2.1.10 钼酸盐防锈漆
钼酸盐防锈颜料基本无毒,其防锈原理是依靠钼酸根离子的钝化作用,防锈效果相当于红丹。但钼酸盐的水溶解度较高(如钼酸锌:5g/L),使用不当漆膜易起泡。也常用之与铬酸盐防锈颜料配套使用,以减少铬酸盐的用量,特别是用于有色金属的防锈。其配套成膜物较多,油基、;酸、酚醛、丙烯酸、硝基、环氧等均可。
2.1.11 偏硼酸钡防锈底漆
防锈底漆用偏硼酸钡(BaB204·H20),常以硅酸盐进行表面处理,所以也称改性偏硼酸钡。它的显著优点是无毒、抗粉化、防霉性很好,但遮盖力和着色力较低。它的阴离子基团有阳极钝化作用,并具有一定水溶性,所以常和水溶性小的颜料如红丹、四盐基锌黄、硅铬酸铅、铬酸钡以及氧化锌、铝粉等配合使用,以提高其防锈力。该漆防锈能力一般。不宜用于水下设施和经常积水的部位。偏硼酸钡防锈漆一般由琅鹚岜怠⒀趸锌、含铝氧化锌、磷酸锌、滑石粉和厚油及树脂(酚醛、醇酸、环氧等)配制而成。
总之,防锈底涂的应用既要考虑防锈漆的基本性能与环境的配套性,也要考虑到对基材的适应性。
2.2 磷化底漆
磷化底漆是一种特殊的底漆,是一种预涂底漆。它不能替代底漆,作用是增强防锈能力和提高金属与底漆涂层之间的附着力,并具有无毒、对焊接无影响的特点。在英国称之为“刻蚀底漆”,也曾直译为“洗涤底漆”,实质上是一种高效的金属表面理剂,具有磷化处理的作用。它由双组分组成:一组分由聚乙烯醇缩丁醛、四盐锌黄、滑石粉、乙醇、正丁醇、醇溶性酚醛树脂等组成;另一组分由磷酸(常为85%的磷酸)、水、乙醇等组成,临用时配制。
一般认为,漆中的磷酸能钢铁表面磷化,生成极薄的、厚度不超过lOum的磷化膜;铬酸盐使表面钝化,形成稳定的钝化膜;聚乙烯醇缩丁醛牢固地附着在经磷化、钝化的表面上,并能与磷酸、铬酸盐络合,把金属、钝化膜及成膜物结合为一体,形成致密的保护膜。磷化底漆的作用可概括为:磷化一钝化一成膜。
磷化底漆的另一突出功效是在光滑金属表面增加涂层的附着力,如,飞机蒙面铝等(在涂装前不宜用喷砂打毛)的金属表面涂磷化底涂。
磷化底漆可增强防锈能力,但很薄,其上仍需涂防锈底漆,以提高防锈能力。磷化底漆上不宜直接涂硝基、氨基、氯化橡胶等防锈漆。一般在涂完磷化底漆后24h内涂其他底漆。不涂其他底漆,保护时间能达到6—10个月的称为“长曝型”磷化底漆。
磷化底漆广泛用于钢铁及有色金属的增强防裕尤其适宜海洋、湿热地区及水下的设备和金属结构的保护。但不适宜涂装铬锰钢、铬钨钢及含铜钢。对于那些不能进行磷化处理的大型金属结构,采用磷化底漆会得到与磷化处理相同或更好的效果。
2.3 富锌涂料
2.3.1 基本原理及要求
含有大量锌粉的底涂为富锌涂料(富锌底漆),在其漆膜中锌粉相互接触并与钢铁接触而导电。锌在钢铁表面作为牺牲阳极,对钢铁有保护作用。同时锌粉被腐蚀后的产物可填充涂膜的孔隙,封闭涂膜的损伤疚唬因此尽管富锌涂料的涂层比较薄,但仍有较好的防锈效果,使用寿命也较长。富锌涂料中锌粉的用量一般在85%~95%之问才能起到很好的电化学保护作用。因基料用量少,所以要求基料与钢铁表面的附着力较好,具有较高的力学强度和密实性,耐水、耐腐蚀和耐候性。
当今,富锌涂料已成为保护金属最普遍、最重要的底漆,广泛用于大气、海洋环境中的桥梁、船舶、海上采油平台、港口设施、户外钢结构的保护。在大气、海洋气候条件下,其保护期能达到3—15年,是重防腐蚀涂料最主要品种之一。
富锌涂料的使用要注意以下几点:
①不易用于酸、碱环境中,因为酸、碱与锌粉反应产生氢气。
②因金属锌的腐蚀产物呈弱碱性,配套面漆应具有一定的耐碱性。
