RU2773199C1 - Multilayer double-sided protective coating of steel flat products - Google Patents
Multilayer double-sided protective coating of steel flat products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773199C1 RU2773199C1 RU2021128328A RU2021128328A RU2773199C1 RU 2773199 C1 RU2773199 C1 RU 2773199C1 RU 2021128328 A RU2021128328 A RU 2021128328A RU 2021128328 A RU2021128328 A RU 2021128328A RU 2773199 C1 RU2773199 C1 RU 2773199C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- thickness
- coating
- zinc
- protective
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 69
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 69
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 68
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 34
- 230000001681 protective Effects 0.000 claims abstract description 34
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims abstract description 23
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229920001225 Polyester resin Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 216
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 48
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 34
- 229910001335 Galvanized steel Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000008397 galvanized steel Substances 0.000 abstract description 7
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 abstract description 5
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 82
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 81
- 229940091251 Zinc Supplements Drugs 0.000 description 61
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 43
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 19
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 15
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 13
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 11
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 10
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 10
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 10
- -1 acrylic acid nitrile Chemical class 0.000 description 8
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 8
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 8
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 7
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 7
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 6
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 6
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 230000002378 acidificating Effects 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 4
- 230000004224 protection Effects 0.000 description 4
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000007739 conversion coating Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 2
- 150000005324 oxide salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 2
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 2
- VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethyl acetate Chemical compound CCCCOCCOCCOC(C)=O VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-2-propenoic acid methyl ester Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000180 Alkyd Polymers 0.000 description 1
- 229920002456 HOTAIR Polymers 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L Nickel(II) sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 206010062080 Pigmentation disease Diseases 0.000 description 1
- 229920001944 Plastisol Polymers 0.000 description 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene (PE) Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- KIEOKOFEPABQKJ-UHFFFAOYSA-N Sodium dichromate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O KIEOKOFEPABQKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006750 UV protection Effects 0.000 description 1
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L Zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid Chemical compound OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000002519 antifouling agent Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229940053662 nickel sulfate Drugs 0.000 description 1
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 230000019612 pigmentation Effects 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000004999 plastisol Substances 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000011527 polyurethane coating Substances 0.000 description 1
- 230000002829 reduced Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic Effects 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
- 229960001763 zinc sulfate Drugs 0.000 description 1
- 229910000368 zinc sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области защитных покрытий на металле, а именно к защитным многофункциональным коррозионно- и химически стойким полимерным покрытиям на оцинкованном стальном плоском прокате с высокими потребительскими свойствами.The invention relates to the field of protective coatings on metal, and in particular to protective multifunctional corrosion and chemically resistant polymer coatings on galvanized steel flat products with high consumer properties.
Защитные полимерные покрытия на оцинкованном стальном плоском прокате приобрели в настоящее время широкое распространение в различных областях техники. Особенно широкое применение они нашли в строительстве как обычных, так и специальных сооружений. Важной востребованной характеристикой таких покрытий является коррозионная стойкость изделий с покрытием во влажной воздушной среде, в воде и водных растворах с различным значением водородного показателя. При этом полимерное покрытие осуществляет барьерную защиту, а коррозионную стойкость таких покрытий определяют прежде всего характеристики слоя цинка на стали, преимущественно его толщина. Одним из способов получения цинкового покрытия является горячий способ из расплава цинка. В таких случаях увеличение толщины слоя цинка выше 12-15 мкм приводит к его охрупчиванию, что снижает возможности дальнейшей механической обработки листа, в частности профильной прокатки и изгиба. Однако известен альтернативный способ нанесения цинкового покрытия -электролитический. Покрытия, полученные электролитическим способом, отличаются большей пластичностью.Protective polymer coatings on galvanized steel flat products are currently widely used in various fields of technology. They are especially widely used in the construction of both conventional and special structures. An important demanded characteristic of such coatings is the corrosion resistance of coated products in a humid air environment, in water and aqueous solutions with different pH values. In this case, the polymer coating provides barrier protection, and the corrosion resistance of such coatings is determined primarily by the characteristics of the zinc layer on steel, mainly its thickness. One of the ways to obtain a zinc coating is a hot method from a zinc melt. In such cases, an increase in the thickness of the zinc layer above 12-15 microns leads to its embrittlement, which reduces the possibility of further machining of the sheet, in particular, profile rolling and bending. However, an alternative method of applying zinc coating is known - electrolytic. Coatings obtained by the electrolytic method are characterized by greater plasticity.
Немаловажным фактором является возможность цветного выполнения покрытий за счет пигментации внешнего полимерного слоя. При этом большое внимание уделяется поддержанию высоких значений потребительских характеристик и свойств покрытия, а именно: твердости, пластичности, стойкости к химическим воздействиям, стойкости к воздействию ультрафиолетового излучения, адгезии слоев и всего покрытия, прочности при ударе и изгибе, максимальной температуре воздействия. Выполнения указанной выше совокупности свойств и характеристик достигают комплексным подходом к получению покрытия, а именно осуществляют многослойное покрытие, в котором каждый слой играет свою технологическую и/или функциональную роль. За счет такого комплексного подхода реализуют новые функциональные и/или технологические свойства. Примером такого комплексного многослойного защитного органического покрытия на оцинкованной стальной полосе является покрытие для использовании в строительстве, которое поверх слоя цинка содержит грунтовочный слой с добавками ингибиторов коррозии, а также полиэфиримида, а внешний защитный слой выполнен из материала на основе одного из следующих полимеров: пластизоль, полиэстер, полиуретан или полифторуглерод (Публикация WIPO WO/2013/083292, МПК С23С 28/00, 2006 г.). Недостатками такого покрытия являются недостаточная устойчивость к ультрафиолетовому излучению (солнечному свету), механическим воздействиям, низкая коррозионную стойкость во влажной среде, а также недостаточные пластичность и прочность.An important factor is the possibility of colored coatings due to the pigmentation of the outer polymer layer. At the same time, great attention is paid to maintaining high values of consumer characteristics and properties of the coating, namely: hardness, plasticity, resistance to chemical attack, resistance to ultraviolet radiation, adhesion of layers and the entire coating, impact and bending strength, maximum exposure temperature. The fulfillment of the above set of properties and characteristics is achieved by an integrated approach to obtaining a coating, namely, a multilayer coating is carried out, in which each layer plays its technological and/or functional role. Due to such an integrated approach, new functional and/or technological properties are realized. An example of such a complex multi-layer protective organic coating on a galvanized steel strip is a coating for use in construction, which, on top of a zinc layer, contains a primer layer with additives of corrosion inhibitors, as well as polyetherimide, and the outer protective layer is made of a material based on one of the following polymers: plastisol, polyester, polyurethane or polyfluorocarbon (WIPO Publication WO/2013/083292, IPC C23C 28/00, 2006). The disadvantages of this coating are insufficient resistance to ultraviolet radiation (sunlight), mechanical stress, low corrosion resistance in a humid environment, as well as insufficient ductility and strength.
Наряду с высокой коррозионной стойкостью покрытий на стальном плоском прокате востребованной характеристикой является также и химическая стойкость, в частности в средах со смещенным водородным показателем и солевых средах, особенно при повреждении барьерного слоя, что сказывается на снижении его применения, например, в химических производствах. Для повышения коррозионной стойкости покрытия в состав цинкового слоя добавляют никель, который повышает химическую стойкость покрытия. Так известно слоистое покрытие из оцинкованной стали с поверхностным слоем из акрилового полимера, слой цинка которого содержит от 7 до 11 масс. % никеля (Публикация WIPO 2157208, МПК С23С 28/00, 2010 г.). Однако легирование расплава цинка никелем может приводить к понижению пластичности всего защитного слоя покрытия, что вызывает его растрескивание при механической обработке.Along with the high corrosion resistance of coatings on steel flat products, chemical resistance is also a demanded characteristic, in particular in environments with a shifted hydrogen index and salt environments, especially when the barrier layer is damaged, which affects the reduction of its use, for example, in chemical industries. To increase the corrosion resistance of the coating, nickel is added to the zinc layer, which increases the chemical resistance of the coating. So known layered coating of galvanized steel with a surface layer of acrylic polymer, the zinc layer which contains from 7 to 11 wt. % nickel (WIPO Publication 2157208, IPC C23C 28/00, 2010). However, alloying the zinc melt with nickel can lead to a decrease in the plasticity of the entire protective layer of the coating, which causes its cracking during machining.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению (прототипом) является техническое решение, представляющее собой стальной лист, покрытый цинком с обоих сторон, с лицевой и обратной, с последующей пассивацией, далее по пассивируемому слою цинка выполнен грунтовочный слой. По грунтовочному слою по меньшей мере с одной стороны нанесен слой защитного полимерного материала, а с обратной стороны по грунтовочному слою может быть выполнен защитный лакокрасочный или лаковый слой. Общая толщина многослойного покрытия, с одной стороны, обычно составляет 35-90 мкм (Сталь, оцинкованная с полимерным покрытием. / [Электронный ресурс] - URL: https://regiontormet.ru/okrashivanie/stal-otsinkovannaya-s-polimernym-pokrytiem-osobennosti-materiala-i-osnovnye-harakteristiki-oblast-primeneniya.html/ (дата обращения 10.09.2021)). Недостатками этого технического решения, являются недостаточно высокая химическая стойкость во влажных и водных средах, а также в агрессивных средах, например, в солевых растворах, особенно при повреждении внешнего полимерного (барьерного) слоя. При этом указанное покрытие имеет несбалансированные потребительские характеристики за счет невысокой стойкости к механическому истиранию и другим механическим воздействиям, а также этот вид ЛКМ уступает полиуретановым покрытиям в устойчивости к ультрафиолету.The closest in terms of essential features to the claimed invention (prototype) is a technical solution, which is a steel sheet coated with zinc on both sides, front and back, followed by passivation, then a primer layer is made over the passivated zinc layer. A layer of protective polymeric material is applied over the primer layer on at least one side, and a protective paint or lacquer layer can be made over the primer layer on the reverse side. The total thickness of the multilayer coating, on the one hand, is usually 35-90 microns -osobennosti-materiala-i-osnovnye-harakteristiki-oblast-primeneniya.html/ (accessed 09/10/2021)). The disadvantages of this technical solution are insufficiently high chemical resistance in humid and aqueous environments, as well as in aggressive environments, for example, in saline solutions, especially if the outer polymer (barrier) layer is damaged. At the same time, this coating has unbalanced consumer characteristics due to low resistance to mechanical abrasion and other mechanical influences, and this type of coating is inferior to polyurethane coatings in UV resistance.
