Технологии подготовки поверхности

Технологии  подготовки поверхности

 
    При подготовки поверхности металла перед покраской применяются различные технологические процессы. Ниже приведены типовые схемы подготовки поверхности различных металлов.

Сталь

 
    При использовании горяче- и  холоднокатанной стали схема подготовки поверхности выглядит следующим способом:

 
Обезжиривание 
 
    Обезжиривание можно назвать одним из самых главных этапов подготовки. От качества очистки металла перед нанесением последующих защитных слоёв зависит адгезия всей защитной плёнки к поверхности металла.  При обезжиривании удаляются как маслянные, так и твёрдые загрязнения. Обезжиривающие составы состоят из нескольких компонентов:

• неорганических соединеий
• ПАВ и противопенных добавок
• органических соединений и растворителей

 

    Обезжиренные  детали представляются абсолютно  беззащитными перед процессами  коррозии и требуют покрытия  защитным слоем - фосфатом. 
  
 
Фосфатирование 
 
Различают два вида фосфатирования: железное и цинковое. 
 
    Результатом железного фосфатирования является образование на поверхности металла аморфной пленки фосфатного железа. Данный процесс является наиболее оптимальным способом подготовки поверхности перед покраской. Схема процесса подготовки поверхности может выглядеть так:

 
или так 

  

    Раздельное обезжиривание  и фосфатирование применяется  при сильной загрязнённости поверхности. Современные комбированные препараты позволяют проводить обезжиривание и фосфатирование одновременно, с результатом не уступающим раздельному процессу. 
    Препараты для железного фосфатирования концерна Chemetall  не представляют  угрозу для окружающей среды, так как содержат биологически разлагаемые детергенты. Единственной сложностью при утилизации могут представлять масла смытые с поверхности металла. 
    Коррозионная стойкость в камере солевого тума находится в пределах 300 часов. Применение такой дополнительной и недорогой операции как пассивация, позволяют получить коррозионную стойкость до 1 000 часов. Пассивирующие составы не содержат хрома. 
 
 
    Цинковое фосфатирование образует на поверхности металла покрытия кристаллической структуры. Данный процесс является более качественным и дорогостоящим по сравнению с процессом железного фосфатирования. 
    Полученная плёнка образуется не из материала подложки, как это происходит при железном фосфатировании, а из металла (ионы цинка, марганца, никеля, кальция) содержащегося в растворе. 
    Благодаря применению ускорителей, процесс получения мелкокристаллической, сплошной пленки можно сократить до 1-3,5 минут. 
 
Обычно процесс подготовки поверхности с применением цонкового фосфатирования выглядит так:

 
    Как показали  исследования, применение пассивации  при цинковом фосфатировании  фактически не сказывается на  коррозионной стойкости полученного  покрытия. Исходя из этого, пассивация может применятся для защиты мест с плохим фосфатным покрытием, которое может возникнуть при обрботке в неправильном агрегате струйной подготовки . 
    Эта технология является более сложной и требовательной, чем железное фосфатирование. Она гарантирует более высокую  коррозионную стойкость и является стандартной в автомобилестроении.Требования касаются не только применяемых препаратов, но и конструкции оборудования для струйной обработки. Неправильно спроектированное оборудование может привести к образованию некачественной цинкофосфатной пленки. Поэтому поставку препаратов оборудования необходимо поручить опытным, специализированным фирмам. 
 
    Завершающим этапом является сушка обработанных изделий. Необходимо учитывать, что температура детали не должна превышать 150°С, так как большие температуры могут разрушить фосфатный слой. 
  
 
Безфосфатная обработка 
 
    Благодаря разработкам крупных компаний занимающихся химической подготовкой поверхности уже сегодня существует альтернатива фосфатным покрытиям. Основной упор делается на применение кремнийорганических соединений. 
    Препараты на основе кремнийорганических соединений могут работать при низких температурах (10-15°С),  методом распыления и погружения, время обработки сокращается до нескольких секунд и отпадает необходимость в тщательном просушивании изделий. 
    С точки зрения экологии, кремнийорганические соединения являются наименее опасными, так как легко подвергаются нейтрализации. Благодаря низкому удельному расходу, обеспечивается снижение затрат на подготовку поверхности изделия. 
 
Технологический процесс состоит из трех этапов:

 

 
 
 
Оцинкованная сталь

 
Процесс подготовки оцинкованной стали перед порошковой покраской коротко можно представить  в таком виде:

 

Обезжиривание. 
 
