Коррозионная стойкость электролитически луженой жести определяется совокупностью защитных свойств оловянного покрытия, пассивной пленки и слоя лакокрасочного покрытия.
Назначение пассивной пленки – повышение стойкости белой жести против атмосферной коррозии при транспортировке и хранении и улучшение адгезии лака к оловянному покрытию. В процессе пассивации возникшие при оплавлении оксидные пленки растворяются, а образующиеся равномерные по составу искусственные пленки повышают защитную способность покрытия и обеспечивают необходимую адгезию к наносимым лакам и эмалям.
Защитные свойства пассивных пленок пропорциональны содержанию металлического хрома, при низкой его концентрации пассивная пленка получается рыхлой, легко подвергается истиранию и загрязняет поверхность жести. Некачественная пассивная пленка образуется при нарушении токовых режимов, недостаточной ширине анодного ряда, несвоевременной чистке анодов и замене растворов, из-за конструктивных недостатков анодных рам и анодов.
По данным ЦНИИ ЧМ удовлетворительное качество пассивной пленки обеспечивается при общем содержании хрома от 0,070 до 0,120 мг/дм2, содержании металлического хрома 0,030-0,050 мг/дм2 (остальной хром в трехвалентной форме).
По литературным данным оптимальная толщина пассивной пленки ~ 0,01 мкм (~0,10 мг/дм2).
Для уточнения состава пассивной пленки, имеющей наилучшей эксплуатационные характеристики была изготовлена, и затем испытана на консервном комбинате опытная партия жести, качественные и эксплуатационные характеристики которой приведены в таблице 1.
Таблица 1 — Качественные и эксплуатационные характеристики жести с различным содержанием хрома в пассивной пленке.
Как видно из представленных данных, наилучший результат получен при содержании хрома выше 0,07 мг/дм2. При более низком содержании хрома в пассивной пленке имеет место высокая скорость коррозии и низкая стойкость лакового покрытия.
Защитные свойства пассивной пленки жести электролитического лужения можно оценить по критерию пористости оловянного покрытия (коррозионной стойкости).
Жесть электролитического лужения из-за низкой толщины оловянного покрытия не представляется возможным получить беспористой. Все поры являются потенциальными очагами коррозии.
Пористость оловянного покрытия — это показатель коррозионной стойкости жести, показывающий количество пор, которые имеют место на поверхности луженой жести, и могут стать очагами коррозии.
Поэтому, была построена частотная диаграмма изменения пористости покрытия от содержания хрома в пассивной пленке для I класса оловянного покрытия (рисунок 1).
Рисунок 1 — Влияние хрома на пористость белой жести
Как видно из диаграммы, при уменьшении содержания хрома в пассивной пленке, имеет место снижение коррозионной стойкости покрытия (увеличение количества пор).
При содержании хрома в пассивной пленке ниже 0,05 мг/дм2 пористость покрытия очень высокая, то есть коррозионный процесс протекает очень быстро. Низкий уровень коррозии достигается только при содержании хрома в пассивной пленке в диапазоне 0,07-0,120 мг/дм2. При снижении содержания хрома в пассивной пленке с 0,07 до 0,06 мг/дм2 происходит ускорение коррозии в 1,5 раза, а при снижении до уровня менее 0,05 мг/дм2 скорость коррозии увеличивается в 2 раза.
По опубликованным данным на предприятиях России стандартная масса хроматной пленки составляет 15-18 мг/м2 (0,15-0,18 мг/дм2). По данным исследований наилучшие результаты по коррозии получены при содержании хрома в пассивной пленке на уровне не ниже 0,14 мг/дм2.
Таблица 2 — Данные по качеству пассивной пленки
Следует отметить, что скорость появления очагов коррозии на поверхности белой жести зависит от большого количества факторов, в том числе коррозионной агрессивности атмосферы и особенностей климата у потребителя (наличие и количество загрязнений в атмосфере, влажность, перепад температуры и т.д). Кроме того, следует отметить влияние на коррозию качества упаковки жести, характера перемещения и условий хранения груза, наличие возможности попадания влаги. Известно, что на коррозионную стойкость белой жести влияют также толщина оловянного покрытия, шероховатость основы, количество неметаллических включений основы, снижение содержания хрома в пассивной пленке, недостаточное промасливание полосы. Чем дольше будет храниться луженая жесть, тем больше вероятность разрушения защитной хроматной пассивной пленки на ней. Однако, при наличии качественной пассивной пленки процесс коррозии будет протекать медленнее, и коррозия основы начнется позднее. Кроме того, не стоит забывать о положительном влиянии пассивной пленки на адгезию к лаковому покрытию
Известно, что в растворах винной кислоты на непассивированных образцах белой жести коррозионная точка появляется через 480 часов, а пассивированные в растворах трехвалентного хрома образцы не корродируют более 720 часов.
В растворе 3% NaСl на поверхности лакированной непассивированной жести под пленкой лака после 360 часов выдержки появляются пятна сульфидной коррозии. На образцах с пассивацией такая точка коррозии возникает спустя 480 часов.
Поэтому, для обеспечения поставки потребителю качественной белой жести снижение содержания хрома в пассивной пленке нецелесообразно.
Если исходить из опубликованных данных, что пассивированная жесть начинает корродировать через 720 часов (30 суток), а оптимальная толщина пассивной пленки 0,100 мг/дм2 (пористость 3,65 мг/дм2), то условно можно сказать, что при уменьшении толщины пассивной пленки до 0,06 мг/дм2 (пористость 5,24 мг/дм2) при прочих равных условиях коррозия ускорится в 1,5 раза, и начнется уже через 20 суток, а при толщине пассивной пленки 0,150 мг/дм2 начнет корродировать намного позднее. Однако, процесс коррозии может ускориться в присутствии морского воздуха, в промышленной зоне, при высокой шероховатости основы и т.д., то есть эти данные могут оцениваться только при наличии прочих равных условий, и показывают только влияние качества пассивации на защиту от коррозии.
Следует также отметить, что основным условием протекания процесса коррозии жести электролитического лужения является наличие на ее поверхности влаги, то есть коррозионной среды. Влага может конденсироваться вследствие перепада температуры, попадать на жесть из атмосферных осадков или при транспортировке морем из морской воды. И тогда процессу протекания коррозии будет способствовать нарушение целостности упаковки жести. При отсутствии влаги на поверхности белой жести, процесс коррозии жести протекать не будет.
