Исследование Датского технического университета: морфология термически обработанного цинка обеспечивает катодную защиту эпоксидного покрытия до 70 дней

Репортаж от Wedoany，Исследование Датского технического университета (Technical University of Denmark) сравнило влияние морфологии частиц цинка на антикоррозионные свойства цинконаполненных эпоксидных покрытий и показало, что многоугольные угловатые частицы цинка, полученные в результате термической обработки, могут значительно продлить время катодной защиты и уменьшить распространение коррозии. Цинконаполненные покрытия широко используются для тяжелой антикоррозионной защиты стали, и их эффективность зависит от электрической связи между частицами цинка и подложкой, а также от электрохимической активности самого цинка. Исследователи сравнили покрытия, приготовленные из коммерческого сферического цинка (ZRC-CB) и термически обработанного цинка (T-ZRC-CB), причем последний был синтезирован путем контролируемого плавления и перекристаллизации при 450 °C с последующим медленным охлаждением со скоростью 2 °C/мин.

Обе рецептуры содержали одинаковое количество цинка и технического углерода. Частицы цинка, полученные в результате термической обработки, имели многоугольную и шестиугольную геометрию с более выраженными ребрами и углами, что контрастировало с гладкими сферическими частицами коммерческого эталона. Рентгеноструктурный анализ (XRD) показал, что обработанный цинк обнажил более высокую долю электрохимически активных кристаллографических плоскостей, особенно плоскостей (100), (101), (110) и (102), которые обладают более высокой поверхностной энергией и более низкой энергией растворения по сравнению с более стабильной плоскостью (002).

Измерения потенциала разомкнутой цепи (OCP) показали, что покрытие T-ZRC-CB достигало порога катодной защиты сразу после погружения и поддерживало катодную защиту почти 70 дней, что значительно дольше, чем 10 дней для эталонного покрытия ZRC-CB. Оценка распространения коррозии после 30-дневного воздействия соляного тумана в соответствии с ISO 9227:2022 дополнительно подтвердила улучшенные защитные свойства: покрытие T-ZRC-CB показало распространение коррозии всего 1,3 мм по сравнению с 2,6 мм для эталона. Электрохимическая импедансная спектроскопия (EIS) подтвердила эти результаты, показав более раннее повышение импеданса покрытия T-ZRC-CB, что объясняется более быстрым растворением цинка и быстрым образованием изолирующих продуктов коррозии, которые запечатывают поры и усиливают барьерные свойства. Испытания на адгезию в соответствии с ASTM D3359 и EN ISO 4624:2023 подтвердили отличную адгезию обоих покрытий к пескоструйной стальной подложке, при этом прочность на отрыв T-ZRC-CB достигла примерно 10,2 МПа.

Улучшение характеристик объясняется двумя взаимодополняющими механизмами. Во-первых, большее обнажение электрохимически активных кристаллографических плоскостей способствует более быстрому и эффективному жертвенному растворению цинка. Во-вторых, угловатая геометрия обработанных частиц создает множественные точки контакта между частицами цинка, а также с сетью технического углерода, что улучшает электрическую связь по сравнению с типичным одноточечным контактом сферических частиц. Примечательно, что добавление технического углерода перед термической обработкой предотвращает чрезмерное слияние частиц, сохраняя распределение частиц по размерам, подходящее для рецептуры покрытия (D50 = 6 мкм). Эти результаты открывают практический путь для усиления долгосрочной коррозионной защиты цинконаполненных эпоксидных покрытий без изменения состава пигмента.

Источник: Aminian, A. и др., Влияние морфологии частиц цинка на коррозионно-защитные свойства цинконаполненных эпоксидных покрытий. «Progress in Organic Coatings» (2026). https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2026.110194