Подготовка металла к порошковой покраске: для чего и как это делают

Прежде чем приступить к окрашиванию любой поверхности, необходимо ее предварительно обработать. Именно от того, насколько тщательно будет выполнена обработка – процесс достаточно длительный и трудоемкий – зависит качество итогового покрытия. Подготовка металла к покраске влияет на качество, стойкость, эластичность и долговечность покрытия, оптимальное сцепление краски с поверхностью и повышение антикоррозийных характеристик. О том, что представляет собой подготовка металла к порошковой покраске, расскажем в этой статье.

Влияние подготовки металла к порошковой покраске на конечный результат

Некоторая сложность заключается в том, что заметить, каким образом качество подготовки поверхности влияет на свойства лакокрасочного покрытия, можно спустя определенное время после того, как окраска будет выполнена. А потому зачастую именно потребитель становится жертвой нарушений, допущенных в процессе подготовки поверхности к нанесению краски.

К примеру, если поверхность не была тщательно обезжирена, то лакокрасочное покрытие может на нее плохо ложиться, из-за остатков масла могут возникать кратерообразования. Недостаточное обезжиривание является причиной низкой адгезии покрытия.

Из-за некачественной окончательной промывки или использования для нее жесткой воды возможно возникновение осмотического вспучивания, вероятность которого повышается при эксплуатации изделий, окрашенных порошковыми полиэфирными составами в условиях повышенной влажности.

Осмотическое вспучивание лакокрасочных покрытий, образование пузырей, нарушение адгезии связано с ручной подготовкой металлов к порошковой покраске, в процессе которой используются водорастворимые обезжиривающие средства, но при этом не выполняется последующая промывка и горячая сушка.

Насколько лакокрасочное покрытие будет долговечным, защищенным от нитевидной и подпленочной коррозии, зависит от таких стадий подготовки металла к порошковой покраске, как фосфатирование, хроматирование и пассивация.

Если поверхность плохо подготовлена к покраске, допущены нарушения при выборе ее способов, то разрушения лакокрасочного покрытия проявятся достаточно быстро, при этом на скорость появления разрушений напрямую влияет жесткость условий эксплуатации.

На выбор технологии подготовки металла к порошковой покраске влияют три основных фактора – условия эксплуатации окрашенных изделий, тип металла и состояние окрашиваемой поверхности. Существует множество схем подготовки различных металлических поверхностей к окрашиванию в зависимости от условий дальнейшего использования изделий, все они определены в ГОСТе 9.402-2004 «ЕСЗКС. Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей к окрашиванию».

Именно от условий эксплуатации зависит, каким будет процесс подготовки – полным, включая конверсионную обработку, либо можно будет ограничиться очисткой поверхности.

На выбор вида конверсионной обработки (фосфатирование, хроматирование, пассивация) влияет тип окрашиваемого металла. В зависимости от того, в каком состоянии находится исходная поверхность (есть ли на ней ржавчина, окалина, оксидные слои), применяют травление или механическую очистку.

Помимо этого, необходимо исходить из типа используемых лакокрасочных материалов, размеров окрашиваемого изделия, производственных площадей, имеющегося оборудования, финансовых возможностей.

Качество конверсионных покрытий зависит от способов нанесения и типа используемых лакокрасочных материалов. Особое значение качество обработки поверхности обретает в случае использования электроосаждения или окрашивания порошковыми красками.

От размеров изделия и программы производства зависит, каким способом будут наноситься лакокрасочные составы. Детали и конструкции могут окрашиваться путем:

• погружения в ванны или распыления в камерах;
• использования циклического или непрерывного конвейера.

Зачастую отсутствие финансовых возможностей приводит к отказу от оптимальных технологий, что в свою очередь сказывается на качестве окраски.

Способы подготовки металла к порошковой покраске

Использование механических методов очистки

Наиболее широкое распространение получили механические методы очистки поверхности, которая затем подвергается окрашиванию. Они заключаются в абразивном воздействии на имеющиеся загрязнения металлов. При этом снимается также часть поверхностного слоя, благодаря чему повышаются адгезионные свойства покрытия.

