摘要：

防腐工程師們需要對不同工作環境中的腐蝕性因素、差異以及限制因素進行研究，從而找到最佳的防腐涂層。

根據最新的估計數據，腐蝕對美國經濟造已造成了2,760億美元的經濟損失，其中包含了嚴重故障、財產損失、維修和恢復費用、停工損失、甚至是生命財產的損失。這些數據也反映了全球范圍內所遭受的由腐蝕引起的損失，尤其是在發達國家。

幸運的是，我們可以通過合理的規劃和實施主動和系統性的防腐措施來防止其中很大一部分損失的發生。

腐蝕過程是由處于腐蝕環境中的某些材料表面上發生的電化學反應所引起的，所以最有效的防護方法之一就是使用保護層或涂層將基材的表面與電化學（腐蝕）可能造成的影響進行隔離。

許多類型的涂層都能在材料表面形成保護層，同時越來越多的新型防腐涂層正處于研發之中，后續將被投入市場。通過本文，我們將向您介紹一些最為被廣泛使用的涂層、涂層選擇的標準以及涂層涂裝所需的表面處理。

什么是防腐涂層？

分割線  箭頭 動態防腐涂層主要用于固體金屬表面的保護，偶爾也適用于非金屬。

在選擇合適的防腐蝕系統時，我們必須考慮被保護資產所處的腐蝕性環境，比如位于城市或農村中的管道、建筑物、車輛、船舶、橋梁、設備，建筑物以及存在于地下的隧道；此外，暴露在空氣、海洋、采礦或工業環境中的材料也受腐蝕的影響。

但是，所選擇的涂料必須與基材材料、成分和材料所處的環境相兼容。

首先讓我們一同了解一下腐蝕工程師所需考慮的主要腐蝕因素。

工作環境中的接觸

 

為了選擇合適的腐蝕防護系統，腐蝕工程師必須考慮環境因素可能造成的影響，比如：

● 土壤化學（活性鹽、酸和堿的存在）、電阻和水分

 

● 腐蝕性空氣污染物（室內或室外）

 

● 溫度范圍和峰值水平，霧，風暴和降雪，輻射（紫外線照射）

 

● 濕度、凝結液滴、飛濺物

 

● 與鹽水或水的局部或完全接觸

 

● 需要被運輸、處理產品的反應活性，以及與泄漏相關的危險

 

● 處于任何電化學活動（如陰極或陽極保護），高壓線路，接地站，或能導致意外雜散電流的鐵路系統的附近

 

● 與紫外線輻射，陽光和化學物質（如溶劑）有接觸

 

● 項目的預期壽命

 

● 與活性酸和堿性物質、工業、酸雨和污水的可能接觸

 

材料

 

陰極保護和表面涂層這兩種防護措施一般被同時使用。表面涂層的主要功能是充當絕緣層，防止基材和電解質在工作環境中有所接觸，從而預防由電化學反應所引起的腐蝕情況。

由金屬和某些非金屬材料構成的鍍層能在需要被保護的固體基材和工作環境間形成有效的隔離層。在某些具體情況中，金屬涂層可充當犧牲層（如在鍍鋅層中）。

金屬涂層

 

金屬涂層的一大優點就是其具有可模鍛性，同時可提供能長時間對抗腐蝕性物質所帶來的腐蝕影響的防護層。然而，其表面存在的任何缺陷（如氣孔）都會導致局部腐蝕失效情況的發生。

不同的金屬涂層可被施用于不同種類的基材，用于進行腐蝕防護。涂層在有些時候也可用于美化外觀和裝飾作用。

金屬涂層一般通過以下方式進行涂裝：

熱浸    電沉積或電鍍    熱噴涂    機械噴鍍

 

鍍鋅

 

通過電沉積進行的鍍鋅工序（根據ASTM A591工序規格）所生成的涂層，其厚度可薄于0.2密耳，適用于在室內使用的設備面板。通過工序規格ASTM B 633對鋼鐵進行的鋅電鍍可生成厚度小于1.0密耳的涂層。

對鋼鐵進行的熱浸鍍鋅工序采用的是ASTM A653, ASTM A123, ASTM A153工序規格，其能產生厚度至5.0密耳的涂層，適用于處于室外和室內建筑物，屋頂，汽車車身部件以及螺母螺栓。

