鋅基樹脂復(fù)合防腐涂層及其噴涂工藝研究

沈順新 張梁

摘要：隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平的不斷提高，各行各業(yè)發(fā)展都獲得了良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)基礎(chǔ)，國內(nèi)機(jī)械、建筑等行業(yè)得到了高速發(fā)展。隨著這些行業(yè)的發(fā)展，不可避免會用到各類型材、鋼管等原材料，這些材料一般都是構(gòu)成建筑的基礎(chǔ)，如果材料出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，將嚴(yán)重影響鋼材的使用性能，進(jìn)而威脅建筑物的整體安全和使用壽命?，F(xiàn)如今，針對上述現(xiàn)象國內(nèi)也發(fā)展除了涂防腐涂料、鋼材鍍鋅等方法對鋼材、鋼管進(jìn)行防腐處理，但均存在一些技術(shù)缺陷，雖然在一定程度上延長了鋼材的使用壽命，但仍達(dá)不到理想目標(biāo)和效果。因此，研究提高鋼材的防腐性能成為當(dāng)下鋼材行業(yè)需要重點(diǎn)突破的難題，濰坊東方鋼管有限公司利用在鋼材行業(yè)多年的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)研究開發(fā)了一種鋅基樹脂復(fù)合防腐涂層及其噴涂工藝，解決了行業(yè)難題，希望給行業(yè)內(nèi)防腐技術(shù)得到進(jìn)一步提升。

關(guān)鍵詞：鋅基樹脂;復(fù)合防腐涂層;噴涂工藝研究

鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)橹亓枯p、潛伏高、韌性好等諸多優(yōu)點(diǎn)而在各種工程中廣泛使用。目前在大跨度鋼構(gòu)建筑中多采用鋼結(jié)構(gòu)形式，其施工周期較傳統(tǒng)建筑也短，具統(tǒng)計(jì)，近年來鋼結(jié)構(gòu)建筑每年都以一定的比例持續(xù)增加。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)中使用的鋼材暴露在潮濕空氣中，其材料表面的鐵原子易跟氧氣結(jié)合產(chǎn)生氧化反應(yīng)，變成氧化鐵，氧化鐵質(zhì)地疏松，鋼材表面就形成了銹蝕現(xiàn)象。銹蝕嚴(yán)重的鋼材或者強(qiáng)度變?nèi)趸蛘咴斐蓱?yīng)力集中，從而導(dǎo)致鋼材壽命提前終結(jié)，出現(xiàn)疲勞和斷裂現(xiàn)象，尤其是如果發(fā)生脆性斷裂的情況，建筑物或設(shè)備面臨破壞的危險(xiǎn)，甚至影響人民的生命健康安全。

1 常見的鋼材防腐處理技術(shù)

現(xiàn)今市場上存在的鋼材防腐蝕技術(shù)大致可以分為兩種：涂層防護(hù)與犧牲陽極保護(hù)兩種方法。進(jìn)一步，涂層法是指在鋼材表面涂抹各種熔結(jié)的樹脂涂層，這些樹脂涂層種類比較繁多，有環(huán)氧樹脂涂層、聚酯樹脂涂層、聚乙烯樹脂涂層等;犧牲陽極保護(hù)法一般采用熱鍍鋅或?qū)︿摬倪M(jìn)行電鍍處理來達(dá)到防腐目的.

1.1樹脂涂層法的優(yōu)勢與缺陷

樹脂涂層與金屬表面結(jié)合緊密，致密的連接將空氣或外界潮濕環(huán)境與金屬鋼材表面隔絕開來，而且涂層與鋼材表面的連接致密，除了受到較大力度的撞擊之外，不會輕易破壞、脫落。但是不排除也有的鋼材構(gòu)建使用在一些易于受到重力撞擊的場合，當(dāng)外界撞擊力度超過涂層與金屬表面的結(jié)合力，涂層就是脫落，然后從脫落部分開始慢慢出現(xiàn)點(diǎn)狀銹蝕，然后以此為中心向外逐漸擴(kuò)大，直至整個(gè)樹脂涂層失效。

1.2熱浸鋅防腐金屬的優(yōu)勢與缺陷

熱浸鋅防腐是將剛才經(jīng)過拋丸等除銹工藝后，使其浸入600攝氏度的高溫鋅水中，讓鋅層附著在剛才表面。5mm以下厚度的鋼板鍍鋅層一般保持在65um，5mm以上的鋼板鍍鋅層在86um。雖然這種方法已經(jīng)能夠?qū)Ψ栏晗薜难娱L起到很大的作用，但在濕熱環(huán)境中，因鋅層的原電池作用，鋅層消耗的速度會加快，不適合一些應(yīng)用場合。

另一方面，在鋼材表面先進(jìn)行熱浸鋅工藝打底，然后用樹脂符合涂層再做一層外層防護(hù)，這樣在雙重防腐層的作用下，防腐效果可以提高3-5倍以上，目前或得到鋼材企業(yè)的大量使用。但值得注意的是，熱浸鋅存在以下重要缺點(diǎn)，即該工藝生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生廢酸、鋅煙、氯化銨煙氣等廢料和毒氣，據(jù)統(tǒng)計(jì)，酸洗后的廢水PH值在1左右，其中含有硫酸亞鐵的含量超標(biāo)，對生產(chǎn)區(qū)周邊的環(huán)境污染較為嚴(yán)重，如果直接排放與我國強(qiáng)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展和綠色環(huán)保政策相悖，如果投入成本對這些危廢進(jìn)行處理的話，處理成本較高。

