Покрытие Zinga (холодное цинкование)

Покрытие Zinga – это тонкопленочное цинковое покрытие, исключительно эффективно защищающее черные металлы от ржавчины. Оно сочетает достоинства горячего цинкования и лакокрасочных покрытий, при этом исключает ряд их недостатков и имеет уникальные преимущества. Покрытие Zinga обеспечивает одновременно активную (катодную- аналогично горячему цинкованию) и пассивную (барьерную- как у красок) защиту от коррозии.

Принцип действия Zinga

Основным принципом защиты черных металлов покрытием Zinga является принцип катодной (активной) защиты посредством жертвенных электронов. Он заключается в том, что один металл (цинк) расходуется для защиты другого металла (железа). Основным доводом в пользу применения цинка в качестве защитного покрытия для стали является тот факт, что цинк подвергается коррозии гораздо медленнее, чем железо в большинстве окружающих сред.

Для обеспечения активной (катодной) защиты необходима повсеместная и свободная передача электронов, во-первых, от цинка железу и, во-вторых, между частицами цинка. Если частицы цинка не контактируют друг с другом и железом, то передача электронов не осуществляется и катодная защита не обеспечивается. Известно, что такая активная (катодная) защита обеспечивается цинковым покрытием, содержащим не менее 94% чистого цинка. Более высокие концентрации цинка увеличивают защитное антикоррозионное действие даже тогда, когда толщина покрытия не увеличивается.

На практике активные покрытия, в основе которых - взаимодействие между самим покрытием (цинком) и основой (железом), получаются погружением в расплав, гальваническим осаждением, газопламенным или плазменным напылением, шерадизацией и другими способами.

Пассивные же покрытия, обеспечивающие только барьерную защиту от проникновения воздуха и воды к железу, состоят из слоя краски или нескольких слоев различных красок и могут содержать различные добавки: волокна, металлы, отвердители. Среди красок с добавками металлов широкое распространение получили цинкосодержащие краски, в которых цинк усиливает барьерную (пленочную) защиту за счет своего окисления и, своего рода, закупоривания “цементирования” пор в слое краски.

  Покрытие Zinga является двойной системой, и защита, обеспечиваемая Zinga, двойственна:

катодная (активная) защита;

барьерная (пассивная) защита. 

Zinga – это промышленный высококачественный продукт, представляющий собой однокомпонентный жидкий состав (полностью готовый к применению), состоящий из электролитического цинка чистотой 99,995%, летучих веществ и связующих агентов.

Для обеспечения проводящего слоя и катодной защиты по всему тонкопленочному покрытию необходимо не менее 94% чистой цинковой пудры с размером частиц 12–15 мкм (частицы имеют шаровидную форму) или не менее 88% атомизированной цинковой пудры с размером частиц 3–5 мкм.
Zinga же содержит 96% атомизированного цинка чистотой 99,995%. Причем, частицы цинка имеют овальную форму, что, во-первых, значительно увеличивает содержание цинка в покрытии и, соответственно, его электропроводность, а, во-вторых, улучшает сцепление с поверхностями даже с небольшой шероховатостью.

Нейтральные органические связующие и растворитель(ненасыщенные углеводороды) являются второй и третьей составляющими Zinga, также придающими покрытию уникальные свойства. Таким образом, минимальные размеры частиц цинка с их овальной формой, высокий уровень чистоты цинка (99,995%), очень высокое содержание цинка(96%)в сухом слое, а также специфические смолы действительно придают покрытию Zinga способность к созданию гальванической пары с железом, как при обычной гальванизации цинком. Но при этом обеспечивается защита аналогичная защите, которую дает горячее цинкование, что находит экспериментальное подтверждение.

Покрытие Zinga действует в электролитическом растворе (морская вода и т.п.) как расходный анод и защищает стальную поверхность (катод) до тех пор, пока не израсходуется цинк. Однако, полимеризованный слой Zinga существенно отличается от слоя оцинковки горячим способом.
В то время, как горячеоцинкованное покрытие содержит (в зависимости от глубины слоя) от 80 до 85% цинка чистотой до 98%, покрытие Zinga представляет собой однородный тонкопленочный слой, состоящий из 96% цинка  чистотой до 99,995%. Более того, цинк в Zinga - это защищенный цинк благодаря смолам, присутствующим в Zingа, что существенно влияет на защитные характеристики самого покрытия.

