Summaries
The objectives of this work were to study the efficiency and the mechanism of the anticorrosive action of calcium-exchanged silica in paints. The anticorrosive properties of the pigment were evaluated by following the electrochemical behaviour of a steel electrode in the pigment suspension and analysing the protective layer formed on it. In a second stage, solvent-borne paints were formulated with 30% by volume (v/v) of the total pigment content. The selected PVC/CPVC (pigment volume concentration/critical pigment volume concentration) ratio was 0.8. Two resins were chosen as film-forming materials: an alkyd and an epoxy. The performance of the resulting anticorrosive paints was assessed by accelerated (salt-spray and humidity chambers) and electrochemical tests (corrosion potential, ionic and polarisation resistance).
It was demonstrated that the anticorrosive performance of paints pigmented with calcium/silica is at least equal or better than that obtained with paints containing zinc phosphate. Good correlation was obtained between accelerated and electrochemical tests.
Steel passivation by calcium-exchanged silica is a complex process accomplished by the high pH of the pigment suspension and the deposition of a siliceous film on the steel surface.
Résumé
Les objectifs de cette étude étaient d’étudier l’efficacité et le mécanisme de l’action anticorrosive dans les peintures de la silice qui a été l’objet d’une échange ionique par le calcium. Les propriétés anticorrosives ont été évaluées selon le comportement électochimique d’une électrode en acier dans la suspension du pigment et l’analyse de la couche protectrice qui s’y est formée. Au cours d’une deuxième étape des peintures diluables au solvant ont été formulées avec 30% en volume (v/v) du contenu pigmentaire total. Le rapport CPV/CPVC (concentration pigmentaire volumique/concentration pigmentaire volumique critique) était de 0.8. Deux résines ont été choisies pour la formation de feuil: une résine alkyde et une résine époxy. La performance des peintures anticorrosives qui en sont provenues a été évaluée par le moyen des essais accélerés (enceintes d’essais en brouillard salin et en humidité) et des essais électrochimiques (potentiel de corrosion, résistance ionique, résistance de polarisation)
Il a été démontré que la performance anticorrosive des peintures pigmentées par calcium/silice au moins égalait, ou même éclipsait celle qui était obtenue par les peintures contenant le phosphate de zinc. Il y avait un bonne corrélation entre les essais accélérés et les essais électrochimiques.
La passivation des aciers par la silice/calcium est un procédé complex mené à bout grace au pH pigmentaire élevé et à la déposition des feuils siliceux sur la surface de l’acier.
Zusammenfassung
Das Ziel dieser Arbeit war es, die Wirksamkeit und den Wirkungsmechanismus der antikorrosiven Wirkung von Kalzium-ersetzten Silikaten in Farben zu erforschen. Die antikorrisive Wirkung des Pigmentes wurden mittels der elektrochemischen Reaktion einer Stahlelektrode in der Pigmentsuspension beurteilt und durch eine Analyse der schützenden Schicht die sich auf der Elektrode gebildet hat. In einem zweiten Schritt wurden lösungsmittelhaltige Farben hergestellt mit einem Silikatgehalt von 30% bei Volumen, bezogen auf den gesamten Pigmentgehalt. Wir wählten ein PVC/CPVC (Pigmentvolumenkonzentration zu kritischer Pigmentvolumenkonzentration) Verhältnis von 0.8. Wir verwendeten zwei verschiedene Harze als Filmbildner in diesen Farben: ein Alkyd und ein Epoxidharz. Die Leistung der entstandenen korrosionshemmenden Farbe wurde durch beschleunigte Tests (Salzsprüher und Luftfeuchtigkeitsräume) und eletrochemische Tests (Korrosionspotential, ionischer Widerstand, Polarisationswiderstand) ermittelt.
Die Tests zeigten daß die korrosionshemmende Wirkung von Farben mit Kalzium/Silizium genausogut oder besser war als die Leistung von Farben mit Zinkphosphat. Wir fanden auch eine gute Korrelation zwischen den beschleunigten Tests und den elektrochemischen Tests.
Die Passivierung von Stahl durch Kalzium-ersetzte Silikate is ein komplizierter Vorgang der durch den hohen pH-Wert der Pigmentsuspension und die Absetzung eines Silizium-haltigen Filmes auf der Stahloberfläche erreicht wird.