Решаемой задачей (техническим результатом) заявляемого изобретения является расширение арсенала технических средств двусторонних защитных покрытий стального плоского проката за счет осуществления многослойного двустороннего защитного покрытия стального плоского проката, позволяющего получить высокую коррозионную и химическую стойкость наряду с осуществлением совокупности потребительских свойств с высокими значениями технических характеристик. Такими потребительскими свойствами прежде всего являются: толщина цинкового слоя, толщина лицевого покрытия, толщина покрытия на обратной стороне, твердость по карандашу, пластичность (прочность при изгибе), стойкость к растворителю МЭК, устойчивость к воздействию ультрафиолетового излучения (к ультрафиолету), адгезия после вытяжки, прочность при обратном ударе, прочность при растяжении по Эриксону, максимальное температурное воздействие.The problem to be solved (technical result) of the claimed invention is the expansion of the arsenal of technical means of double-sided protective coatings of steel flat products due to the implementation of a multilayer double-sided protective coating of steel flat products, which makes it possible to obtain high corrosion and chemical resistance along with the implementation of a combination of consumer properties with high values of technical characteristics. Such consumer properties are primarily: thickness of the zinc layer, thickness of the front coating, thickness of the coating on the reverse side, pencil hardness, ductility (flexural strength), resistance to MEK solvent, resistance to ultraviolet radiation (UV), adhesion after drawing , kickback strength, Erickson tensile strength, maximum temperature exposure.
Назначением изобретения является осуществление многослойного двустороннего защитного покрытия стального плоского проката. При этом под двусторонним защитным покрытием следует понимать многослойное покрытие, в котором каждый слой играет свою технологическую и/или функциональную роль, что в конечном итоге позволяет получить покрытие, характеризующееся совокупностью свойств с высокими техническими характеристиками.The purpose of the invention is the implementation of a multi-layer double-sided protective coating of steel flat products. In this case, a double-sided protective coating should be understood as a multilayer coating, in which each layer plays its own technological and/or functional role, which ultimately makes it possible to obtain a coating characterized by a combination of properties with high technical characteristics.
Указанный технический результат в заявляемом изобретении достигается за счет осуществления многослойного двустороннего защитного покрытия стального плоского проката, содержащего цинковый гальванический слой, выполненный с обеих сторон плоского проката, пассивирующий слой, выполненный по поверхности цинкового гальванического слоя с обеих сторон упомянутого проката, грунтовочный слой, выполненный поверх пассивирующего слоя с обеих сторон указанного проката, и слой защитного полимерного материала на основе поливинилденфторида, выполненный поверх каждого грунтовочного слоя. Одновременно цинковый гальванический слой дополнительно содержит от 2 до 20 мас. % Ni, его толщина составляет от 4 до 12 мкм с каждой стороны, при этом разнотолщинность каждого цинкового гальванического слоя и слоев между собой не превышает 20%, пассивирующий слой выполнен толщиной 1-2 мкм, грунтовочный слой выполнен на основе полиэфирной или полиуретановой смолы толщиной 5-15 мкм, слой защитного полимерного материала выполнен на основе полимерной композиции с содержанием в ней от 85 до 90 мас. % поливинилденфторида и имеет толщину 20-35 мкм с каждой стороны.The specified technical result in the claimed invention is achieved through the implementation of a multi-layer double-sided protective coating of steel flat products, containing a zinc electroplated layer made on both sides of the flat product, a passivation layer made on the surface of the zinc electroplated layer on both sides of the said product, a primer layer made on top of a passivating layer on both sides of said rolled product, and a layer of protective polymeric material based on polyvinylidene fluoride, made on top of each primer layer. Simultaneously zinc electroplated layer additionally contains from 2 to 20 wt. % Ni, its thickness is from 4 to 12 microns on each side, while the difference in thickness of each zinc electroplated layer and layers between them does not exceed 20%, the passivating layer is made with a thickness of 1-2 microns, the primer layer is made on the basis of polyester or polyurethane resin with a thickness 5-15 microns, a layer of protective polymeric material is made on the basis of a polymer composition containing from 85 to 90 wt. % polyvinylidene fluoride and has a thickness of 20-35 microns on each side.
Заявляемое изобретение имеет следующие, общие с ближайшим аналогом существенные признаки:The claimed invention has the following essential features in common with the closest analogue:
выполнение цинкового гальванического слоя по обе стороны плоского проката, пассивирующий слой, выполненный по поверхности цинка, выполнение грунтовочного слоя по пассивирующему слою также с обеих сторон проката и выполнение слоя защитного полимерного материала поверх каждого грунтовочного слоя.making a zinc galvanic layer on both sides of the flat rolled product, a passivating layer made on the surface of the zinc, making a primer layer on the passivating layer also on both sides of the rolled product, and making a layer of protective polymeric material over each primer layer.
Отличают заявляемое изобретение от прототипа следующие существенные признаки:The claimed invention is distinguished from the prototype by the following essential features:
- защитный слой цинка дополнительно содержит от 2 до 20 масс. % Ni,- protective layer of zinc additionally contains from 2 to 20 wt. % Ni,
- толщина слоя цинка с добавками никеля (цинковый слой) составляет от 4 до 12 мкм с каждой стороны при этом разнотолщинность каждого слоя цинка и слоев между собой не должна превышать 20%,- the thickness of the zinc layer with nickel additives (zinc layer) is from 4 to 12 microns on each side, while the difference in thickness of each zinc layer and the layers between them should not exceed 20%,
- пассивирующий слой выполнен толщиной 1-2 мкм,- the passivating layer is made 1-2 microns thick,
- грунтовочный слой выполнен на основе полиэфирной или полиуретановой смолы толщиной 5-15 мкм,- the primer layer is made on the basis of polyester or polyurethane resin with a thickness of 5-15 microns,
- слой защитного полимерного материала выполнен на основе полимерной композиции с содержанием в ней от 85 до 90 мас. % поливинилденфторида и имеет толщину 20-35 мкм с каждой стороны.- a layer of protective polymeric material is made on the basis of a polymer composition containing from 85 to 90 wt. % polyvinylidene fluoride and has a thickness of 20-35 microns on each side.
Приведенные существенные признаки являются отличительными от прототипа, т.к. каждый из них не содержится в совокупности существенных признаков прототипа, т.е. не присутствует в перечне признаков, осуществляемых в прототипе, и не является их характеристикой.These essential features are distinctive from the prototype, because each of them is not contained in the totality of the essential features of the prototype, i.e. is not present in the list of features implemented in the prototype, and is not their characteristic.
Для однозначного и более полного понимания описания заявляемого изобретения далее приведены пояснения и уточнения, использованных выше понятий и терминов, а также раскрытие признаков изобретения с указанием причинно-следственных связей их осуществления.For an unambiguous and more complete understanding of the description of the claimed invention, the following are explanations and clarifications of the concepts and terms used above, as well as disclosure of the features of the invention, indicating the cause-and-effect relationships of their implementation.
Заявляемое устройство представляет собой совокупность конструкционных элементов, объединенных единым творческим замыслом и выполненных как единое техническое решение, предназначенное для осуществления двустороннего защитного покрытия с содержанием в слое цинка никеля, выполнением внешнего полимерного слоя из ПВДФ при соблюдении также и других указанных выше параметров, что способствует повышению химической стойкости покрытия во влажных, водных и солевых средах, в том числе и при нарушении барьерного слоя. Одновременно за счет композиционного взаимодействия всех слоев покрытие имеет высокие значения прочности, в частности прочности при изгибе и ударе.The claimed device is a set of structural elements united by a single creative concept and made as a single technical solution designed to implement a two-sided protective coating with a nickel content in the zinc layer, an outer polymer layer made of PVDF, while also observing the other above parameters, which contributes to an increase in chemical resistance of the coating in wet, aqueous and saline environments, including when the barrier layer is broken. At the same time, due to the compositional interaction of all layers, the coating has high strength values, in particular, flexural and impact strengths.
Основой изобретательского замысла заявляемого технического решения является осуществление коррозионностойкого защитного покрытия на оцинкованном плоском стальном прокате с возможностью его механической обработки с использованием операций изгиба, профилировки, штамповки за счет повышения коррозионной стойкости цинкового слоя, а также при сохранении/повышении прочности, пластичных и потребительских свойств всего покрытия.The basis of the inventive concept of the claimed technical solution is the implementation of a corrosion-resistant protective coating on galvanized flat steel with the possibility of its machining using bending, profiling, stamping operations by increasing the corrosion resistance of the zinc layer, as well as maintaining/increasing the strength, ductility and consumer properties of the entire coatings.
