Содержание статьи
Адгезия лакокрасочного покрытия к основанию представляет собой совокупность сил межмолекулярного взаимодействия на границе раздела фаз. Качество подготовки поверхности определяет прочность адгезионной связи и долговечность защитного покрытия. Исследования показывают, что качество покрытия на 50-60 процентов зависит от подготовки поверхности, на 20-30 процентов от качества лакокрасочного материала и лишь на 20 процентов от технологии нанесения.
Типы загрязнений и их влияние на адгезию
Загрязнения на поверхности металла препятствуют непосредственному контакту лакокрасочного материала с подложкой, что критически снижает адгезию покрытия. Согласно ГОСТ 9.402-2004, основной целью подготовки является удаление веществ, препятствующих окрашиванию и ускоряющих коррозионные процессы.
Классификация загрязнений
| Тип загрязнения | Происхождение | Влияние на адгезию | Метод удаления |
|---|---|---|---|
| Масляные и жировые загрязнения | Минеральные масла, технологические смазки, полировочные пасты | Образуют барьерный слой, препятствующий смачиванию поверхности | Обезжиривание органическими растворителями или щелочными растворами |
| Прокатная окалина | Окисление при высокотемпературной обработке стали | Создает очаги подпленочной коррозии, слабая адгезия к основному металлу | Абразивоструйная очистка |
| Продукты коррозии | Окисление металла в результате воздействия влаги и кислорода | Рыхлая структура не обеспечивает прочного основания для покрытия | Механическая или химическая очистка в зависимости от степени коррозии |
| Водорастворимые соли | Контакт с морской водой, противогололедными реагентами | Гигроскопичны, вызывают осмотическое вспучивание покрытия | Промывка водой под высоким давлением |
| Пыль и абразивные частицы | Остатки после механической обработки | Снижают площадь контакта, могут вызывать дефекты покрытия | Обдув сжатым воздухом, вакуумирование |
| Старые лакокрасочные покрытия | Предыдущие слои краски со слабой адгезией | При отслаивании увлекают за собой новое покрытие | Механическое удаление, химические смывки |
Степени окисления стальных поверхностей
Стандарт ISO 8501-1 устанавливает четыре степени окисления непокрытых стальных поверхностей, которые необходимо учитывать при выборе метода подготовки:
| Степень | Обозначение | Характеристика поверхности |
|---|---|---|
| A | Минимальное окисление | Поверхность преимущественно покрыта прокатной окалиной, признаки ржавчины минимальны или отсутствуют |
| B | Начальная коррозия | Прокатная окалина начала отслаиваться, появились первые признаки ржавчины |
| C | Значительная коррозия | Большая часть прокатной окалины разрушена, поверхность покрыта продуктами коррозии |
| D | Полное удаление окалины | Прокатная окалина отсутствует, наблюдается точечная коррозия |
Методы механической очистки поверхности
Механическая очистка направлена на удаление плотно сцепленных загрязнений, создание требуемого профиля поверхности и обеспечение оптимальной шероховатости для адгезии покрытия.
Абразивоструйная очистка
Абразивоструйная очистка является наиболее эффективным методом механической подготовки поверхности. Метод основан на воздействии потока абразивных частиц, разогнанных сжатым воздухом или водой до скорости 100-200 метров в секунду.
Технологические параметры абразивоструйной очистки
Давление воздуха: 0,6-0,8 МПа для стандартных работ
Расход абразива: 250-400 килограммов в час
Фракция абразива: 0,2-2,5 миллиметров в зависимости от требуемого профиля
Производительность: 15-25 квадратных метров в час
Степени абразивоструйной очистки по ISO 8501-1
| Степень | Обозначение | Характеристика очищенной поверхности | Чистота поверхности |
|---|---|---|---|
| Sa 1 | Легкая струйная очистка | Поверхность свободна от масла, смазки, грязи и слабо пристающих загрязнений | Не нормируется |
| Sa 2 | Тщательная струйная очистка | Удалена большая часть прокатной окалины, ржавчины и покрытий | 76 процентов |
| Sa 2,5 | Очень тщательная струйная очистка | Поверхность лишена видимых загрязнений, допускаются бледные пятна | 96 процентов |
| Sa 3 | Струйная очистка до визуально чистой стали | Поверхность имеет однородный металлический цвет без загрязнений | 99 процентов |
Очистка ручным и механизированным инструментом
Данный метод применяется при невозможности использования абразивоструйной очистки или для локальных участков. Инструменты включают проволочные щетки, шлифовальные машины, скребки и иглофрезы.
| Степень | Обозначение | Требования к поверхности |
|---|---|---|
| St 2 | Тщательная очистка | Удалены слабо держащиеся продукты коррозии, окалина и покрытия. Плотно держащиеся остатки допускаются |
| St 3 | Очень тщательная очистка | Как St 2, но поверхность обрабатывается более интенсивно до получения металлического блеска |
Параметры шероховатости поверхности
Шероховатость или профиль поверхности критически важен для обеспечения механического сцепления покрытия с подложкой. Оптимальный профиль составляет 40-100 микрометров для большинства лакокрасочных систем.