Механическая обработка может заключаться в крацевании при помощи быстро вращающихся проволочных дисковых щеток, в обработке с использованием абразивных дисков, кругов, тканей, бумаги, а также в сухой или влажной струйной обработке абразивными составами.

Лучший результат достигается за счет дробеструйной очистки с использованием воздуха. В связи с тем, что в процессе очистки в качестве абразивного агента выступает кварцевый песок, она также называется пескоструйной. Суть обработки состоит в том, что на обрабатываемую поверхность при помощи сжатого воздуха подается через сопло песок.

Кроме того, подготовка металла к порошковой покраске и очищение его поверхности возможно при помощи центробежной безвоздушной пескоструйной обработки. В этом случае абразивы направляются на обрабатываемую поверхность механически, сжатый воздух при этом не используется. Данный способ является менее энергозатратным. Пескоструйная очистка предполагает разгон мелких частиц за счет большого объема чистого и сухого сжатого воздуха.

Безвоздушный способ позволяет существенно экономить электроэнергию, потребление которой составляет лишь 10 % от затрат, необходимых для очистки воздухоструйным способом. В то же время, применение пескоструйного метода позволяет регулировать сопла, чтобы абразив достигал полостей, которые недоступны при работе центрифужных лопастей. Ознакомиться с критериями и рекомендациями, позволяющими выбрать оптимальные пескоструйные установки, можно в соответствующих изданиях.

Применение гидроочистки и предварительной подготовки

«Систему гидроочистки» (HCS) впервые ввела в эксплуатацию компания Dürr Ecoclean. Данный метод подготовки металла к порошковой покраске предполагает использование ударного воздействия воздушной струи одновременно с очищающей жидкостью, скорость потока при этом достигает 800 км/ч, то есть действует принцип «воздушного ножа».

Данный способ позволяет глубоко очистить поры и гарантирует, что на обрабатываемой поверхности не останется никаких загрязнений. В зависимости от того, какие требования предъявляются к очистке, в процессе может применяться либо очищающая жидкость, либо пар. Для второго характерна электропроводимость меньше 10 μS/cm, что позволяет эффективно удалять отложения с поверхности металлов.

Большая кинетическая энергия приводит к созданию мощного механического воздействия, а высокая температура, варьирующаяся от +100 до +130 °С, приводит к уменьшению числа поверхностных загрязнений (масел). Так как все компоненты очищающей среды непрерывно корректируются, эффект от очистки будет постоянным. По сравнению с классической подготовкой металла к порошковому окрашиванию данный способ обработки на 50 % лучше очищает поверхность от твердых частиц, кроме того, зачастую он более эффективен для удаления масляных загрязнений (в данном случае на эффективность влияет форма обрабатываемых деталей).

Применение химической очистки и подготовки поверхности

Поскольку масляные и жировые загрязнения не могут быть удалены с поверхности подготавливаемых деталей при помощи абразивоструйного способа, то в данном случае подлежит применению химический метод. Использование его обусловлено в том числе и тем, что такого рода загрязнения отрицательно сказываются на самих абразивах (дроби, песке). Для обработки любых типов поверхностей подходит обезжиривание растворителями.

Обезжирить поверхность можно, просто протерев ее растворителем. Кроме того, можно использовать пары галогенизированных углеводородов, таких как трихлорэтилен. При этом следует иметь в виду, что подобная обработка не способна удалить с деталей твердые загрязнения, следовательно, если в дальнейшем не будет проведена дробеструйная очистка, то поверхность должна быть протерта либо обработана путем жидкостно-парового обезжиривания.

В настоящее время трихлорэтилен продолжает широко применяться, несмотря на существенные недостатки, такие как вредное воздействие на здоровье, низкая безопасность и необходимость использования нагревательного оборудования, благодаря которому обеспечивается должный очищающий эффект.

Ввиду безопасности, отсутствия вредного воздействия на здоровье и окружающую среду все большее применение находят очистительные средства на водной основе. К самым распространенным и при этом экономичным относятся эмульсионные очищающие составы, являющиеся растворителями, включенные в водную фазу за счет эмульгаторов. Так как поверхности, которые окрашиваются при помощи порошковых красок, могут быть различными, то очистительные составы разрабатываются в основном для подготовки деталей, выполненных из холоднокатаной, горячекатаной и оцинкованной стали, алюминия.