Для осуществления указанного замысла слои покрытия выполняют по обе стороны плоского стального проката в следующем порядке:To implement this plan, the coating layers are performed on both sides of flat steel products in the following order:
1. Цинковый слой.1. Zinc layer.
Данный слой получают гальваническим способом. Этот способ по сравнению с другими методами позволяет получать более тонкие слои покрытия с хорошей сплошностью, без разрывов. Важным является выполнение обоих слоев с равной толщиной, различающейся друг от друга не более, чем на 20%. Это также справедливо и по отношению к равномерности толщины или разнотолщинности каждого оцинкованного слоя - отклонения в толщинах от среднего заданного значения по данному слою также не должны превышать 20%. Разрывы в сплошности слоя не допустимы. Нарушение указанных характеристик сплошности, равномерности толщины, разнотолщинности слоев приводит к возникновению дополнительных напряжений в области нарушений сплошности и равномерности при изгибе проката и соответственно к растрескиванию или разрушению слоев покрытия.This layer is obtained by electroplating. This method, in comparison with other methods, makes it possible to obtain thinner coating layers with good continuity, without breaks. It is important to make both layers with equal thickness, differing from each other by no more than 20%. This is also true in relation to the uniformity of the thickness or thickness variation of each galvanized layer - deviations in thickness from the average specified value for this layer should also not exceed 20%. Breaks in the continuity of the layer are not allowed. Violation of the specified characteristics of continuity, uniformity of thickness, different thicknesses of layers leads to the appearance of additional stresses in the area of violations of continuity and uniformity during bending of the rolled product and, accordingly, to cracking or destruction of the coating layers.
Повышения коррозионной стойкости цинкового слоя достигают за счет добавления к цинку никеля в количестве от 2 до 20 масс. %. В таких сплавах никель находится преимущественно в виде интерметаллидов. При добавлении никеля к цинку в количестве менее 2 масс. % коррозионная стойкость слоя отличается от стойкости слоя без никеля незначительно и практического значения не имеет. При добавлении никеля в цинк в количестве более 20-22 масс. % слой сплава становится катодом и прекращается коррозионная защита стали по электрохимическому механизму, что в большинстве случаев нежелательно. Тем не менее, в области содержания никеля в сплаве в количестве от 2 до 20 масс. % наряду с защитным электрохимическим механизмом монотонно возрастает коррозионная стойкость во влажных и водных средах, а также химическая стойкость относительно агрессивных, например, солевых сред. Наряду с этим увеличение количества никеля в сплаве выше заявленного приводит к повышению твердости и снижению пластичности. Последнее также нежелательно, т.к. снижает возможности механической обработки проката, например, изгиба. Однако этот недостаток можно контролировать количеством добавления никеля, а также компенсировать повышением прочности и одновременно пластичности других слоев покрытия.An increase in the corrosion resistance of the zinc layer is achieved by adding nickel to zinc in an amount of 2 to 20 wt. %. In such alloys, nickel is predominantly in the form of intermetallic compounds. When nickel is added to zinc in an amount of less than 2 wt. %, the corrosion resistance of the layer differs slightly from the resistance of the nickel-free layer and has no practical significance. When nickel is added to zinc in an amount of more than 20-22 wt. The % alloy layer becomes a cathode and the corrosion protection of steel by the electrochemical mechanism stops, which is undesirable in most cases. However, in the range of nickel content in the alloy in an amount of 2 to 20 wt. %, along with a protective electrochemical mechanism, the corrosion resistance in humid and aqueous media increases monotonously, as well as the chemical resistance of relatively aggressive, for example, salt media. Along with this, an increase in the amount of Nickel in the alloy above the stated one leads to an increase in hardness and a decrease in ductility. The latter is also undesirable, because reduces the possibility of mechanical processing of rolled products, for example, bending. However, this disadvantage can be controlled by the amount of nickel addition, and can also be compensated for by increasing the strength and, at the same time, the ductility of other coating layers.
Толщина каждого из слоев цинка варьируется от 4 до 12 мкм. По толщине гальванического слоя цинка менее 4 мкм в слое возникают разрывы сплошности и/или расширяются границы зерен, что отрицательно сказывается на химической стойкости многослойного покрытия, кроме того, такие дефекты могут приводить к нарушению сплошности покрытия при его механической обработке. Увеличение толщины цинкового покрытия с добавками никеля выше 12 мкм приводит к снижению его пластичности, что опять-таки приводит к нарушению сплошности покрытия при его механической обработке.The thickness of each of the zinc layers varies from 4 to 12 microns. The thickness of the electroplated zinc layer is less than 4 μm, discontinuities occur in the layer and/or the grain boundaries expand, which adversely affects the chemical resistance of the multilayer coating, in addition, such defects can lead to a violation of the continuity of the coating during its mechanical processing. An increase in the thickness of the zinc coating with nickel additives above 12 μm leads to a decrease in its plasticity, which again leads to a violation of the continuity of the coating during its machining.
2. Пассивирующий слой (конверсионное покрытие).2. Passivating layer (conversion coating).
Слой выполняют по поверхности слоя цинка для снижения реакционной способности поверхности цинка во избежание нежелательного взаимодействия с окружающей средой непосредственно перед нанесением полимерного покрытия, а также снижения взаимодействия с компонентами следующего слоя. Пассивирующий слой преимущественно получают обработкой поверхности цинка хроматами с получением оксидно-солевой защитной композиции. Толщина конверсионного слоя составляет 1-2 мкм. При толщине слоя менее 1 мкм отмечается нарушение его сплошности, что приводит, в ряде случаев к снижению адгезии полимерного слоя. Выполнение слоя толщиной более 2 мкм не приводит к улучшению характеристик покрытия.The layer is performed on the surface of the zinc layer to reduce the reactivity of the zinc surface in order to avoid undesirable interaction with the environment immediately before applying the polymer coating, as well as to reduce interaction with the components of the next layer. The passivating layer is mainly obtained by treating the surface of zinc with chromates to obtain an oxide-salt protective composition. The thickness of the conversion layer is 1-2 µm. When the layer thickness is less than 1 μm, its continuity is disturbed, which leads, in some cases, to a decrease in the adhesion of the polymer layer. The implementation of a layer with a thickness of more than 2 microns does not lead to an improvement in the characteristics of the coating.
3. Грунтовочный слой.3. Priming layer.
Слой выполняют по пассивирующему оксидному слою. Состав слоя выполнен на основе полиэфирной или полиуретановых смол с добавками модификаторов и отвердителей. В качестве полиэфирной смолы использована терефталевая смола в растворе стирола. Возможно также выполнение слоя на основе композиции полиэфирной и меламиновых смол в различных соотношениях. Во всех случаях материал слоя содержит до 50 масс. % смол, 15-20 масс. % растворителя, 30-35 масс. % пигментов, до 5-8% масс. % отвердителя. Назначение слоя - связывающий, т.е. повышает адгезию наружного слоя полимерного материала к слою на основе цинка. Толщина слоя обычно колеблется в интервале от 5 до 15 мкм. При толщине слоя менее 5 мкм в ряде случаев отмечается нарушение его сплошности, что приводит к снижению адгезии и прочности полимерного слоя. Кроме того, нанесение такого покрытия является технологически затруднительным в условиях непрерывного процесса получения покрытия на рулонном прокате. Выполнение слоя толщиной более 15 мкм может вызывать «вскипание» материала в процессе его полимеризации в специальных сушильных печах и при этом не приводит к улучшению характеристик покрытия.The layer is performed over the passivating oxide layer. The composition of the layer is made on the basis of polyester or polyurethane resins with the addition of modifiers and hardeners. As a polyester resin used terephthalic resin in a solution of styrene. It is also possible to make a layer based on a composition of polyester and melamine resins in various proportions. In all cases, the layer material contains up to 50 wt. % resins, 15-20 wt. % solvent, 30-35 wt. % pigments, up to 5-8% of the mass. % hardener. The purpose of the layer is binding, i.e. increases the adhesion of the outer layer of the polymeric material to the zinc-based layer. The layer thickness usually ranges from 5 to 15 µm. With a layer thickness of less than 5 μm, in some cases, there is a violation of its continuity, which leads to a decrease in adhesion and strength of the polymer layer. In addition, the application of such a coating is technologically difficult under the conditions of a continuous process for obtaining a coating on rolled products. The implementation of a layer with a thickness of more than 15 microns can cause "boiling" of the material during its polymerization in special drying ovens and does not lead to an improvement in the characteristics of the coating.
4. Слой защитного полимерного материала.4. A layer of protective polymer material.
