RU2430130C2 - Priming composition for protecting metal surfaces from corrosion - Google Patents
Priming composition for protecting metal surfaces from corrosion Download PDFInfo
- Publication number
- RU2430130C2 RU2430130C2 RU2009138375/05A RU2009138375A RU2430130C2 RU 2430130 C2 RU2430130 C2 RU 2430130C2 RU 2009138375/05 A RU2009138375/05 A RU 2009138375/05A RU 2009138375 A RU2009138375 A RU 2009138375A RU 2430130 C2 RU2430130 C2 RU 2430130C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- corrosion
- rust
- composition
- metal surfaces
- Prior art date
Links
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к одноупаковочным составам холодной сушки типа преобразователя ржавчины (грунты, грунт-краски, грунт-эмали) и может быть использовано для изготовления однослойных и многослойных покрытий в различных отраслях промышленности для капитальных ремонтов инженерных и гидротехнических сооружений, энергетических установок, оборудования химической и металлургической промышленности, опор ЛЭП и других промышленных металлоконструкций из черных металлов, эксплуатируемых в условиях интенсивного атмосферного воздействия, морской и пресной воде.The invention relates to single-pack cold-drying compositions such as a rust converter (primers, primer-paint, primer-enamel) and can be used for the manufacture of single-layer and multi-layer coatings in various industries for overhauls of engineering and hydraulic structures, power plants, chemical and metallurgical equipment industry, power transmission towers and other industrial metal structures made of ferrous metals, operated in conditions of intense atmospheric exposure, Orsk and fresh water.
Интенсивное атмосферное воздействие требует применения эффективных способов подготовки поверхности при нанесении любых лакокрасочных покрытий для обеспечения долговременной защиты металла от коррозии.Intensive atmospheric exposure requires the use of effective methods of surface preparation when applying any coatings to ensure long-term protection of the metal from corrosion.
Относительное изменение сроков службы покрытия от способа подготовки поверхности характеризуется следующими данными, лет: абразивоструйная очистка - 8; термоабразивная - 7; химическая очистка (травление кислотами) - 6; очистка механизированным инструментом - 5,5; ручная очистка от ржавчины - 4; применение преобразователей ржавчины - 1,5 (А.С. Дринберг и др. Антикоррозионные грунтовки. Санкт-Петербург,2006 г.).The relative change in the service life of the coating from the method of surface preparation is characterized by the following data, years: abrasive blasting - 8; thermoabrasive - 7; chemical cleaning (acid etching) - 6; cleaning with a mechanized tool - 5.5; manual cleaning of rust - 4; the use of rust converters - 1.5 (A.S. Drinberg et al. Anticorrosion primers. St. Petersburg, 2006).
В некоторых отраслях промышленности применение преобразователей ржавчины не рекомендуется, особенно в средне- и высокоагрессивных средах. Как видно, характер и состояние защищаемой поверхности в значительной степени является определяющим фактором защиты от коррозии, поскольку коррозионное разрушение металла сопряжено с образованием сложного непостоянного состава ржавчины и окалины, которые необходимо удалять перед нанесением покрытия.In some industries, the use of rust converters is not recommended, especially in medium- and highly aggressive environments. As can be seen, the nature and condition of the surface to be protected is to a large extent a determining factor in corrosion protection, since the corrosion destruction of the metal is associated with the formation of a complex, unstable composition of rust and scale, which must be removed before coating.
Ржавчина представлена смесью гидроокисей и окислов двух- и трехвалентного железа, а также сульфатов и хлоридов железа, присутствующих в значительных количествах в промышленной атмосфере.Rust is a mixture of hydroxides and oxides of ferrous and ferric iron, as well as iron sulfates and chlorides, present in significant quantities in an industrial atmosphere.
Окалина является продуктом газовой коррозии металла, возникает в процессе прокатки стали при температуре 500°C и выше и состоит из окислов железа: оксида - FeO, магнетита - Fe3O4, гематита и маггемита - Fe2O3. Толщина слоя окалины составляет 5-80 мкм. Нанесение покрытия на окалину, в том числе и преобразователя ржавчины, не допускается. Ее необходимо удалять струйной или химической очисткой. Затраты на струйную очистку при этом достигают 60-80% мас. от общих затрат на покрытие.Scale is a product of gas metal corrosion, occurs during the rolling of steel at a temperature of 500 ° C and higher and consists of iron oxides: oxide - FeO, magnetite - Fe 3 O 4 , hematite and maghemite - Fe 2 O 3 . The thickness of the scale layer is 5-80 microns. Coating of scale, including the rust converter, is not allowed. It must be removed by blasting or chemical cleaning. The costs of blasting at the same time reach 60-80% wt. of the total cost of coverage.
В науке и технике известны многочисленные одно- или двухупаковочные составы в органо- или водоразбавляемых формах различной эффективности, предназначенные для защиты от коррозии прокорродировавших поверхностей.Numerous one- or two-pack compositions are known in science and technology in organo- or water-borne forms of various efficiencies designed to protect corroded surfaces from corrosion.
