Промышленные методы и технологии химической подготовки поверхности перед окрашиванием

В лакокрасочной промышленности применяются различные методы подготовки поверхности. Предлагаем вам ознакомиться с различными методами химической подготовки поверхности.

Подготовка поверхности перед окрашиванием

При окраске жидкими или порошковыми ЛКМ необходимо прежде всего выбрать технологию и метод подготовки поверхности перед окрашиванием. Существуют механические и химические методы подготовки поверхности. Механические методы имеют ряд ограничений в применении и не способны обеспечить хорошие защитные свойства лакокрасочных покрытий, особенно при эксплуатации в жестких условиях. В настоящее время широкое распространение получили химические методы подготовки поверхности, так как они позволяют обрабатывать изделия любой формы и сложности, легко поддаются автоматизации и обеспечивают высокое качество поверхности окрашиваемых изделий.

Как правильно выбрать технологический процесс подготовки поверхности?

ГОСТ 9.402 «ЕСЗКС. Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей перед окрашиванием» предусматривает десятки различных схем подготовки поверхности для разных металлов, лакокрасочных покрытий, и условий эксплуатации.

Полная химическая подготовка поверхности

Полная химическая подготовка включает тщательную очистку поверхности и формирование на ней высококачественного конверсионного слоя. В зависимости от типа применяемых химических веществ на металле могут формироваться хроматные или фосфатные конверсионные слои.

Конверсионные слои формируемые при подготовке поверхности

Конверсионный слой, являясь промежуточным между металлической  поверхностью и лакокрасочным покрытием, обеспечивает чистую и равномерно обезжиренную поверхность, на которую легко наносится ЛКМ. Образовавшееся покрытие обладает хорошей адгезией за счет химических и физических связей с микроструктурой конверсионного слоя, а так же способствует ингибированию подпленочной коррозии благодаря хорошим изоляционным свойствам.

Факторы, влияющие на выбор технологии подготовки поверхности

Выбор технологии подготовки поверхности зависит от трех основных факторов:

• условий эксплуатации окрашенных изделий;
• типа металла;
• применяемого ЛКМ.

С точки зрения подготовки поверхности металлы можно разделить на две категории:

1. черные металлы — сталь, чугун;
2. цветные — алюминий, оцинкованная сталь, сплавы цинка, медь и др.

Для подготовки поверхности черных металлов применяют фосфатирование, цветных – как правило, хроматирование. При одновременной обработке с черными металлами цинка и алюминия предпочтение отдают фосфатированию.

Пассивирование применяют на заключительной стадии после операции фосфатирования, хроматирования и обезжиривания.

Хорошие защитные свойства покрытий на стальных изделиях достигаются при получении кристаллических фосфатных слоев.

Процесс кристаллического фосфатирования состоит не менее чем из шести стадий. Для изделий, эксплуатируемых не в жестких условиях, возможно применение аморфного фосфатирования, которое может быть выделено в отдельную стадию или совмещено с обезжириванием. В последнем случае обработка сокращается до 3-4 стадий. Процесс аморфного фосфатирования можно применять для обработки алюминия как экологически более чистый по сравнению с хроматированием, но аморфные фосфатные слои уступают хроматным по коррозионной стойкости.

Между всеми стадиями химической обработки необходима промывка водой. Окончательная промывка, особенно для изделий, эксплуатирующихся в открытой атмосфере, должна проводиться деминерализованной водой. Увеличение числа промывок с противотоком воды улучшает качество и снижает расход воды.

Технологические процессы подготовки поверхности изделий, эксплуатирующихся внутри помещений, могут состоять из 3–5, в жестких условиях из 6–12 стадий.

Практически во всех слуаях после проведения химической подготовки поверхности изделия сушат от влаги в специальных камерах.

Полный цикл химической подготовки поверхности

• обезжиривание;
• промывка питьевой водой;
• нанесение конверсионного слоя;
• промывка питьевой водой;
• промывка деминерализованной водой;
• пассивация;

Технологический процесс кристаллического фосфатирования предусматривает стадию активации непосредственно перед нанесением конверсионного слоя. При применении хроматирования могут быть введены стадии осветления (при использовании сильнощелочного обезжиривания) или кислотной активации.

Выбор технологии, обеспечивающей высокое качество подготовки поверхности перед окраской, обычно ограничен размерами производственных площадей и финансовыми возможностями. Если таких ограничений нет, то следует выбирать многостадийный технологический процесс, гарантирующий необходимое качество получаемых лакокрасочных покрытий.

