0 引言
随着经济的发展,近年来,我国的钢产量呈现突飞猛进的发展势头,并已超越俄罗斯、美国和日本,跃居世界第1 位,并且仍以每年300 万t 的速度增长。钢结构具有诸多的优良性能,包括力学性能好、抗震性能强、承载性能强、制造简易、施工安装周期短、易于工业化生产等,因而在基础建设中得到了大量的应用。近年来,各种高层、大跨度的钢结构建筑不断涌现,大大满足了人们的生活需求。然而,这些造型优美、形式各异的钢建筑结构,造价昂贵,如何能更好、更长时间让其安全服役,是人们必须面对的一个问题,由此引发的防腐问题越来越受到关注。在诸多的防腐途径中,利用涂料来保护钢建筑底材免受外来侵蚀,是简便有效的方法,这当中,富锌涂料以其耐久性好、自修复作用强等优良的性能而获得广泛应用。
1 富锌涂料的防腐原理
富锌涂料主要通过屏蔽作用、电化学防护、涂膜自修复和钝化作用来完成对底材的保护,起到防腐的作用。
1.1 屏蔽作用
富锌涂料中的锌粉和腐蚀后生成的氧化锌、氢氧化锌、碱式碳酸锌、碱式氧化锌、硫酸锌等含锌化合物在涂层中形成了无数的微小区域,减少了涂层与金属基体之间的热膨胀系数之差,降低了涂层硬化时的收缩率和涂层内部的应力,抑制了涂层的龟裂、脱落,提高了涂层的黏结力和抗介质渗透能力,从而提高了涂层的防腐蚀性能[1]。
1.2 牺牲阳极的电化学保护作用
富锌涂料中含有大量的锌粉,锌粒子之间、锌粒子与钢铁表面之间紧密接触,与电解质溶液一起形成一个个小电池。由于锌的电位比铁更负,所以在电解质溶液中锌原子容易失去电子变成阳极,铁则为阴极。在阳极区,锌失去电子而被腐蚀掉,在阴极区钢铁表面不断得到电子,从而得到保护。
1.3 涂膜的自修复和钝化作用
当涂膜损伤后,锌的产物就在此处沉积,形成一层保护膜,阻挡电流的通过,延缓腐蚀继续发生。涂料涂覆于钢材表面,阻挡了一些电化学作用的发生,对底材起到良好的钝化作用。
2 富锌涂料的分类
根据成膜物质的不同,富锌涂料大体可分为两类:一类是无机富锌涂料,是以烷基硅酸盐为漆基的双组分或三组分涂料;另一类是有机富锌涂料,是以环氧树脂为漆基的双组分或三组分涂料。无机富锌涂料的主要代表产品是水性无机富锌涂料;有机富锌涂料的代表产品是环氧富锌涂料。水性无机富锌涂料是一种以水为稀释剂的硅酸盐涂料,具有良好的附着力,超高的表面硬度和耐磨性,导电性好,不受焊接与切割损伤,同时由于无机硅酸盐黏结剂在与锌粉反应的同时还与基体金属反应,系化学结合,其耐蚀性、耐久性优于环氧富锌涂料,更适合作为各类油品贮罐的内壁防腐涂料,但是表面处理要求高,施工不易;环氧富锌涂料,力学性能优良,较易与面漆配套,施工方便,受环境因素影响小,更加适用于各种外部防护[2]。其主要的性能比较见表1[3]。
表1 富锌底漆的分类及性能比较
3 富锌涂料的检测标准
近年来,富锌涂料在防腐工程上得到越来越广泛的应用,被愈来愈多业内人士所认可,其质量和技术水平也有较大提高。为规范该产品的生产、使用,针对不同种类的富锌涂料,各个国家和地区相继出台了各种不同的标准来对其进行限制,以确保使用后的优良性能。目前,对于富锌涂料的检测,主要依据3 个标准:美国防护涂料协会的 SSPC PAINT 20-2002《富锌涂料: Ⅰ 型- 无机; Ⅱ 型- 有机》,日本JIS K 5553:2002《厚膜富锌底漆》,以及我国的HG/T 3668—2000《富锌底漆》。
3.1 SSPC PAINT 20-2002《富锌涂料:I 型- 无机;II 型- 有机》
在此标准中,将富锌涂料分为Ⅰ型和Ⅱ型。其中,Ⅰ型为无机富锌涂料,又分为A——水溶性,B——水稀释性,C——溶剂稀释性3 种。Ⅱ型为有机富锌涂料。其规定的性能要求如表2 所示。
表2 富锌涂料性能要求(SSPC PAINT 20—2002)
3.2 JIS K 5553:2002《厚膜富锌底漆》