Взаимосвязь профиля поверхности и толщины покрытия
Минимальная толщина сухой пленки покрытия должна превышать высоту профиля поверхности в 1,5-2 раза:
Тmin = Rz × K
где Тmin - минимальная толщина покрытия (мкм), Rz - высота профиля (мкм), K - коэффициент (1,5-2,0)
Пример расчета: При профиле поверхности Rz = 75 мкм, минимальная толщина покрытия: Тmin = 75 × 1,5 = 112,5 мкм
Химическая очистка и обезжиривание
Химическая подготовка поверхности обеспечивает удаление загрязнений, которые не могут быть эффективно устранены механическими методами, и создание химически активной поверхности для улучшения адгезии.
Методы обезжиривания
| Метод | Применяемые вещества | Область применения | Особенности |
|---|---|---|---|
| Обезжиривание органическими растворителями | Уайт-спирит, нефрас, трихлорэтилен, ацетон | Удаление минеральных масел и жиров | Высокая эффективность, пожароопасность, токсичность паров |
| Щелочное обезжиривание | Водные растворы щелочей с ПАВ, температура 40-80 градусов Цельсия | Удаление растительных и животных жиров | Экологичность, необходимость промывки и нейтрализации |
| Эмульсионное обезжиривание | Эмульгирующие составы на водной основе | Универсальное применение | Комбинированное действие, средняя эффективность |
| Обработка в парах растворителя | Пары трихлорэтилена, тетрахлорэтилена | Крупногабаритные изделия | Высокая степень очистки, специальное оборудование |
Характеристики основных растворителей
| Растворитель | Температура кипения, градусов Цельсия | Растворяющая способность | Ограничения применения |
|---|---|---|---|
| Уайт-спирит | 150-200 | Минеральные масла, битумы | Не растворяет смолы, длительное высыхание |
| Ацетон | 56 | Универсальный растворитель | Высокая летучесть, может повреждать полимеры |
| Нефрас С4-155/200 | 155-200 | Масла, жиры | Класс опасности 4, пожароопасен |
| Изопропиловый спирт | 82 | Полярные загрязнения | Ограниченная эффективность для углеводородов |
Контроль качества обезжиривания
Согласно ГОСТ 9.402-2004, качество обезжиривания контролируется следующими методами:
Метод смачиваемости
На очищенную поверхность наносят каплю дистиллированной воды. На правильно обезжиренной поверхности вода растекается сплошной пленкой. Стягивание пленки в каплю указывает на наличие жировых загрязнений.
Капельный метод
Поверхность смачивают водой и определяют время стекания капель. При качественном обезжиривании капли воды не должны отрываться от поверхности в течение 3-5 секунд.
Метод протирки салфеткой
Поверхность протирают чистой белой салфеткой, смоченной растворителем. Отсутствие масляных пятен на салфетке свидетельствует о качественном обезжиривании.
Химическая конверсионная обработка
Конверсионные покрытия создают на поверхности металла тонкий слой неорганических соединений, улучшающих адгезию и коррозионную стойкость.
| Тип обработки | Применяемые составы | Толщина слоя, мкм | Назначение |
|---|---|---|---|
| Фосфатирование кристаллическое | Цинкфосфатные составы | 5-15 | Максимальная защита от коррозии, грунтование перед окраской |
| Фосфатирование аморфное | Железофосфатные составы | 1-3 | Улучшение адгезии, грунтование под порошковые краски |
| Хроматирование | Растворы хроматов | 0,3-1,0 | Пассивация цветных металлов |
| Пассивация | Растворы пассиваторов | 0,1-0,5 | Временная защита после фосфатирования |
Контроль качества подготовки поверхности
Контроль качества подготовки является критическим этапом технологического процесса, определяющим долговечность лакокрасочного покрытия.
Визуальная оценка чистоты поверхности
Визуальный контроль проводится путем сравнения очищенной поверхности с эталонными фотографиями стандарта ISO 8501-1. Оценка выполняется при дневном свете или освещенности не менее 200 люкс без увеличительных приборов.