Однако, как правило, с ограничивающими факторами приходится считаться. Поэтому, для выбора оптимального варианта предварительной обработки поверхности следует провести предварительные испытания предполагаемых покрытий в специализированной сертифицированной лаборатории, которая выдает соответствующее заключение. Для этого в в лабораторию необходимо представить образцы подложек, из которых изготавливают изделия, или фрагменты изделий.

Образцы надо представлять с реальным состоянием окрашиваемой поверхности, сложившимся к моменту поступления на участок предварительной обработки: наличие окалины, ржавчины, консервационного масла, пассивных пленок и др.

Необходимо указать следующие данные:

• тип обрабатываемого металла и его марку;
• при обработке разных металлов – долю каждого в общем объеме;
• систему и тип применяемого ЛКМ;
• условия эксплуатации изделий;
• габариты изделий (чертежи или эскизы);
• площадь, предполагаемую для организации участка предварительной обработки;
• высоту помещения и желаемый тип транспорта изделий (шт./год и м²/год);
• годовой фонд рабочего времени;

Какой метод химической обработки предпочтительнее?

Для химимческой подготовки поверхности применяют распыление (струйная обработка низкого давления), погружение, паро- и гидроструйные методы. Для реализации первых двух методов используют специальные агрегаты химической подготовки поверхности (АХПП). Выбор метода подготовки поверхности зависит от производственной программы, конфигурации и габаритов изделий, производственных площадей и ряда других факторов.

Обработка распылением

Для обработки методом распыления можно применять АХПП (агрегат химической подготовки поверхности) как тупикового, так и проходного типов. Высокую производительность обеспечивают агрегаты проходного типа непрерывного действия.

Максимальная скорость движения конвейера в АХПП ограничивается возможностью качественного нанесения ЛКМ в камере окраски и составляет, как правило, не более 2,0 м/мин. При возрастании скорости конвейера потребуется расширение производственных площадей. Увеличение числа стадий обработки повышает качество подготовки поверхности, но при этом требуется увеличение длины АХПП и производственных площадей.

Использование оборудования периодического действия позволяет уменьшить длину агрегата за счет того, что становятся ненужными входной, выходной и переходные тамбуры. Значительному сокращению производственных площадей способствует последовательное  совмещение двух стадий в одной секции АХПП.

Большим достоинством АХПП проходного типа является возможность применения единого конвейера для участков подготовки поверхности и окраски изделий.

Обработка погружением

Для обработки методом погружения используют АХПП, состоящее из ряда последовательно расположенных ванн, оборудования перемешивания, транспортера, разводки трубопроводов, камеры сушки. Изделия транспортируют с помощью тельфера, автооператора или кран-балки. Агрегат обработки погружением занимает значительно меньше производственной площади по сравнению с агрегатом обработки распылением. Но в этом случае после подготовки поверхности потребуется введение дополнительной операции – перевешивания изделий на конвейер окраски.

Пароструйный метод

Для подготовки к окраске крупногабаритных изделий, а так же при отсутствии необходимых производственных площадей возможно применение пароструйной обработки (обезжиривание с одновременным аморфным фосфатированием). Обработка производится оператором вручную стволом-очистителем, из которого на изделия распыляется пароводяная смесь при температуре 140°С и давлении 10-30 атм. с добавками специальных химикатов.

Для пароструйной обработки можно применять стационарные и передвижные установки. В стационарных установках нагрев осуществляется паром при давлении 4,5 – 5,0 атм. Такие установки пригодны для обработки практически любых изделий. Передвижные установки, где для нагревания используют жидкое топливо, не могут применяться для обработки металлоемких изделий толщиной более 1 мм, так как их поверхность прогревается недостаточно для испарения влаги  и может возникнуть вторичная коррозия. При необходимости панель управления передвижных установок располагается рядом с оператором, а сама установка – в отдельном помещении. Как правило, передвижные установки могут работать в гидроструйном режиме при температуре до 80°С и давлении до 200 бар. Кроме того, при комплектации специальными насадками эти установки способны работать в режиме гидропескоструйной обработки.

Вывод

Выбор технологии подготовки поверхности — ответственный этап организации окрасочных работ, так как он во многом определяет качество будущего лакокрасочного покрытия и должен производиться с привлечением квалифицированных специалистов.

Написано по материалам статьи «Как организовать участок подготовки поверхности перед окрашиванием», В.Г. Парсаданов, Е.Ф. Акимова, В.Н. Ратников. Сборник научных трудов «Технология лакокрасочных покрытий», М., 2007. с разрешения ОАО «НИИ ЛКП с ОМЗ «Виктория»