Так, например, широко известны промышленно выпускаемые составы для защиты металлов от коррозии на основе различных пленкообразователей - алкидных - различной степени жирности, эпоксидные, стиролалкидные, фенольные, поливиниловые, поливинилхлоридные и другие. Известные составы содержат также спирты, антикоррозионные пигменты, ингибиторы коррозии, комплексообразователи, наполнители, органические растворители, ортофосфорную кислоту или фосфониевые соединения (см. например, А.С.Дринберг и др. «Антикоррозионные грунтовки». С.-Петербург, 2006, с.86-93; И.Л.Розенфельд и др. «Антикоррозионные грунтовки и ингибированные лакокрасочные покрытия». М.: Химия, 1980, с.142-152, Обзоры: В.А.Войтович. «Торжество преобразователей ржавчины». Журнал «СтройПРОФИль», №3(49) и №4950), 2006, В.А.Войтович. «Преобразователи ржавчины, их прошлое и настоящее». Журнал «Коррозия: материалы, защита», №10, 2005, с.32-37).So, for example, industrially produced compositions for protecting metals from corrosion based on various film-forming agents - alkyd - of varying degrees of fat content, epoxy, styrene-alkalide, phenolic, polyvinyl, polyvinyl chloride and others are widely known. Known compositions also contain alcohols, anti-corrosion pigments, corrosion inhibitors, complexing agents, fillers, organic solvents, phosphoric acid or phosphonium compounds (see, for example, A.S. Drinberg et al. “Anticorrosion primers.” St. Petersburg, 2006, p .86-93; I.L. Rosenfeld et al. “Anticorrosion primers and inhibited paint coatings.” M .: Chemistry, 1980, p.142-152, Reviews: V. A. Voitovich. “The triumph of rust converters.” Journal “StroyPROFIL”, No. 3 (49) and No. 4950), 2006, V.A. Voitovich. "Rust Converters, Their Past and Present." The journal "Corrosion: materials, protection", No. 10, 2005, p.32-37).
Известен также состав для защиты и восстановления прокорродировавших поверхностей, включающий, мас.%: 20,0-30,0 эпоксидную диановую смолу с эпоксидным эквивалентным весом 450-500; 12,0-25,0 пигменты; 12,0-25,0 наполнители; 20,0-30,0 полиамидный отвердитель Версамид 115, органический растворитель - остальное. [Патент RU №2304601, МПК C09D 5/08, C09D 5/12, C09D 163/02, 2007.]Also known is a composition for protecting and restoring corroded surfaces, including, wt.%: 20.0-30.0 epoxy diane resin with an epoxy equivalent weight of 450-500; 12.0-25.0 pigments; 12.0-25.0 fillers; 20,0-30,0 polyamide hardener Versamide 115, organic solvent - the rest. [Patent RU No. 2304601, IPC C09D 5/08, C09D 5/12, C09D 163/02, 2007.]
Известен состав, содержащий, мас.%: 8-20 бутадиен-стирольного термоэластопласта ДСТ-30; 9-17 инден-кумароновой смолы; 0,7-3,0 эпоксидно-диановой смолы; 18-21 пигмента-наполнителя "Прокаль"; 1,2-3,0 технического углерода П-803; 1,2-1,6 гидрофобизатора - полиметилсилоксановая жидкость ПМС-200; 0,1-0,2 стабилизатора "Нафтам-2"; толуол - остальное. [Патент RU 2245892, МПК C09D 109/06, C09D 5/08, C09D 109/06, C09D 157:02, C09D 163:02, C09D 183:04, 2005.]A known composition containing, wt.%: 8-20 butadiene-styrene thermoplastic elastomer DST-30; 9-17 inden-coumarone resin; 0.7-3.0 epoxy diane resin; 18-21 pigment filler "Procal"; 1.2-3.0 carbon black P-803; 1.2-1.6 water repellents - PMS-200 polymethylsiloxane liquid; 0.1-0.2 stabilizer "Naphtham-2"; toluene - the rest. [Patent RU 2245892, IPC C09D 109/06, C09D 5/08, C09D 109/06, C09D 157: 02, C09D 163: 02, C09D 183: 04, 2005.]
Наиболее близким к предлагаемому по назначению и достигаемому техническому результату является композиция для защиты поверхности изделий и конструкций из металлов от коррозии, содержащая, мас.%: 20,0-44,0 связующего, в качестве которого используют алкидный лак ПФ-053 или ГФ-352 и алкидно-стирольную смолу; 7,0-23,2 пигментов - фосфат цинка, алюминиевую пудру, углерод, тетраоксихромат цинка и др.; 5,0-22,0 наполнителя - микротальк, слюда, микробарит; 0,8-5,0 антикоррозионную добавку - танин и его производные; 0,5 загустителя; 0,5 добавки для улучшения свойств поверхности; 0,5 стиролизованного льняного масла и органический растворитель - остальное (патент RU №2246512 С1, 20.02.2005).Closest to the intended purpose and the technical result achieved is a composition for protecting the surface of metal products and structures from corrosion, containing, wt.%: 20.0-44.0 binder, which is used as an alkyd varnish PF-053 or GF- 352 and alkyd-styrene resin; 7.0-23.2 pigments - zinc phosphate, aluminum powder, carbon, zinc tetraoxychromate, etc .; 5.0-22.0 filler - microtalc, mica, microbarite; 0.8-5.0 anticorrosive additive - tannin and its derivatives; 0.5 thickener; 0.5 additives to improve surface properties; 0.5 styrene linseed oil and an organic solvent - the rest (patent RU No. 2246512 C1, 02.20.2005).
Известные составы относятся, как правило, к одному из следующих видов материалов: грунтовки-преобразователи, преобразователи ржавчины или грунт-краски (грунт-эмали) по ржавчине и наносятся на поверхность изделий и конструкций одним из трех способов: пенетрирование (пропитка) с использованием пропиточных составов; применение стабилизаторов ржавчины; применение преобразователей ржавчины. Грунт-краски (грунт-эмали), в которым относится и прототип, рекомендуются к применению в качестве самостоятельного покрытия или в составе комплексных защитных покрытий, остальные материалы применяют только как грунтовки под лакокрасочное покрытие.Known compositions generally relate to one of the following types of materials: primers-converters, converters of rust or primer-paint (primer-enamel) for rust and are applied to the surface of products and structures in one of three ways: penetration (impregnation) using impregnation compositions; the use of rust stabilizers; application of rust converters. Primer paints (primer enamels), which include the prototype, are recommended for use as an independent coating or as part of complex protective coatings, the rest of the materials are used only as primers for paintwork.
Все известные в литературе и технике составы по ржавчине в той или иной мере тормозят коррозионный процесс, реализуя изоляционные свойства покрытия, но даже самые лучшие из них не обеспечивают 100%-ную изоляцию от агрессивной среды.All rust compositions known in literature and technology in one way or another inhibit the corrosion process by realizing the insulating properties of the coating, but even the best of them do not provide 100% isolation from the aggressive environment.
