Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Окраска металлических поверхностей сопровождается образованием полимера непосредственно на поверхности металла в процессе нанесения краски и ее отвердевания. Масляная краска представляет собой смесь частично окисленного масла (олифа) и пигмента-красителя. При нанесении краски тонким слоем на зачищенную до блеска поверхность металла масло быстро окисляется кислородом воздуха и затвердевает, образуя на поверхности металла плотную пленку, которая и защищает металл от коррозии.
Нанесение полимеров на металл создает защитные слои с особыми свойствами (изолирующие, декоративные). Например, нанесение слоя резины на поверхность стали для изготовления различной химической аппаратуры. В настоящее время выпускается заводами готовая сталь с нанесенным полимерным слоем.
Неорганические защитные слои. Оксидирование металлов. Оно сводится к созданию на поверхности металла слоя оксида, через который диффузия кислорода была бы ничтожно малой. Методы нанесения оксидных слоев можно разделить на термические, химические и электрохимические.
Термические методы оксидирования применяются редко, так как окисление металлов при высокой температуре вызывает коробление деталей.
Химическое оксидирование идет при более низких температурах
524
и в ряде случаев сохраняет не только форму, но и размеры обрабатываемых деталей. Сохранение размеров возможно в том случае, если толщина образованной пленки равна толщине слоя израсходованного металла (см. с. 507—508). Примером такого процесса оксидирования может служить «воронение стали» по методу Е. И. Забываева. Тщательно обезжиренную и очищенную от оксидных пленок деталь помещают в ванну, нагретую до 140°С и содержащую раствор состава, г/л: ЫаОН — 800, ЫагЮ3 — 50, ЫаЫ02 — 200 (при комнатной температуре раствор кристаллизуется). Процесс образования пленки заканчивается через 20—90 мин. После этого изделие промывается в проточной воде и натирается маслом. Получается очень устойчивое покрытие черного цвета при практически полном сохранении размеров.
Электрохимическое оксидирование использует окислительные процессы на аноде электролизера: обезжиренные и освобожденные от оксидных пленок изделия помещают на анод электролизера с окисляющим электролитом (БО2-, Сг207, Сг04~) и через очень короткое время металл изделия покрывается плотной оксидной пленкой:
на аноде 80?- + НаО—2еЭОЛ~ + 2Н ++ О Ме-|-0->МеО
Примером электрохимического оксидирования может служить «анодирование» алюминия. В ванну, заполненную 20%-ной (по массе) Н2Б04, загружают на 20 мин изделия, соединенные с положительным полюсом. Температура ванны 298 К, плотность тока 80— 100 А/м2.
Дополнительно пленку упрочняют в 10%-ном (по массе) К2Сг207 при 365 К- Полученная таким образом пленка теряет способность гидратироваться и надежно защищает металл. В процессе «анодирования» пленку можно окрасить, добавляя в ванну пигмент или краситель.
Ф о с ф а т и р о в а н и е металлической поверхности представляет собой процесс осаждения нерастворимых, фосфатов этого металла. Сущность процесса фосфатирования сводится к усреднению дигидрофосфатов до фосфатов, нерастворимых в воде, за счет растворения поверхности металла:
Ре (Н2РО<) а + 2Ре2+ Ре3 (Р04)а| + 4Н+
Нерастворимые фосфаты в виде мелких кристаллов прочно связаны с поверхностью металла.'Однако покрытие получается пористое: оно может быть использовано как грунт для нанесения лакокрасочных покрытий, что широко используется в машино- и приборостроении.
Процесс фосфатирования может быть ускорен наложением переменного тока (плотностью 40 А/м2 при напряжении 20 В). При 330 К процесс заканчивается в течение 4—5 мин. Электролитом является или раствор «Мажеф» Ре(Н2Р04)2 + Мп (Н2Р04)2, или раствор гидрофосфатов цинка 7п(Н2Р04)2.
525
Металлические защитные покрытия. Для нанесения металлических защитных покрытий надо выбирать металлы, оксидный слой на поверхности которых делает их пассивными (А1, 2п, §п, Сг, РЬ, №), или металлы, пассивные по своим химическим свойствам (Аи, Ag, Си). Кроме того, надо учитывать условия эксплуатации изделия..
Методы нанесения металлических защитных слоев на поверхность металлов весьма разнообразны и их можно разделить условно на «горячие» или высокотемпературные и электрохимические.
Высокотемпературные методы. Метод окунания. Он применим для нанесения покрытий из легкоплавких ме--.таллов на более тугоплавкие. Так покрывают стальные листы оловом, цинком и свинцом. Сущность метода сводится к тому, что в расплавленный металл, из которого хотят приготовить покрытие, через слой флюса, закрывающий поверхность жидкого металла, погружают стальной лист и вынимают его также через слой флюса или масла для того, чтобы поверхность сразу не окислилась. Схема такого процесса показана на рис. 245. Цинк и олово в жидком состоянии хорошо смачивают поверхность стали; для покрытия стали свинцом необходимо добавлять к нему некоторое количество олова, так как свинец плохо смачивает стальную поверхность.
Цинк, смачивая поверхность железа, взаимодействует с ним, образуя интерметаллиды (?е!п7, Ре2п3), обладающие значительной хрупкостью. Поэтому процесс ведут быстро, с тем чтобы слой интерметаллидов был максимально тонким и не вызвал хрупкости всего защитного слоя.
