适用于不同工况暴露的防腐涂料

通过规划和实施主动和系统的防腐实践和计划，可以防止这些损失的很大一部分。由于腐蚀过程是由于具有腐蚀环境的表面的电化学反应而开始的，因此最有效的策略之一是通过用保护屏障或涂层覆盖基材表面来有效地将基材表面与电化学（腐蚀性）侵蚀隔离开来。不同类型的涂层用于在表面上创建和维护这种类型的保护屏障，并且市场上正在不断开发和提供大量涂层。在本文中，我们将介绍一些使用最广泛的涂层、用于选择特定涂层的标准以及应用涂层所需的表面处理。

什么是防腐涂层？

防腐涂层主要用于保护固体金属表面，偶尔也用于保护一些非金属。在选择合适的防腐系统时，我们必须考虑要保护的资产所面临的腐蚀环境的性质，例如管道、结构、车辆、船舶、桥梁、工厂设备和建筑物。这种环境可以是城市或农村，埋在地下，地下隧道;和开放大气，海洋，采矿或工业-都容易受到腐蚀。但是，必须选择与基材、其成分以及材料在现场面临的条件兼容的涂层。因此，让我们首先检查腐蚀工程师必须考虑的主要因素。

服务曝光

为了选择合适的防腐系统，腐蚀工程师必须考虑环境因素（服务暴露）的影响，例如：

• 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、冷凝、飞溅暴露
• 在部分、完全或波动浸泡的情况下暴露于盐水或天然水中
• 要运输、加工或处理的产品类型的反应性，以及与泄漏相关的危险
• 靠近任何电化学活动，例如阴极或阳极保护、高压线路、接地站或导致意外感应杂散电流流动的铁路系统，以及缓解技术的可用性
• 暴露于紫外线辐射、阳光和溶剂等化学品
• 项目运行的预期寿命（如果有）
• 可能暴露于活性酸和碱性物质、工业烟雾、酸雨和污水
• 适用于表面处理、底漆、涂层和固化工艺要求的现场注意事项和限制

材料

阴极保护和表面涂层技术同时用于大多数关键的保护应用。表面涂层的主要功能是充当绝缘屏障，消除工作环境中基材与电解质之间接触的可能性，从而防止可能导致腐蚀的电化学反应。

由金属和某些非金属物质组成的薄涂层可以在要保护的固体基材与其工作环境之间形成有效的屏障。在某些情况下，金属涂层可以作为牺牲涂层，例如锌涂层。

金属涂层

金属涂层具有固有的可成形性，并提供持久的屏障，防止腐蚀性物质的任何侵蚀。然而，任何表面缺陷（如孔隙率）都可能导致局部腐蚀性失效。不同的金属涂层可用于各种基材，以防止腐蚀。有时它们用于美学和装饰目的。金属涂层使用以下技术进行应用：

• 热浸
• 电沉积或电镀
• 热喷涂
• 机械电镀
• 镀锌层

通过电沉积（根据ASTM A591）的锌涂层提供厚度小于0.2 mil的涂层，适用于室内电器面板（仅限于轻型室内使用）。程序ASTM B 633涵盖了在涂层厚度小于1.0密耳的类似应用中在钢上电镀锌。

钢上镀锌的热浸工艺由ASTM A653，ASTM A123，ASTM A153涵盖，并提供高达5.0英里的涂层厚度。它用于室外和室内结构件、屋顶、汽车车身零件和螺母螺栓。

喷丸或机械电镀（ASTM B695）提供0.2至4密耳的涂层厚度，这对于室内或室外使用的硬件物品非常有用。

扩散涂层

扩散涂层涉及通过在基材上扩散合金元素来形成合金。因此，该过程也称为表面合金化。待涂覆的固体部件被包装在一个腔室中，并暴露在合金元素的蒸汽中。例如锌、铬和铝在钢上的沉积。

