Основным принципом защиты черных металлов покрытием Zinga является принцип катодной (активной) защиты посредством жертвенных электронов. Принцип заключается в том, что один металл (цинк) расходуется для защиты другого металла (железа). Цинк подвергается коррозии гораздо медленнее, чем железо в большинстве окружающих сред.
Против коррозии — только цинкование
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 с размером частиц 12–15 мкм.
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, электролитическим осаждением (гальваностегией), газопламенным или плазменным напылением, шерадизацией и другими способами.
Пассивные 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.
Известны двойные системы защиты, включающие активный первый слой и пассивный второй (верхний). Причем, верхний барьерный слой (или слои) защищает первый цинковый слой от разрушения, обеспечивая ему дополнительную устойчивость к химическим и механическим воздействиям.
Покрытие Zinga является двойной системой, и защита, обеспечиваемая Zinga, двойственна:
- катодная защита (жертвенная), как у горячего оцинковывания, — активная защита,
- барьерная защита как у краски, — пассивная защита.
Zinga: 96% чистого цинка
Zinga — это промышленный высококачественный продукт, представляющий собой однокомпонентный жидкий состав, состоящий из электролитического цинка чистотой 99,995%, летучих веществ и связующих агентов.
При производстве Zinga используется цинковая пудра. Zinga содержит 96% атомизированного цинка чистотой 99,995%. Частицы цинка имеют овальную форму, что значительно увеличивает содержание цинка в покрытии и его электропроводность, а также улучшает сцепление с поверхностями даже с небольшой шероховатостью.
Нейтральные смолы и растворитель (ненасыщенные углеводороды) являются второй и третьей составляющими Zinga, также придающими покрытию уникальные свойства.
Это даёт Zinga способность создавать гальванические пары с железом, как и при обычной гальванизации цинком. При этом обеспечивается защита аналогичная защите, которую дает горячее оцинковывание. Покрытие Zinga действует в электролитическом растворе (морская вода и т.д.) как анод (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% цинкачистотой 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, что является характерным свойством именно 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 оцинковывания. 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
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 влияниям и 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.
В итоге на буе, покрытом Zinga, отсутствовали следы ржавчины (сталь покрытого Zinga буя не коррозировала вообще). Буй, подвергнутый горячему оцинковыванию, имел сильную ржавчину в нескольких местах, общая же площадь коррозии стали составила более 40%. Зинганизация является более эффективным методом, чем способ горячего оцинковывания.
Эластичность, термостойкость, легкое слияние слоёв
Благодаря смолам покрытие Zinga никоим образом не тверже металла, на который нанесено. Покрытие Zinga 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. Может в течение продолжительного времени выдерживать температуру от —40 до +150 °С, даже +160 °С 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.
Дополнительные слои могут наноситься через любой промежуток времени, т.е. всегда возможен частичный или полный ремонт покрытия с абсолютным восстановлением прежних свойств двойной защиты благодаря особым свойствам этого материала.