Благодаря малым размерам частиц цинка и их овальной форме Zinga образует электрохимическое соединение с металлом, на который нанесено, что обеспечивает даже при небольших шероховатостях отличную адгезию с поверхностью и никогда не приводит к отслаиванию покрытия (характерно именно для активных покрытий).

Цинк (анод) защищает сталь (катод), обеспечивая катодную защиту даже на участках с поврежденным покрытием. Это - так называемая "сквозная защита", которая обеспечивается высокой электропроводностью и присуща только активным покрытиям. Срок действия катодной защиты зависит от толщины слоя цинка, оставшегося на месте повреждения.

Поскольку изначально покрытие Zinga имеет пористую структуру, то оно постепенно "цементируется" под воздействием влаги и кислорода. Вокруг каждой частицы цинка образуется слой солей цинка, который заполняет так называемые поры, образуя защитный верхний слой. Этот процесс начинается с поверхности и затем проникает на определенную глубину.

Таким образом, уплотненный верхний слой защищает нижние слои, не допуская диффузии воды и загрязняющих материалов. Постепенно активный цинк покрытия теряет функцию катодной защиты. Тем не менее, барьерные свойства покрытия сохраняются за счет верхнего слоя солей цинка. Вот на этой стадии покрытие Zinga выступает просто как цинкосодержащая краска, обеспечивающая барьерную защиту.

Именно за счет связующих смол однажды “сцементированное” покрытие Zinga обеспечивает высокую устойчивость к механическому воздействию. Даже если на поверхности появляется насечка, отслаивания не происходит. Места повреждений покрываются белым слоем связанных солей цинка, который в течение определенного периода времени обеспечивает пассивную антикоррозийную защиту, т.е. под слоем солей цинка не происходит ржавления. Таким образом, механические повреждения не приводят к ржавлению, за исключением случаев сильных повреждений.

Покрытие Zinga сохраняет свои защитные свойства 25-50 лет в атмосферных условиях, как и покрытие, полученное в процессе горячего цинкования. Это касается и толщины слоя ( ржавчина появляется только после того, как утрачивается цинк, и, в любом случае, ее появление ограничивается небольшим количеством пятен в тех местах, где цинк и его соли исчезли полностью), и условий эксплуатации (скорость разрушения цинкового покрытия составляет 1–6 мкм в год в зависимости от атмосферных условий).

Отличительной особенностью является то, что “цинк в покрытии Zinga является жертвенным анодом по отношению к стали, однако коррозирует он гораздо медленнее, чем цинк в оцинкованной горячим способом стали” (Центр технологии материалов, Фулмер, Великобритания).

При сравнении покрытия Zinga с подобным покрытием, полученном при горячем цинковании, тесты Фулмеровского центра показали: "В высоко коррозионном растворе, использованном для опытов, оцинкованная сталь коррозировала со скоростью 0,11 мм/год, а с покрытием Zinga коррозировала лишь на 0,035 мм в год, т.е. более чем в 3 раза медленнее, чем в случае горячего оцинковывания".

Zinga коррозирует намного медленнее, чем любое другое цинковое покрытие, так как частицы цинка в этом составе защищены содержащимися в нем смолами, а образующиеся в процессе окисления Zinga соли цинка, связанные смолами, заполняют естественные поры слоя. Таким образом, Zinga более устойчива к коррозии благодаря своим полимерным составляющим. Именно смолы усиливают противодействие внешним влияниями продлевают срок службы покрытия.

Это нашло подтверждение при тестировании, проведенном морским департаментом Франции в реальных условиях. Два морских буя находились в Атлантическом океане в течение 4 лет. Сравнению подлежали буй желтого цвета из мягкой стали, покрытый Zinga, и буй, оцинкованный горячим способом (зеленого цвета). На оба буя был нанесен одинаковый верхний слой, при этом на буй, оцинкованный горячим способом, для лучшей адгезии краски предварительно был нанесен грунт.

Результаты

• На буе, покрытом Zinga, отсутствовали следы ржавчины (сталь покрытого Zinga буя не коррозировала вообще).

• Буй, подвергнутый горячему цинкованию, имел сильную ржавчину в нескольких местах, общая же площадь коррозии стали составила более 40%.

Вывод: Зинганизация является более эффективным методом, чем способ горячего цинкования.

