摘要：

防腐工程师们需要对不同工作环境中的腐蚀性因素、差异以及限制因素进行研究，从而找到最佳的防腐涂层。

根据最新的估计数据，腐蚀对美国经济造已造成了2,760亿美元的经济损失，其中包含了严重故障、财产损失、维修和恢复费用、停工损失、甚至是生命财产的损失。这些数据也反映了全球范围内所遭受的由腐蚀引起的损失，尤其是在发达国家。

幸运的是，我们可以通过合理的规划和实施主动和系统性的防腐措施来防止其中很大一部分损失的发生。

腐蚀过程是由处于腐蚀环境中的某些材料表面上发生的电化学反应所引起的，所以最有效的防护方法之一就是使用保护层或涂层将基材的表面与电化学（腐蚀）可能造成的影响进行隔离。

许多类型的涂层都能在材料表面形成保护层，同时越来越多的新型防腐涂层正处于研发之中，后续将被投入市场。通过本文，我们将向您介绍一些最为被广泛使用的涂层、涂层选择的标准以及涂层涂装所需的表面处理。

什么是防腐涂层？

分割线  箭头 动态防腐涂层主要用于固体金属表面的保护，偶尔也适用于非金属。

在选择合适的防腐蚀系统时，我们必须考虑被保护资产所处的腐蚀性环境，比如位于城市或农村中的管道、建筑物、车辆、船舶、桥梁、设备，建筑物以及存在于地下的隧道；此外，暴露在空气、海洋、采矿或工业环境中的材料也受腐蚀的影响。

但是，所选择的涂料必须与基材材料、成分和材料所处的环境相兼容。

首先让我们一同了解一下腐蚀工程师所需考虑的主要腐蚀因素。

工作环境中的接触

 

为了选择合适的腐蚀防护系统，腐蚀工程师必须考虑环境因素可能造成的影响，比如：

● 土壤化学（活性盐、酸和碱的存在）、电阻和水分

 

● 腐蚀性空气污染物（室内或室外）

 

● 温度范围和峰值水平，雾，风暴和降雪，辐射（紫外线照射）

 

● 湿度、凝结液滴、飞溅物

 

● 与盐水或水的局部或完全接触

 

● 需要被运输、处理产品的反应活性，以及与泄漏相关的危险

 

● 处于任何电化学活动（如阴极或阳极保护），高压线路，接地站，或能导致意外杂散电流的铁路系统的附近

 

● 与紫外线辐射，阳光和化学物质（如溶剂）有接触

 

● 项目的预期寿命

 

● 与活性酸和碱性物质、工业、酸雨和污水的可能接触

 

材料

 

阴极保护和表面涂层这两种防护措施一般被同时使用。表面涂层的主要功能是充当绝缘层，防止基材和电解质在工作环境中有所接触，从而预防由电化学反应所引起的腐蚀情况。

由金属和某些非金属材料构成的镀层能在需要被保护的固体基材和工作环境间形成有效的隔离层。在某些具体情况中，金属涂层可充当牺牲层（如在镀锌层中）。

金属涂层

 

金属涂层的一大优点就是其具有可模锻性，同时可提供能长时间对抗腐蚀性物质所带来的腐蚀影响的防护层。然而，其表面存在的任何缺陷（如气孔）都会导致局部腐蚀失效情况的发生。

不同的金属涂层可被施用于不同种类的基材，用于进行腐蚀防护。涂层在有些时候也可用于美化外观和装饰作用。

金属涂层一般通过以下方式进行涂装：

热浸    电沉积或电镀    热喷涂    机械喷镀

 

镀锌

 

通过电沉积进行的镀锌工序（根据ASTM A591工序规格）所生成的涂层，其厚度可薄于0.2密耳，适用于在室内使用的设备面板。通过工序规格ASTM B 633对钢铁进行的锌电镀可生成厚度小于1.0密耳的涂层。

对钢铁进行的热浸镀锌工序采用的是ASTM A653, ASTM A123, ASTM A153工序规格，其能产生厚度至5.0密耳的涂层，适用于处于室外和室内建筑物，屋顶，汽车车身部件以及螺母螺栓。

