Подготовка металлических поверхностей

Степени очистки

Требования к качеству подготовки металлической по­верхности перед операциями окрашивания, нанесения металлизационных покрытий устанавливает ГОСТ 9.402-2004 «Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей к окрашиванию». В ГОСТе выделяются че­тыре степени очистки поверхности черных металлов от прокатной ока­лины и продуктов коррозии:

• при осмотре с 6-кратным увеличением окалина и ржав­чина не обнаруживаются;
• при осмотре невооруженным глазом не обнаруживаются прокатная окалина, ржавчина, пригар, остатки формовочной смеси и дру­гие неметаллические слои;
• не более чем на 5% поверхности имеются пятна и полосы плотно сцепленной прокатной ока­лины и литейная корка, видимые невоо­руженным глазом. На любом из участков поверхности изделия окалиной занято не более 10% площади пластины 25×25мм;
• с поверхности удалены ржавчина и отслаивающаяся окалина.

Этим степеням подготовки поверхности в основном соот­ветствуют степени Sa3, Sa 2 1/2, Sa 2, Sa l, устанавливаемые международным стандартом ISO «Подготовка стальной основы перед нанесением красок и подобных пок­рытий. Визуальная оценка чистоты поверхности. Степени коррозии и степени подготовки непокрытой стальной осно­вы после полного удаления прежних покрытий»

При определении точной степени удаления ржавчины и очистки стальной поверхности перед покраской использует Международный стандарт ISO 8501-01-1988 и ISO 8504-1992. ISO 8501-01 употребляется по окалине. Это означает следующие уровни заражения ржавчиной:

• А — стальная поверхность в большой степени покрытая окалиной, но в незначительной степени или совсем не затронута ржавчиной.
• Б — стальная поверхность, которая начала ржаветь и с которой окалина начала осыпаться.
• С — стальная поверхность, с которой окалина отвалилась и откуда она может быть удалена, но с лёгким видимым питтингом (точечная коррозия).
• Д — стальная поверхность, с которой окалина отвалилась, но с лёгким питтингом, видимым невооружённым глазом.

Степени предварительной подготовки поверхности Стандарт ISO определяет семь степеней подготовки поверхности. В спецификациях часто употребляются следующие стандарты: Подготовка поверхности вручную и с помощью электроинструментов: скобление, зачистка проволочными щётками, механическими щётками и шлифовка — обозначается буквами «St».

• ISO-St1. Обработка вручную и электроинструментами

Прежде, чем начать очистку вручную или электроинструментами, толстые слои ржавчины должны быть удалены способом обрубки. Видимые загрязнения от масла, жира и грязи тоже должны быть удалены. После очистки вручную и электроинструментами, поверхность должна быть очищена от отслаивающейся краски и пыли.

• ISO-St2. Тщательная очистка вручную и электроинструментами

При поверхностном рассмотрении невооружённым взглядом, подложка должна выглядеть очищенной от видимых следов масла, жира и грязи и от плохо прилегающей окалины, ржавчины, краски и посторонних веществ.

• ISO-St3. Очень тщательная очистка вручную и электроинструментами

То же самое, что и для St2, но подложка должна быть очищена намного более тщательно, до появления металлического блеска.

• ISO-Sa. Пескоструйная очистка

Подготовка поверхности способом пескоструйной обработки обозначается буквами «Sa». Прежде, чем приступить к пескоструйной очистке, толстые слои ржавчины должны быть удалены методом обрубки. Видимые масляные, жировые загрязнения и грязь тоже должны быть устранены. После пескоструйной обработки подложка должна быть очищена от пыли и мусора.

• ISO-Sa1. Лёгкая пескоструйная очистка

При проверке невооружённым взглядом поверхность должна выглядеть зачищенной от видимых масляных, жировых пятен и грязи и от окалины с плохим прилеганием, ржавчины, краски и других посторонних веществ.

• ISO-Sa2. Тщательная пескоструйная очистка

При проверке невооружённым взглядом поверхность должна выглядеть зачищенной от видимых масляных, жировых пятен и грязи и от большей части окалины, ржавчины, краски и других посторонних веществ. Каждое остаточное загрязнение должно иметь плотное прилегание.

• ISO-Sa2,5. Очень тщательная пескоструйная очистка

При проверке невооружённым взглядом поверхность должна выглядеть зачищенной от видимых масляных, жировых пятен и грязи и от большей части окалины, ржавчины, краски и других посторонних веществ. Все остаточные следы заражения должны проявляться только в форме едва заметных пятен и полос.

