10.3.1. Грунтование

Грунтование – операция нанесения грунтовки, т.е. получения слоя лакокрасочного покрытия, непосредственно контактирующего с подложкой. Цель грунтования – улучшить сцепляемость основного покрытия с подложкой и придать ему дополнительную защиту. В соответствии с этим к грунтовочным материалам предъявляются следующие основные требования:

• высокая адгезия к металлу;
• хорошее сцепление с вышележащими слоями;
• высокие противокоррозионные свойства.

Частные требования:

• реактивность (способность взаимодействовать с подложкой);
• возможность шлифования;
• отличие по цвету от последующих слоев покрытия и другие.

Толщина и укрывистость грунтовочных слоев не лимитируются. Обычно стараются получать покрытия толщиной не более 20 мкм, однако допустимы и более тонкие слои (порядка 1,0-0,1 мкм), получаемые, например, при полимеризации из газовой фазы.

Для получения грунтовочных покрытий применяют грунтовки преимущественно на основе олигомерных пленкообразователей; в состав грунтовок непременно вводят противокоррозионные пигменты или другие ингибиторы коррозии.

По типу пленкообразующего вещества грунтовки подразделяются на масляноалкидные; маслянофенолоформальдегидные; эпоксидные; полиуретановые; мочевиноформальдегидные; полиакрилатные; нитратцеллюлозные; виниловые; каучуковые и некоторые другие.

Они могут быть жидкими и порошковыми, водными и неводными. По характеру пигментов грунтовки делят на пассивирующие - с пигментами, тормозящими анодную реакцию; ингибирующие - с пигментами, замедляющими катодную реакцию; изолирующие - с инертными пигментами.

По способности взаимодействовать с оксидами металлов различают грунтовки обычные (нереактивные) и грунтовки - преобразователи ржавчины (реактивные).

Обычные грунтовки наносят на предварительно подготовленную (освобожденную от ржавчины и окалины, обезжиренную и в ряде случаев фосфатированную или оксидированную) поверхность металлов. Предпочтительны способы нанесения  и отверждения, при которых достигается хорошее смачивание и затекание материала в поры металла и его высокая степень взаимодействия с поверхностью.

Промышленно - выпускается большой ассортимент грунтовок различных марок. С экологической точки зрения наибольший интерес представляют водные грунтовочные составы, ассортимент которых быстро расширяется. Некоторые грунтовки приготавливают на месте потребления, например, свинцово-суриковую грунтовку получают, смешивая свинцовый сурик с натуральной олифой в соотношении 83/17 (по массе). Протекторную цинксодержащую грунтовку можно получать, введя цинковую пыль в 10%-й раствор полистирола в ксилол из расчета 1,5 ч (мас.) цинковой пыли на 1 ч (мас.) раствора.

При изготовлении покрытия грунтовку выбирают с учетом природы покрываемого материала и материала верхнего покрытия. Например, при окрашивании легких металлов и сплавов применяют грунтовки, содержащие цинковый или стронциевый крон (ФЛ – 03 КС, ЭП – 076, АК – 070 и др.) при окрашивании черных металлов – оксид цинка, фосфат цинка и другие противокоррозионные пигменты (ГФ – 021; ФЛ – 03К; МС – 067; В – КЧ – 0207 и т. д.)

Грунтовки на основе сополимеров винилхлорида (ХС – 010, ХС – 059, ХС – 068 и др.) используют преимущественно под химически стойкие перхлорвиниловые покрытия, быстроотверждающиеся нитратцеллюлозные грунтовки (НЦ – 081, НЦ – 097) из – за их пониженной адгезии к металлам – лишь для местного грунтования оголенных при шлифовании участков поверхности. Большинство грунтовок наносят на поверхность способами распыления, окунания, валковым; водоразбавляемымые грунтовки (В – ФЛ – 093, В – КЧ – 0207, В – ЭП – 0117, В – АУ – 0150 и др.) – преимущественно электроосаждением.

Грунтовки – преобразователи ржавчины – относительно новый вид грунтовочных составов. Они способны взаимодействовать с гидратированными оксидами (γ-FeOOH), находящимися на поверхности металла с образованием нерастворимых и неактивных в коррозионном отношении соединений. Это обеспечивается введением в состав грунтовок реакционноспособных компонентов – кислот (ортофосфорной, щавелевой), танина, комплексообразующих веществ (например, фосфоновых кислот) и др.

При нормальной температуре ортофосфорная кислота достаточно хорошо растворяет ржавчину, превращая ее в нерастворимый фосфат железа по реакции:

FeOOH + H3PO4 → FePO4 + 2H2O

Негидратированные оксиды (магнетит, гематит и др.) при этом практически не разрушаются.

При взаимодействии с оксидами железа образует хелатные комплексы, прочно связывающие частицы ржавчины между собой и с металлами. Танин, кроме того, сам по себе обладает способностью ингибировать коррозию металлов. Разработаны водные грунтовки на основе дисперсий поливинилацетата (ВД–ВА–01 ГНСН, ВД–ВА–0112, ВД–ВА–013 ЖТ), бутадиенстирольного сополимера (ВД–КЧ–0184) и сополимера метилвинилпиридина со стиролом и бутадиеном (ФПР–2), грунтовки на алкидном      (СПГ– 1), крезолоформальдегидном (ГСК–1), эпоксидном       (ЭП–0180) пленкообразователях, а также на сополимере стирола с малеиновым ангидридом (МС–0152) и др. Содержание кислоты в грунтовках обычно не превышает 30%, танина 6–8%. Одновременно применяют преобразователи ржавчины, не содержащие пленкообразующих веществ (преобразователи №3 и №444 П–1ТФ и др.). Это водные, спиртовые, водноспиртовые или водно-ацетоновые растворы кислот (ортофосфорная, салициловая, щавелевая), танина, ингибитора коррозии, ПАВ и др. веществ (гидрохинон, цинк, оксид цинка, глицерин и т. д.).

Преобразователи ржавчины наносят на поверхность распылением или кистью в 1–2 слоя. Через 3–24 часа поверхность готова для нанесения последующих слоев покрытия. Максимальная толщина слоя ржавчины, по которому можно наносить грунтовки, 50–100 мкм; грунтовки обычно непригодны для нанесения на поверхность, содержащую окалину и частично неудаленные старые покрытия.

Эффективность действия преобразователей ржавчины зависит от равномерности распределения продуктов коррозии, однородности их природы и фазового состава. В основном покрытия, полученные на изделиях без предварительного удаления продуктов коррозии (посредством их преобразования), по защитным свойствам уступают покрытиям, нанесенным на очищенную от оксидов поверхность.