Одно из самых крупных заблуждений в лакокраске связано с работой цинкнаполненных покрытий. Проведенный нами короткий опрос показал, что две трети опрошенных специалистов считают, что цинкнаполненные покрытия обеспечивают защиту от коррозии с помощью протекторного механизма. Это правда, но не вся. Вся правда состоит в том, что цинкнаполненные грунтовки защищают от коррозии двумя способами: протекторным и барьерным. Но и здесь не все так просто. Давайте разбираться.

Существует два типа цинкнаполненных покрытий: на органической (эпоксидной) и неорганической (силикатной) основе. В данном статье мы ограничимся рассмотрением только органических покрытий.

Согласно ГОСТ 28246, цинкнаполненным лакокрасочным материалом называется противокоррозионный лакокрасочный материал, содержащий цинковую пыль в количестве, достаточном для обеспечения первичной катодной защиты. Это определение часто интерпретируется так, что задачей цинкнаполненного материала является обеспечение исключительно катодной защиты.

Для реализации катодного механизма защиты необходимо наличие гальванической пары и присутствие электролита. Гальваническая пара образуется стальной поверхностью и цинковыми частицами, вводимыми в лакокрасочный материал. Но как к гальванической паре попадает электролит?

Электролит попадает к гальванической паре двумя способами. В первом случае это происходит в результате локального разрушения покрытия (например, скол или царапина), а во втором случае – за счет проникновения влаги и веществ внутрь пленки – этот процесс протекает на протяжении срока эксплуатации и в конечном счете приводит к разрушению пленки. Таким образом, при физической сохранности покрытия катодный механизм защиты запускается только в случае проникновения влаги и веществ внутрь пленки.

В свою очередь, проникновение веществ из окружающей атмосферы внутрь покрытия возможно на этапе формирования пленки (в период полимеризации), а также, как мы уже указали выше, в ходе нормальной эксплуатации покрытия.

Рассмотрим процессы, происходящие с цинкнаполненным покрытием после нанесения.

Непосредственно после нанесения цинкнаполненное покрытие представляет собой пористую структуру, которая легко пропускает влагу воздуха и химические вещества из окружающей среды. По мере протекания реакции полимеризации покрытие становится менее пористым, но все равно доступным для проникновения внешних веществ. Попавшая в пленку влага, являющаяся электролитом, запускает работу гальванического элемента железо-цинк, в результате чего происходит окисление цинка, и образовавшиеся продукты реакции закупоривают пленку, делая ее непроницаемой (условно непроницаемой, потому что абсолютно непроницаемых мембран в природе не существует). В этом состоянии барьерные свойства пленки будут наиболее выражены.

Описанный выше механизм возрастания барьерных свойств пленки за счет ее закупоривания лучше всего реализуется, когда покрытие некоторое время находится в открытой атмосфере. При классическом нанесении трехслойных систем, состоящих из цинкнаполненного грунта, эпоксидного промежуточного слоя и полиуретанового финиша, когда все слои наносятся последовательно с минимальной выдержкой между слоями, барьерные свойства цинкнаполненного грунта не будут проявляться в полной мере.

Теперь обратимся к катодному механизму защиты от коррозии. Как мы описали выше, действие катодного механизма является первопричиной барьерного эффекта, но существенно больший вклад в антикоррозионную защиту катодный механизм вносит автономно, за счет непосредственно электрохимических процессов и работы гальванической пары железо-цинк.

Для работы катодного механизма защиты необходимо наличие цепочек цинковых частиц, электрически связанных между собой и со стальной поверхностью. Для обеспечения электрического контакта количество частиц цинка должно быть достаточно большим: проведенные исследования показывают, что минимальное количество цинка, при котором возникает электрический контакт, составляет 65% по массе. Однако, для более эффективной работы катодной защиты содержание цинковых частиц в покрытии должно быть более высоким. Например, в соответствии с требованиями ISO 12944 количество цинка в цинкнаполненных грунтах должно быть не менее 80% по массе (сухая пленка).

Существует три типа (уровня, англ. – level) цинкнаполненных покрытий в зависимости от массы цинковых частиц в сухой пленке покрытия. Эти уровни определены в стандарте SSPC-Paint 20:

Уровень 1 – не менее 85%

Уровень 2 – не менее 77%, но менее 85%

Уровень 3 – не менее 65%, но менее 77%

Большое значение имеет и качество цинкового порошка, в состав которого входят металлический цинк, оксид цинка, железо, свинец и т.п. Требования к качеству цинкового порошка изложены в ASTM D 520. Примеси уменьшают электропроводность цинковых частиц (а значит и эффективность катодной защиты), поэтому их содержание в цинковом порошке должно быть минимальным.

Важную роль играет пористость цинкнаполненного покрытия, которая зависит от качества смолы. Пористость позволяет электролиту проникать внутрь пленки: если покрытие пористое, то более выраженным будет катодный механизм защиты; если же пористость низкая, то барьерные свойства будут преобладать.

Пористость пленки будет зависеть и от качества нанесения покрытия, поэтому при выполнении малярных работ необходимо соблюдать требования производителя ЛКМ.