喷丸硬化法或机械喷镀（ASTM B695工序规格）能生成厚度为0.2至4密耳的涂层，适用于处于室内或室外的五金制品。

扩散涂层

 

扩散涂层是通过将合金元素在基材上扩散而形成合金，因此，这个过程也被称为表面合金化。将待被施用涂层的固体部件置于气室中，然后使其与合金元素蒸汽相接触，如，锌、铬和铝元素。

通过该工序，钢铁能获得高强度以及耐腐蚀性，也可用于处理含腐蚀性硫化合物的气体管道。使用铝涂层的钢铁可被用于处理腐蚀性酸的石油和化工行业，而搪玻璃钢铁能被用于食品业、酿酒业和制药业中涉及到的腐蚀性物质的工序中。

电镀

 

在电镀过程中，通过在基材金属（作为阴极）和将被沉积的阳极物质间添加电压，使浸入在电解质中的基材表面形成镀层。

虽然镀铬和镀镍过程能使基底金属具有耐蚀性，但是产生的残余拉伸应力会导致疲劳强度的损失，在设计过程中，必须将此因素考虑在内。在电镀过程之前先将钢构件进行氮化处理，可以减少疲劳强度的损失。

镀铬钢被广泛应用于加工工业中，包括各种各样的几何结构中，例如超细膛孔、圆柱滚子、孔洞等。其具备的耐磨性要优于最好的经过热处理的金属。

镀铬钢具有明亮的装饰漆面，能进行抛光，极其适用于纺织和造纸行业。镀铬钢能被用于含有有机酸和气体（除氯气以外）、高温氧化、还原的环境中，以及涉及生产和处理卤水、气体燃料、玻璃液、油和液体燃料的工序中。

化学镀

 

在化学镀中，涂层是在没有电压的情况下，通过催化剂由纯化学反应而形成的。镀镍或镀镍就是通过这种方法进行的。

机械喷镀

 

机械喷镀是通过将部件、粉末溶液、媒质与试剂进行滚揉从而将超细金属粉末冷焊到金属基材的表面。可通过该工序在紧固件和其他汽车部件上形成锌或镉涂层。

热浸

 

热浸法通过将某一部件浸入具有涂层物质的高温熔融浴中，从而在部件表面形成一层薄的金属涂层。该工序被广泛用于生产如具有耐蚀性的车底金属薄膜等部件。

钢铁厂供应涂装有耐腐蚀性涂层（如锌、锌镍、铝锌、铅锡或锡）的热（冷）轧薄板。很多钢铁厂也可按客户需求而进行涂层定制。

热喷涂

 

热喷涂能够用于生产具有高耐蚀性和耐磨性的涂层。飞机引擎，人造骨头植入物和电气电子设备都选择使用热喷涂涂层的材料。

热喷涂涂层的厚度一般在0.003至0.010这个范围内，在高腐蚀性的环境中具有优势。该类涂层能使表面免受孔洞、气泡的影响。

若涂层将被应用于与动力学相关的领域中，还需在涂层涂装完成后对其进行表面修整，但这仅限于简单的几何结构和外表面。热喷涂法适用于在极端温度和恶劣氧化环境中存在的黑色金属。

 

防腐涂层主要用于固体金属表面的保护，偶尔也适用于非金属。

在选择合适的防腐蚀系统时，我们必须考虑被保护资产所处的腐蚀性环境，比如位于城市或农村中的管道、建筑物、车辆、船舶、桥梁、设备，建筑物以及存在于地下的隧道；此外，暴露在空气、海洋、采矿或工业环境中的材料也受腐蚀的影响。

但是，所选择的涂料必须与基材材料、成分和材料所处的环境相兼容。

昨天，我们已经了解了一部分防腐涂层了，今天，就让我们继续了解剩下的知识点吧！

 

非金属涂层

 

非金属涂层通过在基材表面形成水和具有腐蚀性电解液所无法渗透的绝缘层来保护基材。此类液体非金属涂层包括了溶剂，树脂和颜料，其在不同领域都发挥着作用。

溶剂

 

溶剂能溶解和分散主要构成涂层的树脂材料，其能有利于施工，提高粘附性和有效性。

树脂

 