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References
Meyer G, ‘Uber zinkphosphat und bariumchromat als moderne korrosionsinhibitoren’,Farbe und Lack,69, (7), 528–32, 1963
Romagnoli R, and V F Vetere, ‘Non-pollutant corrosion inhibitive pigments: Zinc phosphate, a review’,Corrosion Reviews,13, (81), 45–64, 1995
Barraclough J, and J B Harrison, “New leadless anti-corrosive primers”,JOCCA,48, (4), 341–55, 1965
del Amo B, R Romagnoli and V F Vetere, ‘Study of the anticorrosive properties of zinc phosphate and zinc molybdenum phosphate in alkyd paints’,Corrosion Reviews,14, (1–2), 121, 1996
Blustein G, B del Amo and R Romagnoli, ‘The influence of the solubility of zinc phosphate pigments on their anticorrosive behaviour’,Pigment & Resin Technology,29, (2), 100–7, 2000
Chromy L and E Kaminska, ‘Non-toxic anticorrosive pigments’,Progress in Organic Coatings,18, (4), 319–24, 1990
Gerhard A and A Bittner, ‘Second generation phosphate anti-corrosive pigments. Formulating rules for full replacement of new anti-corrosive pigments’,JCT,58, (740), 59–65, 1986
Bittner A, ‘Advanced phosphate anticorrosive pigments for compliant primers’,JCT,61, (777), 14–118, 1989
Noguchi T, J Nahono, M Kabayashi, M Nagita, M Kinugasa and M Murakami, ‘Studies on the anticorrosive properties of aluminium triphosphate pigments’,PPCJ,174, (4133), 888–91, 1984
Takashashi M, ‘Characteristics and applications of the triphosphate as a special chemical’,PPCJ, 281–4, 10th April 1984
Deya M C, V F Vetere, R Romagnoli and B del Amo, ‘Aluminum triphosphate pigments for anticorrosive paints’, to be published inPigment & Resin Technology
Vetere V F, M C Deya, R Romagnoli and B del Amo, ‘Calcium tripolyphosphate: an anticorrosive pigment for paints’, accepted for publication inJCT
Svoboda M and J Mleziva, ‘Properties of coatings determined by anticorrosive pigments’,Progress in Organic Coatings,12, 251–97, 1984
Sekine I, and K, Sakaguchi, ‘Effects of pigment composition on corrosion protection by ferrite paint films’,Corrosion Engineering,38, 3–12, 1989
Kalendová A, ‘Alkalising and neutralising effects of anticorrosive pigments containing Zn, Mg, Ca and Sr cations’,Progress in Organic Coatings,38, 199–206, 1999
Haagenson K A and R T Ross, ‘Modified barium metaborate: a non-lead, non-chromate corrosion inhibitor for alkyd paint’,Pigment & Resin Technology,8, (7), 5–13, 1979
Skoulikidis Th N and P Vassiliou, ‘New anticorrosive paints’, 6th International Congress on Marine Corrosion and Fouling, Proceedings, 335–46, Athens, 5th to 8th September 1984
Leidheiser H, Jr ‘Mechanism of corrosion inhibition with special attention to inhibitors in organic coatings’,JCT,53, (678), 29–39, 1981
Fletcher T, ‘Ion exchange pigments for anticorrosive coatings’,European Coatings Journal,9, 553–63, 1991
Goldie B P F, ‘Calcium-exchanged silica anti-corrosion pigment: A review’,JOCCA,9, 257, 1988
Fletcher T, ‘La technologia dello scambio ionico nella protezione anticorrosiva’,Piture e Vernici,64, (1), 29–45, 1988
Giúdice C A, J C Benítez and V J D Rascio, ‘Study of variables which affect dispersion of antifouling paints in ball mills’,JOCCA,63, (4), 153–8, 1980
Sadtler Research Laboratories. The Sadtler Standard Spectra. Inorganic and Related Compounds,1–4, Sadtler Research Laboratories (Researchers, Editors and Publishers), Division of Bio-Rad Laboratories Inc., Philadelphia, PA, 1976
Vasconcellos L W, I C P Margarit, O R Mattos, F L Fragata and A S B Sombra, ‘Inhibitory properties of calcium-exchanged silica epoxy paintings’,Corrosion Science,43, 2291, 2001
Bennet M, M Houlton and R Hawes, ‘The improvement by a CVD silica coating of the oxidation behaviour of a 20%Cr/25%Ni niobium stabilised stainless steel in carbon dioxide’,Corrosion Science,22, (2), 111, 1982
Szauer T, ‘Electrical and electrochemical resistance for the evaluation of protective non-metallic coatings’,Prog Org Coat,10, 157, 1982
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Romagnoli, R., Deyá, M. & del Amo, B. The mechanism of the anticorrosive action of calcium-exchanged silica. Surface Coatings International Part B: Coatings Transactions 86, 135–141 (2003). https://doi.org/10.1007/BF02699625
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DOI: https://doi.org/10.1007/BF02699625