Проникновение воды через покрытие способствует продолжению протекания коррозии под пленкой, что еще опаснее, чем поверхностная коррозия. Нарушение сплошности покрытия в результате механических нагрузок и перепадов температуры при эксплуатации конструкций вызывают ускоренную коррозию под пленкой. Кроме того, все известные составы, в том числе состав по прототипу, применяются при толщине ржавчины не более 100 мкм, а при нанесении покрытия по окалине, особенно толстослойной, оказываются непригодными. Нанесение покрытий на поверхность с толщиной окалины 5-80 мкм возможно лишь после струйной подготовки либо после химического травления, что неприемлемо для крупногабаритных конструкций.The penetration of water through the coating contributes to the continuation of corrosion under the film, which is even more dangerous than surface corrosion. Violation of the continuity of the coating as a result of mechanical stress and temperature changes during the operation of structures cause accelerated corrosion under the film. In addition, all known compositions, including the composition of the prototype, are used when the thickness of the rust is not more than 100 μm, and when coating on scale, especially thick-layer, are unsuitable. Coating on a surface with a scale thickness of 5-80 microns is possible only after blasting or after chemical etching, which is unacceptable for large structures.
Задачей настоящего изобретения является создание быстросохнущего грунтовочного состава, который может быть использован для защиты металлической поверхности с толстым слоем ржавчины и/или окалины без ее предварительной механической обработки.The present invention is the creation of a quick-drying primer composition that can be used to protect a metal surface with a thick layer of rust and / or scale without prior mechanical processing.
Поставленная задача решается тем, что предлагается состав, содержащий пленкообразователь, в качестве которого используют алкидный лак, смесевые пигменты, комплексообразователь, неорганический наполнитель и приемлемый органический растворитель, при этом пленкообразователь дополнительно содержит синтетический хлоркаучук, в качестве смесевых пигментов используют смесь оксида цинка, порошка цинка и слюдяного железа, в качестве комплексообразователя используют органический комплексообразователь и дополнительно содержит смесь спиртов типа С2-С4 при следующем соотношении компонентов, мас.%:The problem is solved in that a composition is proposed containing a film former, which is used as an alkyd varnish, mixed pigments, a complexing agent, an inorganic filler and an acceptable organic solvent, while the film former further comprises synthetic chlorinated rubber, a mixture of zinc oxide and zinc powder is used as mixed pigments and mica iron, an organic complexing agent is used as a complexing agent and further comprises a mixture of alcohol in type C 2 -C 4 in the following ratio of components, wt.%:
Алкидный лак применяют в виде полуфабрикатного лака марки ПФ-053 с кислотностью не более 20 мг КОН/г по ТУ 2311-277-05744283-2007 или другому нормативному документу по качеству, соответствующему качеству указанного лака. Алкидный лак марки ПФ-053 представляет собой полуфабрикатный пентафталевый лак в виде раствора пентафталевой смолы, модифицированной растительными маслами, жирными кислотами растительного и талового масла в органических растворителях, производится в промышленных масштабах и широко известен специалистам как материал для изготовления пентафталевых лакокрасочных материалов (Лившиц М.Л., Пшиялковский Б.И. «Лакокрасочные материалы». Москва, Химия, 1982, с.21-35).Alkyd varnish is used in the form of semi-finished varnish PF-053 with an acidity of not more than 20 mg KOH / g according to TU 2311-277-05744283-2007 or another regulatory document for the quality corresponding to the quality of the specified varnish. PF-053 alkyd varnish is a semi-finished pentaphthalic varnish in the form of a solution of pentaphthalic resin modified with vegetable oils, fatty acids of vegetable and tallow oils in organic solvents, produced on an industrial scale and is widely known to specialists as a material for the manufacture of pentaphthalic coatings (Livshits M. L., Pshiyalkovsky B. I. “Paintwork materials. Moscow, Chemistry, 1982, p.21-35).
Синтетический хлоркаучук, используемый в качестве модификатора, соответствует хлорированному олефиновому полимеру с содержанием хлора 63-65 мас.%, марки PERGUT S20 производства фирмы Байер или других марок и производителей с аналогичной характеристикой. Хлоркаучук PERGUT S20 представляет собой синтетический хлоркаучук, т.е. продукт хлорирования синтетического изопренового каучука. PERGUT S20 полностью хлорированный олефиновый полимер плотностью 1,5 г/мл общей формулы С10Н11Сl7. Указанный хлоркаучук является полным аналогом хлорированного натурального каучука и используется для тех же целей - для производства защитных красок, покрытий, клеев по металлу.Synthetic chlorinated rubber used as a modifier corresponds to a chlorinated olefin polymer with a chlorine content of 63-65 wt.%, Brand PERGUT S20 manufactured by Bayer or other brands and manufacturers with a similar characteristic. Chlorinated rubber PERGUT S20 is a synthetic chlorinated rubber, i.e. chlorination product of synthetic isoprene rubber. PERGUT S20 is a fully chlorinated olefin polymer with a density of 1.5 g / ml of the general formula C 10 H 11 Cl 7 . The specified chlorinated rubber is a complete analogue of chlorinated natural rubber and is used for the same purposes - for the production of protective paints, coatings, adhesives for metal.
Модификация алкидов хлоркаучуком осуществляется путем физического смешения при незначительном подогреве (до 40°С). Совместное использование адкидного лака и синтетического хоркаучука в качестве пленкообразователя приводит к тому, что молекулы хлоркаучука присоединяются по группам ОН- алкидных смол, образуя модифицированный пленкообразователь с новыми свойствами.Alkyd modification with chlorinated rubber is carried out by physical mixing with slight heating (up to 40 ° C). The joint use of adkyd varnish and synthetic hot rubber as a film former leads to the fact that chlorinated rubber molecules are attached to OH - alkyd resin groups, forming a modified film former with new properties.
