鋼橋梁處在跨越江河湖海的自然環境下，長期暴露在風雨、潮濕和被污染的環境中，為了保證鋼橋梁的安全營運，需要對橋梁鋼結構系統進行防腐保護，用于鋼橋梁的防腐蝕涂料應具有優異的物理力學性能，附著力強，耐磨損，抗剝離及耐候性能突出，良好的耐腐蝕性能。近年來冷噴鋅工藝的開發，為橋梁鋼結構新型長效防護系統提供了新的防腐技術和材料。

1 冷噴鋅的技術背景

追溯到20世紀中期，比利時b.v.b.a公司推出Zinga（鋅加）產品，首次實現高含鋅量金屬覆蓋的陰極保護防護防腐采用涂料涂裝工藝，標志著冷噴鋅工藝逐漸發展完善，由于當代建設越來越注重環保性能，在歐洲熱浸鋅工藝開始被代替。相對熱浸鋅而言，冷噴鋅更加環保，具有和熱浸鋅一樣優異的防腐蝕性能。各工業發達國家也紛紛開展了同類產品的研制和開發生產，例如日本的ROVAL（羅巴魯)、美國的ZRC和CRC、德國的WURTH等都有類似產品。

直至2000年底，比利時Zinga通過尚峰（上海）公司進入我國，2004年底日本ROVAL公司在上海馬陸鎮獨資建廠。國內有關科研團隊在引進Zinga的過程中，開展技術攻關工作。2001年底，深圳彩虹環保建材有限公司推出“強力鋅”冷噴鋅產品；2006年，無錫華東鋅盾科技有限公司推出ZD冷噴鋅產品。另外，國內先后有沈陽航達、珠海冠字涂料、上海昊鋅等冷噴鋅產品相繼投放市場。冷噴鋅產品在國內陸續在橋梁、鐵路、港口、電力和體育場等領域開始應用，由于其價格較普通的富鋅涂料高出許多，近年來開始出現大量的仿制產品，質量多不能保證，給整個市場帶來隱患。

圖1 臨海市伏龍大橋  圖2 上海崇明張網大橋

2 冷噴鋅的防腐蝕機理

冷噴鋅涂料是由經過原子法處理的超細鋅粉、樹脂以及揮發性溶劑等組成的單組分產品，其中鍍層的鋅含量高達96%，鋅粉純度在99.99%以上，鋅粉粒度為3~6μm，造就了冷噴鋅涂層對鋼材優異的防腐蝕性能。

圖3 超細鋅粉、樹脂、揮發性溶劑

冷噴鋅工藝是以涂裝方式把鋅粉涂刷在基材表面上的一種材料保護技術。是在常溫自然條件下就可達到熱鍍鋅、噴鋅、噴鋁的防銹效果的新型防腐工藝。因為其防腐原理和熱鍍鋅類似，具有陰極保護和屏障式保護雙重作用。所以冷噴鋅是替代傳統熱浸鋅、熱鍍鋅、熱噴鋅(鋁)的最佳材料。

陰極保護冷噴鋅漆膜中高純鋅含量達96%以上，采用的鋅原料純度高達99.995%，特殊處理的鋅粉表面，形態和粒徑互補，提供最佳陰極防護能力，即使冷涂鋅保護層有少許破損，鋅層下的鋼鐵也不會銹蝕，直至鋅消耗完，同時有效防止生銹擴散。

自封閉屏障式保護特殊的反應機理使得冷噴鋅涂層在涂裝后還可以隨時間推移進一步自封閉，形成致密屏障，有效隔絕腐蝕因子，大大提高防腐能力。冷噴鋅結合了兩種防銹方式的優點，雙重保護合二為一，突破傳統涂料顏基比限制，獲得極佳的長效防腐能力。冷噴鋅涂裝工藝還可以涂覆有機涂料涂層，同時也可以起到一定的裝飾作用。

圖4 冷噴鋅防腐原理簡圖

3 冷噴鋅和環氧富鋅油漆的比較

金屬腐蝕防護措施主要應用以下三個基本原理：

① 屏障保護。利用涂層膜形成屏障，將鋼鐵表面和環境中的電解質隔離，在鋼鐵表面形成一道對空氣中的水蒸氣和氧氣等的保護屏障。

② 化學抑制。在涂料中添加的有效化學成分，能抑制金屬陽極或陰極反應。

③電流（陰極）保護。利用涂料中的大量金屬（鋅、鋁等）粒子積聚對鋼鐵產生電流保護，如同在鋼鐵表面上形成鋅（鋁）陽極。

實際使用的一般金屬防護主要是應用陰極保護和屏障保護兩種防護功能，冷噴鋅兼顧這兩種防護體系的優點。同時，也是為了適應不同鋼結構對裝飾效果的要求，其配套油漆需要選用兼容的、品質有保障的高性能中間漆及面漆配套使用。冷噴鋅和環氧富鋅底漆的技術比較見下表：

