Molykote protective and technological coatings
Molykote protective and technological coatings

The article provides general data on protective and technological coatings, covers the issues of Molykote coatings application for anti-corrosion protection of metal surfaces as well as during metal forming operating procedure and for getting welded joints.

1. Общие сведения о защитных покрытиях
2. Защитные покрытия Molykote
3. Общие сведения о технологических покрытиях
4. Технологические покрытия Molykote
4.1. Применение технологического покрытия Molykote Metalform при обработке металлов давлением
4.2. Применение технологического покрытия Molykote S-1010 Spray в сварочном производстве
 

1. Общие сведения о защитных покрытиях

При производстве металлических изделий и оборудования не всегда экономически выгодно применять дорогостоящие нержавеющие стали и цветные металлы, стойкие к действию химически агрессивных сред и атмосферной коррозии. В связи с этим для защиты изделий из обычной углеродистой стали и чугунов от коррозии и воздействий агрессивных факторов окружающей среды широко применяют различные защитные покрытия,  которые позволяют существенно снизить расход дорогостоящих металлов и конечную стоимость изделий.

На территории Российской Федерации единые требования к покрытиям в процессе их производства и контроля качества содержатся в серии межгосударственных стандартов ГОСТ 9.XXX "Единая система защиты от коррозии и старения". При этом защитные покрытия металлических изделий принято подразделять на металлические и неметаллические (табл. 1).

Таблица 1. Классификация защитных покрытий

 ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
 Металлические Неметаллические
Анодные Катодные Неорганические Органические
  •  Гальванические покрытия;
  • Газотермически напыленные покрытия;
  • Покрытия, нанесенные погружением в расплав;
  • Термодиффузионные покрытия;
  • Покрытия, получаемые плакированием
  • Эмали (тонкие стекловидные покрытия);
  • Оксиды металлов;
  • Соединения хрома, фосфора и др.
  • Лакокрасочные покрытия;
  • Покрытия смолами;
  • Покрытия пластмассами;
  • Покрытия полимерными пленками;
  • Покрытия резиной

 

Металлические защитные покрытия принято делить на анодные и катодные.

Анодные защитные покрытия – это покрытия металлами, потенциал которых в электрохимическом ряду напряжений (рис. 1) меньше потенциала основного металла. Катодные защитные покрытия – покрытия металлами, потенциал которых в электрохимическом ряду напряжений больше потенциала основного металла.

Электрохимический ряд стандартных напряжений металлов

Рис. 1. Электрохимический ряд стандартных напряжений металлов

Анодное покрытие защищает основной металл от коррозии за счет электрохимических процессов даже при нарушении целостности защитного слоя. Примерами таких покрытий на стали и чугуне являются цинковое и алюминиевое покрытия, а так же покрытия из других металлов, стоящих в электрохимическом ряду напряжений левее железа.

Катодное покрытие характеризуется более высоким потенциалом в сравнении с потенциалом защищаемого металла, поэтому не обеспечивает электрохимическую защиту, но образует надежный механический барьер проникновению агрессивной среды к основному металлу. По сравнению с анодным покрытием, катодное является более стойким к агрессивным воздействиям, однако способно защищать металл основы только при условии сохранения сплошного неповрежденного слоя. На стали и чугуне такие покрытия образуются металлами, расположенными в электрохимическом ряду напряжений правее железа (олово, свинец, медь, никель и др.)

Соотношение потенциала металла основы и металла покрытия во многом определяется химическими свойствами среды и степенью ее агрессивности.

Действие неметаллических защитных покрытий (неорганических и органических) сводится главным образом к изоляции защищаемого металла от действия окружающей среды путем создания на его поверхности тонкой химически инертной по отношению к действию агрессивных сред пленки. Значительное место в группе неметаллических покрытий занимают пленки, получаемые путем превращения поверхностного слоя металла в химическое соединение (например, окисные и фосфатные пленки), а так же различные органические покрытия.

По типу соединения защитного слоя с материалом защищаемого изделия различают адгезионные и диффузионные покрытия.