Благодаря органическим связующим покрытие Zinga обладает и другими особыми свойствами. 

• Оно эластично и сжимаемо, т.е. ему присущ так называемый эффект “мягкой резины”. Оно выдерживает механическую деформацию без каких-либо последствий.

• Покрытие Zinga выдерживает термическое расширение и сжатие без повреждений. Оно может в течение продолжительного времени выдерживать температуру от –40 до +150 оС, даже +160 оС и более, хотя в этом случае только в течение короткого периода времени, т. е. имеет температурный диапазон эксплуатации от - 40 ° С до +150 ° С.

• Именно благодаря органическим составляющим покрытие Zinga имеет кислотно-щелочной эксплуатационный диапазон от 5 до 10 рН. Он шире, чем у любых других цинковых покрытий, что значительно расширяет сферу применения покрытия Zinga и/или увеличивает сроки эксплуатации в агрессивных средах.

И еще одно особое свойство - свойство "возвращения в разжиженное состояние". Zinga легко наносится повторно, так как каждый последующий слой Zinga прекрасно соединяется с предыдущим. Все дополнительные слои смешиваются в один сплошной слой Zinga.
Полная интеграция нескольких слоев Zinga была доказана в эксперименте. На поверхность Zinga было сделано напыление тонкого слоя золота.
Спустя семь дней на поверхность золотого напыления был нанесен второй слой Zinga. Частицы золота смешиваются с двумя слоями, подтверждая факт смешивания двух слоев Zinga
Такое же испытание было проведено с цинкосодержащей краской. Пленка из золота остается неповрежденной, подтверждая факт сохранения двух покрытий в виде двух отдельных слоев. Важно подчеркнуть, что дополнительные слои могут наноситься через любой промежуток времени, т.е. всегда возможен частичный или полный ремонт покрытия с абсолютным восстановлением прежних свойств двойной защиты. Причем, минимизируется подготовка поверхности, подлежащей ремонту после продолжительной эксплуатации   

Покрытие Zinga нетоксично благодаря тому, что оно состоит из нетоксичного атомизированного цинка и нейтральных полимерных связующих. Zinga не содержит толуол, ксилол, бензол, метил-этил-кетон и хлорид метилена.
Нетоксичность покрытия Zinga доказана британской лабораторией “Thames Water” в соответствие со стандартом BS 6920.

Это позволило использовать покрытие Zinga в сферах, где имеется непосредственный контакт с питьевой водой (благодаря чему Zinga применяется и пищевыми компаниями).
Растворитель в Zinga безопасен по международным стандартам, поэтому работа с Zinga не требует дополнительных или каких-либо особых мер предосторожности.
Зингaнизация (Zingаnisation) является оригинальной запатентованной технологией цинкования посредством нанесения Zinga на подготовленную поверхность черных металлов.

Нанесение покрытия Zinga

Zinga наносится обычным распылением(воздушным, безвоздушным или из аэрозольных баллонов), кистью, валиком, окунанием или электростатическим методом. Различие в плотности цинка, с одной стороны, и связующего агента и растворителя, с другой стороны, является для цинксодержащего продукта более важным фактором, чем для обычной краски. Поэтому перед нанесением Zinga требуется получить абсолютную однородность состава тщательным вымешиванием. В противном случае в сухом слое покрытия Zinga будет содержаться менее требуемого количества цинка, и оно утратит специфические гальванические свойства и особенности катодной защиты, тогда Zinga превратится в обычную цинкосодержащую краску.

Малые размеры частиц цинка и высокая поверхностная активность растворителя и смол, жидкая консистенция состава позволяет Zinga равномерно распределяться по поверхности и получать совершенно ровное, без сгустков, покрытие. Подтеки или пузырчатость исключаются. Свойства высокого поверхностного натяжения, однородного распределения по поверхности, быстрого высыхания позволяют наносить покрытие Zinga на вертикальные и сильно наклоненные поверхности. Все это и определяет высокую технологичность нанесения.

Разбавление Zinga (максимум до 10% от объема), очистка инструментов и обезжиривание поверхности производятся разбавителем ZingaSolv. Исключительный по своим свойствам уникальный разбавитель ZingaSolv позволяет подобрать вязкость Zinga, исходя из способа его нанесения (для кисти или покрасочного пистолета). Тем не менее, в сухом слое покрытия Zinga всегда будет содержаться не менее 95% цинка. В зависимости от количества добавленного разбавителя толщина покрытия уменьшится.

