Табл.1. Типы материалов, образующихся при покрытии стали другими металлами.

 Оцинкованную сталь перед нанесением лакокрасочного покрытия подвергают следующей обработке:

-     обезжиривание;

-          железофосфатирование;

-          цинкфосфатирование;

-          безфосфатная обработка;

-          пассивация хромом;

-          пассивация полимерами. 

Обезжиривание

Обезжиривание оцинкованной поверхности, как правило, проще, обезжиривания черного металла. Это вытекает из того факта, что поверхность является менее загрязненной твердыми веществами и маслами. Поэтому для обезжиривания можно применять нейтральные  составы или составы с более слабой щелочностью, работающие при более низкой температуре и концентрации.Оцинкованная поверхность в щелочной среде подвергается протравливанию, что проявляется в образовании черных пятен на поверхности или полном исчезновении цинка. Поэтому растворы для обезжиривания должны содержать элементы, защищающие цинк от влияния щелочи, силиконы. Применение несоответствующих составов для обезжиривания может привести к видимым после окраски дефектам поверхности. Трудность заключается в том, что на одной линии обрабатывают одновременно детали из черного металла, сильно загрязненные и замасленные. Для исключения возможного возникновения проблем, следует применять растворы, производители которых гарантируют одновременную обработку стали и цинка.

 Железофосфатная обработка

Для обработки оцинкованной поверхности стандартные железофосфатные растворы обогащают фторсодержащими присадками, улучшающими процесс травления. Благодаря этому, на поверхности образуется очень тонкая пленка фосфатов, окислов цинка. Пленка может быть и невидимой, в зависимости от содержания алюминия в сплаве, типа и количества присадок. Течение процесса не изменяется и является идентичным, как и в случае обыкновенной стали. Это позволяет одновременно обрабатывать на одной линии детали, изготовленные из различных металлов. 

Цинк-фосфатная обработка

В случае цинк-фосфатной обработки оцинкованной стали и деталей, процесс также не подвергается изменению. Для этого процесса также применяют фторсодержащие присадки, как и в случае железофосфатной обработки (такие присадки, как правило, входят в состав концентратов). Как уже упоминалось, применение растворов, не содержащих никель, может привести к снижению адгезии лакокрасочной пленки к оцинкованной поверхности. По сравнению с черным металлом, процесс протекает быстрее и проще, а количество ошибок, связанных с подготовкой поверхности, сводится к минимуму. Также стоит отметить уменьшение шламообразования. 

Безфосфатная обработка

Эти технологии для обработки оцинкованной  стали применяют без всякого ограничения. Производители составов даже не рекомендуют применение фторсодержащих присадок. 

Пассивирование хромом, хроматирование

Окончательную обработку оцинкованного листа шестивалентным хромом очень часто применяют на металлургических заводах, в гальванических цехах и иногда при огневом методе напыления цинка. Пассивация защищает поверхность цинка от коррозии (белая коррозия), но при этом не является хорошей подготовкой поверхности под окраску. Поверхность, пассивированная шестивалентным хромом, не смачивается, что создает проблему гарантии хорошей адгезии лакокрасочного материала. Тем не менее, возможно применение специальных процессов хроматирования поверхности цинка на металлургических заводах для оцинкованного листа, ленты и отдельных деталей. Однако, этой процесс довольно сложный и трудоемкий. Специализированные химические фирмы обладают не только разработанными и проверенными составами для хроматирования цинка, но и гарантируют постоянный технический надзор за технологическим процессом.

 Полимерная обработка

Полимерная обработка является интересным, альтернативным методом химической обработки поверхности перед окраской, как оцинкованного листа, так и черной стали, алюминия. В этих процессах используют дисперсию полимеров в водном растворе, содержащем хром, а в последнее время также цирконий. Эта технология широко используется на производствах, специализирующихся на покрытии цинком чистого материала. Ёе целью является защита поверхности листа от влияния окружающей среды и, главным образом, от коррозии. В отличии от пассивации хромом, поверхность легко окрасить, так как полимерная пленка гарантирует отличную адгезию лакокрасочного материала к подложке. Полимерную обработку все чаще используют перед нанесением порошковых лакокрасочных материалов как конечную операцию пассивации без последующей промывки водой. Сокращенно технологический процесс сводится к следующему:

Обезжиривание и железофосфатирование – Промывка – Полимерная пассивация

Применение этой технологии имеет много преимуществ, в том числе возможность обработки разных металлов (сталь, цинк, алюминий), сокращение производственного цикла (отсутствует промывка), и, прежде всего, очень хорошую коррозионную стойкость.  

3. Алюминий

Благодаря необыкновенным свойствам, алюминий применяют не только в отраслях, в которых требуется применение легких материалов (авиастроение), но и в автомобилестроении, приборостроении, строительстве. На практике, учитывая хорошие механические свойства, применяют алюминиевые сплавы с кремнием, цинком, магнием, медью. Алюминиевую поверхность следует защищать от коррозии, так как незащищенная поверхность быстро окисляется. Защита достигается путем анодирования, хроматирования или лакокрасочного покрытия. Окраске обычно подвергают поверхности, прошедшие химическую подготовку по схеме:

Анодирование – Желтое хроматирование – Зеленое хроматирование – Безхромная обработка – Железофосфатирование, Цинкфосфатирование – Полимерная обработка. 

Анодирование

Традиционным способом подготовки поверхности перед окраской является анодирование. В отличие от анодирования как окончательной операции по защите от коррозии, при котором толщина защитной пленки составляет 15-25 мкм, анодная пленка под окраску составляет всего 3-6 мкм.