Для обезжиривания оцинкованной поверхности применяют составы с более слабой щелочностью или нейтральные, работающие при более низкой температуре и концентрации, так как оцинкованная поверхность является менее загрязненной твердыми веществами и маслами, чем черный металл. 
В случае одновременной обработки деталей из черной и оцикованной стали  необходимо применять растворы, производители которых гарантируют одновременную обработку стали и цинка. 
 
Железное фосфатирование. 
 
Для обработки оцинкованной поверхности, стандартные железофосфатные растворы обогощают фторсодержащими присадками. 
Течение процесса не изменяется и является идентичным, как и в случае с обычной сталью, что позволяет одновременно обрабатывать, на одной линии детали, изготовленные из различных металлов. 
 
Цинковое фосфатирование. 
 
В случае цинк-фосфатной обработки оцинкованной стали и деталей из неё изготовленных, процесс не имеет  изменений. 
Применение безникелевых растворов может привести к снижению адгезии лакокрасочной пленки. По сравнению с черным металлом, процесс протекает быстрее и проще, уменьшенное шламообразование. 
 
Безфосфатная обработка. 
 
Производители составов не рекомендуют применение фторсодержащих присадок. 
 
Пассивирование хромом, хроматирование. 
 
Пассивация защищает поверхность цинка от коррозии, но не является подходящей подготовкой поверхности под окраску. Тем не менее, возможно применение специальных процессов хроматирования поверхности цинка на металлургических заводах по оцинковке листа и ленты. Однако этот процесс довольно сложный и трудоёмкий. 
 
Полимерная пассивация. 
 
Полимерная обработка является альтернативным методом химической обработки поверхности перед окраской, как оцинковонного листа, так и черной стали, алюминия. 
В отличии от пассивации хромом, поверхность легко окрасить так как полимерная пленка, гарантирует отличную адгезию лакокрасочного материала к подложке. 
Сокращенно технологический процесс сводится к следующему:

 
Применение этой технологии имеет  много преимуществ, в т. ч. возможность обработки разных металлов (сталь, цинк, алюминий), сокращение производственного цикла (отсуствует промывка), и прежде всего очень хорошую коррозионную стойкость.  

  
 
Алюминий

Подготовить поверхность алюминия перед покраской  можно следующими способами:

• Анодирование
• Хроматирование желтое
• Хроматирование зелёное
• Безхромовая обработка
• Фосфатирофание железное
• Фосфатирование цинковое
• Полимерная обработка

Анодирование. 
 
Из-за высокой стоимости эта технология почти повсеместно заменяется хроматированием. 
 
Хроматирование желтое 
 
Благодаря отличной коррозионной стойкости хроматирование может служить как окончательное защитное покрытие конструкций из алюминия, однако основным назначением является подготовка поверхности под окраску. Этот процесс широко применяется во всем мире. Сокращенно процесс будет выглядеть так:

или:

 

  
Хроматирование  зеленое. 
 
В отличии от хроматирования желтого, покрытия получаемые при зелёном хроматировании не содержат шестивалентного хрома и могут применятся в пищевой промышленности. Хроматирование зеленое применяют как для окончательной защиты поверхности, так и перед нанесением лакокрасочного покрытия. Процесс обработки практически аналогичен процессу желтого хроматированния. 
 
Безхромовая обработка 
 
В последнее время ведутся интенсивные исследования с целью заменить хром содержащие технологии на не содержащие хром. Только некоторые из этих исследований получили признание (QUALICOAT или GSB), а также промышленное применение. 
Неудобство заключается в том, что полученные пленки  - бесцветны. 
Протекание процесса аналогично как и при хроматировании:

 
SAM (Sell Anssembling Molecules) – это запатентованная  и внедренная в производство  концерном Chemetall технология, которая основывается на образовании на поверхности алюминия мономолекулярной пленки. 
Раствор SAM не содержит тяжелых металлов, фторсодержащих ускорителей и других опасных соединений. 
Простейшаятехнология процесса SAM  принимает вид:

 
Силаны – растворы на основе кремний  органических соединений, задачей которых является обеспечение достаточной коррозионной стойкости и адгезии к подложке 
 
Железное и цинковое фосфатирование 
 
Не применяется для обработки алюминиевых профилей, но может применятся в автомобилестроении. 
 
Полимерная обработка 
 
Результаты по адгезии и коррозионной стойкости при полимерной обработки превосходят по своим показателям хроматирование. Эта технология является более дорогой чем хроматирование, но дешевле чем анодирование. 
В сокращённом виде техпроцесс выглядит следующим образом: