Почему перед покрытием металлической поверхности важно уделять внимание её обработке?

Thread Content

На поверхности стали часто встречаются ржавчина, оксидный налет, масляные пятна и т. д. Оксидный налет – это чешуйчатый слой, образующийся на стали во время термической прокатки при высоких температурах. Его коэффициент расширения меньше, чем у самой стали; к тому же он легко трескается под действием циклов нагрева и охлаждения. Размер ячейки кристаллической решетки железа составляет 2,86 ангстрем, а у оксида железа – 8,3 ангстрема. Поэтому оксидный налет плохо прилипает к поверхности стали; со временем он отслаивается. Кроме того, он хрупкий и нецельный, поэтому через его щели может проникать вода. Потенциал оксидного покрытия выше, чем потенциал стали; во влажных условиях формируется коррозионная батарея, при которой оксидное покрытие выступает в роли катода, а сталь — анода. К тому же в этот момент площадь оксидного слоя велика, а площадь стали в зазорах мала, то есть существует большой катод и маленький анод, что приводит к образованию участков интенсивной коррозии. Под ослабленной оксидной пленкой концентрация кислорода низкая, а снаружи — высокая, что приводит к образованию электрохимического элемента на основе разницы концентраций кислорода. Поэтому перед покраской необходимо устранить оксидную пленку. С технической точки зрения полимеров краски не только образуют тонкие полимерные пленки, но также являются хорошими клеями. Простая пластиковая пленка не может предотвратить коррозию металла; она должна плотно прилегать к поверхности стали. Обычно краска прилипает к металлической поверхности благодаря полярной притягательной силе вторичных связей между молекулами. Величина этой силы обратно пропорциональна шестой степени расстояния между молекулами: чем меньше расстояние, тем больше сила притяжения ； Но диапазон силы притяжения должен быть не более 5 ангстрем, то есть не более трех раз диаметр атома кислорода. Поэтому, если на поверхности стали есть масляные загрязнения, даже в виде однослойного слоя толщиной более 5 ангстрем, это приведет к потере адгезии покрытия. Но когда поверхность стали покрывается жиром, свободная энергия её внешнего слоя снижается до определенного уровня; иногда она даже становится ниже, чем у некоторых красок. В таких случаях не только сильно снижается способность к сцеплению с поверхностью, но и может возникнуть усадка. В таких ситуациях иногда можно использовать масляные краски (имеющие низкую свободную энергию поверхности); однако краски с высокой полярностью, такие как эпоксидные или полиуретановые, не могут прилипнуть к поверхности. Поэтому обработка металлических поверхностей предполагает не только удаление ржавчины, но и смази. Ржавчина на стальной поверхности представляет собой разреженные оксиды, такие как γ-FeOOH, α-FeOOH, Fe2O3. В промышленных районах, где присутствует SO2, в слое ржавчины содержится ферросульфат ； В ржавчинном слое, находящемся в прибрежных районах, присутствует хлорид натрия. Все эти примеси способствуют коррозии: ферросульфат под действием воды распадается с образованием серной кислоты, которая, в свою очередь, разрушает железо и снова превращается в ферросульфат. Такой процесс продолжается по циклу. Поэтому необходимо устранить ржавчину, причем сульфат железа находится глубоко в дне коррозионных ям (это называется «гнездом сульфата железа»), и его трудно полностью удалить. Иногда перед обработкой пескоструйным способом его нужно сначала вымыть чистой водой.