• ISO-Sa3. Пескоструйная очистка до визуально чистой стали

При проверке невооружённым взглядом поверхность должна выглядеть зачищенной от видимых масляных, жировых пятен и грязи и от большей части окалины, ржавчины, краски и других посторонних веществ. Поверхность должна иметь однородный металлический блеск.

Подготовка поверхности

1. Подготовка поверхности металла (стали) перед окрашиванием (новый металл)

ГОСТ 9.402-80 ПОКРЫТИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫЕ. «Подготовка металлических поверхностей перед окрашиванием»., п.1.7 табл.3, стр. 56 приложение 1 предписывает степень очистки металлов I и II групп от окалины и продуктов коррозии 2(02), что соответствует степени очистки Sa2 по ИСО8501-1:1988. К I и II группам относятся изделия и листовой металл из углеродистой, низколегированной и легированной стали, подлежащие фосфатированию и окрашиванию, а также металл толщиной не менее 4мм.

Для указанной выше степени очистки поверхности применяют: очистку ручным и механическим инструментом (стальными щетками), струйно-абразивную и гидравлическую очистку, однако следует иметь ввиду, что очистка стальными щетками трудоемка и не обеспечивает необходимой чистоты поверхности металла.

После очистки обязательна операция обеспыливания и обезжиривания.

Обеспыливание проводят путем обдува поверхностей сжатым воздухом или очистки мягкой широкой кистью. Возможна очистка сильной струей воды с последующим тщательным просушиванием поверхности.

Для обезжиривания чаще всего используют уайт-спирит, а также водные моющие растворы. При обезжиривании металла уайт-спиритом необходимо следить за массовой долей зажиривающих веществ в нем, т.к. растворяющая способность уайт-спирита резко падает при содержании в нем масла в количестве более 5г\л. Чистоту поверхности металла проверяют протиранием ее чистой белой салфеткой, марлей или мягкой белой бумагой.

НЕ ДОПУСКАЕТСЯ ПРИМЕНЕНИЕ В КАЧЕСТВЕ ОБЕЗЖИРИВАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ: БЕНЗИН, ТОЛУОЛ, ДИХЛОРЭТАН, ЧЕТЫРЕХХЛОРИСТЫЙ УГЛЕРОД, СОЛЬВЕНТ, ЧТО ОБУСЛОВЛЕНО ИХ ВЫСОКОЙ ТОКСИЧНОСТЬЮ!

На очищенной поверхности металла при осмотре невооруженным глазом не должно быть окалины, ржавчины, пригара, остатков формовочных смесей и других неметаллических слоев. Поверхность металла должна быть серой, допускаются блестящие и матовые участки.

При необходимости очищенная от рыхлой ржавчины и посторонних наслоений металлическая поверхность может быть обработана модификаторами ржавчины, в том числе Кислотным модификатором ржавчины №3 (протравленный цинковым порошком раствор ортофосфорной кислоты в дистиллированной воде) или другим. Модификаторы ржавчины наносят на металлическую поверхность кистью методом двойной растушевки (вертикальные мазки перекрывают горизонтальными), краскораспылением или окунанием. При температуре воздуха 15-20°С и влажности 75-80% время выдержки после обработки поверхности модификаторами ржавчины должно составить не менее 10 часов. По истечении этого времени можно приступать к грунтованию металла, смывать остатки модификатора ржавчины не нужно.

Подготовленный к окрашиванию металл в помещении цехов должен быть окрашен (загрунтован) не позднее 24 часов, на открытых площадках не позднее 4 часов после проведения очистки и обработки модификаторами ржавчины, т.к. очищенный и обезжиренный металл легко реагирует с кислородом и влагой воздуха и покрывается слоем гидроксида (ржавчины).

Более высокая степень очистки 1(01) по ГОСТ 9.402-80 и Sa2 ½ по ИСО 8501-1:1988 предписана для подготовки металла в автомобилестроении.

Наилучшим методом подготовки металла является пескоструйная обработка.