③基材要进行严格表面处理,喷砂等级达到Sa2.5级,更可靠的处理还应有50tnn的粗糙度;喷砂后应及时涂敷,最迟不得超过8h。
④根据富锌涂料的品种、施工条件,应严格掌握环境条件,通常施工温度应不低于5℃,湿度条件根据品种而定。
⑤注意涂膜厚度,一般不超过lOO um,若需较厚,应防止出现裂纹。
富锌涂料由于具有良好的耐蚀性和可焊接性,目前也普遍用于预涂底漆(车间底漆,较薄,厚度为15~20 um)。涂有预涂底漆的钢板在预处理、切割和焊接时,不发生锈蚀,待结构安装完毕时,无需喷砂,只需用水清除表面污物(或简单机械打磨),就可进行下道底漆和面漆的涂装。但用作预涂底漆的富锌涂料,在切割焊接时产生大量的微细氧化锌烟雾,吸入后会使工人发烧。锌粉含量降低会减少此污染,但焊接性能、保护性能下降。其对策是降低漆膜厚度,以减少钢板上的含锌量,另一对策是用惰性而导电的磷铁(Fe2P)填料替代一部分锌粉。
根据成膜基料的不同,可将富锌涂料分为有机富锌涂料和无机富锌涂料。无机成膜物以硅酸盐为主,耐腐蚀性好,但施工性能不如有机型好,对底材的表面处理要求严格;有机型成膜物以环氧树脂为多,防锈性比无机型稍差,但施工性能好,对底材表面处理质量容忍度大,且受施工环境影响小,导电性、耐热性及耐溶剂性不如无机型。
2.3.2 有机富锌涂料
有机富锌涂料常用环氧树脂、氯化橡胶、乙烯系树脂和聚氨酯树脂为成膜基料。锌粉在干膜中的质量分数高达85~92%。这样高含量的锌不仅具有良好的阴极保护作用,而且具有极好的屏蔽作用,宜作暴露在大气中的石油化工装置、构筑物的防锈底漆或防腐蚀涂料。作为防锈底漆,与其他防腐蚀涂料配合使用时,可比两者单独使用寿命延长2~10倍。在海上采油装置、设备和构筑物上应用有机富锌底漆时,必须配合相应的耐候、耐盐雾、耐水、耐湿热的面漆。
2.3.3 无机富锌涂料
(1)水溶性后固化无机富锌涂料
以硅酸钠(水玻璃)或硅酸钾(一般模数大于3)为粘结剂,与锌粉(纯度应高于95%)混合后涂布于钢铁表面,涂膜干燥后,需加热或涂上酸性固化剂(10%稀磷酸或MgCl2水溶液)进行后固化处理才能固化完全,故称为后固化型。最后将生成的水溶性盐用水冲洗除净。
锌粉、固化剂、粘结剂分别包装,现用现配。后固化富锌涂料常常需要经过涂覆(一般采用刷涂)、酸化和水洗三道工序。涂膜常有两层组成,每涂完一层要酸化处理并水洗至中性,干燥后才能再涂下一层,工艺繁琐。目前,这种涂料仅限于作底漆或水下防腐蚀涂料。
(2)水溶性自固化无机富锌涂料
它是以硅酸锂或高模数的水玻璃(模数大于3.9)作基料,涂布后在室温下靠吸收空气中的二氧化碳而完全固化,故称为自固化型。
上两种类型的水性富锌涂料的缺点都是干燥慢,固化受温度和湿度的影响大,且固化过程对水较敏感。醇溶性自固化无机富锌涂料(即正硅酸乙酯型无机富锌涂料)克服了这一缺点。
(3)醇溶自固化o富锌涂料
正硅酸乙酯实际上是一种半无机黏合剂,以预先部分水解缩聚的正硅酸乙酯(溶解在醇溶液中)与锌粉配合而成。涂敷后,溶剂挥发,正硅酸乙酯进一步水解、缩聚,并同时与锌、铁反应,最后吸收空气中水分水解形成聚硅氧高分子网络而固化。其特点是:不受环境湿度影响,干燥迅速,施工适应性好,是目前最广泛应用的无机富锌涂料。
2.4 锈面涂料
锈面涂料是指可在未充分除锈清理的钢面上涂敷,以稳定活泼铁锈并能很好地附着8痔的表面上为目的,从而具有一定防锈功能的涂料。曾习称为带锈涂料。众所周知,涂料需涂在预处理良好的底材才能发挥长期防锈功效。但是不少生产和维修工程限于工作条件很难进行彻底的除锈,尤其是在已建工程的维修和重新涂装过程中,锈迹很难全部除干净,如高压电输线铁塔!P饷嫱苛险是为适应上述情况而开发的。
