重防腐涂层的应用及其发展趋势

重防腐涂层的应用及其发展趋势

方震

（国际涂层涂装工业协会，广东珠海 519075）

摘 要：论述了粉末渗锌技术、达克罗工艺、聚脲弹性涂料、

鳞片涂料、氟碳涂料、氯醚树脂型重防腐涂料、以纳米金属氧

化物改性的新型防腐涂料、有机硅改性环氧树脂防腐涂料以及

带锈涂料的应用状况，并指出其发展趋势。

关键词：重防腐涂层；粉末渗锌；达克罗；带锈涂料

中图分类号：TG174.46 文献标志码：A

文章编号：1004 – 227X (2010) 07 – 0064 – 06

Application and development trends of heavy corrosion protection coatings// FANG Zhen Abstract:The application status of heavy corrosion protection coatings was discussed, including zinc powder sherardizing technology, Dacromet technics, polyurea elastic coating, flake coating, fluorocarbon coating, chlorinated polyether resin heavy corrosion protection coating, new corrosion protection coating modified by nanometer metal oxide, organic silicon modified epoxy resin corrosion protection coating and rust coating, and the development trends were presented.

Keywords: heavy corrosion protection coating; zinc powder sherardizing; Dacromet; rust coating

Author’s address: International Surface Coatings Association (ISCA), Zhuhai 519075, China

1 前言

金属与周围环境各种介质接触时，发生化学或电化学反应，使金属材料受到损耗，性能受到破坏的现象称为腐蚀。据统计[1]，我国每年因腐蚀(黑色金属)所造成的直接经济损失约占国民生产总值的4%。美国1975年因钢铁腐蚀所造成的直接经济损失高达700多亿美元，约占当年其国民生产总值的4.2%(以上均不含间接的经济损失)[2]。世界上，每年生产的钢铁中大约有

1/3因腐蚀而报废。目前，全球每年因腐蚀所造成的

收稿日期：2010–05–07

作者简介：方震（1938–），男，河南洛阳人，教授级高级工程师，中

国表面工程协会特种涂层专业委员会副理事长，国际涂层涂装工业协会常务

副理事长，西安防护涂装协会理事长。主要从事材料、涂装、能源、新材料

等方向的研究。

作者联系方式：(E-mail) isca@。损失高达10 000亿美元，占各国国民生产总值(GNP)的2% ~ 4%。

为了使腐蚀现象得到有力的防止或控制，科学家们一直在追求更新、更高、更有效的防腐蚀方法。20世纪50年代(1953年 ~ 1955年)，美国欧文斯–科宁玻璃纤维公司研制开发出“玻璃鳞片”，并将它与有关树脂混合制成鳞片涂料，用于重防腐领域。20世纪80年代，比利时科学家开发出性能较为优异的高富锌重防腐涂料──Ziga。“锌加”是高纯度(99.995%)的锌粉和挥发性溶剂、树脂制成的单组分涂料。与双组分富锌涂料和其他一些单组分富锌底漆相比，“锌加”的含锌量极高(干膜中含纯锌量高达96%以上)，溶剂中不含甲苯、二甲苯等有机溶剂，涂料中无Pb、Cd等重金属，而且它对钢铁有双重保护功能(阴极保护和屏障式保护)，因此，“锌加”在桥梁、隧道、集装箱、船体、污水处理、贮罐等领域得到了广泛的应用。此后，日本罗巴鲁(Roval)，我国深圳的彩虹、珠海的冠宇等单位也相继成功研发了类似“锌加”的高富锌防腐涂料。

在20世纪70年代初期，美国人发明了一种特殊的表面处理新工艺──达克罗(在被涂物件上形成锌铬膜的一种全新的防锈技术)，它具有不产生氢脆、防蚀能力强、对环境污染少等一系列优点，从而引起了世人的关注。1976年前后，它先后被转让给美国的M.C.I 公司、法国的DACRAL公司和日本的NDS公司。1990年，我国由于汽车工业发展的需要，从日本引进了这种工艺，并作为一种比较清洁的生产方式而加以推广。迄今，达克罗工艺在我国已形成了一个崭新的产业。

在当代，环保呼声日益高涨，国际上对Cr(VI)给人们造成的危害有了新的认识。欧盟规定，从2006年开始，所有的电子产品、汽车等须大大降低Cr(VI)的含量，特别指出，每辆汽车中Cr(VI)含量不得超过2 g。因此，新的无铬、少铬防腐蚀技术就被提到了议事日程。而能把阴极保护功能和涂膜的屏蔽功能融合为一

