуется очень высокая коррозионная стойкость, необходимо их сочетание с органическим (плёнкообразующим) полимером. Раствор образует на очищенной поверхности цинка чрезвычайно тонкие (около 0,01 мкм) бесцветные конверсионные слои, состоящие из комплексного цирконий-цинкового или титано-цинкового продуктов.

Композиции для получения титано-циркониевых плёнок выпускаются как отечественной промышленностью, также имеется очень большой ассортимент импортных продуктов. В качестве одного из отечественных примеров можно назвать композицию ЦКН-85.

В вашем случае одной из причин плохой адгезии могло быть наличие на покрываемой поверхности жировых загрязнений или остатков не отмытого флюса. Если горячее цинкование проводилось на другом предприятии, то нужно выяснить, не проводилась ли какая либо дополнительная антикоррозионная обработка оцинкованной поверхности, например, гидрофобными составами. Если проводилась и в процессе транспортировки поверхность была загрязнена, необходимо проводить операцию обезжиривания.

С одной стороны, снятие хроматной плёнки желательно, так как шестивалентный хром является токсичным и его применение для товаров народного применения запрещено, тем более, что изделия предназначены для детей. С другой стороны, хроматная плёнка должна улучшать адгезию. Формально при наличии хроматной плёнки могут возникнуть проблемы с сертификацией вашей продукции.

Улучшение адгезии после снятия хроматной плёнки может быть объяснено повышением шероховатости и частичной очисткой поверхности в процессе травления в растворе ортофосфорной кислоты.

Появление проколов на поверхности лакокрасочного покрытия заочно объяснить трудно. Это может быть объяснено появлением на поверхности включений, образовавшихся после операции травления. Например, иногда при травлении зажиренной поверхности плёнка жира разрывается и собирается в капельки, которые могут препятствовать слиянию расплавляющихся частичек порошковой краски при оплавлении покрытия.

В любом случае нужно исключить вероятность загрязнения поверхности оцинкованных деталей в процессе транспортировки и хранения.

В.И. Мамаев

28.01.2020

Курсы повышения квалификации
в 2020 году
«Вопросы – ответы»
Никасил и его осаждение
на алюминий
Корректировка сульфаматного электролита никелирования
Как добиться хорошей адгезии порошкового покрытия?
Тёмные пятна при цинковании изделий сложного профиля
Вопрос о Курсах повышения квалификации по гальванике
Рекомендуемые книги по гальванике и гальванотехнике
Оксидирование алюминия и его сплавов. Скопинцев В.Д. (2015)
Никелирование. Мамаев В.И., Кудрявцев В.Н. (2014)
Сборник практических материалов для работников гальванических цехов (2012)
Цинкование. Техника и технология. Окулов В.В. (2008)
Фосфатирование. Григорян Н.С., Акимова Е.Ф., Ваграмян Т.А. (2008)
Электролитическое хромирование. Солодкова Л.Н., Кудрявцев В.Н. (2007)
Промывные операции в гальваническом производстве. Виноградов С.С. (2007)
Организация гальванического производства. Оборудование, расчёт производства, нормирование. Виноградов С.С. Изд. 2-е, под редакцией проф. В.Н. Кудрявцева (2005)
Экологически безопасное гальваническое производство. Виноградов С.С. Изд. 2-е, под ред. проф. В.Н. Кудрявцева (2002)
Тезисы докладов конференции «Покрытия и обработка поверхности» – 2015, 2014, 2013
Книги по гальванике (скачать)
НПП «СЭМ.М»

Rambler's Top100

 

© Российское общество гальванотехников – www.galvanicrus.ru, 2007—2020