В качестве смесевого пигмента используют смесь порошка цинка, синтетического или природного слюдяного железа (железной слюдки) и оксида цинка, предпочтительно в соотношении, мас.%: порошок цинка 44, слюдяное железо 45, оксид цинка 11. В качестве порошка цинка используют любой высокодисперсный порошок отечественного или импортного производства, качество которого соответствует ИСО 3549:1995 независимо от формы частиц. Оксид цинка должен содержать 99,0-99,5 мас.% основного вещества и соответствовать ГОСТ 10262-73. Слюдяное железо (оксид железа) синтетический или природный используют в виде прозрачных чешуек серого цвета по ИСО 10601, например марок MIOX SG, MIOX DB с металлическим блеском фирмы Кертнер Монтан Индастри или других марок или других производителей, качество которых соответствует ИСО 10601.As a mixed pigment, a mixture of zinc powder, synthetic or natural mica iron (iron mica) and zinc oxide is used, preferably in the ratio, wt.%: Zinc powder 44, mica iron 45, zinc oxide 11. Any highly dispersed powder is used as zinc powder domestic or imported, the quality of which corresponds to ISO 3549: 1995, regardless of the shape of the particles. Zinc oxide should contain 99.0-99.5 wt.% The basic substance and comply with GOST 10262-73. Synthetic or natural mica iron (iron oxide) is used in the form of transparent gray flakes according to ISO 10601, for example, MIOX SG, MIOX DB brands with a metallic luster from Kertner Montan Industry or other brands or other manufacturers whose quality corresponds to ISO 10601.
В качестве органического комплексообразователя используют известные в этой области танин (глюкозид галловой кислоты) и его производные (сложные эфиры фенолкарбоновых кислот и простейших углеводов, содержащихся в растениях), например, препараты по ТУ 6-09-50-2366-80 или ТУ 937327200281074-00, либо один из известных диоксибензолов, например, пирокатехин или резорцин. Предпочтительно, использование импортных производных танина под торговым названием Корродур фирмы Швегман (Германия) или Аскофор-АС фирмы Когнис (Германия). Танин выпускается в виде технического аморфного порошка светло-желтого цвета, растворимого в воде, спирте и ацетоне и содержащего 80-81% мас. основного вещества.As an organic complexing agent, tannin (gallic acid glucoside) and its derivatives (esters of phenolcarboxylic acids and simple carbohydrates contained in plants) are used, for example, preparations according to TU 6-09-50-2366-80 or TU 937327200281074- 00, or one of the known dioxibenzenes, for example, pyrocatechol or resorcinol. Preferably, the use of imported derivatives of tannin under the trade name Korrodur company Schwegman (Germany) or Ascophor-AC company Cognis (Germany). Tannin is available in the form of a technical amorphous powder of light yellow color, soluble in water, alcohol and acetone and containing 80-81% wt. the main substance.
Для приготовления смеси спиртов типа C2-C4 используют спирты нормального и изостроения, в частности этиловый спирт (ГОСТ 18300), бутиловый спирт (ГОСТ 5208) и изобутиловый спирт (ГОСТ 9805). Спирты используют предпочтительно в соотношении: этиловый:бутиловый:изобутиловый спирты=1,0:1,0:1,4 соответственно.For the preparation of a mixture of alcohols of type C 2 -C 4 , normal and iso-building alcohols are used, in particular ethyl alcohol (GOST 18300), butyl alcohol (GOST 5208) and isobutyl alcohol (GOST 9805). Alcohols are preferably used in the ratio: ethyl: butyl: isobutyl alcohols = 1.0: 1.0: 1.4, respectively.
В качестве органического растворителя используют любой приемлемый для этих целей растворитель, например ксилол нефтяной по ГОСТ 10214-78.As an organic solvent, any solvent suitable for these purposes is used, for example, xylene petroleum according to GOST 10214-78.
В качестве неорганического наполнителя может использоваться любое известное для этих целей вещество, например, тальк, микротальк, финнтальк марки M15 SQ или любой другой с содержанием частиц менее 20 мкм не менее 95 мас. %.As the inorganic filler, any substance known for these purposes can be used, for example, talc, microtalc, finntalk of the brand M15 SQ or any other with a particle content of less than 20 microns of at least 95 wt. %
Сравнение заявляемого состава с известным позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна», т.к. предлагаемый состав содержит новое пленкообразующее, новый смесевой пигмент, новую пропитывающую смесь спиртов, органический комплексообразователь в определенном соотношении компонентов.Comparison of the claimed composition with the known allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty", because the proposed composition contains a new film-forming, a new mixed pigment, a new impregnating mixture of alcohols, an organic complexing agent in a certain ratio of components.
