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仉小猛研究員：每年海上裝備腐蝕損失超2萬億，金屬表面改性及涂層防護技術至關重要

2021-09-16 15:51:29 作者：腐蝕與防護來源：腐蝕與防護分享至：

近日，在由上海有色網(wǎng)（SMM）舉辦的“2021第四屆中國國際熱鍍鋅技術與市場應用發(fā)展論壇”上，中國科學院過程工程研究所、中國科學院贛江創(chuàng)新研究所的仉小猛研究員表示，目前金屬表面改性及涂層防護技術對于海上裝備防護而言至關重要，其需求領域包括活化、敏化、鈍化，表面功能化，鋼鐵防護，合金防護以及苛刻環(huán)境防護。據(jù)不完全統(tǒng)計，每年海上裝備腐蝕損失約占GDP的3%，而這些裝備市場總量超過2萬億元，且其中的高端材料對進口的依賴十分嚴重。因此，行業(yè)對傳統(tǒng)技術升級換代及高值化產(chǎn)品需求十分迫切！

但是目前金屬表面處理及涂裝行業(yè)卻面臨著環(huán)境污染重、生產(chǎn)工藝落后、安全隱患多以及產(chǎn)品檔次低等種種問題，特別是近幾年隨著國家對環(huán)境問題的愈加重視，行業(yè)面臨著越來越大的環(huán)保壓力，部分金屬表面處理及涂裝企業(yè)由于環(huán)保監(jiān)管問題已經(jīng)關閉。

由國內(nèi)外該行業(yè)的各方面對比不難看出，相比于國外企業(yè)高成本、小規(guī)模和高附加值，國內(nèi)雖然成本更低，量大面廣，但是嚴重的環(huán)境污染問題卻不容忽視。

圍繞上述一系列問題，目前誕生了三種相關防護技術：

1. 熱浸鍍鋅環(huán)保助鍍技術

該技術工藝簡單，只需將工件浸入熔融鋅液處理。目前在此鍍鋅工藝中，95%以上為熱浸鍍鋅。市場規(guī)模方面，其年加工量超1億噸—50萬噸助鍍劑，用鋅量全球范圍內(nèi)占比達40%，中國約占30%。不過目前該行業(yè)普遍存在數(shù)量多、分布廣以及產(chǎn)業(yè)集中度低的問題。此外，整體工藝落后、環(huán)保壓力大，清洗、助鍍、鋅液合金、鋅鍋、鍍鋅設備均需技術革新等，都是該行業(yè)亟待解決的技術缺陷。

行業(yè)共性問題：煙霧污染與成本控制

調(diào)控表面反應與合金化過程，實現(xiàn)熱鍍鋅過程控污、降耗、提質！而在經(jīng)過一系列的實驗驗證，最終在實驗室合成的復鹽+表面活性劑，實現(xiàn)了對熱鍍鋅過程的控制，得到了連續(xù)工業(yè)試驗驗證，已在多條生產(chǎn)線穩(wěn)定運行。

據(jù)悉，新技術可減少熱浸鍍鋅過程煙霧80%以上，節(jié)約鋅錠3%~5%！

2. 電沉積涂層防護技術

復合電沉積技術是提高金屬表面耐摩擦以及耐腐蝕性能的有效手段，但是復合電沉積鍍層也存在著比如脆性大、耐摩擦性能欠佳以及耐腐蝕性能欠佳等種種問題。經(jīng)過一系列研究，最終在以下方面得到了改善：

① Ti3C2Tx/MoS2復合顆粒可以結合Ti3C2Tx和MoS2顆粒優(yōu)異的力學性能，協(xié)同提高Ni-P鍍層的力學性能；

② Ti3C2Tx/MoS2復合顆粒的摻雜可以提高鍍層的硬度以及增加鍍層的耐摩擦和耐腐蝕性能；

③ Ni-P-Ti3C2Tx/MoS2復合鍍層的性能提高依賴于Ti3C2Tx/MoS2復合顆粒在鍍層中的潤滑減磨以及物理屏障作用。

3. 新型熔結性重防腐環(huán)氧粉末涂料

目前行業(yè)中比較常見的金屬防護措施大致有以下幾種：

無溶劑熔結性環(huán)氧粉末涂料：

突出特點：壽命長、耐腐蝕性強（現(xiàn)有行標的2~3倍）、耐候性優(yōu)異及裝飾性好

熔結性重防腐環(huán)氧粉末涂料實驗室制備流程

高分散表面處理和熔融混合技術：

針對過程中存在的一些問題，研制出高分散表面處理添加劑并設計了相關裝備，通過混煉將粉末涂料各組分在樹脂熔融狀態(tài)下達到均勻分散。

醚鍵（-O-）和羥基（-OH）活化技術：

將功能分子接枝到疏水性的聚合物中，使涂層與基體之間形成化學鍵，涂層與基體結合更加緊密、更致密、結合力強，防護壽命和效果大幅提升。

納微尺度高耐磨顆粒、固化添加料：

通過溶膠凝膠手段，制備了納微尺度彌散顆粒，添加到涂料中，大幅提高了涂料耐磨性、流平裝飾性與使用壽命。經(jīng)過不懈努力，相關技術的關鍵指標已經(jīng)遠高于國家標準，廣泛應用于石油石化管道及海洋裝備防腐領域。

金屬表面前處理

鹽酸添加劑產(chǎn)品

針對鹽酸添加劑的優(yōu)缺點，研發(fā)了復合酸緩釋機制。該技術采用復合酸絡合緩釋的原理，利用研發(fā)的專用緩沖介質對基體酸進行包覆、吸附或交聯(lián)，“收放自如” 地緩釋因子，“定向”地鎖住易揮發(fā)組分——大幅度降低了酸性氣體的揮發(fā)。同時根據(jù)加工工件銹跡程度“智能”地釋放適量的反應離子參與除油、除銹——提高了除銹效率，控制了過腐現(xiàn)象。

產(chǎn)品主要特點包括：無異味、無煙霧；速度快，使用周期長；無過腐，表面質量高；強化除銹，凈化表面油質。游離H+智能控制，鹽酸高效抑煙、強化除銹，減少廢酸排放50%以上。

金屬表面預處理產(chǎn)品：