表1 冷噴鋅和環氧富鋅油漆方案的技術比較

4 冷噴鋅的應用狀況

由于鋼橋梁長期暴露在風雨、潮濕和被污染的環境中，為了保證橋梁的安全運營，對橋梁鋼結構系統進行防腐保護顯得尤為重要。從上世紀50年代紅丹防銹漆加云鐵醇酸面漆到80年代的重防腐涂料，鋼橋的防腐壽命有較大提高。重防腐涂料僅能提供鋼橋10年左右的防腐壽命，直至上世紀90年代，國內開始在橋梁鋼結構采用熱噴涂和電弧噴涂金屬覆蓋層防腐方案。由于冷噴鋅防腐性能優異、施工方法簡單、靈活、方便，所以近年來涂膜鍍鋅已廣泛應用于橋梁各種鋼結構的腐蝕防護。

圖5 鋼結構橋梁腐蝕實例

圖6 冷噴鋅涂裝實例

5 存在的問題及對策

冷噴鋅是采用油漆的施工方式達到熱金屬防腐工藝的防腐性能和年限的一種先進防腐技術，具有優良的防腐性能和施工性能。冷噴鋅防腐配套體系這幾年被大規模應用于鋼橋梁的防腐涂裝上，然而其在應用中也存在一些問題。

1 冷噴鋅防腐配套體系相容性問題的成因及對策

冷噴鋅防腐配套體系分為單層體系和復合涂層體系，單層體系用于鋼橋梁內表面涂裝體系，復合涂層體系用于鋼橋梁外表面涂裝體系。單層體系為單獨采用冷噴鋅涂層，不復涂其他涂層；冷噴鋅復合涂層體系為冷噴鋅涂層上配套冷噴鋅封閉劑（或環氧云鐵中間漆）、耐候面漆的多道涂層。

冷噴鋅配套涂層在鋼橋梁防腐涂裝上的應用越來越廣泛，將近些年應用過的冷噴鋅配套體系進行列舉：在多個鋼橋梁涂裝施工時，冷噴鋅復合涂層體系經常會出現涂層附著力差的問題（涂層破壞在冷噴鋅和冷噴鋅封閉劑之間），導致涂層脫落。

圖7 涂層脫落

在排除施工環境影響、噴涂設備、施工人員技術水平等因素后，最終發現涂層附著力差是由于冷噴鋅和冷噴鋅封閉劑的相容性出現問題。具體原因如下：冷噴鋅由單組分的樹脂和鋅粉組成；冷噴鋅封閉劑與環氧中間漆成分類似，由多組分的環氧樹脂和填料等成分組成。在冷噴鋅涂層未實干的情況下進行冷噴鋅封閉劑(或中間漆)的施工，會出現局部咬底、涂層附著力差的問題。經實測分析發現，涂層破壞位置均不在中間漆和面漆之間，排除中間漆和面漆之間的問題。為了保證冷噴鋅復合涂層配套性，保證附著力滿足設計要求，施工現場提出如下解決方案：

（1）冷噴鋅封閉劑（或中間漆）和冷噴鋅盡量采用同一供應商提供的產品或和冷噴鋅具有很好相容性的中間漆產品，能更好地保證產品的配套性；

（2）業主在施工用油漆招標前，讓各供貨廠家提供冷噴鋅和中間漆產品，做冷噴鋅復合涂層配套性工藝試驗，驗證冷噴鋅和冷噴鋅封閉劑的配套性、相容性是否滿足設計要求，選擇配套性好的產品；

（3）冷噴鋅復合涂層部分原因是中間漆涂層間隔的問題，因此在施工冷噴鋅封閉劑前，保證冷噴鋅涂層實干再施工冷噴鋅封閉劑，這樣能更好地保證涂層間附著力；

（4）冷噴鋅封閉劑（中間漆）分兩道施工，第一道涂層噴薄，能起到封閉涂層作用，然后再進行第二道封閉劑（中間漆）施工，這樣能更好地提高涂層相容性，保證冷噴鋅和中間漆的附著力。

2 冷噴鋅厚度及間隔時長問題的成因及對策

在冷噴鋅施工時發現，冷噴鋅涂層厚度對整體涂層附著力是有影響的。施工實測冷噴鋅涂層較厚的位置附著力比厚度薄的位置附著力低，即厚度與附著力成反比關系。究其原因，冷噴鋅為單組分涂料，且鋅含量較高，涂層大部分為鋅粉，涂層中樹脂成分相對較少。涂層厚度越厚，鋅粉在涂層中占的比重會上升，起到黏結作用的樹脂成分比重會下降。涂層中樹脂成分減少，涂層的附著力會降低。

另外，冷噴鋅復合涂層放置的時間越長，附著力反而比前期附著力檢測數值有所提高。原因是冷噴鋅復合涂層放置的時間越長，冷噴鋅底層內部固化時間長，固化效果越好。冷噴鋅厚度薄，底層固化速度會越快，冷噴鋅復合涂層附著力反而會提高。當冷噴鋅厚度在100μm，已經能夠滿足防腐要求，建議冷噴鋅設計總厚度不能超過100μm。另外，在冷噴鋅施工時，涂層厚度應在滿足設計厚度要求下，盡量貼近下限，這樣可以提高整體涂層質量。

6 未來的發展

冷噴鋅技術的出現有效解決了有機涂層和熱噴、熱鍍鋅防腐方式的缺陷。根據國家節能減排的措施和可持續發展的戰略，熱噴、熱鍍鋅防腐會受到限制，冷噴鋅防腐技術便成為重點工程的焦點。冷噴鋅技術具有節能、環保、施工方便、易維護、全壽命成本低等優秀性能，在市場上具有良好的綜合性價比和競爭力，故該技術發展前景廣闊。