噴丸硬化法或機械噴鍍（ASTM B695工序規格）能生成厚度為0.2至4密耳的涂層，適用于處于室內或室外的五金制品。

擴散涂層

 

擴散涂層是通過將合金元素在基材上擴散而形成合金，因此，這個過程也被稱為表面合金化。將待被施用涂層的固體部件置于氣室中，然后使其與合金元素蒸汽相接觸，如，鋅、鉻和鋁元素。

通過該工序，鋼鐵能獲得高強度以及耐腐蝕性，也可用于處理含腐蝕性硫化合物的氣體管道。使用鋁涂層的鋼鐵可被用于處理腐蝕性酸的石油和化工行業，而搪玻璃鋼鐵能被用于食品業、釀酒業和制藥業中涉及到的腐蝕性物質的工序中。

電鍍

 

在電鍍過程中，通過在基材金屬（作為陰極）和將被沉積的陽極物質間添加電壓，使浸入在電解質中的基材表面形成鍍層。

雖然鍍鉻和鍍鎳過程能使基底金屬具有耐蝕性，但是產生的殘余拉伸應力會導致疲勞強度的損失，在設計過程中，必須將此因素考慮在內。在電鍍過程之前先將鋼構件進行氮化處理，可以減少疲勞強度的損失。

鍍鉻鋼被廣泛應用于加工工業中，包括各種各樣的幾何結構中，例如超細膛孔、圓柱滾子、孔洞等。其具備的耐磨性要優于最好的經過熱處理的金屬。

鍍鉻鋼具有明亮的裝飾漆面，能進行拋光，極其適用于紡織和造紙行業。鍍鉻鋼能被用于含有有機酸和氣體（除氯氣以外）、高溫氧化、還原的環境中，以及涉及生產和處理鹵水、氣體燃料、玻璃液、油和液體燃料的工序中。

化學鍍

 

在化學鍍中，涂層是在沒有電壓的情況下，通過催化劑由純化學反應而形成的。鍍鎳或鍍鎳就是通過這種方法進行的。

機械噴鍍

 

機械噴鍍是通過將部件、粉末溶液、媒質與試劑進行滾揉從而將超細金屬粉末冷焊到金屬基材的表面?？赏ㄟ^該工序在緊固件和其他汽車部件上形成鋅或鎘涂層。

熱浸

 

熱浸法通過將某一部件浸入具有涂層物質的高溫熔融浴中，從而在部件表面形成一層薄的金屬涂層。該工序被廣泛用于生產如具有耐蝕性的車底金屬薄膜等部件。

鋼鐵廠供應涂裝有耐腐蝕性涂層（如鋅、鋅鎳、鋁鋅、鉛錫或錫）的熱（冷）軋薄板。很多鋼鐵廠也可按客戶需求而進行涂層定制。

熱噴涂

 

熱噴涂能夠用于生產具有高耐蝕性和耐磨性的涂層。飛機引擎，人造骨頭植入物和電氣電子設備都選擇使用熱噴涂涂層的材料。

熱噴涂涂層的厚度一般在0.003至0.010這個范圍內，在高腐蝕性的環境中具有優勢。該類涂層能使表面免受孔洞、氣泡的影響。

若涂層將被應用于與動力學相關的領域中，還需在涂層涂裝完成后對其進行表面修整，但這僅限于簡單的幾何結構和外表面。熱噴涂法適用于在極端溫度和惡劣氧化環境中存在的黑色金屬。

 

防腐涂層主要用于固體金屬表面的保護，偶爾也適用于非金屬。

在選擇合適的防腐蝕系統時，我們必須考慮被保護資產所處的腐蝕性環境，比如位于城市或農村中的管道、建筑物、車輛、船舶、橋梁、設備，建筑物以及存在于地下的隧道；此外，暴露在空氣、海洋、采礦或工業環境中的材料也受腐蝕的影響。

但是，所選擇的涂料必須與基材材料、成分和材料所處的環境相兼容。

昨天，我們已經了解了一部分防腐涂層了，今天，就讓我們繼續了解剩下的知識點吧！

 

非金屬涂層

 

非金屬涂層通過在基材表面形成水和具有腐蝕性電解液所無法滲透的絕緣層來保護基材。此類液體非金屬涂層包括了溶劑，樹脂和顏料，其在不同領域都發揮著作用。

溶劑

 

溶劑能溶解和分散主要構成涂層的樹脂材料，其能有利于施工，提高粘附性和有效性。

樹脂

 