Контроль шероховатости поверхности
Шероховатость поверхности контролируется в соответствии с ISO 8503 следующими методами:
| Метод | Применяемые средства | Точность измерения | Область применения |
|---|---|---|---|
| Компараторный метод ISO 8503-2 | Компараторы типа S (песок) и G (дробь) | Качественная оценка | Экспресс-контроль на месте работ |
| Микрометрический метод ISO 8503-3 | Микрометр с плоским наконечником | ± 5 мкм | Производственный контроль |
| Профилометрический метод ISO 8503-4 | Профилометры, профилографы | ± 1 мкм | Лабораторные исследования |
| Метод реплик ISO 8503-5 | Реплики сжимаемых пленок | ± 3 мкм | Документирование параметров поверхности |
Контроль степени обеспыливания
После механической очистки поверхность должна быть тщательно обеспылена. Контроль проводится методом липкой ленты: на поверхность накладывается прозрачная клейкая лента и затем сравнивается с эталонами загрязненности.
Временные интервалы между операциями
| Операция | Максимальный интервал до окраски | Условия хранения |
|---|---|---|
| Абразивоструйная очистка Sa 2,5 в помещении | 4 часа | Относительная влажность менее 85 процентов |
| Абразивоструйная очистка Sa 2,5 на улице | 2 часа | Отсутствие осадков |
| Обезжиривание растворителями | 30 минут | Полное испарение растворителя |
| Фосфатирование | 24 часа | Защита от влаги |
Грунтование: назначение и необходимость
Грунтование представляет собой нанесение специального промежуточного слоя между подложкой и финишным покрытием, выполняющего защитные и адгезионные функции.
Функции грунтовочных покрытий
| Функция | Механизм действия | Результат |
|---|---|---|
| Улучшение адгезии | Создание промежуточного слоя с оптимальными адгезионными свойствами | Увеличение прочности сцепления финишного покрытия на 40-60 процентов |
| Антикоррозионная защита | Изоляция металла от агрессивной среды, ингибирование коррозии | Увеличение срока службы покрытия в 2-3 раза |
| Выравнивание впитывающей способности | Заполнение пор и микронеровностей | Снижение расхода финишного материала на 15-25 процентов |
| Пассивация поверхности | Снижение электрохимической активности металла | Замедление процессов коррозии под покрытием |
Классификация грунтовок по механизму защитного действия
| Тип грунтовки | Механизм защиты | Примеры составов | Область применения |
|---|---|---|---|
| Изолирующие | Создание барьерной пленки, непроницаемой для влаги и кислорода | Грунтовки на основе эпоксидных смол | Умеренные условия эксплуатации |
| Пассивирующие | Снижение электрохимической активности металла через окислительные пигменты | ГФ-0119, ФЛ-03К | Черные металлы в атмосферных условиях |
| Протекторные | Электрохимическая защита за счет цинкового порошка | Цинконаполненные грунтовки с содержанием цинка 85-95 процентов | Агрессивные среды, морская атмосфера |
| Фосфатирующие | Химическая модификация поверхности с образованием фосфатного слоя | ВЛ-02, ВЛ-023 | Упрощение технологического процесса |
| Ингибирующие | Выделение ингибиторов коррозии при контакте с влагой | Эпоксидные грунтовки с ингибиторами | Промышленная атмосфера |
Случаи, когда грунтование может не требоваться
Применение грунт-эмалей
Современные грунт-эмали типа 3 в 1 сочетают функции грунтовки и финишного покрытия. Применимы при степени коррозии до 100 мкм и степени очистки St 2-St 3.
Нержавеющая сталь и алюминиевые сплавы
При порошковой покраске нержавеющих сталей, алюминия или оцинкованной стали грунтование может не требоваться при условии качественного обезжиривания и применения специальных красок с высокой адгезией.
Цинковые и алюмоцинковые покрытия
Горячеоцинкованная сталь при использовании специальных адгезионных грунтовок может окрашиваться без предварительного травления, однако требуется тщательная очистка от солей цинка.
Спецификации подготовки для различных субстратов
Каждый тип металлического субстрата требует специфического подхода к подготовке поверхности с учетом его физико-химических свойств.
Черные металлы (конструкционная сталь)
| Этап подготовки | Технологические параметры | Контрольные показатели |
|---|---|---|
| Удаление дефектов | Срезание острых кромок, сварочных брызг, заусенцев | Радиус кромок не менее 2 мм |
| Обезжиривание | Растворителями или щелочными растворами при температуре 60-80 градусов Цельсия | Отсутствие масляных пятен при протирке салфеткой |
| Абразивоструйная очистка | Стальная дробь фракции 0,6-1,2 мм, давление 0,6-0,8 МПа | Степень очистки Sa 2,5, профиль поверхности 50-85 мкм |
| Обеспыливание | Вакуумная очистка или обдув сжатым воздухом | Класс чистоты 1 по липкой ленте |
| Грунтование | Нанесение эпоксидной или цинконаполненной грунтовки | Толщина слоя 60-80 мкм |
Алюминий и его сплавы
Алюминий характеризуется высокой химической активностью и быстрым образованием оксидной пленки на воздухе, что создает специфические требования к подготовке поверхности.