Известно, что покрытия надежно защищают поверхность железа и стали от коррозии, осуществляя электрохимическую защиту, поскольку природа процесса образования ржавчины в атмосфере, воде и почве является электрохимической. Известно также, что продуктами атмосферной коррозии железа является ржавчина, состоящая, в основном, из гидроксидов различной степени окисленности и солей железа, а продуктами термического окисления стали является окалина, которая представляет собой смесь окислов двух и трехвалентного железа. Ржавчина во влажной атмосфере имеет более положительный потенциал, чем железо (сталь), поэтому на поверхности появляется коррозионный ток, что приводит к быстрому разрушению металла. Окалина не имеет положительного потенциала, однако из-за своей хрупкости и неравномерности по толщине образует трещины, что приводит к потере сплошности и, как результат, появлению ржавчины. Неоднородность природы и фазового состава продуктов коррозии железа, существование в различных кристаллических формах - минералах, создающих положительный потенциал на стальной поверхности, не позволили до настоящего времени создать способы надежной долговременной защиты прокорродировавших поверхностей без применения струйной очистки. Среди многообразия продуктов коррозии в составе ржавчины содержится в небольшом количестве сложный оксид железа Fe·Fe2O4 - магнетит, который обладает существенными отличиями от других продуктов коррозии, представляет собой плотное вещество, прочно сцепленное с металлической подложкой вследствие близости константы кристаллической решетки к константе решетки железа, не гигроскопичен, токопроводен, обладает ферромагнитными свойствами, не приобретает положительного потенциала, поэтому не интенсифицирует электрохимическую коррозию. В составе окалины магнетита содержится более 30%. В составе ржавчины он присутствует в незначительных количествах из-за непрерывного взаимодействия продуктов коррозии между собой.It is known that coatings reliably protect the surface of iron and steel from corrosion, providing electrochemical protection, since the nature of the process of rust formation in the atmosphere, water and soil is electrochemical. It is also known that the products of atmospheric corrosion of iron are rust, which consists mainly of hydroxides of various degrees of oxidation and iron salts, and the products of thermal oxidation of steel are scale, which is a mixture of oxides of ferric and ferric. Rust in a humid atmosphere has a more positive potential than iron (steel), so a corrosive current appears on the surface, which leads to the rapid destruction of the metal. Scale does not have a positive potential, however, due to its brittleness and unevenness in thickness, it forms cracks, which leads to a loss of continuity and, as a result, the appearance of rust. The heterogeneity of the nature and phase composition of iron corrosion products, the existence in various crystalline forms - minerals that create a positive potential on a steel surface, have not allowed to create methods for reliable long-term protection of corroded surfaces without the use of blasting. Among the variety of corrosion products, rust contains a small amount of complex iron oxide Fe · Fe 2 O 4 - magnetite, which has significant differences from other corrosion products, is a dense substance, firmly adhered to the metal substrate due to the proximity of the crystal lattice constant to the lattice constant iron is not hygroscopic, conductive, has ferromagnetic properties, does not acquire a positive potential, therefore, does not intensify electrochemical corrosion. Magnetite scale contains more than 30%. In the composition of rust, it is present in insignificant amounts due to the continuous interaction of the corrosion products among themselves.
Предлагаемый нами состав позволяет превратить все окисные продукты и соли железа в магнетит путем их восстановления цинком в среде заявляемого раствора полимера, комплексообразователя и пропитывающих добавок - спиртов. Несмотря на то что восстанавливающие свойства мелкодисперсного цинкового порошка (пыли) широко известны, в заявляемой композиции совокупность ингредиентов обеспечивает протекание нового механизма преобразования ржавчины и окалины, обусловленного тем, что используемый органический комплексообразователь (танин и его производные, либо диоксибензолы) способствуют образованию таннатов цинка, обладающих высокими восстановительными свойствами и электрохимической активностью. Процесс восстановления протекает на границе раздела между ржавчиной (и/или окалиной) и сырым слоем покрытия в спиртовой среде нейтральной области при pH 6,5-8,5 и катодной поляризации стали в пределах температур от минус 15 до +40°C. В этих условиях восстанавливаются гидроокиси, окиси, перекисные соединения железа, а его растворимые соли (сульфаты, хлориды) превращаются в нерастворимые комплексные соединения, двойные или простые гидрооксосоли, например, Fe2[ZnCl4], Zn2Fe(ОН)6Cl3•хН2O и другие более сложные составы.Our composition allows us to turn all oxide products and iron salts into magnetite by reducing them with zinc in the medium of the inventive polymer solution, complexing agent and impregnating additives - alcohols. Despite the fact that the restoring properties of finely dispersed zinc powder (dust) are widely known, in the claimed composition, the combination of ingredients provides a new mechanism for the conversion of rust and scale, due to the fact that the used organic complexing agent (tannin and its derivatives, or dioxibenzenes) contribute to the formation of zinc tannates, possessing high reducing properties and electrochemical activity. The recovery process takes place at the interface between rust (and / or scale) and the wet coating layer in the alcohol medium of the neutral region at pH 6.5-8.5 and cathodic polarization of steel in the temperature range from minus 15 to + 40 ° C. Under these conditions, hydroxides, oxides, peroxides of iron are reduced, and its soluble salts (sulfates, chlorides) are transformed into insoluble complex compounds, double or simple hydroxo salts, for example, Fe 2 [ZnCl 4 ], Zn 2 Fe (OH) 6 Cl 3 • xH 2 O and other more complex formulations.
Известно, что танин или его производные образуют с соединениями железа хелатные комплексы. Известно также, что большинство стабилизаторов ржавчины превращают продукты коррозии в магнетит и что процесс превращения зависит от pH и состава раствора (Кузнецов Ю.И.// Защита металлов. 2000, том 36, №2. Шайдурова Г.И. и др. ЛКМ, 1999, №5, ЛКМ 2002, №12, ЛКМ, 2005, №12). Однако все известные составы с применением танина применялись для обработки окисных продуктов железа в кислой среде, в которой параллельно с восстановлением протекали процессы гидролиза и окисления. Стабилизация ржавчины осуществлялась не полно, в результате чего часть гидроокисей, сульфаты и хлориды железа оставались под покрытием в первоначальной форме. В этом случае коррозионный процесс лишь замедлялся, но не прекращался и продолжал протекать уже под пленкой. Срок службы такого покрытия, естественно, не высок.It is known that tannin or its derivatives form chelate complexes with iron compounds. It is also known that most rust stabilizers turn corrosion products into magnetite and that the conversion process depends on the pH and composition of the solution (Kuznetsov Yu.I. // Metal Protection. 2000, Volume 36, No. 2. Shaidurova GI and other coatings , 1999, No. 5, LMC 2002, No. 12, LMC, 2005, No. 12). However, all known compositions using tannin were used to treat iron oxide products in an acidic medium, in which hydrolysis and oxidation processes proceeded in parallel with the reduction. Rust was not stabilized completely, as a result of which part of the hydroxides, sulfates and iron chlorides remained under the coating in its original form. In this case, the corrosion process only slowed down, but did not stop and continued to flow already under the film. The service life of such a coating is naturally not high.
