Электродуговая металлизация. Антикоррозионная обработкаГлавное место по объему и значимости занимают металлические покрытия, наносимые с целью защиты от коррозии. Очень распространены лакокрасочные, гальванические, стеклоэмалевые, термодиффузионные и другие покрытия. Наряду с ними применяются покрытия наносимые методом газотермического напыления. Возможность использования этих покрытий была сильно ограничена из-за высокой пористости до появления высокоскоростного напыления при котором пористость удалось снизить до 0,5%. Исключениями являются кадмий, цинк и алюминий, покрытия из которых, несмотря на пористость,способны защищать сталь электрохимически. Эти металлы по отношению к стали имеют более низкий (отрицательный) электродный потенциал и в присутствии электролита образуют гальваническую пару, в которой покрытие под действием возникающего тока будет растворяться в электролите и тем самым защищать от коррозии сталь, на которую оно нанесено.
При нанесении на сталь тонких покрытий из металлов, являющихся по отношению к ней электроположительными (олово, свинец, медь, никель), электролит, проникающий в сквозь поры к поверхности стали, вызовет её быстрое разрушение и порчу покрытия. Поэтому покрытия из более электроположительных, чем сталь металлов, могут обеспечить её защиту только в том случае, если за счет большой толщины слоя будет достигнута его непроницаемость.
Большое значение имеют покрытия из цинка, алюминия и их сплавов, которые применяют для длительной и надежной защиты стали от атмосферной коррозии и действия пресной и морской воды.
Наиболее широко применяют покрытия из цинка. Несмотря на пористость, их защитные свойства равноценны цинковым покрытиям, нанесенным другими способами - горячим погружением, гальваническим и термодиффузионным. В чистом воздухе цинковые покрытия защищают сталь от атмосферной коррозии при толщине слоя 0,1 мм примерно 15 лет, при толщине 0,15 мм - 20 лет и при 0,2 мм - 30 лет. В атмосфере приморских и промышленных районов цинковые покрытия менее стойки. Их стойкость особенно резко снижается в атмосфере промышленных газов, содержащих сернистые соединения и углекислый газ, который разрушает имеющийся в покрытии нерастворимые окислы. Цинковые покрытия хорошо защищают сталь от коррозии в пресной водопроводной и речной воде. В мягкой и особенно дистиллированной воде они менее устойчивы, чем в жесткой и слабощелочной. В горячей воде цинковые покрытия меняют свою полярность и становятся по отношению к стали катодом. Поэтому в воде с температурой от 55 до 100 С они быстро растворяются и для работы при таких температурах воды не применяются.
Цинковые покрытия защищают сталь и в морской воде. При взаимодействии с ней продукты коррозии цинка закрывают поры в покрытии и образуют на нем защитную пленку. Срок службы цинковых покрытий в морской воде меньше, чем в пресной. Соединения цинка имеют токсическое действие, поэтому цинковые покрытия препятствуют обрастанию стальных конструкций водорослями.
В качестве антикоррозионных покрытий широко применяются и алюминиевые. Они хорошо защищают сталь от коррозии в промышленной атмосфере и атмосфере содержащей сернистые газы. Алюминиевые покрытия применяют для защиты стали в мягкой и горячей пресной воде, а также в морской воде, слабых растворах уксусной, винной и лимонной кислот. В основе защитного действия алюминиевых и цинковых покрытий имеются существенное различие. Напыленный цинк практически не изменяет значения своего стационарного потенциала и, оставаясь более электроотрицательным, чем сталь, после напыления обеспечивает её надежную электрохимическую защиту.
Потенциал же алюминия, отрицательный по отношению к стали в исходном виде, в результате напыления облагораживается на столько, что его значение может стать близким к потенциалу стали и даже выше него. В последнем случае алюминиевые покрытия не будут электрохимически защищать сталь и смогут обеспечить её надежную барьерную защиту только за счет снижения пористости покрытий путем увеличения их толщины.
В морской воде алюминиевые покрытия депассивируются и их потенциал приобретает отрицательное значение, при котором сталь защищается электрохимически.
Исследованиями установлено, что для защиты стали от морской воды требуются более тонкие покрытия, чем для её защиты в пресной воде и чистой атмосфере. Алюминиевые покрытия в морской воде в 2,5 раза более долговечны, чем цинковые (при одинаковой толщине). В пресной воде для надежной защиты стали достаточно покрытия из цинка толщиной 0,1 мм, в то время как для алюминиевых требуется не меньше 0,35 мм.
Хорошими защитными свойствами обладают покрытия из сплава цинка с алюминием в соотношении 1:1. Они в равной мере надежно защищают сталь как от атмосферной коррозии в различных климатических зонах, так и от коррозии в пресной и морской воде.
Наибольшей долговечностью отличаются комбинированные металлизационно-лакокрасочные покрытия. Устранение и снижение пористости металлизационных покрытий путем их пропитки растворами полимерных смол замедляет возникновение электродных процессов между основой и покрытием или даже полностью их предотвращает. Это во много раз обеспечивает повышение срока службы комбинированных покрытий по сравнению со сроками службы чисто металлизационных покрытий. Металлизационные покрытия, будучи пористыми и обладая активной поверхностью, представляют собой очень хорошую основу, обеспечивающую хорошую адгезию для лакокрасочных покрытий и повышение собственной долговечности в 2-3 раза.
Антикоррозионные покрытия из цинка, алюминия и их сплавов наносят по обычной технологической схеме, при которой оборудование для подготовки поверхности и нанесения покрытий выбирают в соответствии с объектом работы.
Весьма актуальными являются вопросы защиты антикоррозионными покрытиями из цинка и алюминия различных объемных металлических конструкций, таких как фермы мостов, шлюзовые затворы, газгольдеры, опоры высоковольтных передач, палубное оборудование, заливные трюмы, рефрижераторы и др. Экономический эффект от применения металлизации для защиты многих металлических конструкций весьма высок. Металлизацию применяют для защиты от коррозии, как отдельных крупных сооружений, так и изделий массового производства (бензоцистерн, трубных заготовок, строительных закладных деталей и др.). Для защиты от агрессивных сред металлизационные покрытия наносят на поверхность контактных аппаратов сернокислотного производства, сушильных башенсульфаноловых заводов, емкостей для хранения фенола, сернистых нефтепродуктов, ацетона и др.