Адгезионное покрытие формируется путем механического сцепления (адгезии) частиц нанесенного слоя с шероховатой поверхностью основы. Его коррозионная стойкость определяется, прежде всего, прочностью сцепления защитного слоя с основой.

Диффузионное покрытие формируется за счет процессов диффузии и химического взаимодействия нанесенного слоя и основного металла. В результате этих процессов на поверхности защищаемого изделия образуется сложное по составу покрытие, связанное с основным металлом через диффузионную зону, состоящую из атомов металла основы и металла покрытия.

 

2. Защитные покрытия Molykote

В настоящее время в различных областях техники имеется высокая потребность в нанесении на различные металлические изделия защитных покрытий. Данная проблема имеет повышенную актуальность не только на этапе производства технических изделий, но и в процессе их эксплуатации, хранения и транспортировки. При этом в практической деятельности наиболее востребованы покрытия, технологический процесс нанесения которых не требует наличия специального оборудования и подготовленного особым образом сырья.

При производстве своих эксплуатационных материалов компания Dow Corning уделяет высокое внимание как получаемым эксплуатационным характеристикам защитных покрытий, так и удобству их нанесения.

Защитные покрытия Molykote от Dow Corning характеризуются высокими антикоррозионными свойствами, затвердевают при нормальной температуре в течение короткого промежутка времени и поставляются в удобной аэрозольной упаковке (табл. 2).

Таблица 2. Защитные покрытия Molykote

Наименование показателя  Защитные покрытия
Molykote L-0500 Spray Molykote Metal Protector Plus
Фасовка 400 мл (аэрозоль) 400 мл (аэрозоль),
ведра 8 кг
Цвет Серебристый Бесцветный прозрачный
Основные компоненты Алюминиевые и цинковые чешуйки Синтетический воск
Присадки - Ингибитор коррозии
Прочие составляющие Связующие агенты,
растворители
Растворители
Диапазон рабочих температур, °С -30 … +240 -40 … +120
Плотность при 20 °С, г/см3 1,0 … 1,15 0,84
Температура вспышки, °C 25 28
Срок годности при хранении, лет 1 5
Защита от коррозии (испытание в соляном тумане), ч 240 510
Коэффициент трения для посадки с натягом  - 0,12
Условия отверждения (выдержка/температура), мин/°С 30/20 90/20

Защитные покрытия Molykote L-0500 Spray и Molykote Metal Protector Plus относятся к классу адгезионных покрытий, поэтому к предварительной подготовке поверхности защищаемого изделия (тщательное очищение и обезжиривание) предъявляются высокие требования.

Покрытия наносятся на обработанную поверхность с расстояния 15…20 см в виде спрея или кистью и выдержке при температуре +20 °С.

При отверждении растворитель испаряется, а на обработанном изделии остается тонкая защитная пленка.

Покрытие Molykote L-0500 Spray образует твердый алюминиево-цинковый термостойкий слой, защищающий голые металлические поверхности, точки сверления и сварки. При обработке стальных и чугунных поверхностей он образует анодное покрытие, обеспечивающее эффективную электрохимическую защиту от коррозии даже при нарушении целостности слоя. Molykote L-0500 Spray применяется также для ремонта поврежденных оцинкованных поверхностей и может использоваться в качестве антикоррозионной грунтовки для всех типов красок (см. подробнее).

Покрытие Molykote Metal Protector Plus изготовлено на основе синтетического воска и обеспечивает эффективную изоляцию поверхности защищаемого металла от окружающей среды. Синтетический воск характеризуется высокой адгезией, повышенной твердостью, высокой антикоррозионной стойкостью  и температурой плавления до +120 °С. Введение в состав покрытия ингибитора коррозии позволило получить продукт, обеспечивающий эффективную долговременную защиту изделия от коррозии.

Кроме того, покрытие Molykote Metal Protector Plus характеризуется низким коэффициентом трения и хорошей совместимостью с пластмассами и эластомерами, что обеспечивает возможность его применения для смазки пластиковых и резиновых деталей, а так же в посадках с натягом  (см. подробнее).

