第四章防锈底漆
涂层是一种最广泛应用的保护材料免受腐蚀的措施。从广义上讲，其保护对象包括一切适于保护的材质。当强调保护金属免受自然介质腐蚀时，称其为防锈涂料，即金属用防锈底漆，它必须阻止金属内形成腐蚀电池和阻止其继续发展。
防腐蚀涂料往往是底漆至面漆的配套系统。防锈底漆是防腐蚀涂料的重要组成部分，其直接与金属基材接触，是防腐蚀涂装体系的基础，应满足底漆的基本性能要求，要与金属有良好的浸润性、附着性、耐碱性，与面漆的配套性，同时黏度要低、内应力小。
防锈底漆的防锈功能主要通过防锈颜料发挥作用，因此通常以防锈颜料的作用和名称来分类命名。以防锈颜料的防锈作用机理来看，大致归纳为四种类型：物理作用防锈底漆、化学作用防锈底漆（一般化学防锈涂料、磷化底涂和带锈涂料）、电化学作用防锈底漆及综合作用防锈底漆。结合使用效果又可分为普通防锈漆（物理、一般化学防锈涂料）、特种防锈漆（磷化底漆、富锌涂料、锈面涂料）。
4.1普通防锈底漆
4.1.1铁红防锈底漆
铁红防锈底漆是由铁红及少量锌黄、磷酸锌、氧化锌等化学防锈颜料和油基、醇酸树脂、环氧酯、乙烯树脂等漆基组成。
铁红（又称氧化铁红），分子式Fe2O3，其性能稳定，耐热性好，对日光、水、碱等显示惰性，不耐强酸。其作为物理防锈颜料，还具有着色力，遮盖力强，对电解质有一定的抵抗力，颗粒细，在涂层中能起到很好的封闭作用。但其本身不能起到化学防锈的作用，锌黄等少量化学防锈颜料的加入，可提高其防锈能力。铁红是各种防锈漆的重要辅助防锈颜料。
这种防锈底漆具有无毒、耐候、价格低廉、施工方便的特点，已在石油、化工、建筑、船舶、桥梁等各个方面获得广泛的应用。如：铁红醇酸树脂防锈漆、铁红聚酰胺固化环氧底漆、铁红氯化橡胶防锈底漆等等。
4.1.2云母氧化铁防锈底漆
云母氧化铁是稳定的ａ- Fe2O3，在矿物学上叫做云母状赤铁矿，是天然镜铁矿经粉碎、
水选、烘干等工序加工而成，也有人工合成的产品。其主要成分是稳定的ａ- Fe2O3。鳞片状云母氧化铁颜料在涂膜中采取和底材平行的方向重叠排列，可有效地防止水气的渗透，同时云母氧化铁本身的化学稳定性好，对阳光的反射力很强，还能吸收紫外光，减缓涂膜的老化，也是面漆的常用颜料，防腐蚀性能很好。
与云母氧化铁配套的树脂有长中油醇酸树脂、油基酚醛树脂、环氧酯等。多数配方中也使用一定量的化学防锈颜料（如锌黄），来进一步提高防锈能力。云母氧化铁防锈漆已广泛用于桥梁、输电铁塔、油罐等。
4.1.3铝粉防锈底漆