采用锈面涂料不仅减轻了繁重的除锈工作量,节省施工费用、提高劳动生产率,而且改善了劳动卫生环境,特别是在一些特定的情况下大幅度提高了涂装质量,因此引起了普遍的关注。但需强调的是锈面涂料不能完全取代表面处理,重防腐涂装体系质量的保证离不开严格的表面处理。
2.4.1 锈面涂料种类
传统的锈面涂料依据其对锈层的作用方式大致可以分为渗透型、转化型和稳定型三种类型。这种分类方法已沿用多年,现已远远不能概括近年来锈面涂料的新品种、新技术。近年来发展的品种多以一种类型的作用原理为主,兼有其他类型的特点。
(1)渗透型锈面涂料(又称浸渍型锈面涂料)
主要是利用粘度较低的液态基料对疏松铁锈的浸润、渗透作用,把铁锈分隔并包封起来,使之失去活性,阻止了锈蚀的进一步发展,同时借助防锈颜料起到防锈作用。
适用的油性树脂基料(要求粘度较低)多为:&氧酯、醇酸树脂、有机硅改性醇酸树脂、熟制亚麻仁油、长油醇酸等,但渗透能力最好的为鱼油、鱼油醇酸。某些带有螯合基团的树脂能与被保护的金属、铁锈生成稳定的螯合作用物,使涂层坚实耐久,如含有多羟基、羧基的樱枷酚水杨酸缩甲醛树脂、环氧磷酸酯等。
配合的防锈颜料以红丹和铁红为主,采用碱金属和碱土金属的铁酸盐可以代替红丹。铁酸盐有很强的还原性,能使新生态的锈转化成稳固的磁性氧化铁。
为增加渗透能力,常加入表面活性剂,如脂肪胺、聚氧亚乙基烷基酚醚等。少量的醇类、醇醚也有利于渗透和排除锈中的水分。
渗透型带锈底漆主要用于陈旧和化学污染较小的钢铁表面,应用于海洋石油化工装置、桥梁、船舶等的防锈打底,其对钢铁结构的铆接或螺旋部缣乇鹗室恕
(2)稳定型锈面涂料
利用活性防锈颜料及稳定剂(如磷酸锌、铬酸锌、磷酸二苯胍、三苯胍等)与新生的和不稳定态的锈相互作用,是其加速转化成稳定的Fe304或绯赡讶艿脑佣嗨崤浜衔铮使金属钝化达到稳定锈蚀的目的。其成膜物多为油性树脂和醇酸树脂等,并常配有少量表面活性剂以增加渗透能力。此种带锈底漆一般用在防腐蚀要求不高的场合;在锈蚀不均匀,残留氧化皮或旧漆膜的钢铁表面均可使用,应用较为广泛。
(3)转化型锈面涂料(也称为反应型带锈底漆)
涂料中含有锈的转化剂(如亚铁氰化钾、磷酸、丹宁酸、铬酸等),可在短期内把铁锈转化为无害、难溶的或具有一定保护作用的配合物或螯合物,由成膜i予以固定而形成保护膜。如果其中不含有成膜物质,就称其为表面处理剂或锈蚀转化剂。
转化型锈面涂料的作用与稳定型、渗透型的不同,稳定型、渗透型的作用较缓慢,且对整个锈层的结构状态不加改变,仅使锈层中活泼的铁锈i定下来。而转化型的则使整个锈层的结构、组成、性质都发生根本性的变化。另外,锈的转化剂既不是涂料的基料,也不能作为涂料的颜料,只有和锈层恰好完全反应之后,才能发挥作用。转化剂的用量必须严格控制,用量少时锈转化不完全;用量过多,表面残留酸性物质,影响漆膜的附i力,早期起泡,并易发生膜下腐蚀。因此转化型带锈涂料适用于锈蚀较均匀且不残留轧制氧化皮或片状厚锈的钢铁表面,还要根据锈层厚度情况,调节转化液和成膜液的配漆比例。由于转化作用
快,须及时涂上防锈底漆和面漆方能起到保护作用。
这三类锈面涂料由于其组成和作用原理的不同,各有其优点和不足之处,选用时要根据基材表面锈蚀状态、使用环境、施工条件和要求来综合考虑。总的来说,带锈涂料的转化、稳定、渗透锈层的能力有限,一般仅适用于经过人工除锈后或防腐要求不高的金属表面,目前还远远不能取代喷砂、酸洗等除锈方法。