材料腐蝕與涂裝防護技術
材料腐蝕是全世界面臨的一個嚴重問題。腐蝕不僅消耗了人們 創(chuàng)造的寶貴財富,而且破壞了生產(chǎn)、生活等許多活動的正常運行。 腐蝕和環(huán)境污染的關系也越來越引起人們的關注。為了防止腐蝕, 人們創(chuàng)造了各種各樣的防腐蝕辦法,其中涂層防腐更為活躍。防腐 涂料和涂層技術,實際就是尋找可以與介質環(huán)境抗爭的涂層材料, 來替代金屬表面,使之退居“二線”,進而保全金屬構件或設備的整 體及其正常運作。

一、腐蝕的機理
1.化學腐蝕
金屬的化學腐蝕是金屬在干燥氣體(如氧、氯、硫化氫等)和非電解質溶液中進行化學反應的結果?;瘜W反應作用引起腐蝕,在腐 蝕過程中不產(chǎn)生電流。金屬的化學腐蝕只在特定的情況下發(fā)生,不 具普遍性。例如:金屬的氧化 M+O→MO。
2.電化學腐蝕
金屬和介質發(fā)生電化學反應而引起的腐蝕,在腐蝕過程中有陽極和陰極區(qū),電流可以通過金屬在一定的距離中流動,如金屬在各 種電介質溶液(如海水、酸、堿、鹽溶液、潮濕大氣等)中的腐蝕。 在一般情況下,電化學腐蝕主要為微電池腐蝕和濃差電池腐蝕。
3.化學或電化學加機械因素的腐蝕
這是多因素引起的腐蝕。由于各種因素的相互作用,往往產(chǎn)生非常激烈的腐蝕,一般包括應力腐蝕、腐蝕疲勞、空蝕腐蝕等。
二、涂裝防護的作用
由于腐蝕與防護科學的理論和新技術不斷被引用到涂料研究開發(fā)中,對于涂料防腐作用的認識也在不斷加深和完善,同時借鑒這 些原理又開發(fā)出許多防腐涂料的新品種。目前,大家比較認可的涂 裝防腐作用可以歸納為4 個方面。
(1)屏蔽作用
優(yōu)良的防腐涂料可以阻止或抑制水、氧氣、離子透過漆膜,使腐蝕介質與金屬隔離,從而防止形成腐蝕電池或抑制其活動。
(2)漆膜的電阻效應
在腐蝕電池的回路中,人們無法阻止在金屬內部電子從陽極向 陰極流動,但電絕緣性良好的漆膜卻可以抑制溶液中陽極金屬離子 的溶出和陰極放電現(xiàn)象。
(3)顏料的緩蝕作用和鈍化作用
顏料是涂層的重要組成部分。大多數(shù)堿性顏料能與漆膜含有的植物油酸以及有機漆膜氧化降解產(chǎn)生的低分子酸生成皂類化合物。 他們可以降低漆膜的吸水性和透水性,并有緩蝕作用。在防銹底漆 中經(jīng)常采用活性較大的防銹顏料,如鉻酸鹽類等,他們對底材金屬 有一定的鈍化作用。
(4)陰極保護作用
在涂料中加入大量的作為陽極的金屬粉,以涂料的施工方法覆蓋在金屬的表面上形成保護層。在腐蝕過程中,它作為陽極被腐蝕, 機體金屬被保護。富鋅底漆就是此類代表。
三、材料表面處理
被涂材料表面在涂裝前是否經(jīng)過必要的表面處理,使其達到表面平整光潔,無焊渣、銹蝕、酸堿、水分、油污等污物,是保證涂 裝的關鍵。例如,如果被涂物表面有油或有水,涂裝后有可能難以 形成連續(xù)涂膜,即使形成了連續(xù)涂膜,也會嚴重的影響涂膜的附著 力,使涂膜過早的剝落,失去其保護和裝飾作用。被涂物表面的銹 蝕、酸堿等污物不除,也會帶來同樣的后果。因此,在涂裝前進行 完善的表面處理,對增強涂膜的附著力,更大地發(fā)揮涂料的保護和 裝飾作用,延長產(chǎn)品的使用壽命,起著極為重要的作用。防腐效果 的好壞,60%~70%在于表面處理和施工,即四分涂料,六分施工, 由此可見表面處理和施工的重要性。