铝粉俗称银粉,是具有银色金属光泽的鳞片状颜料。由于厚度和直径的尺寸相差悬殊，因而具有良好的延展性，涂于金属表面后，能平展地排列在金属表面上，有如包裹一层铝膜。虽然铝的标准电位比锌还低，但很容易在表面上生成一层氧化膜，各种涂料所用的铝粉都是由带有氧化膜的铝粉小颗粒组成的，不容易与保护金属接触，不能对钢铁起电化学保护作用。铝粉之所以能作为防锈颜料使用，一是因为其呈鳞片状，具有良好的渗透性，遮盖力强，稳定性好；二是其对光和热有反射作用。
4.1.1.4氧化锌防锈底漆
氧化锌又名锌白，是一种白色粉末，由不定形或针状的小颗粒组成。具有耐热、耐光、耐候、抗粉化的特点。
4.1.5石墨防锈底漆
石墨是六方晶系的结晶形碳，成叶片状、鳞片状和致密块状，具有金属光泽，化学性质不活泼，与酸、碱等药剂不易起作用，耐化学腐蚀。由石墨和炭黑、滑石粉和油料等调制成的石墨防锈底漆，具有良好的耐酸、碱、化学药品、溶剂腐蚀的性能，同时耐高温和耐光。若在其组成中加入锌黄等化学防锈颜料，其防锈效果更好，通常在特殊要求的化学环境中使用。
4.1.6红丹防锈底漆
红丹防锈底漆是最古老的一种防锈漆,虽然近年来因环境保护法令的强化,为了避免铅中毒的危险,有被无铅防锈颜料逐步取代的可能,但因其防锈效果甚佳,至今仍是不可完全替代的品种,多在苛刻的腐蚀条件下使用。
使用红丹防锈底漆要注意以下几方面：
⑴对铅的消耗量较大，有毒。在制造、施工应用中，红丹粉尘会吸入人体，红丹漆也能通过皮肤吸收，必须加强劳动保护，不能用于需经火焰处理（如焊接等）的钢铁结构是上。铲除旧漆膜时注意环保，旧漆膜回收处理好。
⑵红丹具碱性，能吸收空气中的二氧化碳，生成碳酸铅而降低防锈性，为此红丹防锈漆上应及时涂上面漆。
⑶红丹比重大，易沉底，涂刷性差。为了克服红丹防锈漆的沉淀，可采用红丹粉与漆料分装的办法，用时调配，但有较多不便。
4不能在铝、镁及其合金等轻金属表面上应用，否则因电化学作用而加剧腐蚀的进行。
⑸对于油性红丹漆，干性慢。为了提高干性，但仍保留一定的渗透性，其基料采用一半生亚麻油，一半醇酸树脂等的混合物。可用含氧化铁及滑石粉的廉价红丹漆配方，其中一半基料为生亚麻油。
⑹油性基料抗蚀性弱，不耐皂化。所以不耐盐雾、盐水浸渍，或化学品液溅滴。油脂漆膜的交联度低，不耐酮类、酯类、芳烃等强溶剂的熔胀，所以油性红丹底漆上的面漆不可含强溶剂，只宜与醇酸涂料等配套，难以与环氧、聚氨酯涂料等配套，以免咬起。故油性红丹漆宜应用于城市或农村的一般钢结构，不宜用于化工厂、海洋性构造上。
4.1.7锌黄及铬酸盐防锈底漆
4.1.8有机铬酸盐防锈底漆
有机铬酸盐是近年来开发的高性能新型防锈颜料，对漆料的适应范围很广，用量低，防锈效果显著。用它和物理防锈颜料及体质颜料结合，可配制成不含铅、锌的无毒防锈底漆。
4.1.9磷酸盐防锈底漆
磷酸盐防锈底漆因其无毒,环境友好,并具有磷化防锈作用,对钢铁的防锈性能可与红丹接近,对表面处理要求不高,适应范围广泛,是近年来大力推广的品种.
