При производстве алюминиевых профилей, предназначенных для строительства, естественных способностей "самозащиты" алюминия и его сплавов недостаточно. Длительный период эксплуатации строений и конструкций требует дополнительной антикоррозийной защиты.

Алюминий и его сплавы в большинстве случаев относят к материалам, стойким к коррозии. Однако, алюминий, как и другие легкие металлы, отличается большой чувствительностью к кислороду. В воздухе, или в иной кислородосодержащей среде, алюминий теряет блеск, покрываясь твердой и плотной пленкой окисла алюминия Аl₂О₃, которая не растворяется в воде. Эта пленка оберегает алюминий во влажной среде от дальнейшей коррозии.
Механизм коррозии алюминия, ее разновидности и устойчивость алюминия к воздействию различных химических соединений подробно рассматривались на страницах нашего журнала (см. журнал "Витрина" № 1(15)'2002, стр. 36-41). В большинстве случаев натуральная пленка окиси алюминия не является достаточной защитой от коррозии. К примеру, неорганические кислоты, даже при низкой концентрации, растворят алюминий. Сильное коррозионное воздействие оказывают фтор и едкие натр и калий. Низка сопротивляемость алюминия относительно соединений хлора и брома. Известковые и цементные растворы, мокрый бетон очень агрессивны по отношению к алюминиевым сплавам.
По этой причине при производстве алюминиевых профилей, предназначенных для строительства, естественных способностей "самозащиты" алюминия и его сплавов недостаточно. Длительный период эксплуатации строений и конструкций требует дополнительной антикоррозийной защиты.
К наиболее используемым методам относятся:
- анодированное окисление алюминия (согласно немецким исследованиям составляет 1 5% мирового производства строительных профилей);
- порошковое покрытие поверхности совместно с предварительной химической обработкой (85 % мирового производства).

Окрашивание и покрытие полимерами является способом антикоррозийной защиты алюминиевых конструктивных материалов. Методы и техника покрытия постоянно совершенствуется. Этому способствует постоянное возрастание спроса на алюминиевые профили и практически неограниченная цветовая гамма, дающая широкие возможности проектантам и архитекторам.
Материалы покрытия состоят в основном из вяжущих материалов, красителей и, в ряде случаев, растворителей. Краски без растворителей называют порошковыми, с растворителями - мокрыми красками.
Методы окрашивания в современном производстве можно разделить на:
- покрытие "на мокрое" - с использованием двух-компонентной краски с отвердителем, называемой в технической литературе краска DD или PUR-Lack.
Аппликация реализуется с помощью воздушного либо электронного распыления. Затвердение и полимеризация происходит при температуре окружающей среды либо при нагревании до 80-100°С. Краски PUR-Lack можно наносить как однослойным методом, так и методом с промежуточным слоем. Эти покрытия, состоящие из полиуретанов, дают очень хорошую стойкость к действию химикатов и высокую стабильность блеска. Одновременно они характеризуются высокой упругостью и постоянством цвета. Повреждения поверхности конструкции можно исправить после монтажа, не снижая качества изделия. Достигаемая в практике толщина покрытия составляет 50-80 мм;
- покрытие порошковое - называемой порошковым методом EPS (электронный слой порошка). Искусственные смолы наносятся методом напыления в один слой и "насухо". Расплавление и затвердение наступают при температуре 180-200⁰С. Самые современные материалы позволяют снизить температуру полимеризации до 160-180^оС. Минимальная толщина слоя должна превышать 60 мм. На практике главная роль принадлежит полиэфирным смолам, которые характеризуются высокой химической стойкостью и твердостью. Они переносят довольно значительные термические и механические нагрузки. Отличаются хорошей стабильностью блеска и постоянством цвета. Сейчас применяются полиуретановые смолы, дающие покрытие аналогичное полиэфирному, но с более высокой твердостью.
С момента выхода из полимеризационной печи все реакции заканчиваются. Обработанные изделия после охлаждения можно упаковывать и отправлять клиенту. Недостатком порошковых покрытий считается невозможность исправления с помощью порошка, а только с помощью тщательно подобранных двухкомпонентных материалов. С целью увеличения стабильности и защиты от коррозии применяется техника двухслойного нанесения полиэфирных смол, дающая возможность достижения толщины 90 и больше микрон. Особо надежную защиту дает комбинация порошковой краски с внешним прозрачным покрытием (TWIN COAT), стойким к атмосферному влиянию и поглощающим ультрафиолетовое излучение.

В зависимости от применяемых смол порошковые краски делятся на эпоксидные, эпоксидно-полиэфирные, полиэфирные, акриловые, полиуретановые для различного применения, с широкой цветовой гаммой и различным внешним видом: гладкие покрытия, со структурным эффектом, матовые и блестящие.
Использование разных порошковых красок позволяет предложить клиенту полную гамму цветов согласно международной системе RAL. В зависимости от индивидуальных желаний заказчика существует возможность удовлетворить все требования относительно структуры и блеска, примером чего могут быть металлизированные цвета, антично-металлические, а также с флюоресцентным эффектом либо с ограниченным блеском и структурным эффектом.
Система RAL включает 195 цветов порошковых красок и около 100 красок со специальными эффектами.
Основными европейскими производителями красок являются фирмы: бельгийская - OXYPLAST, австрийская - TIGER, швейцарская - IGP Pulvertechnic, английская - Fuller, норвежская - JOTUN, финская - TEKNOS, немецкая - BASF и многие другие.