(1) 除油
除油一般有幾種辦法:有機溶劑除油、化學除油、電化學除油 和乳化清洗除油。最常用的是化學除油和有機溶劑除油?;瘜W除油 利用油脂在堿性介質中發(fā)生皂化作用,分別將皂化油污除去,因此, 也叫熱堿除油法,這種除油效果最好。有機溶劑除油是利用溶劑對 油脂的溶解作用而清除油污的辦法,只適用于輕度油污的工件。常 用汽油、丙酮、苯類等溶劑。溶劑毒性大,易于著火,除油不太干 凈。
(2)除銹(主要指黑色金屬)
除銹有幾種方法:手工除銹、機械除銹、噴射除銹、化學除銹等。前三種除銹效果一般不佳,如果物件面積較大,很難清除干凈。 化學除銹利用銹的氧化物與酸溶液發(fā)生化學反應,將表面銹層溶解、 剝離以達到除銹的目的,所以又稱“酸洗”除銹。表面除銹的好壞, 對涂層的耐久性影響很大。瑞典科學家曾做過大規(guī)模曝曬實際試驗, 試驗結果表明,除銹好壞可使涂膜耐用年數(shù)相差4倍以上。
四、涂料的選用
如前所述,防護涂料的品種很多,性能各異,被保護的對象多種多樣,使用條件各不相同??傊疀]有“萬能涂料”可以適應各種 用途。因此,選擇涂料是十分重要的。但是,一種優(yōu)異的防腐蝕涂 料必須具備以下特征:
(1)耐腐蝕性能好
所謂涂料的耐腐蝕性是指其固化涂層對它所接觸的腐蝕介質(如水、酸堿、鹽、各種化學藥品、廢液、化工氣體等),在物理性 質和化學性質方面都是穩(wěn)定的,即不被腐蝕介質溶脹、溶解,也不 被腐蝕介質所破壞、分解,不和腐蝕介質發(fā)生有害的化學反應。
(2)透氣性和滲水性要小
涂層一般都有~定的透氣性和滲水性,為此必須選用透氣性小的成膜物質和屏蔽作用大的涂料。
(3)要有良好的附著力和一定的機械強度
涂膜能否牢固地附著在金屬基體上,是其否發(fā)揮防腐作用的關 鍵因素之一;除此之外,固化涂膜還應具有一定的物理機械強度, 以承受在工作條件下的應力。
(4)涂料成本和涂裝費用低
在一般情況下,涂裝的保護費用要低于其它的保護方法。施工費用高于涂料本身的費用??傊瑢嶋H中往往會出現(xiàn)這樣的情況,某一涂料品種耐腐蝕性能很好,但對基材附著力和機械性能不佳而無法使用。為了解決耐 腐蝕性能和機械性能之間的矛盾,常常采用幾種涂料復配的方法。
五、結束語
材料的腐蝕與防護,一直是一對矛盾。腐蝕是自然的,特別在惡劣的環(huán)境下,例如:沿海地帶(嚴重的鹽霧、空氣濕熱)、酸霧地 區(qū)(如 H2S、S02、C02、CO、N02 等)、大型化工和石油化工加工廠周 圍、大型火力發(fā)電廠附近等地區(qū),腐蝕的程度更為嚴重。人們不能 從根本上抑制腐蝕的發(fā)生,但可以設法對腐蝕材料進行保護,使其 腐蝕的速度減慢。在這一過程中,人們創(chuàng)造了各種防腐的方法,涂 料防腐是其中最為廣泛使用的一種。為能夠形成完善的防腐涂層, 應當做好:選用合適的涂料體系;制訂最佳的涂裝工藝;進行正確 的表面處理;嚴格執(zhí)行涂裝程序管理。
六、夢能服務與支持
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油漆樣品適用范圍:
用于新建項目:驗證油漆配套的可行性、檢驗附著力、效果圖與實際顏色的色差。
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