Из-за высокой стоимости эта технология почти повсеместно заменяется хроматированием. 

Желтое хроматирование

  Во время такого хроматирования мы получаем желтого цвета аморфное покрытие с удельным весом 0,1-1,0г/м². Это покрытие, также как и раствор для его осуществления, содержит шестивалентный хром. Благодаря отличной коррозионной стойкости, хроматирование может служить как окончательное защитное покрытие конструкций из алюминия, однако основным его назначением является подготовка поверхности под окраску. Этот процесс широко применяется во всем мире. Сокращенно процесс можно представить так:

Обезжиривание и кислотное травление – Промывка – Хроматирование – Промывка

или более развернутый процесс:

Щелочное обезжиривание – Промывка – Травление – Промывка – Хроматирование – Промывка 

Зеленое хроматирование

Процесс зеленого хроматирования называют также фосфорным хроматированием, при котором на поверхности алюминия образуется аморфная пленка фосфата хрома. Получаемые в этом процессе пленки, в зависимости от удельной массы (0,1-2,0 г/м²), по цвету могут быть от бесцветных до ярко-зелёных. В отличии от желтого хроматирования, покрытия на основе фосфата хрома не содержат шестивалентного хрома и могут применяться в пищевой промышленности. Зеленое хроматирование применяют как для окончательной защиты поверхности, так и перед нанесением лакокрасочного покрытия. Процесс обработки практически аналогичен процессу желтого хроматирования. 

Безхромная обработка

По причине того, что описанные выше методы обработки поверхности содержат хром, в течение последнего десятилетия ведутся интенсивные исследования, целью которых является замена технологий содержащих хром. Только некоторые из этих исследований получили признание (QUALICOAT или GSB), а также промышленное применение. Фторсодержащие соединения таких металлов как Zn и Ti – это наиболее известные и исследованные безхромные технологии. Соответствующий подбор процесса предварительной обработки (обезжиривание и травление), а также тщательный контроль всех растворов, являются гарантом получения отличного результата, неудобство заключается лишь в том, что полученные пленки бесцветны.

Протекание процесса аналогично, как и при хроматировании:

Щелочное обезжиривание – Промывка – Травление – Промывка – Конверсионная обработка (Zn/Ti) – Промывка.

SAM (Self Assembling Molecules) – это запатентованная и внедренная в производство фирмой Chemetall технология, основывающаяся на образовании на поверхности алюминия мономолекулярной пленки, которая в случае образования фторсодержащих соединений Zn/Ti – бесцветна. С точки зрения химической обработки поверхности, эта технология является революционной, так как удельный вес такой пленки определяется в нанометрах, а расход – мг/м². Она не требует также последующей промывки.

Раствор SAM не содержит тяжелых металлов, фторсодержащих, ускорителей и других опасных соединений. Сушка протекает при температуре 85 – 135 ⁰С.

Технология процесса SAM аналогична процессу хроматирования или других безхромных процессов, а простейший процесс принимает вид:

Обезжиривание и Травление – Промывка – Промывка деминерализованной водой – SAM.

Силаны – растворы на основе кремнийорганических соединений, также могут применяться для подготовки алюминиевой поверхности под окраску. По отношению к описанной выше технологии, они отличаются  функциональными группами, задачей которых является обеспечение достаточной коррозионной стойкости и адгезии к подложке.

Железофосфатирование

Железофосфатное покрытие создает на поверхности алюминия очень тонкую оксидную пленку. Такая обработка не в состоянии обеспечить качественную защиту и поэтому воспринимается как обезжиривание, а не конверсионное покрытие. Однако внедренные в последнее время пассивирующие растворы (циркониевые, полимерные или силаны) дополнили этот упрощенный процесс обработки и гарантируют получение хороших результатов. Однако они не являются технологиями, предназначенными для обработки алюминиевых профилей, а быстрее всего будут применяться в энергетике и автостроении. 

Цинкфосфатирование

Все больше производителей автомобилей склоняются к тому, чтобы вводить в конструкцию алюминий с целью уменьшения веса и снижения, в результате, расхода топлива. Процесс цинк-фосфатного покрытия модифицировали до такой степени, что стало возможным обрабатывать одновременно кузова, изготовленные из оцинкованной стали и алюминия. Примененные нововведения касаются в одинаковой степени состава и ведения технологического процесса. На сегодняшний день можно обрабатывать до 80% поверхности алюминия без отрицательного воздействия на качество обработки стальной поверхности или поверхности, покрытой цинком. При этом следует помнить, что ионы алюминия часто блокируют процесс фосфатирования.

Полимерная обработка

Технология описана в разделе посвященному оцинкованной стали. Полученные результаты по коррозионной стойкости и адгезии краски, являются очень хорошими, но эта обработка является более дорогой альтернативой, чем хроматирование алюминиевых профилей перед окраской.

Полученные результаты сводятся к следующему техпроцессу:

Обезжиривание и Травление – Промывка – Промывка деминерализованной водой – Полимерная обработка.

Процесс подготовки поверхности под окраску оказывает большое влияние на качество последней. Стоимость подготовки поверхности в несколько раз ниже стоимости окраски. Однако нельзя игнорировать качество подготовки поверхности перед окраской, так как это может в конечном результате привести (и приводило) к большим финансовым потерям. В настоящее время потребители ждут многолетних гарантий, поэтому и производитель, и его окрасочное производство должны быть готовыми выполнить эти требования.