 

3. Общие сведения о технологических покрытиях

Технологические покрытия применяются
   • для защиты металлических заготовок и деталей от окисления, обезуглероживания,
     газонасыщения, обезлегирования; 
   • в качестве высокотемпературной смазки при ковке, штамповке, прокатке, прессовке,
     термической обработке различных сталей, титановых, тугоплавких,
     жаропрочных и других сплавов; 
   • в сварочном производстве для предотвращения разбрызгивания металла.

Применение технологических покрытий позволяет значительно улучшить технико-экономические показатели металлообрабатывающих производств, например, сократить потери металла, снизить трудоемкость операций обработки, сократить цикл производства изделий.

Наиболее эффективным и доступным способом защиты от окислений в технологических процессах является применение покрытий. Индивидуальная защита деталей покрытиями позволяет не только исключить окисление поверхности и выгорание легирующих элементов, но и использовать данный способ защиты без каких-либо дополнительных капитальных затрат на обычном термическом оборудовании. Покрытия обеспечивают получение однородной микроструктуры в поверхностном слое деталей и заготовок, гарантируют получение высоких антикоррозионных и механических свойств.

Внедрение покрытий устраняет необходимость применения печей с контролируемой атмосферой, контейнеров из коррозионностойкой стали, сокращает расход инертных газов. Кроме того, при применении технологических покрытий снижается трудоемкость термообработки деталей и последующей очистки их поверхности, сокращается продолжительность производственного цикла, расход специально подготовленного песка для пескоструйной очистки, повышается качество поверхности и надежность деталей, исключаются потери нержавеющих сталей на угар.

Особое значение технологические покрытия приобретают в целях снижения адгезии между поверхностью заготовки и инструментом и уменьшения толщины деформируемого слоя при обработке металлов давлением. Так, например, применение технологических покрытий заготовок при изотермической штамповке позволяет значительно снизить удельное усилие в операциях и увеличить стойкость штампов, а также создать надежную разделительную стенку между деформируемой заготовкой и штампом в процессе деформации и обеспечить легкое удаление заготовки из штампа.

 

4. Технологические покрытия Molykote

В настоящее время линейка технологических покрытий Molykote включает в себя два наименования (табл. 3):
   • Molykote Metalform – прозрачный раствор воска, применяемый в технологических
     операциях обработки металлов пластическим деформированием;
   • Molykote S-1010 Spray – прозрачное покрытие на водной основе в аэрозольной упаковке
     для защиты деталей и инструментов от брызг при сварке.

Таблица 3. Технологические покрытия Molykote

Наименование показателя  Технологические покрытия
Molykote Metalform Molykote S-1010 Spray
Фасовка Ведра 4,5 кг 400 мл (аэрозоль)
Цвет Бесцветный
прозрачный
Бесцветный
прозрачный
Основные компоненты Синтетический воск  -
Присадки Ингибитор коррозии  -
Прочие составляющие Растворители  -
Диапазон рабочих температур, °С -60...+120 0...+100
Кинематическая вязкость при 40 °С, мм2/c - <50
Плотность при +20 °С, г/см3 0,76  -
Температура вспышки, °C 28 >61
Срок годности при хранении, лет 5 5
Нагрузка сваривания (испытание на четырехшариковой машине трения, 1450 об/мин/10 с), Н 1200  -
Показатель износа (испытание на четырехшариковой машине трения, 1450 об/мин/400 Н/1 ч), мм 0,85  -

 

4.1. Применение технологического покрытия Molykote Metalform при обработке металлов давлением

При обработке металлов давлением определяющее значение имеют три основных фактора:
   - пластичность обрабатываемого металла;
     адгезия между инструментом и обрабатываемым металлом;
     пластичность поверхности металлической заготовки.

При действии высокого давления поверхность заготовки деформируется, в результате чего увеличивается площадь контакта и, следовательно, силы адгезии между поверхностями. Известно, что улучшить процессы обработки металлов давлением можно путем создания на поверхности заготовки тонкого прочного слоя вещества с пределом текучести, значительно меньшим, чем у базового металла. Такой слой уменьшает работу, затрачиваемую на преодоление адгезии, и способствует более равномерному уменьшению размеров изделия в процессе его обработки. При наличии тонкого смазывающего слоя деформация поверхности металла становится более равномерной. В результате силы, прилагаемые при обработке металлов давлением, действуют более эффективно, и можно сильнее уменьшать размеры изделия за одну операцию.