Слой выполнен по каждому грунтовочному слою. Состав слоя выполнен на основе полимерной композиции, включающей поливинилиденфторид (ПВДФ) в количестве 85-90 масс. % и полимерные акриловые смолы в количестве 10-15 масс. %. Под полимерными акриловыми смолами, которые часто называют акрилатами следует понимать полимеры акриловой кислоты или ее производные, например, полимеры метилового эфира метакриловой кислоты или полимеры нитрила акриловой кислоты, а также полиметилметакрилат (ПММА). Слои защитного полимерного материала противостоит воздействиям внешней среды, их свойства в значительной степени обуславливают свойства всего покрытия, а именно влагостойкость, атмосферостойкость, химическую коррозионную стойкость, стойкость к воздействию ультрафиолетового излучения, стойкость к изгибу и другие эксплуатационные характеристики. В свою очередь эти свойства следуют из свойств самого ПВДФ, который является основным компонентом слоя. Такими свойствами являются высокая прочность и твердость, наряду с хорошими пластическими свойствами, высокая химическая и радиационная стойкость, стойкость к ультрафиолетовому излучению. Высокие прочностные свойства композиции ПВДФ - акриловые смолы при указанных значениях содержания позволяют получить синергетический эффект прочности покрытия при изгибе и ударе.The layer is made for each primer layer. The composition of the layer is based on a polymer composition containing polyvinylidene fluoride (PVDF) in an amount of 85-90 wt. % and polymeric acrylic resins in the amount of 10-15 wt. %. Polymeric acrylic resins, which are often referred to as acrylates, are understood to mean polymers of acrylic acid or its derivatives, for example polymers of methacrylic acid methyl ester or polymers of acrylic acid nitrile, as well as polymethyl methacrylate (PMMA). Layers of protective polymeric material resists environmental influences, their properties largely determine the properties of the entire coating, namely moisture resistance, weather resistance, chemical corrosion resistance, ultraviolet radiation resistance, bending resistance and other performance characteristics. In turn, these properties follow from the properties of PVDF itself, which is the main component of the layer. Such properties are high strength and hardness, along with good plastic properties, high chemical and radiation resistance, and resistance to ultraviolet radiation. The high strength properties of the composition PVDF - acrylic resins at the specified values of the content allow you to obtain a synergistic effect of the strength of the coating in bending and impact.
Защитный полимерный слой может быть окрашенным, в таком случае он выполняет еще и декоративную функцию, поэтому его называют лицевым. Помимо основной композиции лицевой полимерный слой может содержать пигменты, модификаторы, стабилизаторы и другие технологические добавки в зависимости от назначения и условий эксплуатации полимерного слоя. Декоративные свойства покрытия выражают технической характеристикой - степенью блеска. Толщина слоя обычно колеблется в интервале от 20 до 35 мкм. При толщине слоя менее 20 мкм значительное снижается стойкость покрытия к ультрафиолетовому излучению до RUV3-4, а также, отмечаются случаи нарушения его эксплуатационных характеристик, в частности, снижается прочность (по Эриксону до 6-8 мм), а также стойкость к растворителю до значений МЭК менее 100 двойных проходов, что приводит к снижению адгезии и прочности полимерного слоя. Выполнение слоя толщиной более 35 мкм может вызывать «вскипание» материала в процессе его полимеризации в специальных сушильных печах и при этом не приводит к улучшению характеристик покрытия.The protective polymer layer can be colored, in which case it also performs a decorative function, which is why it is called the front one. In addition to the main composition, the front polymer layer may contain pigments, modifiers, stabilizers, and other technological additives, depending on the purpose and operating conditions of the polymer layer. The decorative properties of the coating are expressed by a technical characteristic - the degree of gloss. The layer thickness usually ranges from 20 to 35 µm. With a layer thickness of less than 20 microns, the coating resistance to ultraviolet radiation is significantly reduced to RUV3-4, and cases of violation of its performance characteristics are noted, in particular, the strength decreases (according to Erickson to 6-8 mm), as well as solvent resistance to values MEK less than 100 double passes, which leads to a decrease in adhesion and strength of the polymer layer. The implementation of a layer with a thickness of more than 35 microns can cause the material to “boil up” during its polymerization in special drying ovens and, at the same time, does not lead to an improvement in the characteristics of the coating.
Поверх полимерного покрытия часто наносят полиэтиленовую пленку толщиной от 30 до 150 мкм. Пленка может наносится холодным способом - холодное каширование, или горячим способом - горячее каширование. Пленка призвана защитить полимерное покрытие в процессе транспортировки, переработки и монтажа получаемых изделий. Также на полимерное покрытие можно наносить другие пленки и покрытия для дополнительной защиты, например лаки на основе FEVE смол.On top of the polymer coating is often applied a polyethylene film with a thickness of 30 to 150 microns. The film can be applied cold - cold laminating, or hot - hot laminating. The film is designed to protect the polymer coating during transportation, processing and installation of the resulting products. Other films and coatings can also be applied to the polymer coating for additional protection, such as varnishes based on FEVE resins.
Описанные выше слои можно наносить на плоский стальной прокат разного вида и разными способами. Заявляемое техническое решение в первую очередь предназначено для рулонного стального проката. В этом случае покрытие наносят валковым методом (метод Coil Coating). При этом покрытие наносят в непрерывном технологическом цикле поэтапно слой за слоем. После получения конверсионного покрытия обработкой поверхности цинка раствором хроматов и его высушивания при 50-60°С, выполняют грунтовочный слой на основе полиэфирной или полиуретановых смол с последующим прокаливанием при 220-240°С, а затем выполняют защитный полимерный слой на основе композиции ПВДФ с акриловыми смолами, последний прокаливают при 245-260°С. Описанная технология в принципе пригодна и для другого стального листового проката, однако при ее осуществлении в периодических циклах. При этом возможны и другие методы нанесения, например, порошковое напыление и ручное нанесение в виде суспензий и эмульсий (покраска). Заявляемое защитное покрытие является двусторонним, т.к. слои покрытия, выполненные по каждую сторону стального плоского проката, выполняют ту или иную защитную функцию, эти слои в совокупности обеспечивают общие защитные свойства покрытия.The layers described above can be applied to flat steel products of various types and in various ways. The claimed technical solution is primarily intended for rolled steel. In this case, the coating is applied by the roller method (Coil Coating method). In this case, the coating is applied in a continuous technological cycle in stages, layer by layer. After obtaining a conversion coating by treating the surface of zinc with a chromate solution and drying it at 50-60°C, a primer layer is made based on polyester or polyurethane resins, followed by calcination at 220-240°C, and then a protective polymer layer is made based on a composition of PVDF with acrylic resins, the latter is calcined at 245-260°C. The described technology is, in principle, suitable for other steel sheet products, however, when it is carried out in periodic cycles. However, other application methods are also possible, such as powder coating and manual application in the form of suspensions and emulsions (painting). The inventive protective coating is two-sided, because Coating layers made on each side of steel flat products perform one or another protective function, these layers together provide the overall protective properties of the coating.
Описанное выше покрытие имеет следующие технические характеристики:The coating described above has the following technical characteristics:
- толщина цинкового слоя (покрытия) 4-12 мкм;- thickness of the zinc layer (coating) 4-12 microns;
- толщина лицевого покрытия на основе поливинилиденфторидной смолы 20-35 мкм;- thickness of the front coating based on polyvinylidene fluoride resin 20-35 microns;
- твердость по карандашу 2-3 Н;- pencil hardness 2-3 N;
- пластичность (прочность при изгибе) 0-1 Т;- plasticity (flexural strength) 0-1 T;
- стойкость к растворителю МЭК не менее 200 двойных проходов;- resistance to IEC solvent not less than 200 double passes;
- устойчивость к воздействию ультрафиолета не менее RUV 4;- resistance to ultraviolet radiation not less than RUV 4;
- адгезия после вытяжки 0%;- adhesion after drawing 0%;
- прочность при обратном ударе не менее 15 Дж;- impact strength not less than 15 J;
- прочность при растяжении по Эриксону не менее 6 мм;- Erickson tensile strength not less than 6 mm;
- максимальное температурное воздействие до 190-200°С,- maximum temperature effect up to 190-200°С,
- степень блеска выше не менее 70%.- the degree of gloss is higher than not less than 70%.
Заявляемое изобретение является техническим решением, т.к. представляет собой решение задачи достижения заявленного технического результата путем создания изделия, а именно, многослойного двустороннего защитного покрытия стального плоского проката, состоящего из послойно нанесенных слоев неорганического и органических материалов, технологически и химически связанных между собой. При этом совокупность существенных признаков данного изобретения - состав и последовательность слоев объединена единым творческим замыслом - созданием многослойного двустороннего коррозионностойкого защитного покрытия стального плоского проката с возможностью его механической обработки с использованием операций изгиба, резки, штамповки и профилировки за счет повышения коррозионной стойкости цинкового слоя, а также при сохранении/повышении прочности, пластичных и потребительских свойств всего покрытия.The claimed invention is a technical solution, because is a solution to the problem of achieving the claimed technical result by creating a product, namely, a multilayer double-sided protective coating of steel flat products, consisting of layer-by-layer applied layers of inorganic and organic materials, technologically and chemically interconnected. At the same time, the set of essential features of this invention - the composition and sequence of layers - is united by a single creative idea - the creation of a multilayer double-sided corrosion-resistant protective coating of steel flat products with the possibility of machining using bending, cutting, stamping and profiling operations by increasing the corrosion resistance of the zinc layer, and also while maintaining/increasing the strength, ductility and consumer properties of the entire coating.
Данное техническое решение является промышленно применимым в области защитных покрытий на металле, а именно в области защитных полимерных покрытий на оцинкованном стальном плоском прокате. Осуществление аналогичных покрытий указанными выше методами в настоящее время широко распространено и может быть выполнено на промышленных предприятиях при непрерывном и периодическом производственном цикле. При осуществлении изобретения используют устройства, детали и материалы, выпускаемые промышленностью и находящиеся в открытой продаже. Методами осуществления изобретения могут быть прокатка, гальваническое нанесение покрытий, валковый, ручной и другие методы нанесения покрытий, а также нагревание, прокаливание, сушка. Средствами осуществления являются электролитические ванны, смесители для составов, установки, устройства и приспособления плакирования, камеры нагревания/сушки.This technical solution is industrially applicable in the field of protective coatings on metal, namely in the field of protective polymer coatings on galvanized steel flat products. The implementation of similar coatings by the above methods is currently widespread and can be performed at industrial enterprises with a continuous and periodic production cycle. In the implementation of the invention, devices, parts and materials produced by the industry and are on the open market are used. Methods for carrying out the invention can be rolling, electroplating, roller, manual and other methods of coating, as well as heating, calcining, drying. The means of implementation are electrolytic baths, mixers for compositions, installations, devices and devices for cladding, heating/drying chambers.