体的新型含锌防腐蚀技术得到了广泛关注，并在实际中得到了较好的应用。以锌为主体的防腐蚀课题在科研中不断涌现，体现在：

(1) 含锌或富锌底漆如环氧富锌底漆(它是由锌粉、环氧树脂液、聚酰胺树脂3种组分组成的自干型底漆)、无机磷酸盐富锌(铝)涂料(它是由无机粘结剂、水与醇作溶剂，再与锌粉、铝粉所组成，其含锌量大于70%)、无机硅酸盐底漆(由烷基硅酸酯、超细锌粉、颜填料、特种助剂、固化剂等组成，为双组分)、富锌带锈自干型涂料(含锌粉65% ~ 80%)以及水性无机双组分富锌涂料和以纳米材料改性的无机富锌(水性)涂料等等。

(2) 电镀锌。 (3) 热镀锌。 (4) 电弧喷锌。

(5) 热渗锌(粉末渗锌)。

(6) 高富锌涂料，如锌鳞片涂料、比利时“锌加”(干膜中锌含量大于96%)、日本罗巴鲁(含锌量为96%)、深圳彩虹的强力锌(涂膜中含锌量大于96%)和珠海冠宇的新锌(干膜中的活性锌含量为92% ~ 96%)等。

(7) 含铬或无铬达克罗(如交美特)。

2 粉末渗锌涂层

2. 1 工作原理

将渗锌剂与钢铁制件共置于渗锌炉中，加热到400 °C ，活性锌原子则由钢铁制件的表面向内部渗透，同时铁原子由内向外扩散，在制件表层形成一个均匀的锌–铁化合物，即渗锌层。 2. 2 特点

(1) 耐蚀性特强。实践表明，在海洋及恶劣的工业大气环境下，渗锌层优于热镀锌、电镀锌和不锈钢。如在同一腐蚀环境中，不锈钢于600天后其表面已布满了锈点，而渗锌产品在1 600天后，其表面仍无锈迹。

(2) 具有优异的耐磨性和耐擦性。粉末渗锌层的表面硬度为250 ~ 400 HV ，而热镀锌和电镀锌的表面为纯锌，所以其硬度仅为70 HV 。故粉末渗锌的耐磨性和耐擦性要比热镀锌及电镀锌好得多。

(3) 涂覆工艺基本无污染。粉末渗锌前，钢铁制件的前处理使用抛丸机，所产生的粉尘可利用布袋除尘器加以解决。渗锌时，需要将渗锌炉加热至400 °C ，以油作燃料的渗锌炉由于采用了循环燃烧的方式，所以无烟气排放。而且，粉末渗锌为固体渗锌，无锌的

蒸汽产生，加之工件与助剂均在密闭的器具中进行渗透、分离，所以不会对环境产生污染。

(4) 与热镀锌相比，它具有耗锌量较低的特点。热镀锌加工每吨产品需消耗锌100 kg 左右，而粉末渗锌加工每吨产品消耗锌量仅为30 kg 左右，大大降低了加工成本。另外，热镀锌对锌锅有腐蚀，而粉末渗锌则没有类似问题。

(5) 渗锌产品可以与涂料结合形成复合防护层。由于渗锌层与防腐涂料具有良好的配伍性，所以其结合力为1级。

(6) 经过渗锌的钢铁制件其机械性能不会有大的变化。这是由于渗锌处理的温度要比热镀锌低100 ~ 280 °C 。而此温度下，进入钢铁制件内的氢原子已扩散逸出，所以在应用中无氢脆问题。 2. 3 应用及发展前景

粉末渗锌技术起源于英国和苏联，20世纪90年代以来引进我国。经过专家们的研究、实验，目前已成功开发出粉末渗锌技术和系列成套设备，并有5项成果获得了实用新型专利，它们是：粉末渗锌设备、炉体回转粉末渗锌设备、粉末渗锌螺纹钢以及管材、型材等。

由于粉末渗锌技术有诸多的优异性能，因此它已广泛应用于室外钢铁结构及紧固件、高速公路、护栏、桥梁、水暖器材及建筑五金、汽车(如夏利汽车的渗锌底盘)、工程机械和海洋化工、冶金、发电等工程中的耐高温部件。

热镀锌制作的高速公路护栏一般使用年限为6年。而渗锌护栏(渗锌厚度为90 ~ 100 μm )可保30年内无损，并不需要大维修。每公里护栏(双向、四排护栏)使用30年，热镀锌需花费68万元，而渗锌仅需23万多元，后者仅为前者的1/3左右，经济效益极高。

据统计，全国有铁路线路7万多公里，每年用于铁道道钉的浇油维护费用大约为4亿多元。若采用渗锌道钉，30年内免大修，仅此一项可为国家节约费用120多亿元。

3 达克罗工艺的发展态势

3. 1 彩色达克罗工艺

众所周知，达克罗是一种非装饰性的耐蚀涂层，一般外观均为银灰色，色泽单调，因此很难满足工业发展对耐蚀涂层的外观要求。

2005年7 ~ 8月份，笔者曾到一些达克罗公司参观，在靖江市达克罗涂覆工业公司参观时，看到了他