| Этап подготовки | Технологические особенности | Критические параметры |
|---|---|---|
| Механическая очистка | Шлифование наждачной бумагой зернистостью 800-1200 единиц или мягкая дробеструйная обработка | Шероховатость Ra = 1,6-3,2 мкм, недопустима глубокая абразивная обработка |
| Обезжиривание | Органическими растворителями (ацетон, изопропанол) или щелочными растворами pH = 10-11 | Время выдержки в щелочном растворе не более 2-3 минут |
| Травление | Кислотное травление 5-процентным раствором серной кислоты или щелочное травление | Время обработки 1-2 минуты, удаление естественной оксидной пленки |
| Хроматирование или анодирование | Хроматирование в растворе хромовой кислоты или анодное оксидирование | Толщина конверсионного слоя 0,5-2 мкм |
| Грунтование | Специальные эпоксидные или полиуретановые грунтовки для цветных металлов | Нанесение в течение 1 часа после подготовки |
Оцинкованная сталь
Оцинкованные поверхности требуют особой подготовки из-за склонности цинка к образованию солей белой ржавчины и низкой адгезии традиционных ЛКМ.
| Этап подготовки | Методика выполнения | Особенности |
|---|---|---|
| Очистка от солей | Промывка водой под давлением 10-15 МПа с добавлением моющих средств | Удаление белой ржавчины (карбонатов и гидроксидов цинка) |
| Обезжиривание | Щелочными растворами pH = 9-10 при температуре 50-60 градусов Цельсия | Недопустимо применение сильных щелочей, разрушающих цинковое покрытие |
| Матирование | Легкая абразивная обработка абразивом типа Scotch-Brite или химическое матирование | Создание шероховатости без повреждения цинкового слоя |
| Пассивация | Обработка растворами на основе фосфорной кислоты или бесхромовыми пассиваторами | Формирование конверсионного слоя толщиной 0,3-0,8 мкм |
| Грунтование | Адгезионные грунтовки для цинка или wash-primer | Толщина слоя 15-25 мкм |
Бетонные и железобетонные основания
Подготовка бетонных поверхностей регламентируется ГОСТ 28574-2014 и требует учета пористости, влажности и прочности основания.
| Параметр контроля | Требуемое значение | Метод определения |
|---|---|---|
| Прочность бетона на сжатие | Не менее 15 МПа (класс B12,5) | Неразрушающий контроль склерометром |
| Влажность бетона | Не более 4 процентов по массе | Карбидный метод или влагомер |
| pH поверхности | 7-10 (нейтральная или слабощелочная) | Определение pH-индикатором |
| Адгезия покрытия к бетону | Не менее 1,5 МПа | Метод отрыва по ГОСТ 28574-2014 |
| Ровность поверхности | Отклонение не более 2 мм на 2 метра | Контрольная рейка |
Технология подготовки бетонной поверхности
1. Удаление слабых слоев: Механическая очистка щетками, шлифование для удаления цементного молока
2. Обеспыливание: Тщательная уборка пылесосом
3. Обезжиривание: Промывка водными растворами моющих средств
4. Грунтование: Нанесение проникающих грунтовок глубокого проникновения
5. Выравнивание: Заполнение дефектов ремонтными составами
Часто задаваемые вопросы
Отказ от ответственности
Данная статья носит исключительно ознакомительный и информационный характер. Информация предоставлена на основе технических стандартов и справочных материалов, актуальных на момент публикации. Автор не несет ответственности за возможные последствия применения изложенной информации на практике. Конкретные технологические решения должны приниматься квалифицированными специалистами с учетом особенностей конкретного объекта, климатических условий, требований заказчика и действующих нормативных документов. Перед началом работ необходимо ознакомиться с актуальными версиями стандартов и технической документацией производителей материалов.
Источники
- ГОСТ 15140-78. Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии
- ГОСТ 28574-2014. Защита от коррозии в строительстве. Конструкции бетонные и железобетонные. Методы испытаний адгезии защитных покрытий
- ГОСТ 31149-2014 (ISO 2409:2013). Материалы лакокрасочные. Определение адгезии методом решетчатого надреза
- ГОСТ 9.402-2004. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей к окрашиванию
- ГОСТ Р ИСО 8501-1-2014. Подготовка стальной поверхности перед нанесением лакокрасочных материалов и относящихся к ним продуктов. Визуальная оценка чистоты поверхности
- ISO 8503. Preparation of steel substrates before application of paints and related products - Surface roughness characteristics of blast-cleaned steel substrates
- ISO 12944. Paints and varnishes - Corrosion protection of steel structures by protective paint systems
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.