Приведенное выше описание показывает, что осуществление отличительных от прототипа существенных признаков, в том числе их характеристик, обеспечивает реализацию назначения изобретения, а именно, расширение арсенала технических средств двусторонних защитных покрытий стального плоского проката за счет осуществления многослойного двустороннего защитного покрытия стального плоского проката, позволяющего получить высокую коррозионную и химическую стойкость наряду с осуществлением совокупности потребительских свойств с высокими значениями технических характеристик. Такими потребительскими свойствами прежде всего являются: толщина цинкового слоя, толщина лицевого покрытия, толщина обратного покрытия, твердость по карандашу, пластичность (прочность при изгибе), стойкость к растворителю МЭК, устойчивость к воздействию ультрафиолетового излучения (к ультрафиолету), адгезия после вытяжки, прочность при обратном ударе, прочность при растяжении по Эриксону, максимальное температурное воздействие. Под коррозионной и химической стойкостью здесь прежде всего следует понимать стойкостью покрытия во влажных и водных средах, а также в солевых средах. Под двусторонним защитным покрытием следует понимать многослойное покрытие, в котором каждый слой играет свою технологическую и/или функциональную роль, что в конечном итоге позволяет получить покрытие, характеризующееся совокупностью потребительских свойств с высокими техническими характеристиками.The above description shows that the implementation of essential features that are distinctive from the prototype, including their characteristics, ensures the implementation of the purpose of the invention, namely, the expansion of the arsenal of technical means of double-sided protective coatings of steel flat products due to the implementation of a multilayer double-sided protective coating of steel flat products, which makes it possible to obtain high corrosion and chemical resistance along with the implementation of a combination of consumer properties with high values of technical characteristics. Such consumer properties are primarily: thickness of the zinc layer, thickness of the front coating, thickness of the back coating, pencil hardness, ductility (flexural strength), resistance to MEK solvent, resistance to ultraviolet radiation (UV), adhesion after drawing, strength kickback, Erickson tensile strength, maximum temperature exposure. Under the corrosion and chemical resistance, here, first of all, it is necessary to understand the resistance of the coating in wet and aqueous environments, as well as in saline environments. A double-sided protective coating should be understood as a multilayer coating in which each layer plays its own technological and/or functional role, which ultimately makes it possible to obtain a coating characterized by a combination of consumer properties with high technical characteristics.
Таким образом, показано, что совокупность существенных признаков заявляемого изобретения, позволяющая достичь заявленного технического результата, отличается от совокупности существенных признаков аналогов, прототипа, а также и других известных источников данных, т.е. не известно применение данной совокупности существенных признаков с реализацией заявленного назначения или с получением заявленного технического результата. Другими словами, заявляемое изобретение не известно из уровня техники.Thus, it is shown that the set of essential features of the claimed invention, which makes it possible to achieve the claimed technical result, differs from the set of essential features of analogues, a prototype, as well as other known data sources, i.e. the application of this set of essential features with the implementation of the declared purpose or with the receipt of the claimed technical result is not known. In other words, the claimed invention is not known from the prior art.
В ходе изучения уровня техники многослойных защитных покрытий стального плоского проката не выявлены технические решения, существенные признаки которых по отдельности или в какой-либо совокупности совпадают с отличительными существенными признаками заявляемого изобретения и позволяют достичь заявляемого технического результата. Таким образом, подтверждено отсутствие известности влияния отличительных существенных признаков заявляемого изобретения на заявленный технический результат в данном случае на реализацию назначения изобретения.In the course of studying the state of the art of multilayer protective coatings of steel flat products, no technical solutions were identified, the essential features of which, individually or in any combination, coincide with the distinctive essential features of the claimed invention and allow the claimed technical result to be achieved. Thus, the lack of knowledge of the influence of the distinctive essential features of the claimed invention on the claimed technical result in this case on the implementation of the purpose of the invention is confirmed.
Следует также обратить внимание, что использование всей заявленной совокупности существенных признаков, в том числе совокупности отличительных признаков, для получения заявленного технического результата не следует явным образом для специалистов из уровня техники, т.к. не является объединением, изменением или совместным использованием сведений, содержащихся в уровне техники, и/или общих знаний специалиста. Другими словами, получение многослойного двустороннего защитного покрытия стального плоского проката с высокой коррозионной и химической стойкостью, а также с осуществлением при этом совокупности указанных выше потребительских свойств с высокими значениями их технических характеристик, за счет комбинационного решения - легирования цинка никелем в заявленном соотношении и выполнение внешнего полимерного слоя на основе поливинилиденфторидной смолы в заявленном составе и соотношении ингредиентов, а также при выполнении условий равномерности и разнотолщинности цинкового слоя не известно из уровня техники и не очевидно для специалиста. При этом в качестве достижения высоких значений технических характеристик потребительских свойств следует принимать значения следующих характеристик:It should also be noted that the use of the entire claimed set of essential features, including the set of distinctive features, to obtain the claimed technical result does not follow explicitly for specialists from the prior art, because is not a combination, modification or sharing of the information contained in the prior art, and / or the general knowledge of a specialist. In other words, obtaining a multilayer double-sided protective coating of steel flat products with high corrosion and chemical resistance, as well as with the implementation of the combination of the above consumer properties with high values of their technical characteristics, due to a combination solution - alloying zinc with nickel in the stated ratio and performing an external a polymer layer based on polyvinylidene fluoride resin in the claimed composition and ratio of ingredients, as well as under the conditions of uniformity and thickness variation of the zinc layer, is not known from the prior art and is not obvious to a specialist. At the same time, in order to achieve high values of technical characteristics of consumer properties, the values of the following characteristics should be taken:
толщина цинкового слоя, толщина лицевого покрытия, толщина обратного покрытия, твердость по карандашу, пластичность (прочность при изгибе), стойкость к растворителю МЭК, устойчивость к воздействию ультрафиолетового излучения (к ультрафиолету), адгезия после вытяжки, прочность при обратном ударе, прочность при растяжении по Эриксону, максимальное температурное воздействие. Значения этих характеристик были приведены выше при раскрытии признаков изобретения. Под коррозионной и химической стойкостью здесь прежде всего следует понимать стойкостью покрытия во влажных и водных средах, а также в солевых средах.zinc layer thickness, topcoat thickness, backcoat thickness, pencil hardness, ductility (bending strength), MEK solvent resistance, UV (UV) resistance, draw adhesion, kickback strength, tensile strength according to Erickson, the maximum temperature effect. The values of these characteristics have been given above in the disclosure of the features of the invention. Under the corrosion and chemical resistance, here, first of all, it is necessary to understand the resistance of the coating in wet and aqueous environments, as well as in saline environments.
Заявляемое изобретение осуществляют следующим образом.The claimed invention is carried out as follows.
Согласно изобретению, защитное покрытие стального плоского проката является многослойным и двусторонним, т.е. выполненным по обе стороны плоского проката. Покрытие выполнено послойно. Первым слоем, выполненным по плоскому прокату, является слой на основе цинка с добавками от 2 до 20 масс. % Ni. Слой выполняют путем гальваностегии. Он также является плоским и выполнен по обе стороны плоского проката, толщина слоя составляет от 4 до 12 мкм с каждой стороны. При этом разнотолщинность слоев между собой не должна различаться более чем на 20%. Далее поверхности цинкового слоя пассивируют путем обработки пассиваторами, преимущественно, хроматами. За счет этого на поверхности цинкового слоя получают тонкий оксидно-солевой слой, который препятствует взаимодействию активного цинка с окружающей атмосферой и органическими веществами грунтовочного слоя. Затем по пассивируемому слою выполняют нанесение грунтовочного слоя толщиной 5-15 мкм, состоящего из композиции на основе на основе полиэфирной и/или полиуретановых смол. По грунтовочному слою выполнен внешний полимерный слой защитного покрытия на основе композиции, включающей поливинилиденфторид (ПВДФ) в количестве 85-90 масс. % и полимерные акриловые смолы в количестве 10-15 масс. %. Поверх полимерных слоев для дополнительной защиты перед продажей можно выполнить защитный слой, например, алкидного лака.According to the invention, the protective coating of steel flat products is multi-layered and double-sided, i.e. made on both sides of flat rolled products. The coating is made in layers. The first layer, made on flat rolled products, is a zinc-based layer with additives from 2 to 20 wt. % Ni. The layer is performed by electroplating. It is also flat and is made on both sides of the flat products, the thickness of the layer is from 4 to 12 microns on each side. In this case, the difference in thickness between the layers should not differ by more than 20%. Further, the surfaces of the zinc layer are passivated by treatment with passivators, mainly chromates. Due to this, a thin oxide-salt layer is obtained on the surface of the zinc layer, which prevents the active zinc from interacting with the surrounding atmosphere and organic substances of the primer layer. Then, a primer layer with a thickness of 5-15 µm is applied over the passivated layer, consisting of a composition based on polyester and/or polyurethane resins. On the primer layer, an outer polymeric layer of a protective coating is made based on a composition containing polyvinylidene fluoride (PVDF) in an amount of 85-90 wt. % and polymeric acrylic resins in the amount of 10-15 wt. %. On top of the polymer layers for additional protection before sale, you can make a protective layer, for example, alkyd varnish.
Все слои покрытия выполняют последовательно преимущественно валковым методом для рулонного проката и ручным, электростатическим методами, а также распылением для листового и другого проката.All coating layers are performed sequentially mainly by the roller method for rolled products and by manual, electrostatic methods, as well as by spraying for sheet and other products.