Пескоструйная очистка поверхностей имеет следующие основные применения:
1. Пескоструйная обработка металла, очистка металлических поверхностей от окалины, старой краски, ржавчины и других загрязнений. Пескоструйная очистка металла определяется по степеням Sa3, Sa 2 1/2, Sa 2, Sa l ISO 8501-1:2007: «Подготовка стальной основы перед нанесением красок и подобных покрытий», ГОСТ 9.402-2004 также определяет 4 степени очистки:
· При осмотре с 6-кратным увеличением окалина и ржавчина не обнаруживаются;
· При осмотре невооруженным глазом не обнаруживаются прокатная окалина, ржавчина, пригар, остатки формовочной смеси и другие неметаллические слои;
· Не более чем на 5% поверхности имеются пятна и полосы плотно сцепленной прокатной окалины и литейной корки, видимые невооруженным глазом. На любом из участков поверхности изделия окалиной занято не более 10% площади пластины 25×25мм;
· С поверхности удалены ржавчина и отслаивающаяся окалина.
2. Пескоструйка металла от ржавчины перед покраской и газотермическим напылением, очистка до белого металла.
3. Пескоструйная очистка фасадов от остатков штукатурки, очистка кирпичных фасадов от высолов, санация бетонных поверхностей, чистка поверхностей от солевых отложений, удаление краски со стен, плесени и граффити.
4. Пескоструйная очистка деревянных поверхностей от старой краски, плесени, восстановление структуры дерева, искусственное состаривание дерева, очистка копоти и сажи.
5. Пескоструйная чистка гранитного и мраморного камня, очистка брусчатки от краски и атмосферных отложений.
6. Декоративное матирование стекла.
7. Создание декоративной » шероховатости» поверхности.
Технология пескоструйной очистки заключается в ускорении абразивных частиц из пескоструйного аппарата при помощи энергии сжатого воздуха.

Как качественно подготовить поверхность изготовленных строительных металлоконструкций конструкций к нанесению покрытия?

Один из самых популярных способов — пескоструйный метод подготовки. Пескоструйная обработка металлических конструкций, является необходимой частью качественной подготовки поверхностей к нанесению финишной краски и защитных антикоррозионных покрытий. Необходимость нанесения лакокрасочных и других защитных антикоррозийных покрытий (холодное цинкование, горячее цинкование) вызвана нашими атмосферными условиями, и прежде всего частыми осадками в виде дождя и снега и при эксплуатации в агрессивной среде производственных зданий из металлокаркаса. На поверхности металла накапливаются продукты коррозии, в процессе изготовления металлоконструкций — окалина и просто грязь. Чтобы удалить все это, нет ничего надежнее и проще, заказать пескоструйную обработку поверхности перед окрашиванием.

В разделе КМ указывается степень очистки перед покрытием металлоконструкций транспортной грунтовкой, лакокрасочными покрытиями или другими антикоррозийными покрытиями.

Применение пескоструйного метода значительно продлевает срок службы покрытия.

Пескоструйная обработка идеально подходит для очистки трубопроводов, гидросооружений, различных ёмкостей, металлоизделий и промышленных металлических конструкций.Кроме того, пескоструйная очистка позволяет обезжиривать металлические поверхности перед покраской, например, кузова автомобиля.

Технологии подготовки к окрашиванию металла, описаные в этой статье, применяются повсеместно, всеми специализированными компаниями по покраске металла.

Химическая и механическая подготовка поверхности под покраску

Обычно процесс химической подготовки поверхности состоит из следующих стадий.

• 1. Обезжиривание и очистка.
• 2. Удаление продуктов коррозии или окислов.
• 3. Активация.
• 4. Конверсионная обработка.
• 5. Финальная обработка (пассивация, промывка обессоленной водой).
• 6. Сушка.

Между всеми стадиями подготовки поверхности под покраску проводится промывка водой, лучше в два этапа.

Для жестких условий эксплуатации покрытий (открытая атмосфера), необходимо применять полный технологический процесс подготовки поверхности под покраску с нанесением защитных конверсионных покрытий. Если окрашенные металлические изделия эксплуатируются внутри помещения при нормальной влажности, то можно ограничиться только обезжириванием.

Для обезжиривания стали рекомендуются составы: КМ-1, КМ-19, КМ-17, КМ-22; для цветных металлов — КМ-25, КМ-18М. Для обезжиривания и межоперационного хранения стальных и чугунных деталей — КМ-27, ХОС-3.

Если для подготовки поверхности черных металлов под покраску используется только обезжиривание, то для предотвращения вторичной коррозии при сушке необходимо проводить пассивацию. Хороший результат дает применение растворов на основе хрома (трех или шестивалентного).