涂层中的树脂作为基本的成膜成分，能为涂层提供耐腐蚀性和其他关键特性。因此，涂层一般都是以其所使用的树脂而被命名的。

颜料

 

颜料是涂层中的第二大关键成分，其主要功能是产生不透明性，防止有机物与阳光接触。钛经常被用于产生不透明性。颜料还能被用于提高粘附性，色彩，耐候性或减少水分侵入。

含有颜料的树脂会在溶剂挥发后留在材料表面，从而决定了涂层的膜厚度。

涂层分类

 

根据不同的保护机制，非金属涂层被分为：

隔离涂层

 

抑制剂涂层

 

电镀层

 

隔离涂层

 

其能在基材表面形成一层物理绝缘层，防止基材与腐蚀性物质（如电解液）接触。环氧煤沥青涂料就是此类保护机制中的一种。

抑制剂涂层

 

抑制剂涂层会使颜料（比如铬酸盐型颜料）释放出一种化学物质。这中化学物质能够影响电解液，停止其电化学反应的发生。

电镀层

 

电镀层是一种富锌含量的底漆，能作为铁基底的牺牲型和阴极保护型涂层。这些底漆必须直接涂装于基材上。

通用型聚合物涂层

 

一些广泛被用于防腐蚀防护的通用型聚合物涂层包括：

丙烯酸涂层

 

丙烯酸涂料作为一种水基环保型涂层，适用于室外存在大量阳光照射的环境。丙烯酸涂层可以用作底漆，也能承受中高温度。

醇酸涂层

 

醇酸涂层是一种改性油脂基，可在大气环境中作为底漆的涂层。醇酸涂层不适用于碱性环境，如混凝土。

沥青基涂层

 

沥青基涂层具有良好的耐湿性，但不耐溶剂，可用于保护铝和铁材质的表面。

胺固化环氧涂层

 

胺固化环氧涂层对酸、溶剂和碱具有良好的耐性，对温度、湿度和阳光都很敏感，适合在地下环境使用。

聚酰胺环氧涂层

 

聚酰胺环氧涂层对盐溶液和水有抗性，但对其他化学物质不具有抗性，适用于沉浸和深埋的环境。

环氧煤焦油和聚氨酯橡胶

 

其被广泛应用于石油工业中的大口径管道涂层系统。

多层环氧树脂或挤塑聚烯烃系统

 

其作为多层系统能在聚乙烯下方为其提供强力粘附性。配合环氧底漆的使用，此类多层系统在美国和欧洲被广泛用于室外和埋地的管道中。

煤焦油环氧树脂

 

其具有抗湿性和耐化学性，但会随着使用年限而不断经受脆化。煤焦油环氧树脂可在浸没环境下使用，也可作为油罐衬里和工业维护性涂层。玻璃纤维增强的煤焦油环氧树脂可在高温环境下工作。

熔融结合环氧树脂

 

其被广泛用于埋地和浸没的工作环境中，如今时常可用熔融结合尼龙来代替。熔融结合环氧树脂可在中度温度环境下工作。

湿固化型聚氨酯

 

适合在潮湿环境中使用，可与不同颜料配方一同进行定制，满足不同工作环境的要求（如在埋地、浸没、充满化学物和气体的环境）。

涂层选择的一般建议

 

关于对酸、碱或盐具有耐性的涂层，可选择聚氨酯、煤焦环氧漆和氯化橡胶涂层。

关于对溶剂具有耐性的涂层，可选择无机富锌涂层、聚氨酯或氯化橡胶涂层。

关于在氧化环境中使用的涂层，可选择乙烯基和聚氨酯，或无机富锌涂层。

一般来说，在高温环境下工作的金属应避免对其使用聚合物涂层。

涂层失效的原因

 

除了涂装方式不正确，其它会导致涂层失效的因素包括：

表面处理不当底漆粘附性差面漆涂层选择不当基材表面清理或处理不当底漆缺乏良好的粘附性，或与面漆不兼容表面处理的步骤包括清洗除去油和污垢，并通过粗化进行机械结合。最佳的做法是对基材表面进行喷砂处理。其他处理方法包括进行酸洗或化学处理，以及火焰清洁和刮擦处理。