Покрытие наносят в непрерывном технологическом цикле поэтапно слой за слоем. После получения конверсионного покрытия обработкой поверхности цинка раствором хроматов и его высушивания при 50-60°С, выполняют грунтовочный слой на основе полиэфирной или полиуретановых смол с последующим высушиванием при 220-240°С, а затем выполняют защитный полимерный слой на основе композиции ПВДФ с акриловыми смолами, последний прокаливают при 245-260°С. Описанная технология в принципе пригодна и для другого стального листового проката, однако при ее осуществлении в периодических циклах.The coating is applied in a continuous technological cycle in stages, layer by layer. After obtaining a conversion coating by treating the zinc surface with a chromate solution and drying it at 50-60°C, a primer layer is made based on polyester or polyurethane resins, followed by drying at 220-240°C, and then a protective polymer layer is made based on a composition of PVDF with acrylic resins, the latter is calcined at 245-260°C. The described technology is, in principle, suitable for other steel sheet products, however, when it is carried out in periodic cycles.
Примеры осуществления покрытия.Coating Examples.
Для подтверждения осуществления заявленного технического решения были выполнены ряд испытаний изделия, результаты которых приведены в нижеприведенных примерах. Во всех примерах общими условиями получения покрытия были следующие:To confirm the implementation of the claimed technical solution, a number of product tests were performed, the results of which are given in the examples below. In all examples, the general conditions for obtaining coverage were as follows:
- покрытие наносили на предварительно обезжиренный и очищенный плоский рулонный прокат толщиной 0,5 мм и шириной 1250 мм, марка стали 08 сп;- the coating was applied to previously degreased and cleaned flat rolled products with a thickness of 0.5 mm and a width of 1250 mm, steel grade 08 cn;
- по обеим ее сторонам методом гальваностегии был нанесен слой цинка, легированного никелем, гальваническая ванна - сернокислая, температура 55°С, плотность тока 90 А/дм2, концентрация сернокислого цинка 120 г/л, сернокислого никеля 150 г/л;- a layer of zinc alloyed with nickel was applied on both sides of it by electroplating, the galvanic bath was sulfate, the temperature was 55°C, the current density was 90 A/dm2, the concentration of zinc sulfate was 120 g/l, nickel sulfate was 150 g/l;
- поверхности цинка были пассивированы 15 масс. % раствором бихромата натрия, при рН=1,8 с последующей сушкой при 50-толщина конверсионного слоя 1-2 мкм;- zinc surfaces were passivated 15 wt. % solution of sodium dichromate, at pH=1.8, followed by drying at 50-thickness of the conversion layer 1-2 microns;
- на конверсионный слой в свою очередь валковым методом наносили грунтовочный слой, состоящий из полиэфирной смолы с добавками 20 масс. % полиуретановой смолы и 4 масс. % перекиси метилэтилкетона, в качестве полиэфирной смолы использована терефталевая смола, растворитель стирол, закрепление слоя осуществляли в сушильной печи при температуре 230-235ОС;- on the conversion layer, in turn, a primer layer was applied by the roller method, consisting of a polyester resin with additives of 20 wt. % polyurethane resin and 4 wt. % methyl ethyl ketone peroxide, terephthalic resin was used as a polyester resin, the solvent was styrene, the layer was fixed in a drying oven at a temperature of 230-235°C;
- на грунтовочный слой валковым методом наносили слой защитного полимерного материала, выполненного на основе композиции, содержащей 85-90 масс. % ПВДФ с добавками полиметилметакрилата (ПММА), закрепление слоя осуществляли в сушильной печи при температуре 245-250ОС;- a layer of protective polymeric material made on the basis of a composition containing 85-90 wt. % PVDF with polymethyl methacrylate (PMMA) additives, the layer was fixed in a drying oven at a temperature of 245-250°C;
- после каждого прокаливания покрытия в сушильной печи его охлаждают водой при температуре 30-50°С и затем удаляют следы воды посредством обдува горячим воздухом;- after each calcination of the coating in a drying oven, it is cooled with water at a temperature of 30-50°C and then traces of water are removed by blowing hot air;
- слой защитного полимерного материала выполненного на основе композиции ПВДФ-ПММА дополнительно содержит порошковые наполнители ТiО2 в количестве 8 масс. % и микротальк (Аl2О3 в количестве 2 масс. %, SiO2 в количестве 2,5 масс. %, MgO, Fе2О3, СаО в количестве 0,05-0,15 масс. % каждый), растворитель бутилдигликольацетат.- a layer of protective polymeric material made on the basis of the PVDF-PMMA composition additionally contains TiO 2 powder fillers in the amount of 8 wt. % and microtalc (Al 2 O 3 in the amount of 2 wt. %, SiO 2 in the amount of 2.5 wt. %, MgO, Fe 2 O 3 , CaO in the amount of 0.05-0.15 wt. % each), solvent butyl diglycol acetate.
Описанным выше способом были получены образцы рулонного проката с различным содержанием ингредиентов в слоях покрытия и различной толщиной слоев покрытия. Полученные образцы были использованы для определения механических, прочностных, химических и потребительских характеристик покрытия. Характеристики определяли по стандартным методикам, в частности по ГОСТ 34180-2017, ГОСТ 52146-2003, ГОСТ 9.401-91. Для оценки коррозионной и химической стойкости использовали испытания образцов в камере соляного тумана КСТ-0,4-0,15 с нейтральной атмосферой водного раствора содержащего 50 г/л±5 г/л NaCl в нейтральной атмосфере и в кислой среде при рН=3. Стойкость оценивали по наличию коррозии и состоянию покрытия в районе крестообразного надреза 110×110 мм на плоских образцах размером 150×70 мм. Давление атмосферное, температура 25°С.By the method described above, samples of rolled products with different contents of ingredients in the coating layers and different thicknesses of the coating layers were obtained. The obtained samples were used to determine the mechanical, strength, chemical and consumer characteristics of the coating. The characteristics were determined according to standard methods, in particular, according to GOST 34180-2017, GOST 52146-2003, GOST 9.401-91. To assess the corrosion and chemical resistance, samples were tested in a KST-0.4-0.15 salt fog chamber with a neutral atmosphere of an aqueous solution containing 50 g/l ± 5 g/l NaCl in a neutral atmosphere and in an acidic environment at pH=3. The resistance was evaluated by the presence of corrosion and the condition of the coating in the region of a cross-shaped notch 110×110 mm on flat samples 150×70 mm in size. Atmospheric pressure, temperature 25°C.
Пример 1.Example 1
На рулонном стальном прокате, полученном по вышеуказанному способу, по обе стороны проката был выполнен цинковый слой толщиной 4 мкм с добавками никеля в количестве 2 масс. %. При этом равномерность толщины каждого слоя и разнотолщинность слоев между собой не превышала 20%. После пассивации цинкового слоя поверх него выполняют грунтовочный слой толщиной 5 мкм. Слой выполняют на основе полиэфирной смолы с добавками 20 масс. % полиуретановой смолы и 4 масс. % перекиси метилэтилкетона. По грунтовочному слою выполняют защитный полимерный слой с обеих сторон листа. Защитный полимерный слой выполнен на основе композиции: 85 масс. % ПВДФ с добавлением 15 масс. % полиметилметакрилата, толщина слоя 20 мкм. Таким образом было осуществлено двустороннее симметричное покрытие с внешними слоями на основе ПВДФ.On rolled steel, obtained by the above method, on both sides of the rolled products, a zinc layer 4 μm thick was made with nickel additives in the amount of 2 wt. %. In this case, the uniformity of the thickness of each layer and the difference in thickness between the layers did not exceed 20%. After passivation of the zinc layer, a primer layer 5 µm thick is made on top of it. The layer is made on the basis of polyester resin with additives of 20 wt. % polyurethane resin and 4 wt. % methyl ethyl ketone peroxide. A protective polymer layer is made along the primer layer on both sides of the sheet. The protective polymer layer is made on the basis of the composition: 85 wt. % PVDF with the addition of 15 wt. % polymethyl methacrylate, layer thickness 20 µm. In this way, a two-sided symmetrical coating was achieved with outer layers based on PVDF.
Полученное покрытие имело следующие характеристики:The resulting coating had the following characteristics:
- твердость по карандашу 2 Н;- pencil hardness 2 N;
- пластичность 1Т;- plasticity 1T;
- стойкость к растворителю МЭК 200 двойных проходов;- solvent resistance IEC 200 double passes;
- адгезия после вытяжки 0%;- adhesion after drawing 0%;
- прочность при обратном ударе 20 Дж;- strength under reverse impact 20 J;
- прочность при растяжении по Эриксону 7 мм;- Erickson tensile strength 7 mm;
- коррозионная/химическая стойкость в камере солевого тумана в нейтральной среде - при испытаниях в течение 1500 часов следы красной коррозии в области надреза- corrosion/chemical resistance in a salt spray chamber in a neutral environment - when tested for 1500 hours, traces of red corrosion in the notched area
- коррозионная/химическая стойкость в камере солевого тумана в кислой среде - при испытаниях в течение 24 часов наличие красной коррозии в области надреза.- corrosion/chemical resistance in a salt spray chamber in an acid environment - when tested for 24 hours, the presence of red corrosion in the notched area.