При нанесении заявляемой композиции на стальную поверхность, состоящую из толстослойной ржавчины и окалины, используемое пленкообразующее и смесь спиртов обеспечивают оптимальные условия для образования хеллатных комплексов железа, что приводит к образованию токопроводящего анодного покрытия в среде пленкообразующего. Магнетит, образующийся в результате взаимодействий заявляемой композиции с ржавчиной и окалиной, образует плотносцепленный слой, который взаимодействует с обрабатываемой поверхностью на уровне совмещения кристаллических решеток с одновременным образованием гальванопары железо-цинк. Образующееся покрытие обеспечивает высокие барьерные и протекторные свойства. Заявляемая композиция является однокомпонентной быстросохнущей в естественных условиях, формируя токопроводящее протекторное покрытие, исключающее протекание подпленочной коррозии. Благодаря вышеуказанному механизму при использовании заявляемого состава обеспечивается долговременная защита сроком на 10-15 лет без применения струйной подготовки поверхности. Более того, заявляемая грунтовка может быть использована для поверхностей, толщина ржавчины на которой превышает 100 мкм, тогда как самые эффективные грунтовки, например ХС-0320 или ЭП-0199 М могут быть использованы при толщине ржавчины не более 100 мкм, а нормативный срок службы известных грунтовок не превышает 5-ти лет. Заявляемая нами грунтовка обеспечивает новые свойства покрытий за счет сочетания в ней барьерных, протекторных и ферромагнитных свойств. Результат, получаемый от использования заявляемой композиции, по длительности и эффективности защитных свойств значительно превосходит известные грунтовки за счет одновременного достижения комплекса полезных свойств и нового механизма взаимодействия с ржавчиной и окалиной, обусловленного образованием ферромагнитного плотно сцепленного с обрабатываемой поверхностью слоя, стойкого к воздействию агрессивной среды и исключающего подпленочную коррозию.When applying the inventive composition to a steel surface consisting of thick rust and scale, the film-forming agent and a mixture of alcohols provide optimal conditions for the formation of chelate iron complexes, which leads to the formation of a conductive anode coating in a film-forming environment. Magnetite, formed as a result of interactions of the claimed composition with rust and scale, forms a tightly coupled layer that interacts with the treated surface at the level of combination of crystal lattices with the simultaneous formation of an iron-zinc galvanic pair. The resulting coating provides high barrier and protective properties. The inventive composition is a one-component quick-drying in vivo, forming a conductive tread coating that prevents the occurrence of sub-film corrosion. Thanks to the above mechanism, when using the inventive composition, long-term protection is provided for a period of 10-15 years without the use of inkjet surface preparation. Moreover, the inventive primer can be used for surfaces with a rust thickness exceeding 100 microns, while the most effective primers, for example XC-0320 or EP-0199 M, can be used with a rust thickness of not more than 100 microns, and the standard service life is known primers do not exceed 5 years. The primer we declare provides new coating properties by combining barrier, tread and ferromagnetic properties in it. The result obtained from the use of the claimed composition, in terms of duration and effectiveness of protective properties, significantly exceeds the known primers due to the simultaneous achievement of a set of useful properties and a new mechanism of interaction with rust and scale, due to the formation of a layer that is magnetically tightly adhered to the treated surface and resistant to aggressive environments and excluding subfilm corrosion.
Заявляемый состав может использоваться в качестве самостоятельного покрытия или в системах комплексной защиты в жестких условиях коррозивности среды и широких температурах эксплуатации от минус 60 до 170°C. Кроме того, заявляемый состав позволяет значительно сократить затраты на проведение крупномасштабных ремонтов и восстановления прокорродировавших поверхностей металлоконструкций и оборудования в заводских и полевых условиях, а также за счет сокращения расходов на проведение предварительной струйной обработки поверхности с толстыми слоями окалины.The inventive composition can be used as a standalone coating or in complex protection systems in severe environmental conditions and wide operating temperatures from minus 60 to 170 ° C. In addition, the inventive composition can significantly reduce the cost of large-scale repairs and restoration of corroded surfaces of metal structures and equipment in the factory and field conditions, as well as by reducing the cost of preliminary blasting of the surface with thick layers of scale.
Достигаемый технический результат явным образом не следует из известных в науке и технике решений, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного состава критерию «изобретательский уровень».The technical result achieved does not explicitly follow from the solutions known in science and technology, which allows us to conclude that the claimed composition meets the criterion of "inventive step".
Предлагаемый состав может быть изготовлен из известных в технике компонентов с использованием известных технологий, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного решения критерию «промышленная применимость».The proposed composition can be made of components known in the art using known technologies, which allows us to conclude that the claimed solution meets the criterion of "industrial applicability".
Заявляемый грунтовочный состав, характеризующийся следующим соотношением компонентов, мас.%:The inventive primer composition, characterized by the following ratio of components, wt.%:
получают следующим образом.get as follows.
