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浅谈涂层防腐失效的原因和应对措施

发布时间:2019-10-22人气:16

摘 要: 本文主要介绍了钢铁基体涂层防腐失效的原因, 主要通过对底漆和面漆的选择、涂层厚度、装备结构设计等方面几个方面进行讨论并提出应对措施, 以供参考。

       钢铁材料的腐蚀带来的破坏和经济损失是十分惊人的, 据统计全世界钢产量的十分之一是由于腐蚀而损耗的。在钢铁基材的表面施加涂装是常用的钢铁材料防腐措施。涂装是将涂料涂覆在物体的表面形成一层致密、连续、均匀的薄膜, 这层薄膜我们称之为涂层。涂层能起到保护、装饰或其他特殊功能( 绝缘、防锈、防霉、隐身、导电等) 。涂料为有机混合物, 一般由成膜物质、颜料、溶剂和助剂组成, 其本身具有耐酸、耐碱、耐油的特性, 并且可以隔离水分、氧气、以及各种腐蚀介质, 涂料中含有的缓蚀行物质也能提高涂层的防护性能, 然而钢铁为主要材料的装备在的使用过程中, 涂层防腐失效的现象时有发生,特别在高温、高湿、高盐雾的气候下尤为严重, 影响装备的美观, 腐蚀严重情况下甚至影响装备性能。因此对于涂层防腐失效的原因有必要进行讨论和研究。
1 涂层防腐失效的主要原因及应对措施
1.1 底漆的附着力不足
       在以钢铁材料为基体的装备中, 涂装一般为底漆, 中间漆,最后面漆的涂层防腐设计。底漆在整个涂层防腐过程中起着至关重要的作用。底漆和钢铁基体的附着力不足, 往往使涂层产生起皮、开裂、脱落等现象, 使得钢铁基体材料暴露在外部环境中, 长期的暴露环境会钢铁基体由于水气、盐雾等作用发生化学腐蚀, 导致涂层防腐失效。
       影响底漆附着力的原因主要有以下两个方面:
       a.钢铁基材涂装前处理不彻底, 主要包括除油, 除锈, 以及氧化膜去除等处理。
       b.钢铁基材的表面粗糙度不够。应对措施:
       a.加强钢铁基材涂装前处理, 应严格按照工艺设计要求进行每道工序的操作。
       b.底漆附着在基体上的前提是需要有一定的粗糙度, 钢材基体表面要经过喷砂或扫砂后才可以涂装底漆。
1.2 面漆的选择不当
       对于一些装备主要的应用环境是户外环境或者环境相对恶劣, 不合理的面漆选择会导致涂层防腐失效。在长时间的紫外线照射或者高温、高湿、高盐雾等环境因素, 容易导致常规面漆( 如聚氨酯漆, 丙烯酸漆等常规面漆) 开裂, 粉化等现象, 最终导致涂层防腐失效。
应对措施:
       应该考虑选用耐候性能更强的氟碳涂料。氟碳涂料是偏二氟乙烯树脂为基料配以色料制成的涂料。氟碳涂料基料的化学结构中以氟碳化学键结合是最稳定和牢固的, 化学结构的稳定与牢固使氟碳涂料的物理性质不同于普通的涂料, 除了机械性能的耐磨性, 抗冲击等优良性能外, 更是具有特别是在恶劣的气候和环境中显示出的长久的抗褪色及抗紫外线等多种优异的性能。
1.3 涂层的厚度不足
       由于涂层使用的环境不同, 对涂料本身的破坏及老化作用也不同, 在一定的腐蚀环境和年限下, 涂层应该保证最低的厚度要求, 特别是人工喷涂厚度的均匀性保证一致。应对措施:
       在涂装工艺设计阶段, 应根据 ISO 12944-2 中的特定环境及使用年限要求来规定涂装厚度, 并在涂料涂装过程以及涂装以后严格控制涂层质量。
1.4 装备结构设计欠佳
       在装备结构设计初期, 就应该开始考虑整体结构的防腐需求, 因为结构设计上的不合理是导致涂层防腐失效的原因之一。在装备部件的不同位置的连接处, 大多采用铆接、焊接、螺钉等连接方式, 往往这些连接处如果采用的是不同金属材料,那这些金属的电位势必会不同, 不同金属接触或者通过其他导体相连接, 如果处于同一介质当中, 就会造成不同金属接触部位的局部腐蚀, 也就是产生了电偶腐蚀。
       再者由于结构设计阶段产生的设计缺陷产生的缝隙( 结构设计上有些缝隙是不可避免的) , 在遇到降水或者湿气等作用产生原电池, 在狭小的缝隙能开始剧烈的腐蚀。涂层的腐蚀从不同金属材料连接处或结构上的缝隙起初以电偶腐蚀或缝隙腐蚀开始, 会慢慢向整个涂层蔓延, 最终导致涂层防腐的失效。
       应对措施: 对于电偶腐蚀, 在结构设计初期, 要尽量避免缝隙以及连接件的电位差异, 尽量选择电位接近的金属作为相接触的电偶对, 并且应该在相接触的金属之间增加绝缘材料如采用绝缘胶垫, 绝缘胶水等将异种金属绝缘, 以此阻断电偶腐蚀的产生。对于缝隙腐蚀, 在结构设计初期应尽量避免缝隙的产生, 对于不可避免的结构设计缝隙, 应该在装备部件组装以后,涂装之前进行密封处理, 可以采用密封胶等材料, 密封处理之后再进行涂装, 以防止缝隙腐蚀的产生。
2 结语
       涂层腐蚀失败的原因很多, 腐蚀的种类也很多, 需要综合起来进行考虑。在产品的结构设计阶段, 要进行合理的结构设计, 避免不必要的结构缺陷, 以及相接触的异种金属材料的选择。在工艺设计阶段, 要根据使用的环境和服役年限的要求正确的选择合适的涂料以及制定涂层的厚度等要求。在产品的生产阶段, 要严格遵循工艺设计要求做好每个环节的工作特别是基材的前处理, 以及密封操作, 保质保量完成涂装。在产品仓储阶段, 要控制产品的存储环境, 避免高湿高热及高盐雾环境。在产品的使用阶段, 要避免机械磨损以及疲劳断裂等因素造成的涂层破应尽量避免。最重要的是, 要定期进行维护, 对于出现腐蚀斑点的位置进行及时的修补, 避免产生涂层整体的防腐失效。
参考文献:
[1] 刘刚, 郭琦, 黄英, 刘敏.海洋环境下天线腐蚀机理与防腐技术研究[A] .现代涂料与涂装, 2007( 12) : 11-14.
[2] 李国 英. 表 面 处 理 手 册[M] . 北 京: 机 械 工 业 出 版社, 1997.
[3] 刘光明.表面处理技术概论[M] .北京: 化学工业出版社, 2018.

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