Пример 2.Example 2
На рулонном стальном прокате по способу, аналогично указанному в примере 1, по обе стороны проката был выполнен цинковый слой с добавками 20 масс. % никеля. Толщина слоя составила 12 мкм. При этом равномерность толщины каждого слоя и разнотолщинность слоев между собой не превышала 20%. После пассивации цинкового слоя поверх него выполняют грунтовочный слой толщиной 15 мкм. Слой выполняют на основе полиэфирной смолы с добавками 30 масс. % полиуретановой смолы и 5 масс. % перекиси метилэтилкетона. По грунтовочному слою выполняют защитный полимерный слой с обеих сторон листа. Защитный полимерный слой выполнен на основе композиции: 90 масс. % ПВДФ с добавлением 10 масс. % полиметилметакрилата, толщина слоя 35 мкм.On rolled steel according to the method similar to that specified in example 1, on both sides of the rolled zinc layer was made with additives of 20 wt. % nickel. The layer thickness was 12 μm. In this case, the uniformity of the thickness of each layer and the difference in thickness between the layers did not exceed 20%. After passivation of the zinc layer, a primer layer 15 µm thick is made on top of it. The layer is made on the basis of polyester resin with additives of 30 wt. % polyurethane resin and 5 wt. % methyl ethyl ketone peroxide. A protective polymer layer is made along the primer layer on both sides of the sheet. The protective polymer layer is made on the basis of the composition: 90 wt. % PVDF with the addition of 10 wt. % polymethyl methacrylate, layer thickness 35 µm.
Полученное покрытие имело следующие характеристики:The resulting coating had the following characteristics:
- твердость по карандашу 3 Н;- pencil hardness 3 N;
- пластичность 0 Т;- plasticity 0 T;
- стойкость к растворителю МЭК 280 двойных проходов;- solvent resistance IEC 280 double passes;
- адгезия после вытяжки 0%;- adhesion after drawing 0%;
- прочность при обратном ударе 20 Дж;- strength under reverse impact 20 J;
- прочность при растяжении по Эриксону 8 мм;- Erickson tensile strength 8 mm;
- коррозионная/химическая стойкость в камере солевого тумана в нейтральной среде - при испытаниях в течение 1500 часов не отмечено какой-либо коррозии и отслоений в области надреза,- corrosion/chemical resistance in a salt spray chamber in a neutral environment - when tested for 1500 hours, no corrosion and delamination was noted in the notched area,
- коррозионная/химическая стойкость в камере солевого тумана в кислой среде - при испытаниях в течение 24 часов не отмечено коррозии и отслоений в области надреза.- Corrosion/chemical resistance in a salt spray chamber in an acidic environment - when tested for 24 hours, no corrosion or delamination was noted in the notched area.
Пример 3.Example 3
На рулонном стальном прокате по способу, аналогично указанному в примере 1, по обе стороны проката был выполнен цинковый слой с добавками 10 масс. % никеля. Толщина слоя составила 8 мкм. При этом равномерность толщины каждого слоя и разнотолщинность слоев между собой не превышала 20%. После пассивации цинкового слоя поверх него выполняют грунтовочный слой толщиной 10 мкм. Слой выполняют на основе полиэфирной смолы с добавками 25 масс. % полиуретановой смолы и 4 масс. % перекиси метилэтилкетона. По грунтовочному слою выполняют защитный полимерный слой с обеих сторон листа. Защитный полимерный слой выполнен на основе композиции: 87 масс. % ПВДФ с добавлением 13 масс. % полиметилметакрилата, толщина слоя 28 мкм.On rolled steel according to the method similar to that specified in example 1, on both sides of the rolled zinc layer was made with additives of 10 wt. % nickel. The layer thickness was 8 μm. In this case, the uniformity of the thickness of each layer and the difference in thickness between the layers did not exceed 20%. After passivation of the zinc layer, a primer layer 10 µm thick is made on top of it. The layer is made on the basis of polyester resin with additives of 25 wt. % polyurethane resin and 4 wt. % methyl ethyl ketone peroxide. A protective polymer layer is made along the primer layer on both sides of the sheet. The protective polymer layer is made on the basis of the composition: 87 wt. % PVDF with the addition of 13 wt. % polymethyl methacrylate, layer thickness 28 µm.
Полученное покрытие имело следующие характеристики:The resulting coating had the following characteristics:
- твердость по карандашу 2 Н;- pencil hardness 2 N;
- пластичность 0 Т;- plasticity 0 T;
- стойкость к растворителю МЭК 250 двойных проходов;- solvent resistance IEC 250 double passes;
- адгезия после вытяжки 0%;- adhesion after drawing 0%;
- прочность при обратном ударе 20 Дж;- strength under reverse impact 20 J;
- прочность при растяжении по Эриксону не менее 7 мм;- Erickson tensile strength not less than 7 mm;
- коррозионная/химическая стойкость в камере солевого тумана в нейтральной среде - при испытаниях в течение 1500 часов не отмечено какой-либо коррозии и отслоений в области надреза,- corrosion / chemical resistance in a salt spray chamber in a neutral environment - when tested for 1500 hours, no corrosion and delamination in the notched area were noted,
- коррозионная/химическая стойкость в камере солевого тумана в кислой среде - при испытаниях в течение 24 часов отмечены признаки коррозии в области надреза без отслоений покрытия.- corrosion/chemical resistance in a salt spray chamber in an acidic environment - when tested for 24 hours, signs of corrosion were noted in the notched area without delamination of the coating.
Пример 4.Example 4
На рулонном стальном прокате по способу, аналогично указанному в примере 1, по обе стороны проката был выполнен цинковый слой с добавками 10 масс. % никеля. Толщина слоя составила 8 мкм. При этом равномерность толщины каждого слоя и разнотолщинность слоев между собой в ряде мест покрытия составляла 25-30% за счет специально выполненных дефектов в цинковом слое на обратной стороне покрытия. После пассивации цинкового слоя поверх него выполняют грунтовочный слой толщиной 10 мкм. Слой выполняют на основе полиэфирной смолы с добавками 25 масс. % полиуретановой смолы и 4 масс. % перекиси метилэтилкетона. По грунтовочному слою выполняют защитный полимерный слой с обеих сторон листа. Защитный полимерный слой выполнен на основе композиции: 87 масс. % ПВДФ с добавлением 13 масс. % полиметилметакрилата, толщина слоя 28 мкм.On rolled steel according to the method similar to that specified in example 1, on both sides of the rolled zinc layer was made with additives of 10 wt. % nickel. The layer thickness was 8 μm. At the same time, the uniformity of the thickness of each layer and the difference in thickness between the layers in a number of places of the coating was 25-30% due to specially made defects in the zinc layer on the reverse side of the coating. After passivation of the zinc layer, a primer layer 10 µm thick is made on top of it. The layer is made on the basis of polyester resin with additives of 25 wt. % polyurethane resin and 4 wt. % methyl ethyl ketone peroxide. A protective polymer layer is made along the primer layer on both sides of the sheet. The protective polymer layer is made on the basis of the composition: 87 wt. % PVDF with the addition of 13 wt. % polymethyl methacrylate, layer thickness 28 µm.
Полученное покрытие имело следующие характеристики:The resulting coating had the following characteristics:
- твердость по карандашу 2 Н;- pencil hardness 2 N;
- пластичность 1 Т;- plasticity 1 T;
- стойкость к растворителю МЭК 190-200 двойных проходов;- solvent resistance IEC 190-200 double passes;
- адгезия после вытяжки 0%;- adhesion after drawing 0%;
- прочность при обратном ударе 18 Дж;- strength at reverse impact 18 J;
- прочность при растяжении по Эриксону 6 мм;- tensile strength according to Erickson 6 mm;
Полученное покрытие имело следующие характеристики:The resulting coating had the following characteristics:
- твердость по карандашу лицевого слоя 2 Н;- pencil hardness of the front layer 2 N;
- пластичность 0 Т;- plasticity 0 T;
- стойкость к растворителю МЭК 250 двойных проходов;- solvent resistance IEC 250 double passes;
- адгезия после вытяжки 0%;- adhesion after drawing 0%;
- прочность при обратном ударе 18 Дж;- strength at reverse impact 18 J;
- прочность при растяжении по Эриксону не менее 8 мм;- Erickson tensile strength not less than 8 mm;
- коррозионная/химическая стойкость в камере солевого тумана в нейтральной среде - при испытаниях в течение 1500 часов не отмечено какой-либо коррозии и отслоений в области надреза ни с лицевой, ни с обратной стороны,- corrosion / chemical resistance in a salt spray chamber in a neutral environment - when tested for 1500 hours, no corrosion and delamination were noted in the notch area, either from the front or from the back,
- коррозионная/химическая стойкость в камере солевого тумана в кислой среде - при испытаниях в течение 24 часов на лицевой стороне отмечены признаки коррозии в области надреза без отслоений покрытия, а на обратной стороне помимо коррозии отмечено также отслоение по надрезу без распространения по площади покрытия.- corrosion/chemical resistance in a salt spray chamber in an acidic environment - when tested for 24 hours, the front side showed signs of corrosion in the notch area without peeling of the coating, and on the reverse side, in addition to corrosion, there was also peeling along the notch without spreading over the coating area.