Отметим, что недопустимо применять для пассивации перед окраской металла растворы нитрита натрия, три- и моноэтаноламина.
Перечень всех стадий процесса подготовки поверхности под покраску, включая конверсионную обработку, зависит от типа металла.

Какая конверсионная обработка применяется для черных металлов?

Стальные изделия перед окраской фосфатируют. В процессе фосфатирования на металлической поверхности образуется неорганическое покрытие из трудно-растворимых фосфорнокислых солей тяжелых металлов.

Фосфатные покрытия по своему составу делятся на кристаллические (цинкфосфатные) и аморфные (железофосфатные). Цинкфосфатные Пк превосходят железофосфатные покрытия по коррозионной стойкости, поэтому рекомендуются для подготовки поверхности изделий под покраску, эксплуатируемых в жестких климатических условиях.

Цинкфосфатирование применяется для подготовки поверхности кузовов автомобилей, сельхозтехники, строительных конструкций; железофосфатирование — для металлической мебели, бытовых приборов, светильников и т.п.

Полный технологический процесс фосфатирования состоит как минимум из 5 — 6 стадий и может осуществляться методами погружения и распыления.

Операцию железофосфатирования можно совмещать с обезжириванием, тогда количество стадий обработки сокращается до трех-четырех.

Промышленностью выпускаются разработанные нашим институтом современные фосфатирующие составы для подготовки поверхности перед всеми видами окраски.

Создание новых фосфатирующих составов идет по пути улучшения потребительских свойств формируемых фосфатных покрытий и экологических характеристик процесса фосфатирования. Это достигается за счет введения в рецептуры дополнительно катионов никеля и марганца и снижения концентрации цинка.

В автомобильной промышленности успешно применяются составы для кристаллического фосфатирования КФ-12, КФ-14, КФ-15, КФ-16, созданные взамен КФ-1, КФ-3.

Для одновременного обезжиривания и аморфного фосфатирования разработан новый состав КФА-10, формирующий утолщенные железофосфатные слои повышенной коррозионной стойкости взамен КФА-8.

Особенность подготовки поверхности под окраску металлов, относящихся к группе цветных

Из цветных металлов чаще всего окрашивают оцинкованную сталь и алюминий, а также их сплавы.

Если условия эксплуатации изделий позволяют ограничить подготовку поверхности под покраску процессом обезжиривания, то необходимо учитывать особую нестойкость этих металлов к воздействию щелочных моющих средств.

При обработке в сильно щелочных водных составах они травятся и темнеют, поэтому для их обезжиривания рекомендуется использовать специальные моющие композиции.

Если необходимо провести полный технологический процесс подготовки поверхности алюминия с нанесением конверсионного (хроматного или бесхроматного) покрытия, то с поверхности алюминия под покраску необходимо травлением в сильнощелочных или в кислых растворах удалить оксидную пленку.

При небольшой зажиренности изделий процесс травления можно совмещать с обезжириванием.

У отечественных производителей изделий из окрашенного алюминия и оцинкованной стали бытует ошибочное мнение, что эти металлы не требуют полной подготовки поверхности под покраску с нанесением конверсионных покрытий.

Практика эксплуатации изделий из этих металлов во влажных условиях показала, что в отсутствие конверсионной обработки (хроматирования, пассивации, фосфатирования) под слоем лакокрасочного покрытия образуется легкая белая коррозия, вызывающая потерю адгезии вплоть до отслаивания покрытия.

На сегодняшний день наиболее эффективным методом подготовки поверхности металла под окраску является хроматирование.

На практике используются процессы желтого хроматирования (Алькон-1, Экомет А-001) и зеленого хроматирования (Алькон-4). Однако применение хроматирования ограничено из-за высокой токсичности соединений хрома. В нашем институте разработан и внедрен процесс беспромывочной экологически безопасной хроматной обработки в составе Формихром для обработки рулонного металла.

Ведущие европейские фирмы начинают внедрять бесхроматную обработку цветных металлов. Для этих целей используются химические средства на основе комплексных фторидных соединений циркония, титана или обработка с получением покрытий из сложных окислов никеля, кобальта, оксисиланов.
Для обработки цинка и оцинкованной стали вместо хроматирования с успехом может применяться фосфатирование, особенно если одновременно обрабатывается сталь.

Какие технологии применяют при подготовке поверхности неметаллических поверхностей: полимеров, древесины, бетона, шифера, асбоцемента?

Наша лаборатория занимается разработкой технологии и составов для химической подготовки поверхности металлов под покраску.