Технология нанесения порошкового покрытия на поверхность алюминия предусматривает ее предварительную подготовку. Процесс подготовки металлической поверхности пред нанесением порошкового покрытия состоит из четырех основных этапов:

1. Физико-химический процесс очистки (обезжиривание) поверхности металла.
Назначение: освобождение поверхности от загрязнений (масел, смазок, грязи и т.д.) для беспрепятственного и быстрого прохождения последующей реакции. Этот процесс в основном одинаков для всех типов металла, т.к. структура и тип металла на него не влияют.

2. Химический процесс конверсии металла.
Назначение: защита металла от коррозии с одновременным увеличением адгезии краски к поверхности металла (создание особой микроструктуры кристаллов поверхностного слоя).
В данном случае природа обрабатываемого металла имеет определяющее значение. Для стали и алюминия химизм процессов создания конверсионного слоя на поверхности металла существенно различается. В случае алюминия процесс проходит две стадии: удаление старой рыхлой оксидной пленки (т.н. "осветление" алюминия) и создание новой, обладающей повышенной плотностью и прочностью, а также особой микроструктурой, под действием сильного окислителя. В случае, если окислителем, под действием которого образуется этот слой, является соединение хрома, процесс называется хроматированием.
Для стали химизм процесса заключается в образовании на поверхности металла слоя фосфатов железа (для повышения антикоррозийной защиты в данный слой вводят ионы цинка, магния, никеля и т.д.). Данный процесс называется фосфатирование.
Процесс создания конверсионного покрытия на поверхности металла чрезвычайно чувствителен к таким величинам, как концентрация солей в растворе, наличие примесей, кислотность раствора (рН), температура, время протекания реакции и пр.

3. Промывка металла.
Назначение: удаление с поверхности металла осадка солей, остающихся при высыхании конверсионного раствора. В основном процесс сушки поверхности металла происходит при повышенных температурах и, так как большинство солей, содержащихся в конверсионном растворе, представляют собой кристаллогидраты, то в процессе сушки последние теряют кристаллизационную воду и превращаются в сильно гигроскопичные соли. Любой слой полиэфирной краски содержит в своей структуре микроскопические поры, через которые он может пропускать влагу, а содержащиеся под слоем краски гидрофильные соли эту влагу адсорбируют. В результате на поверхности образуются мелкие пузыри и вздутия краски.

4. Сушка металла.
Назначение: удаление остатков воды, капель с поверхности металла перед нанесением порошкового покрытия. Рекомендуемая температура на поверхности металла не должна превышать 65° (для алюминия).

Основных способов нанесения порошковой краски есть два - электростатический и трибостатический.
Электростатический способ заключается в электризации флюидизированного (смешанного с воздухом) порошка с помощью высоковольтных электродов до напряжения 60-70 кВ с последующим осаждением заряженного порошка на поверхность заземленной детали. Этот способ применим практически для всех видов порошковых красок, но имеет один существенных недостаток: в деталях сложной конфигурации возникает эффект клетки Фарадея, что не позволяет порошку осаждаться в труднодоступных местах.
Трибостатический способ заключается в электризации флюидизированного порошка трением за счет специальной конструкции пистолета. Но целый ряд металлизированных и структурных порошков не пригоден к использованию данного метода. На упаковке порошковой краски производитель указывает пригодность или непригодность трибостатического метода.
Известны следующие европейские фирмы-производители оборудования для нанесения порошковых красок: Wagner, GEMA, BOLLHOFF, EPS и др. Порошковые краски наносятся в специальных камерах, исключающих попадание порошковой краски в воздушное пространство цеха. Нанесение порошковой краски производится с помощью специальных пистолетов автоматически - роботами-манипуляторами либо вручную оператором. Краска, не попавшая на деталь, с помощью системы рециклинга, включающего циклоны, сита, фильтры, возвращается для повторного использования. Система рециклинга позволяет использовать 97-98% порошковой краски.

Непосредственно после нанесения порошкового покрытия происходит его полимеризация. Для этого существуют специальные печи, которые позволяют выдержать условия полимеризации, требуемые изготовителем порошковой краски. Как правило, это составляет 190°С на протяжении 10 мин. Следует подчеркнуть, что указанная температура - это температура детали, а не окружающего воздуха. Необходимо тщательно соблюдать зависимость времени пребывания в печи и массы детали.

Все вышеизложенные требования позволяют получить надежное, стойкое полимерное покрытие, позволяющее защитить металлические изделия от коррозии и придать им прекрасный эстетический вид. В Европе существуют системы качества, подтверждаемые сертификатами Qualicoat, GSB и BS. Качество архитектурного материала зависит от качества химической обработки и высокого качества полиэфирного покрытия.

Литература:
1. Systemy, technologie, obiekty.
2. Материалы Henkel Surface Technologies.