Приготовление состава ведут в две стадии. На первой стадии готовят пленкообразующее путем смешения в типовой емкости, снабженной водяной рубашкой и механической мешалкой с числом оборотов не менее 450 об/мин, растворителя и синтетического хлоркаучука. Полученную смесь подогревают примерно до 40°C и перемешивают при постоянной температуре около 2-х часов до полного растворения полимерной составляющей. Затем к полученному раствору синтетического хлоркаучука добавляют алкидный лак, в качестве которого используют лак марки ПФ-053, и перемешивают около 30 минут. Готовое пленкообразующее и остальные компоненты согласно рецептуры заявляемой композиции загружают в шаровую мельницу и перетирают с фарфоровыми шарами в течение около 4-х часов с последующим разбавлением до рабочей вязкости. Готовый состав наносят на прокорродировавшую поверхность методом пневматического или безвоздушного распыления (допускается нанесение кистью, валиком, окунанием). Сушка и отверждение покрытия проводится при температуре окружающей среды. Нанесение покрытия осуществляется в широких пределах температур от минус 15 до +40°C.The preparation of the composition is carried out in two stages. At the first stage, a film-forming agent is prepared by mixing in a typical container equipped with a water jacket and a mechanical stirrer with a speed of at least 450 rpm, a solvent, and synthetic chlorinated rubber. The resulting mixture is heated to about 40 ° C and stirred at a constant temperature for about 2 hours until the polymer component is completely dissolved. Then, an alkyd varnish is added to the resulting solution of synthetic chlorinated rubber, which is used as a varnish brand PF-053, and stirred for about 30 minutes. The finished film-forming and other components according to the formulation of the claimed composition are loaded into a ball mill and fray with porcelain balls for about 4 hours, followed by dilution to working viscosity. The finished composition is applied to the corroded surface by the method of pneumatic or airless spraying (it can be applied by brush, roller, dipping). Drying and curing of the coating is carried out at ambient temperature. Coating is carried out over a wide temperature range from minus 15 to + 40 ° C.
Заявляемый состав иллюстрируется примерами конкретного выполнения (примеры №1-№3), приведенные в таблице 1.The inventive composition is illustrated by examples of specific performance (examples No. 1-No. 3) are shown in table 1.
Характеристики свойств известных ранее композиций грунтовки ЭП-0199 (контрольный состав) и ХС-0320 (состав по прототипу) взяты из известных источников информации (А.С.Дринберг. «Антикоррозионные грунтовки». С.-Петербург, 2006, с.92, табл.39).Characteristics of the properties of previously known primer compositions EP-0199 (control composition) and XC-0320 (composition according to the prototype) are taken from well-known information sources (A.S. Drinberg. “Anticorrosion primers.” St. Petersburg, 2006, p. 92, tab. 39).
Для сравнительных испытаний использованы стальные образцы из стали марки 08пс размером 70×150 мм, покрытые равномерным плотно сцепленным с подложкой слоем ржавчины или окалины. Толщина ржавчины составляла 80-150 мкм, а окалины 35-80 мкм. Ржавчина была получена экспонированием образцов в атмосферных условиях в течение 8 месяцев.For comparative tests, steel samples were used from 08ps steel grade 70 × 150 mm in size, coated with a uniform layer of rust or scale densely adhered to the substrate. The thickness of the rust was 80-150 microns, and the scale of 35-80 microns. Rust was obtained by exposing the samples to atmospheric conditions for 8 months.
Данные по свойствам композиций (примеры №1-№3) и покрытий с его использованием получены следующим образом.Data on the properties of the compositions (examples No. 1-No. 3) and coatings using it are obtained as follows.
Адгезия проверена методом решетчатого надреза в соответствии с ГОСТ 15140.The adhesion is checked by the method of trellised notch in accordance with GOST 15140.
Время высыхания грунтовочного состава проверено по следующей методике. На прокорродировавшие образцы и образцы с окалиной при температуре 20 (±2)°C были нанесены составы по примерам №1-№3, а также аналогично были нанесены контрольный состав и состав по прототипу. Отверждение нанесенных покрытий осуществлено при указанной температуре, время высыхания до степени 3 покрытия определено по ГОСТ 19007.The drying time of the primer is verified by the following procedure. On corroded samples and samples with scale at a temperature of 20 (± 2) ° C were applied the compositions according to examples No. 1-No. 3, as well as the control composition and the composition of the prototype were applied. Curing of the applied coatings was carried out at the indicated temperature, the drying time to degree 3 of the coating was determined according to GOST 19007.
Испытания на устойчивость в воде и агрессивных средах, нитевидную (подпленочную) коррозию и стойкость к соляному туману проводили следующим образом. Сравнительные испытания проведены в дистиллированной воде, 3%-ных растворах хлористого натрия, морской соли, индустриальном масле, бензине и соляном тумане. Испытаниям подвергали вышеописанные образцы, на которые были нанесены в 2 слоя заявляемые составы по примерам №1-№3. В аналогичных условиях были испытаны контрольный состав и состав по прототипу. Устойчивость к воде и агрессивным средам определена путем погружения прокорродировавших образцов с нанесенным на них покрытием в соответствующие среды (метод А, ГОСМТ 9.403 и визуального наблюдения за состоянием покрытия и его оценкой по ГОСТ 9.407). При оценке состояния покрытия отмечалось время появления признаков разрушения покрытия: пузырей, коррозии, отслаивания и время полного разрушения покрытия.Tests for stability in water and aggressive environments, filamentous (subfilm) corrosion and resistance to salt fog was carried out as follows. Comparative tests were carried out in distilled water, 3% solutions of sodium chloride, sea salt, industrial oil, gasoline and salt fog. The tests were subjected to the above samples, which were applied in 2 layers of the claimed compositions according to examples No. 1-No. 3. In similar conditions, the control composition and the composition of the prototype were tested. Resistance to water and aggressive media was determined by immersing corroded samples coated on them in appropriate media (method A, GOSMT 9.403 and visual observation of the state of the coating and its assessment according to GOST 9.407). When assessing the state of the coating, the time of the appearance of signs of destruction of the coating: bubbles, corrosion, peeling and the time of complete destruction of the coating was noted.
Испытания на нитевидную коррозию и стойкость к соляному туману производили по ИСО 4623 и ИСО 7253.Tests for filamentous corrosion and salt spray resistance were performed according to ISO 4623 and ISO 7253.
Результаты проведенных испытаний представлены в таблице 2 и таблице 3.The results of the tests are presented in table 2 and table 3.
Результаты испытаний показывают, что покрытия, приготовленные из заявляемых составов (примеры №1-№3), по большинству показателей качества превосходят известные составы (контрольный состав и состав по прототипу). Изготовление композиций в количественных соотношениях, не соответствующих заявляемым, приводит к снижению ударной прочности, эластичности и потере протекторных свойств.The test results show that coatings prepared from the claimed compounds (examples No. 1-No. 3), in most quality indicators superior to known compositions (control composition and composition of the prototype). The manufacture of compositions in quantitative proportions that do not correspond to the claimed leads to a decrease in impact strength, elasticity and loss of tread properties.