Применение антикоррозионной обработки

Антикоррозионная защита выполняется путем грунтования двумя видами порошковых грунтов, которые затем покрываются порошковой краской.

Пассивная антикоррозионная защита заключается в применении эпоксидного антикоррозионного грунта, благодаря которому образуется прочная пленка, обладающая хорошим сопротивлением к различным воздействиям, как химическим, так и механическим.

Ее использование позволяет защитить стальные и алюминиевые изделия, эксплуатация которых предполагается в мягких условиях (покрытие сварных конструкций, используемых в помещениях, диски из алюминиевых сплавов и пр.). Этот тип защиты помогает сгладить мелкие дефекты поверхности, возникающие в том числе после пескоструйной обработки.

Активная антикоррозионная защита предполагает использование эпоксидного цинкосодержащего грунта. Благодаря ей изделия получают высокую степень коррозионной устойчивости, позволяющую эксплуатировать их в жестких условиях. Небольшие проникающие повреждения поверхности могут привести к появлению следов местной коррозии, что никак не скажется на адгезии покрытия рядом распложенных зон. Грунт в данном случае ограничит область распространения коррозии.

Таким способом защищают любые стальные конструкции, которые эксплуатируются на открытом воздухе (речь идет о решетчатых настилах, заборах, ограждениях, лестницах, строительных конструкциях и пр.).

Нюансы подготовки алюминия к порошковой покраске

Подготовка металла к порошковой покраске, включая алюминиевые изделия, предполагает их обезжиривание пароводоструйным способом, термическую очистку или промывку с помощью чистящих средств. При значительном повреждении поверхности ржавчиной, оксидной пленкой и другими налетами необходимо проведение ее ручной, механической или пескоструйной зачистки.

Достаточно часто до покраски на алюминий наносят конверсионный слой (хроматирование), что позволяет добиться повышения долговечности и лучшего сцепления порошковой краски с поверхностью металла в 2-3 раза.

Если поверхности не требуется существенная механическая очистка от ржавчины, ручная зачистка неровностей и ремонт имеющихся дефектов, то можно обойтись лишь одним этапом подготовки металла к порошковой покраске – хроматированием.

Данный процесс состоит из обезжиривания, осветления алюминия с помощью кислых растворов (удаления оксидной пленки) и самого хроматирования. По окончании каждого из этапов хроматирования изделие необходимо тщательно промывать.

Для обезжиривания детали погружают в специальные ванны, которые наполняются растворителями либо щелочными или кислотными составами. В ряде случаев изделия обрабатываются обезжиривающими растворами, подающимися струей под давлением, что значительно повышает эффективность очистки, поскольку в этом случае поверхность подвергается не только химическому, но и физическому воздействию, а постоянная подача чистящего раствора не дает ему загрязниться.

Вторым после обезжиривания этапом является химическое травление, которое удаляет с поверхности металла оксидную пленку. Последняя значительно усложняет окрашивание алюминия, так как образующийся в результате взаимодействия воздуха и алюминия налет снижает адгезивные свойства поверхности, приводя к быстрой потере лакокрасочным слоем защитных и декоративных свойств. Именно поэтому хроматирование является наилучшим способом подготовки металла к порошковой покраске. Для травления используются наполненные растворами соляной, азотной, фосфорной или серной кислоты ванны, в которые погружают алюминиевые изделия.

Заключительным этапом является непосредственно хроматирование – нанесение на поверхность тонкого слоя фосфата хрома.

Хотя конверсионное покрытие (хроматирование) обладает неоспоримыми преимуществами, используется данный способ далеко не всегда. Зачастую подготовка металла (алюминия) к порошковой покраске заключается в травлении или пескоструйной обработке с использованием силуминовой дроби, позволяющей удалить с алюминия оксидную пленку. После того как оксидный налет снимается, изделия сразу покрывают краской. Несмотря на то, что подобное покрытие нельзя назвать надежным и долговечным, данный способ достаточно широко применяется на практике.