Пример 5.Example 5
На рулонном стальном прокате по способу, аналогично указанному в примере 1, по обе стороны проката был выполнен цинковый без добавок никеля. Толщина слоя составила 8 мкм. Равномерность толщины каждого слоя и разнотолщинность слоев между собой не превышала 20%. После пассивации цинкового слоя поверх него выполняют грунтовочный слой толщиной 10 мкм. Слой выполняют на основе полиэфирной смолы с добавками 25 масс. % полиуретановой смолы и 4 масс. % перекиси метилэтилкетона. По грунтовочному слою выполняют защитный полимерный слой с обеих сторон листа. Защитный полимерный слой выполнен на основе композиции: 87 масс. % ПВДФ с добавлением 13 масс. % полиметилметакрилата, толщина слоя 28 мкм.On rolled steel according to the method similar to that specified in example 1, on both sides of the rolled zinc was made without nickel additives. The layer thickness was 8 μm. The uniformity of the thickness of each layer and the difference in thickness between the layers did not exceed 20%. After passivation of the zinc layer, a primer layer 10 µm thick is made on top of it. The layer is made on the basis of polyester resin with additives of 25 wt. % polyurethane resin and 4 wt. % methyl ethyl ketone peroxide. A protective polymer layer is made along the primer layer on both sides of the sheet. The protective polymer layer is made on the basis of the composition: 87 wt. % PVDF with the addition of 13 wt. % polymethyl methacrylate, layer thickness 28 µm.
Полученное покрытие имело следующие характеристики:The resulting coating had the following characteristics:
- твердость по карандашу 2 Н;- pencil hardness 2 N;
- пластичность 1 Т;- plasticity 1 T;
- стойкость к растворителю МЭК 240 двойных проходов;- solvent resistance IEC 240 double passes;
- адгезия после вытяжки 0%;- adhesion after drawing 0%;
- прочность при обратном ударе 20 Дж;- strength under reverse impact 20 J;
- прочность при растяжении по Эриксону 7 мм;- Erickson tensile strength 7 mm;
- коррозионная/химическая стойкость в камере солевого тумана в нейтральной среде - при испытаниях в течение 1500 часов отмечена красная коррозии и отслоений в области надреза, уходящая под покрытие и отслоение покрытия по площади вдоль надреза до 40 мм,- corrosion / chemical resistance in a salt spray chamber in a neutral environment - when tested for 1500 hours, red corrosion and delaminations were noted in the notch area, going under the coating and delamination of the coating along the area along the notch up to 40 mm,
- коррозионная/химическая стойкость в камере солевого тумана в кислой среде - при испытаниях в течение 24 часов отмечены признаки коррозии в области надреза с отслоениями покрытия вдоль крестообразного надреза до 25 мм.- corrosion/chemical resistance in a salt spray chamber in an acidic environment - when tested for 24 hours, signs of corrosion were noted in the notch area with peeling of the coating along the cruciform notch up to 25 mm.
Приведенные в примерах данные убедительно показывают высокие прочностные, коррозионностойкие и потребительские свойства многослойного двустороннего защитного покрытия стального плоского проката, которые обеспечивают физико-химические и технологические свойства каждого из слоев, а также всей совокупности слоев. Это характеристики прочности и пластичности: прочность при изгибе и растяжении по Эриксону, что позволяет осуществлять операции механической переработки листа с покрытием путем изгиба и профилирования. Также покрытие имеет высокие значения характеристик, обеспечивающих потребительские качества: твердость по карандашу, стойкость к растворителю, адгезия после вытяжки, прочность при обратном ударе 20-22 Дж. Эти высокие значения совместно с приведенными в примерах данными по коррозионной/химической стойкости в целом характеризуют заявляемое защитное покрытие на плоском стальном оцинкованном прокате как покрытие с повышенной химической стойкостью во влажных, водных средах, а также солевых средах, в частности, при повреждении внешнего полимерного слоя. Покрытие также имеет высокую механическую прочность, что обеспечивает возможность механической обработки стального проката с заявляемым покрытием с использованием операций изгиба и растяжения.The data given in the examples convincingly show the high strength, corrosion-resistant and consumer properties of the multilayer double-sided protective coating of steel flat products, which provide the physico-chemical and technological properties of each of the layers, as well as the entire set of layers. These are strength and ductility characteristics: Erickson's flexural and tensile strength, which allows the machining operations of the coated sheet by bending and profiling. Also, the coating has high values of characteristics that provide consumer qualities: pencil hardness, solvent resistance, adhesion after drawing, back impact strength of 20-22 J. These high values, together with the corrosion / chemical resistance data given in the examples, generally characterize the claimed protective coating on flat galvanized steel as a coating with increased chemical resistance in humid, aqueous and saline environments, in particular, when the outer polymer layer is damaged. The coating also has high mechanical strength, which makes it possible to machine rolled steel with the inventive coating using bending and stretching operations.
Таким образом, описанные примеры осуществления многослойного двустороннего защитного покрытия стального плоского проката и приведенные в них данные убедительно доказывают реализацию заявленного назначения и достижения таким образом технического результата при осуществлении совокупности всех заявленных существенных признаков изобретения.Thus, the described examples of the implementation of a multilayer double-sided protective coating of steel flat products and the data given in them convincingly prove the implementation of the claimed purpose and thus achieve the technical result when implementing the totality of all the claimed essential features of the invention.
Приведенные примеры не следует рассматривать как ограничивающие объем изобретения. Напротив, возможны также варианты, модификации и эквиваленты описанного примера в пределах объема прав, изложенных в формуле изобретения.The examples given should not be construed as limiting the scope of the invention. On the contrary, variations, modifications and equivalents of the described example are also possible within the scope of the rights set forth in the claims.
Приведенное выше описание заявляемого изобретения, раскрытие его сущности и примеры позволяют также сделать вывод о реализации назначения изобретения: «Многослойное двустороннее защитное покрытие стального плоского проката».The above description of the claimed invention, the disclosure of its essence and examples also allow us to conclude that the purpose of the invention is realized: "Multilayer double-sided protective coating of steel flat products."
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2773199C1 true RU2773199C1 (en) | 2022-05-31 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5219668A (en) * | 1986-10-31 | 1993-06-15 | N.V. Bekaert S.A. | Process and apparatus for the treatment of coated, elongated substrate, as well as substrates thus treated and articles of polymeric material reinforced with these substrates |
| RU2625927C2 (en) * | 2012-04-25 | 2017-07-19 | Арселормитталь Инвестигасьон И Десарролло, С.Л. | MANUFACTURING METHODS OF PRELIMINARY LACQUERED METAL SHEET WITH Zn-Al-Mg COATING AND THE CORRESPONDING METAL SHEET |
| RU2649100C1 (en) * | 2014-03-24 | 2018-03-29 | Ниссин Стил Ко., Лтд. | Coated metal plate and external building material |
| RU2741040C1 (en) * | 2020-06-11 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Method of producing protective coating |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5219668A (en) * | 1986-10-31 | 1993-06-15 | N.V. Bekaert S.A. | Process and apparatus for the treatment of coated, elongated substrate, as well as substrates thus treated and articles of polymeric material reinforced with these substrates |
| RU2625927C2 (en) * | 2012-04-25 | 2017-07-19 | Арселормитталь Инвестигасьон И Десарролло, С.Л. | MANUFACTURING METHODS OF PRELIMINARY LACQUERED METAL SHEET WITH Zn-Al-Mg COATING AND THE CORRESPONDING METAL SHEET |
| RU2649100C1 (en) * | 2014-03-24 | 2018-03-29 | Ниссин Стил Ко., Лтд. | Coated metal plate and external building material |
| RU2741040C1 (en) * | 2020-06-11 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Method of producing protective coating |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| https://regionvtormet.ru/okrashivanie/stal-otsinkovannaya-s-polimernym-pokrytiem-osobennosti-materiala-i-osnovnye-harakteristiki-oblast-primeneniya.html/, 18.12.2019. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100567176B1 (en) | Composition for metal surface treatment and surface treated metallic material | |
| JP4850971B2 (en) | Surface-treated metal plate | |
| JP2009299145A (en) | Metal (hydro)oxide coated metallic material | |
| US4500610A (en) | Corrosion resistant substrate with metallic undercoat and chromium topcoat | |
| JP5380033B2 (en) | Painted metal material with excellent corrosion resistance and paint adhesion | |
| RU2773199C1 (en) | Multilayer double-sided protective coating of steel flat products | |
| CN101680095A (en) | Non-chromium containing black multi-layer coatings | |
| RU2727391C1 (en) | Method of producing corrosion-resistant painted rolled steel with zinc-aluminum-magnesium coating | |
| RU2771927C1 (en) | Flat steel products with multi-layer protective coating | |
| RU208467U1 (en) | Flat steel products with multilayer protective coating | |
| JP4414745B2 (en) | Painted metal plate with excellent corrosion resistance and low environmental impact | |
| JP2001192852A (en) | Metallic surface treating composition | |
| JP2007260541A (en) | Pre-coat metal plate and its manufacturing method | |
| JP3923419B2 (en) | Non-chromium treatment of non-chromium steel sheet | |
| JP2005262526A (en) | Coated aluminium plated steel sheet excellent in corrosion resistance | |
| US20030017273A1 (en) | Passification of zinc surfaces | |
| JP7169409B1 (en) | Hexavalent chromium-free aqueous surface treatment liquid, surface treated metal and surface treatment method | |
| JPH1161432A (en) | Metal plate surface-treated with inorganic/organic composite | |
| JP2001247980A (en) | Hexavalent chromium-free precoated steel sheet excellent in corrosion resistance | |
| JP4864670B2 (en) | Surface-treated metal plate and method for producing surface-treated metal plate | |
| JPH03104633A (en) | Surface-treated steel stock excellent in corrosion resistance | |
| JP2001129475A (en) | Multilayer-coated steel plate | |
| Yamashita et al. | Development of new 55% Al-Zn alloy coated steel sheets with excellent corrosion resistance and formability,“SUPER GENIUS” and “GALFLEX-COLOR” | |
| JP2001348673A (en) | Organic-coated surface treated metallic material excellent in corrosion resistance, and its production method | |
| JP2007262488A (en) | Metal oxide (hydroxide) coated wire |