涂層中的樹脂作為基本的成膜成分，能為涂層提供耐腐蝕性和其他關鍵特性。因此，涂層一般都是以其所使用的樹脂而被命名的。

顏料

 

顏料是涂層中的第二大關鍵成分，其主要功能是產生不透明性，防止有機物與陽光接觸。鈦經常被用于產生不透明性。顏料還能被用于提高粘附性，色彩，耐候性或減少水分侵入。

含有顏料的樹脂會在溶劑揮發后留在材料表面，從而決定了涂層的膜厚度。

涂層分類

 

根據不同的保護機制，非金屬涂層被分為：

隔離涂層

 

抑制劑涂層

 

電鍍層

 

隔離涂層

 

其能在基材表面形成一層物理絕緣層，防止基材與腐蝕性物質（如電解液）接觸。環氧煤瀝青涂料就是此類保護機制中的一種。

抑制劑涂層

 

抑制劑涂層會使顏料（比如鉻酸鹽型顏料）釋放出一種化學物質。這中化學物質能夠影響電解液，停止其電化學反應的發生。

電鍍層

 

電鍍層是一種富鋅含量的底漆，能作為鐵基底的犧牲型和陰極保護型涂層。這些底漆必須直接涂裝于基材上。

通用型聚合物涂層

 

一些廣泛被用于防腐蝕防護的通用型聚合物涂層包括：

丙烯酸涂層

 

丙烯酸涂料作為一種水基環保型涂層，適用于室外存在大量陽光照射的環境。丙烯酸涂層可以用作底漆，也能承受中高溫度。

醇酸涂層

 

醇酸涂層是一種改性油脂基，可在大氣環境中作為底漆的涂層。醇酸涂層不適用于堿性環境，如混凝土。

瀝青基涂層

 

瀝青基涂層具有良好的耐濕性，但不耐溶劑，可用于保護鋁和鐵材質的表面。

胺固化環氧涂層

 

胺固化環氧涂層對酸、溶劑和堿具有良好的耐性，對溫度、濕度和陽光都很敏感，適合在地下環境使用。

聚酰胺環氧涂層

 

聚酰胺環氧涂層對鹽溶液和水有抗性，但對其他化學物質不具有抗性，適用于沉浸和深埋的環境。

環氧煤焦油和聚氨酯橡膠

 

其被廣泛應用于石油工業中的大口徑管道涂層系統。

多層環氧樹脂或擠塑聚烯烴系統

 

其作為多層系統能在聚乙烯下方為其提供強力粘附性。配合環氧底漆的使用，此類多層系統在美國和歐洲被廣泛用于室外和埋地的管道中。

煤焦油環氧樹脂

 

其具有抗濕性和耐化學性，但會隨著使用年限而不斷經受脆化。煤焦油環氧樹脂可在浸沒環境下使用，也可作為油罐襯里和工業維護性涂層。玻璃纖維增強的煤焦油環氧樹脂可在高溫環境下工作。

熔融結合環氧樹脂

 

其被廣泛用于埋地和浸沒的工作環境中，如今時?？捎萌廴诮Y合尼龍來代替。熔融結合環氧樹脂可在中度溫度環境下工作。

濕固化型聚氨酯

 

適合在潮濕環境中使用，可與不同顏料配方一同進行定制，滿足不同工作環境的要求（如在埋地、浸沒、充滿化學物和氣體的環境）。

涂層選擇的一般建議

 

關于對酸、堿或鹽具有耐性的涂層，可選擇聚氨酯、煤焦環氧漆和氯化橡膠涂層。

關于對溶劑具有耐性的涂層，可選擇無機富鋅涂層、聚氨酯或氯化橡膠涂層。

關于在氧化環境中使用的涂層，可選擇乙烯基和聚氨酯，或無機富鋅涂層。

一般來說，在高溫環境下工作的金屬應避免對其使用聚合物涂層。

涂層失效的原因

 

除了涂裝方式不正確，其它會導致涂層失效的因素包括：

表面處理不當底漆粘附性差面漆涂層選擇不當基材表面清理或處理不當底漆缺乏良好的粘附性，或與面漆不兼容表面處理的步驟包括清洗除去油和污垢，并通過粗化進行機械結合。最佳的做法是對基材表面進行噴砂處理。其他處理方法包括進行酸洗或化學處理，以及火焰清潔和刮擦處理。