Заявляемые составы проявляют уникальные свойства: обеспечивают возможность нанесения не только по ржавчине, но и по окалине разной толщины с получением покрытия с высокими ударными свойствами и высокой скоростью сушки. Получаемое покрытие характеризуется отсутствием подпленочной коррозии и наличием протекторных свойств, что обуславливает срок службы покрытий, соответствующий цинкнаполненным покрытиям, нанесенным по опескоструенным поверхностям непрокорродировавшего металла и составляет не менее 10-15 лет. Показатели покрытий, полученных при использовании заявляемых составов, позволяют сделать вывод о решении поставленной задачи, т.е. свидетельствуют о применимости заявляемых составов без использования струйной очистки поверхности и позволяют эффективно защитить металлическую поверхность, в том числе крупногабаритных изделий, эксплуатируемых в атмосферных условиях различных климатических зон, а также в атмосфере, содержащей агрессивные газы и пары, в условиях с повышенной влажностью и водной среде.The inventive compositions exhibit unique properties: they provide the possibility of applying not only rust but also scale of different thicknesses to obtain coatings with high impact properties and high drying speed. The resulting coating is characterized by the absence of sub-film corrosion and the presence of tread properties, which determines the service life of the coatings corresponding to zinc-filled coatings deposited on the sandblasted surfaces of non-corroded metal and is at least 10-15 years. The coatings obtained using the inventive compositions allow us to conclude that the problem is solved, i.e. indicate the applicability of the claimed compounds without the use of blast cleaning the surface and can effectively protect the metal surface, including large-sized products, operated in atmospheric conditions of various climatic zones, as well as in an atmosphere containing aggressive gases and vapors, in conditions of high humidity and aqueous environment .
-после длительного хранения
- после тщательного перемешиванияAppearance:
-after long-term storage
- after thorough mixing
Однородная суспензия серо-красного (баклажанного) цветаOpaque gray-red liquid with sediment
Homogeneous suspension of gray-red (eggplant) color
Отсутствие нитевидной коррозииNo rust on the scratch,
No thread corrosion
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009138375/05A RU2430130C2 (en) | 2009-10-16 | 2009-10-16 | Priming composition for protecting metal surfaces from corrosion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009138375/05A RU2430130C2 (en) | 2009-10-16 | 2009-10-16 | Priming composition for protecting metal surfaces from corrosion |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009138375A RU2009138375A (en) | 2011-04-27 |
RU2430130C2 true RU2430130C2 (en) | 2011-09-27 |
Family
ID=44731203
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009138375/05A RU2430130C2 (en) | 2009-10-16 | 2009-10-16 | Priming composition for protecting metal surfaces from corrosion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2430130C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2530071C1 (en) * | 2013-09-02 | 2014-10-10 | Юрий Владимирович Кривцов | Chemical-resistant paint coat for wood, metal and reinforced concrete structures "acrylac finish" |
RU2740980C1 (en) * | 2020-02-28 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН) | Rust converter |
-
2009
- 2009-10-16 RU RU2009138375/05A patent/RU2430130C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2530071C1 (en) * | 2013-09-02 | 2014-10-10 | Юрий Владимирович Кривцов | Chemical-resistant paint coat for wood, metal and reinforced concrete structures "acrylac finish" |
RU2740980C1 (en) * | 2020-02-28 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН) | Rust converter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009138375A (en) | 2011-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20210079231A1 (en) | Corrosion protection for metallic substrates comprising one or more 2d material platelets | |
CN113748170A (en) | Corrosion protection of metal substrates | |
Iyer et al. | Characterization of NAVAIR trivalent chromium process (TCP) coatings and solutions | |
JP6242318B2 (en) | Weak solvent type high corrosion resistance coating composition using Sn ions | |
CN104525458A (en) | Ship corrosion preventing method | |
KR101867252B1 (en) | Coating composition and method for forming a dry coating film | |
Dhawan et al. | Corrosion Preventive Materials and Corrosion Testing | |
CN108250927A (en) | A kind of aqueous polyurethane severe anti-corrosion primer and preparation method thereof | |
CN100443559C (en) | Water-based derusting anticorrosion paint | |
CN110038780A (en) | Corrosion-proof coating method | |
KR20170109620A (en) | Coating composition and method for forming a dry coating film | |
CN108531043B (en) | Rare earth modified graphene water-based zinc-rich primer | |
RU2430130C2 (en) | Priming composition for protecting metal surfaces from corrosion | |
JP5993799B2 (en) | High corrosion resistance coating composition using Sn ions | |
CN106280987B (en) | Transparent anticorrosive coating of stainless steel and preparation method thereof | |
CN107592876B (en) | Anti-corrosive pigments made from aluminium polyphosphate and rare earths | |
FR2942478A1 (en) | ZINCIFERO - FREE PIGMENT COMPOUND WITH ECOTOXICITY AND ANTI - CORROSION ADHESION PRIMER INCLUDING THE SAME. | |
CN102898910A (en) | Alcohol-soluble inorganic zinc-enriched over-rush anticorrosive paint | |
CN105038580A (en) | Self-curing chemically bonded phosphate zinc-rich coating | |
Palanivel | Modified silane thin films as an alternative to chromates for corrosion protection of AA2024-T3 alloy | |
CN102212813A (en) | Magnesium alloy forming solution and preparation method thereof | |
CN106147307A (en) | A kind of environment-friendly type Marine Antifouling Paint | |
EP2652051B1 (en) | Anti-corrosive compositions | |
Yagüe et al. | CHALLENGING THE ORGANIC'ZINC-RICH'PRIMER STANDARD | |
RU2460748C2 (en) | Universal thick-layer anticorrosion paint system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171017 |