该工艺可确保高强度和对钢的良好耐腐蚀性，并用于处理含有腐蚀性硫化合物的气体的燃气管道。铝涂层钢用于处理腐蚀性酸的石油和化学工业，而搪玻璃钢用于食品工业、啤酒厂和制药工业的腐蚀性工艺。

电镀

在电镀过程中，通过在基板金属（作为阴极）和待沉积物质的阳极之间插入电压，浸入电解质中，在基板上形成涂层。电解质通常是水溶液，由要在基底上形成的金属盐和其他促进电化学过程的附加化学物质组成。

虽然镀铬和镀镍工艺为母体金属提供了必要的耐腐蚀性，但由此产生的残余拉伸应力会导致疲劳强度损失，在设计计算时需要牢记这一点。通过在电镀过程之前对钢部件进行氮化处理，可以将疲劳强度的损失降至最低。

镀铬钢广泛用于加工工业。它适用于非常广泛的几何形状，从超细孔和圆柱滚子到孔和紧密公差曲率。与最好的热处理金属相比，它具有超高的耐磨性。它具有明亮的装饰性饰面，可响应抛光，非常适合纺织和造纸行业。镀铬钢适用于有机酸和气体（氯除外）、热氧化或还原环境以及生产和处理盐水、气体燃料、熔融玻璃、油和液体燃料的过程。

化学镀

在化学镀中，涂层的形成是由于纯化学反应而发生的，在催化剂的帮助下，无需施加电压。镀镍或镀钴也是通过这种方法进行的。

机械电镀

在此过程中，通过用化学试剂滚揉组件、粉末溶液（水溶液）和介质（例如玻璃珠）将超细金属粉末冷焊到金属基材上，以促进该过程。该工艺用于在紧固件和其他汽车部件上形成锌或镉涂层。

热浸

在热浸渍工艺中，通过将组分浸入涂层物质的热熔浴中，在部件表面上形成一层薄薄的金属涂层。这是耐腐蚀的车身底部钣金结构件的常用制造工艺。

钢铁厂为热轧和冷轧板提供必要的防腐涂层，如锌、锌镍、铝锌、铅锡或锡。热浸和电镀是常用的设施。许多钢铁厂还提供定制涂料。

热喷涂

热喷涂有助于为不同的严重腐蚀和耐磨应用开发种类繁多的涂层。热喷涂涂层的一些例子可以在喷气发动机、骨科植入物、外科应用和电气电子设备的组件中找到。

这里的涂层厚度约为0.003至0.010英寸，这对于严重的化学腐蚀条件是有利的。这种类型的涂层也倾向于提供没有空隙和针孔的表面。涂层完成后，动态应用可能需要表面处理。但是，覆盖范围仅限于简单的几何形状和外表面。该方法适用于在氧化和极端温度的恶劣化学环境中使用的黑色金属。

非金属涂料

大多数非金属涂层通过制造绝缘屏障来提供保护，该绝缘屏障完全不渗透腐蚀过程所需的水分和电解质。这些液体非金属涂料由溶剂、树脂和颜料组成。其中每一项都在其有效性方面发挥作用。