Расход Zinga для получения покрытия толщиной сухого слоя 40 микрон составляет около 0,25 кг/м2.

Процесс высыхания зависит от толщины слоя Zinga, температуры (для ускорения сушки: максимум +60° С в течение 30-60 мин.), вентиляции (максимальная относительная влажность-90 %). Покрытие Zinga “сухо на отлип”через 10 минут при температуре 18°С. Полное высыхание покрытия достигается спустя 48 часов. Натяжение в углах и на краях поверхностей, покрытых Zinga, требует нанесения, по крайней мере, двух слоев (или даже трех в особенных случаях, когда поверхность подвергается сильной коррозии).Последующий слой Zinga может наноситься спустя 1 час.

Нанесение покрытия в замкнутом и небольшом пространстве требует надлежащей вентиляции, которая, в свою очередь, обеспечивает полное испарение разбавителя. В таких случаях рекомендуется использование традиционной защиты органов дыхания.

Нанесение покрытий поверх Zinga

Очень немногие краски хорошо сцепляются c оцинкованной  поверхностью (без специальной подготовки). В то время как с покрытием Zinga большинство красок сцепляются без какой бы то ни было подготовки поверхности. Поверх Zinga могут наноситься масляные, синтетические (за исключением алкидных), полиуретановые, виниловые, водорастворимые, краски на основе смол и быстро сохнущие промышленные покрытия. Zinga может покрываться другими совместимыми красками уже через 2 - 8 часов в зависимости от процесса сушки. При необходимости (если после нанесения Zinga-грунта прошло несколько суток) соли цинка удаляются с поверхности чистой водой, с помощью щетки или слабой пескоструйной обработкой.                                      

Возвращаясь к двойным системам защиты, состоящим из активного первого слоя и пассивного второго (верхнего) следует подчеркнуть, что Zinga является самым эффективным материалом для грунтовки, поскольку:

• покрытие Zinga гарантирует активную катодную защиту (нет никакого другого столь эффективного пассивного защитного покрытия);

• покрытие Zinga при нанесении в качестве грунтовки сохраняет отсроченными свои активные защитные свойства. Это означает, что после повреждения верхнего слоя, Zinga сразу же начинает действовать и предотвращает коррозию;

• в случае, когда пользователь однажды потратил средства на выполнение пескоструйной обработки и желает защитить эту подверженную ржавлению поверхность на максимально длительный срок, активная защита покрытия Zinga будет единственно уместной.

Применение двойной защитной системы “Zinga + краска” гарантирует общий срок эксплуатации равный сумме сроков эксплуатации каждого покрытия, умноженной на показатель от 1,5 до 2,5.

Срок эксплуатации покрытия Zinga (Zinga в качестве грунтовки) + срок эксплуатации верхнего слоя покрытия = N. Срок эксплуатации N надо умножить на 1,5–2,5, тогда получится общий срок эксплуатации двойной системы.

При необходимости повторного цинкования поверхности, ранее защищенной двойной системой, для удаления верхнего слоя потребуется либо легкая поверхностная пескоструйная обработка, либо очистка струей воды под давлением. Покрытие Zinga при этом сохранит свою активность и сцепление с металлической поверхностью. Подчеркнем, что Zinga будет защищать основу от коррозии и при пескоструйном удалении нейтральной краски, ранее нанесенной непосредственно на слой Zinga. Снижение эффективности и устойчивости покрытия к механическим повреждениям вследствие уменьшения толщины слоя Zinga может быть вызвано слишком сильной пескоструйной обработкой. Но даже в таких случаях при обработке лучше пожертвовать частью Zinga, а затем восстановить активную защиту нанесением Zinga.

Приведенные аргументы о достоинствах покрытия Zinga представляют собой выводы и информацию, полученные на основе ряда лабораторных испытаний и тестов, например, в Гентском университете (Бельгия – RUG), в BNF Центре технологии материалов Фулмера (Великобритания) и FMPA (Германия). Эти отчеты подтверждены аналогичными исследованиями в других странах. Как следствие, высокий мировой уровень официального признания Zinga как оригинального состава для цинкования, так и собственно уникального цинкового покрытия.

PromNavigator.ru 

По материалам компании  Zinga Mettal