4.2磷化底漆
4.3富锌涂料
4.3.1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).锌粉是一种化学活性原料,锌的电极电位-0.7628V，铁的电极电位为-0.409，在其漆膜中锌粉相互接触并与钢铁接触而导电。因此当涂装了富锌底漆的钢结构发生腐蚀时，因为金属锌在很宽的温度范围内的电极电位比铁负，锌是阳极，被腐蚀，铁是阴极得到保护，起到了牺牲阳极的阴极保护作用。同时锌粉腐蚀后的产物可填充涂膜的孔隙，封闭涂膜的损伤部分，又起屏蔽腐蚀介质的作用。因此尽管富锌涂料的涂层比较薄，但仍有很好的防锈效果，使用寿命也较长。
富锌涂料的一大特点是即便涂膜上有的部位被机械损伤或有漏涂等缺陷，在一定范围的面积内，防蚀电流也能流向钢铁露出部分而起到保护作用。此种保护作用，在涂膜呈崭新状态期间特别显著。在有防蚀电流流过的同时，锌的防蚀产物沉积到露出的钢铁表面上，形成保护膜。随着钢铁表面的不断暴露，富锌涂料不断地被保护膜所遮盖，阴极保护作用便呈现惰性，但在涂膜受到机械损伤而露出新的锌表面时则又开始复活。若用砂纸打磨涂膜表面，或将涂膜擦伤露出新的锌面，则电位差便恢复原状。但是，若损伤部位上由于阴极
保护作用所生成的保护膜损伤到不能与周围的锌粉接触时，则电位差就不能恢复，钢铁表面将发生腐蚀。
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、输油气管道、港口码头设施、户外钢结构的保护。在大气、海洋气候条件下，保护期能达到3~15年，是重防腐蚀涂料最主要品种之一。
富锌涂料由于具有很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15~20ｕm），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。
富锌涂料中锌粉的用量一般在85%~95%之间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。实践证明，锌粉含量的多少与漆膜的防蚀性能并无直接关系。某些含锌量高者防蚀性并不好，这是由于成膜物的黏合力不够，或成膜物的耐蚀性不能满足环境要求，抗渗、抗损失等综合性能不能满足要求；而某些含锌量低者防蚀性并不差。涂料的耐蚀性能是成膜物、颜填料、涂装情况综合作用的结果。
富锌涂料的使用要注意以下几点：
1不宜用于酸、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。不能和醇酸树脂漆配套使用；与之配套的漆种类相当多，如聚氨酯涂料、环氧树脂涂料、乙烯树脂涂料、氯化橡胶涂料等，以及各种无机锌、铝涂料。
3基材要进行严格表面处理，喷砂处理等级达到Sa2.5级，更可靠的处理还应有50ｕm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100ｕm，若需较厚，应阻止出现裂纹。
根据成膜基料的不同，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，并具有水性，有利于环境保护。有机型成膜物以环氧树脂为多。
4.3.2有机富锌涂料
有机富锌涂料常用环氧树脂、氯化橡胶、乙烯基树脂和聚氨酯树脂为成膜基料，最常用的为环氧富锌涂料。锌粉在涂膜中的质量分数高达85%~94%。有机富锌漆的有机成膜物的导电率低，所以必须增加锌量以保证导电性，有机树脂的黏合性一般优于无机的，这也为其锌粉含量的提高提供了条件，但其防锈性比无机型的稍差，导电性、耐热性及耐溶剂性不如无机型的，但施工性能好，对底材表面处理容忍度大，且受施工环境影响小。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。
4.3.3无机富锌底漆
无机水性涂料主要是以无机硅酸盐（钠、钾、锂）为基料，现也开发出磷酸盐类的富锌涂料。水性无机富锌涂料的发展，已经历可50余年的历史，实践验证了它的防蚀效果，至今仍为最重要的重防腐涂料品种之一，广泛用于暴露在海洋大气、高温和各种环境的钢结构的长效防腐。总体来看，无机富锌涂料具有下列特性：
⑴极佳的耐蚀性能和附着力 由于涂膜与基材间存在化学键结合，无机锌粉底层能与金属基板形成很牢固的附着，从而抑制膜下的开裂和锈蚀的迁移。
⑵耐候性佳 因为该类涂层完全是无机的，因而不会被氧化，耐太阳光的化学辐射，在长期曝晒下，不会有粉化、开裂或脱落的情况发生。
⑶耐热性以硅酸盐涂层为例，在形成固化层时以聚硅氧烷（Si—O—Si）相结合，这种Si—O键的结合能比形成有机高分子的C—C键结合能大得多，因而具有更强的耐热性和耐辐射性。
⑷耐磨性 一般无机涂层均较硬和耐磨，但硅酸乙酯涂层在低湿干燥环境中因固化不充分，其耐磨性比其他无机锌粉涂层差。
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