溶剂

溶剂溶解并分散树脂材料，树脂材料是涂层的支柱。它有助于提供易于应用、足够的附着力和整体效果。

树脂

涂料的树脂是基本的成膜成分，可提供腐蚀保护和其他重要性能。因此，涂料通常以所用树脂的名称而闻名。

颜料

颜料构成涂层的第二个固体部分。该组件的主要功能是提供不透明度以防止有机物质暴露在阳光下。钛经常用于不透明度。颜料还可以提高附着力、颜色、耐候性或减少水分进入。

溶剂挥发后，带有颜料的树脂仍留在表面上，因此决定了涂层的膜厚。

涂料分类

根据保护机制，非金属涂层分为：

• 阻隔涂层
• 抑制剂涂层
• 电镀膜

阻隔型涂料

阻隔涂层形成绝缘和物理屏障，从而阻止腐蚀性元素（如电解质）与基材的接触。煤焦油环氧涂料就是这种机制的一个例子。

抑制剂涂层

抑制剂涂层会导致颜料释放化学物质。这会干扰电解质并停止电化学反应。铬酸盐型颜料就是这种机制的一个例子。

电镀涂层

电镀涂层是富含锌含量的底漆涂层，可为黑色金属基材提供牺牲型涂层和阴极保护。这些底漆必须直接涂覆在基材上。

通用聚合物涂料

一些广泛用于防腐蚀的通用聚合物涂层包括：

• 丙烯酸涂料：丙烯酸涂料是水性的，环保的，适合户外使用，大量暴露在阳光下。它们可以用作底漆或面漆，适用于中高温。
• 醇酸涂料：这些基于改性天然油，并用作大气环境的底漆。它们不适合混凝土等碱性环境。
• 沥青基涂料：沥青涂料具有非常好的防潮性，但不耐溶剂。这些用于保护铝和黑色金属表面。
• 胺环氧树脂：对酸、溶剂和碱具有良好的耐受性，但对温度、湿度和阳光敏感，因此在地下使用。
• 聚酰胺环氧树脂：对盐溶液和水有抵抗力，但不适用于其他化学品。它适用于浸泡和埋地服务。
• 环氧煤焦油和聚氨酯：它们广泛用于石油工业中的大直径管道涂层系统。
• 多层环氧树脂或挤出聚烯烃体系：这些多层体系在聚乙烯下提供强大的附着力。通过添加环氧底漆，这些多层系统在美国和欧洲最受欢迎，用于户外和埋地应用的管道。
• 轧机应用编带系统：磨涂胶带系统配有底漆、内层胶带和一些用于磨损保护的外层。由于阴极保护，对涂层脱粘的担忧有助于开发熔融层的胶带。可用性、易于现场施工和低成本使该磁带系统非常受欢迎。
• 煤焦油环氧树脂：它具有防潮性和耐化学性，但随着年龄的增长可能会变脆。它用于浸泡服务，也适用于储罐衬里和工业维护涂层。带有玻璃丝增强的煤焦油环氧树脂也可以在高温下工作。
• 熔合环氧树脂：广泛用于埋地和浸泡服务。现在有时被熔合尼龙取代。熔结环氧树脂用于中等高温。
• 聚氨酯和聚氨酯：聚氨酯是聚氨酯的一种。它通过化学反应和溶剂蒸发固化。这些适用于大气暴露和波动的浸泡操作。
• 湿固化聚氨酯：适用于潮湿环境，可以使用特定的颜料配方进行定制，以适应各种服务暴露，如埋藏、浸泡、化学品和气体。
• 挤出聚烯烃体系：该系统用于大直径管道（直径达24的管道）。最近在聚丙烯的粘合性能和可用性方面的改进，可用于宽温度和高温（高达190±F[88±C]），使该系统有效且受欢迎。它能够提供无假期的涂料。

选择涂层的一般技巧

• 对于耐酸、耐碱或耐盐性，请使用聚氨酯、煤焦油环氧树脂和氯化橡胶涂料
• 为了耐溶剂性，请使用无机锌、聚氨酯或氯酸盐橡胶
• 对于氧化环境，请使用乙烯基和聚氨酯或锌无机涂层

作为一般规则，应避免在高温下工作的金属使用聚合物涂层。

涂层失效的原因

除了应用不当外，导致涂层失效的其他因素还有：

• 表面处理不当
• 底漆附着力差
• 面漆选择不当
• 未正确清洁和制备的基材表面
• 底漆缺乏良好的粘合性，或与面漆不相容

表面准备步骤是清洁以去除油污和污垢，以及粗化以获得机械粘合。最好的方法是对基材表面进行喷砂/喷砂。其他方法包括酸洗或化学处理，以及火焰清洁和刮擦。