Обработка поверхности металла на биооснове

Покрытия, масла и ингибирующие плёнки объединяют коммерчески потому, что все они ложатся на металл. Физически же они защищают тремя разными механизмами, и подстановка, пересекающая эти границы, подстановкой не является.

Три механизма, а не один#

Барьерная защита замедляет перенос воды, кислорода и ионов к металлу. Ингибирование химически вмешивается в электродные реакции, когда те до него добрались. Протекторная защита делает покрытие анодным по отношению к основе: цинкнаполненные грунты корродируют предпочтительно и катодно защищают сталь под собой.

Повреждение переносит только протекторный механизм. Царапина сквозь барьерное покрытие обнажает голый металл, и покрытие тут не поможет; царапина сквозь цинкнаполненный грунт по-прежнему защищена, потому что окружающий цинк поставляет через неё электроны. Эпоксид на биооснове — система барьерно-ингибирующая, и сравнивать её надо с другими барьерными системами, а не с цинкованием.

Барьеры текут, а решает адгезия#

Измеренная проницаемость ставит вопрос неудобно: количество воды и кислорода, диффундирующее сквозь типичное неповреждённое органическое покрытие, больше того, что нужно для поддержания наблюдаемой под ним скорости коррозии. Значит, покрытия работают не тем, что не пускают воду.

Настоящую работу делают два свойства.

Влажная адгезия. Вода, дошедшая до границы раздела, пытается вытеснить полимер с поверхности оксида. Если адгезия переживает погружение, места для слоя электролита нет и коррозионный элемент не образуется. Если не переживает — вода копится на границе, и коррозия идёт под плёнкой, выглядящей целой. Поэтому подготовка поверхности определяет работу покрытия сильнее всего: плохо очищенная или неверно шероховатая основа даёт отказ независимо от качества самого покрытия.

Ионное сопротивление. Плёнка с высоким электрическим сопротивлением ограничивает ток, который способен пропустить коррозионный элемент, даже там, где электролит присутствует, поскольку элементу нужен ионный путь между анодом и катодом.

Характерный вид отказа — катодное отслаивание: коррозия, начавшаяся у дефекта, порождает на соседних катодных участках гидроксид, и возникающий высокий местный pH гидролизует связи полимера с оксидом, так что отслоение расползается от повреждения под окружающей плёнкой.

Что на самом деле дают биосмолы#

Требовательное условие здесь — ароматичность. Работа покрытия держится на плотности сшивки и температуре стеклования, а твёрдость, химстойкость и Tg выше рабочей температуры дают именно жёсткие ароматические кольца в остове. Большинство биосырья алифатично, а алифатические участки гибки и проницаемы — потому эпоксидированные растительные масла обычно служат ударными модификаторами и разбавителями, а не смолой целиком.

По-настоящему полезных возобновляемых ароматических источников немного. Карданол из жидкости скорлупы кешью — фенол с длинной ненасыщенной боковой цепью: фенольное кольцо даёт ароматический остов и реакционную способность для эпоксидной и феналкаминовой химии, а боковая цепь обеспечивает внутреннюю пластификацию и гидрофобность. Лигнин — крупнейший возобновляемый источник ароматики; его фенольные гидроксилы делают его и перехватчиком радикалов, и поглотителем УФ, а препятствия ставит его же строение: неоднородность между источниками и плохая растворимость из-за конденсированной нерегулярной сети.

Оговорка о проводящем наполнителе#

Графен и подобные ему пластинки добавляют, чтобы удлинить путь диффузии, заставляя проникающие вещества обходить непроницаемые пластинки вместо прохода сквозь полимер, — эффект реальный и измеримый при хорошем распределении и ориентации пластинок.

Есть и встречный риск, которому место в любом честном изложении. Графен электропроводен и катоден по отношению к стали. Если наполнения хватает для перколяции и наполнитель достигает основы у дефекта, он способен сработать протяжённым катодом и ускорить местную коррозию — ровно то, что барьерная добавка должна была предотвратить. Поэтому качество диспергирования и степень наполнения здесь не просто параметры процесса: они определяют знак результата.