На практике мы сталкивались с подготовкой поверхности изделий из пластмасс, и хорошие результаты были получены при использовании кислого обезжиривающего состава КИМОС-5.

Однако выбор состава и технологии подготовки поверхности под покраску должен проводиться конкретно для каждого типа полимеров.

Какими методами контролируют качество подготовки поверхности под покраску?

Поскольку процесс подготовки поверхности под покраску многостадийный, то контроль его качества должен проводиться после каждой стадии обработки. На практике используется, прежде всего, визуальный контроль поверхности.

Качество обезжиривания оценивается протиркой поверхности белой ветошью или по смачиваемости поверхности водой при последующей промывке. Степень очистки от ржавчины и продуктов коррозии определяется осмотром поверхности при пятикратном увеличении.

Если используется конверсионная обработка, то контроль качества фосфатных и хроматных покрытий проводится на образцах-свидетелях: определяются масса покрытия на единицу поверхности, размер кристаллов.

Самый главный показатель эффективной подготовки поверхности под покраску — хорошие характеристики лакокрасочного покрытия: коррозионная стойкость и физико-механические свойства.

Как влияет подготовка поверхности на свойства лакокрасочных покрытий?

Определенная сложность состоит в том, что влияние качества подготовки поверхности на свойства комплексного лакокрасочного покрытия проявляется не всегда сразу после окраски. И часто за нарушения, связанные с подготовкой поверхности под подготовку, расплачивается потребитель.

Например, на плохо обезжиренную поверхность плохо наносится ЛКМ, остатки масла могут быть причиной кратерообразования. При плохом качестве обезжиривания покрытие имеет плохую адгезию.

Некачественная окончательная промывка или использование жесткой воды вызывают осмотическое вспучивание, особенно порошковых полиэфирных покрытий при эксплуатации во влажных условиях.

Причиной осмотического вспучивания лакокрасочных покрытий, образования пузырей, нарушения адгезии является ручная подготовка поверхности под покраску с использованием водорастворимых обезжиривающих средств без промывки и горячей сушки.

Долговечность лакокрасочного покрытия, защита от нитевидной и подпленочной коррозии напрямую связаны с такими стадиями подготовки поверхности, как фосфатирование, хроматирование и пассивация.

Плохо проведенная подготовка поверхности под покраску или неправильный выбор ее стадий обязательно проявятся в разрушении лакокрасочного покрытия тем быстрее, чем жестче условия его эксплуатации.

Как правильно выбрать материалы и технологию подготовки конкретных окрашиваемых поверхностей?

Выбор технологии подготовки поверхности под покраску зависит от трех основных факторов: условий эксплуатации окрашенных изделий, типа металла и состояния исходной поверхности. Гост 9.402-2004 «ЕСЗКС». Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей к окрашиванию предусматривает десятки различных схем подготовки поверхности для разных металлов и условий эксплуатации.

Именно условия эксплуатации определяют, будет ли процесс подготовки поверхности под покраску полным с включением конверсионной обработки или достаточно ограничиться только очисткой.

Тип металла определяет вид конверсионной обработки (фосфатирование, хроматирование, пассивация). Состояние исходной поверхности (наличие ржавчины, окалины, оксидных слоев) диктует необходимость использования операций травления или механической очистки.

Кроме того, необходимо учитывать тип применяемого ЛКМ, габариты изделия, производственные площади, имеющееся оборудование, финансовые возможности.

Способы нанесения и тип ЛКМ предъявляют требования к качеству конверсионных покрытий, особенно при использовании электроосаждения или нанесения порошковых ЛКМ.

Габариты изделия, программа производства обусловливают способ нанесения составов:

• погружение в ванны или распыление в камерах;
• циклический или непрерывный конвейер.

К сожалению, из-за отсутствия финансовых возможностей часто отказываются от оптимальной технологии в ущерб качеству окраски.

Материалы для подготовки поверхности выбирают, когда известны технологии и оборудование для подготовки поверхности под покраску.

Сейчас на рынке представлен широкий ассортимент отечественных и зарубежных составов, при выборе которых нужно обязательно быть уверенным, что эти материалы обеспечат необходимое качество подготовки поверхности под покраску, а их цена соответствует качеству.

В заключение хочется отметить, что выбор технологии подготовки поверхности и используемых материалов под покраску является ответственным этапом и должен производиться индивидуально для каждого конкретного случая с привлечением квалифицированных специалистов. Обращайтесь к нам — всегда поможем.