Кроме того, адгезия металла к рабочему инструменту во время процесса обработки вызывает дополнительную деформацию поверхностных слоев. Это затрудняет обработку металла и часто приводит к образованию поверхностных трещин, снижая срок службы инструмента. Если металл не обладает достаточной пластичностью и не может выдержать такую деформацию поверхностного слоя за один проход, то создаются условия, аналогичные задиру.

Чтобы устранить эти неприятные явления, необходимо предотвратить дополнительную деформацию металла или добиться того, чтобы она происходила лишь в тонком поверхностном слое. Это также удается осуществить при наличии на поверхности обрабатываемого металла очень тонкого, прочно связанного с ним слоя материала, имеющего меньший предел текучести и большую пластичность, чем основной металл. Низкое сопротивление сдвигу позволяет такому слою даже в условиях значительного напряжения сдвига расширяться вместе с поверхностью металла и прочно удерживаться на ней. В результате даже большая деформация не может оказать влияния на силы, необходимые для изменения формы и размеров деталей из обрабатываемого металла.

Технологическое покрытие Molykote Metalform на основе синтетического воска образует на поверхности заготовки тонкий бесцветный прозрачный слой высокой прочности с низким коэффициентом трения. Покрытие продляет срок службы инструментов и характеризуется высокой эффективностью даже в очень малых количествах (в виде тонкопленочной смазки).

Особую эффективность покрытие Molykote Metalform показывает при использовании в технологических операциях обработки давлением на высокосортных сталях и алюминии. Покрытие пригодно для холодной штамповки аустенитных и ферритных сталей, алюминия и его сплавов, меди и латуни; успешно используется для глубокой вытяжки, чеканки, штамповки, изгибания, холодной экструзии и холодной ковки алюминия, для калибровки металлических деталей. Благодаря низкому коэффициенту трения этот раствор синтетического воска также широко используется в качестве незагрязняющей смазки в целлюлозно-бумажной промышленности, для смазки самонарезающих винтов, режущих лезвий, направляющих, мебельных петель, шарниров и т.п. (см. подробнее).

 

4.2. Применение технологического покрытия Molykote S-1010 Spray в сварочном производстве

Разбрызгивание металла в процессе сварки зависит от следующих основных факторов:
   • толщины свариваемого металла;
   • метода сварки;
   • xимического состава сварочных электродов.

При электрической сварке в атмосфере инертных газов на разбрызгивание металла оказывают влияние также природа газовой среды, сила тока и длина дуги.

Разбрызгивание металла при сваривании деталей предполагает необходимость последующей обработки (шлифовки) сварного изделия. В свою очередь, попадание брызг застывшего металла на свариваемые детали, не подлежащие последующей обработке, неприемлемо уже потому, что ухудшает их внешний вид. Разбрызгивание нежелательно и с металлургической точки зрения, поскольку при сварке массивных деталей попадание раскаленных капель металла на сравнительно холодную поверхность стали может вызвать образование микротрещин.

Образование трещин зависит от состава стали, однако если деталь достаточно массивна, то трещины могут появляться даже в изделиях из малоуглеродистых сталей. Наличие микротрещин категорически недопустимо в резервуарах высокого давления, паровых котлах и корпусах подводных лодок, поскольку со временем может приводить к возникновению аварийных ситуаций. Подогрев деталей перед сваркой существенно снижает опасность появления трещин, однако и в этом случае целесообразно применение противоразбрызгивающих покрытий. В данных условиях они выполняют функцию теплоизоляции и одновременно предотвращают прилипание металлических брызг к базовому металлу.

Противоразбрызгивающее покрытие Molykote S-1010 Spray на водной основе в аэрозольной упаковке удобно в применении, надежно защищает свариваемые детали и инструменты от брызг металла при сварке, допускает последующую окраску и легко удаляется путем смывания водой.

 

 

Other articles