2 鋅基樹脂復(fù)合防腐涂層及其噴涂工藝研究

2.1技術(shù)概述

濰坊東方鋼管有限公司成立于2001年，多年來一直致力于鋼材生產(chǎn)、加工方向的技術(shù)研究和創(chuàng)新，近年來先后生產(chǎn)出了自動化生產(chǎn)線和防腐效果極佳的鋼材、鋼管等產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。近兩年，公司針對行業(yè)現(xiàn)存的技術(shù)難題，研究和開發(fā)出了鋅基樹脂復(fù)合防腐涂層及其噴涂工藝，該工藝制造的負(fù)荷涂層防腐性能好，能耗和生產(chǎn)升本均低于行業(yè)平均水平，最主要的是，實(shí)現(xiàn)了零排放的效果，對于環(huán)境友好，基本沒有污染。

2.2生產(chǎn)工藝簡述

（1）首先通過拋丸或者噴丸等技術(shù)工藝對鋼材表面進(jìn)行除銹處理，除銹后鋼材表面等級要達(dá)到Sa2.5級及以上，達(dá)不到基本條件不能進(jìn)入后一步工序;

（2）運(yùn)用超音速冷噴技術(shù)，使用超音速氣、固兩相氣流將金屬鋅粉擊射到鋼材、鋼管等表面形成質(zhì)密涂層，工作壓力為30MPa-100MPa之間。該工序中，溫度要低于150攝氏度，涂層結(jié)合力以60兆帕為佳;

（3）在待加工材料表面噴涂1到2種樹脂涂層（環(huán)氧樹脂粉末涂料和聚酯樹脂粉末涂料），樹脂涂層在靜電吸附的作用原理下吸附到材料表面;

（4）對待加工的鋼材材料進(jìn)行加熱處理，使其表面受熱溫度升高，樹脂涂料受熱開始固化，固化后的涂料與鋼材表面發(fā)生熔結(jié)交聯(lián)從而吸附在鋼材表面;

（5）固化后的涂料在熔結(jié)交聯(lián)狀態(tài)下滲透到鋅粉涂層，與金屬產(chǎn)生鍵結(jié)合作用力，這種作用力使其嵌合在縫隙中，多種涂料形成致密的復(fù)合涂層;

（6）以上工序全部完工后，對鋼材進(jìn)行在20-50攝氏度之間進(jìn)行自然冷卻處理，冷卻時(shí)間最少30分鐘，冷卻過程中，復(fù)合涂層與鋼材金屬表面的連接更加緊密。

3.研究效果

通過鋅基樹脂復(fù)合防腐涂層及其噴涂工藝研究，解決了行業(yè)內(nèi)鋼材防腐效果差的困境，該工藝方法研究，主要帶來了以下三個(gè)方面的改善。

首先，行業(yè)內(nèi)普遍使用的單一樹脂涂層方法，存在磕碰損傷后容易導(dǎo)致防腐層快速失效的問題，不利于長期防腐，尤其是在一些重要的設(shè)備或者建筑中，增加了使用風(fēng)險(xiǎn)，而鋅基樹脂復(fù)合防腐涂層及其噴涂工藝通過多層涂層附著，延長了鋼材的使用壽命。

其次，單一涂層在濕熱環(huán)境中，因鋅層的原電池作用，鋅層消耗的速度會加快，即該種傳統(tǒng)方式不能用于在完全暴露在腐蝕環(huán)境下工作，容易導(dǎo)致失效過快，而鋅基樹脂復(fù)合防腐涂層及其噴涂工藝能很好的解決這一缺陷，同時(shí)能有效利用其犧牲陽極的優(yōu)秀防腐蝕性能。

最后，鋅基樹脂復(fù)合防腐涂層及其噴涂工藝制作出的復(fù)合涂層性能較好，同時(shí)生產(chǎn)過程中的能耗比傳統(tǒng)工藝小，隨之成本也低，且沒有廢氣、酸霧等強(qiáng)腐蝕行危廢的排放，對于環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

4 結(jié)語

目前國內(nèi)市場上各行各業(yè)的發(fā)展多與鋼材行業(yè)息息相關(guān)，對鋼材市場也具備一定的依賴性，如果鋼材企業(yè)提供的產(chǎn)品防腐質(zhì)量不過關(guān)，對其他行業(yè)的負(fù)面影響作用非常大，甚至影響行業(yè)和人們生活水平的提高。濰坊東方鋼管有限公司利用在行業(yè)內(nèi)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)研發(fā)的鋅基樹脂復(fù)合防腐涂層及其噴涂工藝，制造出的復(fù)合涂層，防腐效果極佳，增加了鋼材的使用壽命，解決了行業(yè)難題，希望對鋼材行業(yè)的發(fā)展增磚添瓦。

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