富锌漆应用

baba

锌粉是最重要的电化学防锈颜料。用大量锌粉配成的底漆称为富锌底漆。富锌漆分为以硅酸盐为粘结剂的无机富锌和以环氧树脂为粘结剂的有机富锌底漆两种。
与其它金属相比，锌有其独特的特点，它比铁轻，有良好的延展性，可同铁制成合金，最重要是其电化学活性，其标准电极电位为（-0.76V），较铁（-0.44V）为活泼。锌可以被熔融并加工净化成细颗粒的高纯度锌粉，用于防锈漆中最为重要的防锈颜料。涂膜在受到侵蚀时，锌粉作为阳极先受到腐蚀，基材钢铁为阴极，受到保护。锌作为牺牲阳极形成的氧化产物以对涂层起到一种封闭作用，仍可加强涂层对底材的保护在富锌涂料中，锌粉在保护过程中逐渐被消耗，但速度很慢。其腐蚀产物的形成，使涂层与底材电位差有所减小，当漆膜被损伤时，又露出新的金属锌，电位差立即增大，产生较强的阴极保护作用。所以富锌漆的锈蚀不会从损伤处向周围扩散。
1．锌粉
锌粉在自然环境中其化学反应式如下：
在海水中化学反应如下：
   为了确保在富锌漆中锌粉同钢铁能紧密结合而起到导电和牺牲阳极作用，对于富锌漆中锌粉的含量占干膜总质量的百分比，美国钢结构涂装协会SSPC SSPC-Paint 20中具体规定:无机富锌漆不少于74％；有机富锌漆不少于77％。有机富锌漆中含锌量之的所以含锌量偏高，是由于其导电性较无机富锌差。很多单道涂层的长效防蚀无机富锌涂料产品锌粉的含量在水溶性漆中达75%，溶剂型中达82 % 以上。锌粉细度、粒度和粒度分布的要求
涂装目的   干膜厚度μm锌粉细度目 锌粉粒度分布μm 个别熔融变形粘连颗粒长主度，μm
集装箱富锌底漆  10－15             ≤800        95％粒径≤10，少量粒径10－15    ＜20
富锌车间底漆          15-20             ≤600        90％粒径≤10，少量粒径＜20       ＜25
船用富锌底漆           30             ≤400        90％粒径≤10，少量粒径10－30    30左右
其他                    40左右             ≤325        85％粒径≤10，少量粒径10－35        ＜40
2．有机富锌漆
有机富锌漆最常用的是环氧富锌漆，此外还有氯化橡胶富锌漆等，但是因其是热塑性树脂，遇热时会变软，所以应用不多。环氧富锌底漆是以锌粉为防锈颜料，环氧树脂为基料，聚酰胺树脂或胺加成物为固化剂，加以适当的混合溶剂配制而成的环氧底漆，其中锌粉量含量通常在85％以上，以形成连续紧密的涂层而与金属接触。环氧富锌要施工于喷砂至Sa 2 ½ (ISO 8501-1)的表面上，与大多数油漆相兼容（除了醇酸漆会皂化）。是多道涂层系统中很好的底漆，不管是新建还是现场维修的施工。环氧富锌经常用作临时底漆，在工厂（维修
时）和船舶上（进坞）。它干燥迅速，重涂间隔相对较短。附着力好，耐碰撞，耐热可达120℃。耐磨性能也很好。环氧富锌比无机富锌的缺点首先是阴极保护作用相对较弱，因为他的导电性能较低，其次是可接受的氯化物含量较低。这是他用于海洋环境最大的缺点。
美国钢结构涂装协会在SSPC-Paint 20 中，把无机富锌涂料分为三大类：
l        类型1－A：水溶性后固化型
l        类型1－B：水溶性自固化型
l        类型1－C：溶剂型自固化型
水溶性后固化无机富锌漆，主要以硅酸钠，又名水玻璃为粘结剂，与锌粉混合后，涂在钢铁表面，当涂膜干燥后，再喷上酸性固化剂，如稀磷酸H3PO4，使涂层固化，磷酸固化剂的作用在于同硅酸钠生成硅酸，副产物为磷酸钠，生成的硅酸与锌粉反应生成硅酸锌聚合物。磷酸钠副产物可以溶于水中，在涂层固化后可用水洗去。在固化反应中，磷酸还可与锌粉生成不溶的磷酸锌，因而磁加了涂层的致密性。锌粉在不断自我牺牲的同时，还与CO2和水生成不溶的碱式碳酸钙[3Zn(OH)2•2ZnCO3]，对涂层有屏蔽保护作用。这种无机富锌涂料已经不大使用。
水溶性自固化无机富锌漆，利用空气中的二氧化碳和湿气与硅酸盐进行反应，在生成碳酸盐的同时，锌粉也同硅酸盐充分反应成为硅酸锌高聚物。它保留了对水的敏感性，直到水溶剂完全从漆膜中挥发。其固化受温度和湿度的影响较大。该种无机富锌主要用于成品油或化学品的舱室储罐内壁。要使它完全固化，取得应有的耐蚀保护性能，可以采用加速固化的方法。在涂层经过24小时后，可以喷哂清水或海水，然后封闭储罐或舱室，在48小时内重复喷水3－4次。除去水后让其干燥。然后可用硬币进行固化程度的检查，如果不能刮下锌粉，且呈闪亮的锌粉本色时，可认为已经完全固化。
溶剂型自固化无机富锌涂料的固化机理也很复杂。正硅酸乙酯,分子结构为Si(OCH2CH3)4，水解制成含羟基的正硅酸乙酯溶液，当与锌粉混合，涂覆成膜时，部分水解的硅酸乙酯继续进行水解缩聚，形成网状高聚物。
3．无机富锌漆使用指南
目前使用最多的就是溶剂型无机富锌涂料，对于这种高性能涂料，其施工与一般的涂料不同，有很多需要注意的地方。如果没有特别说明，以下的施工指南主要是指溶剂型无机富锌漆。
（1）        表面处理
在喷砂前进行钢结构处理是很有必要的，包括焊缝的打磨光顺、咬边气孔的补焊打磨、飞溅的铲除打磨、锐边的倒角等。为了保证锌粉与钢材表面充分接触，保持良好的导电性，必须对钢材表面进行喷砂处理到Sa 2 ½ (ISO8501-1:1988)。粗糙度达到Rugotest No. 3, min. BN 10a，Keane-Tator表面比较样本, G/S min 3.0 或者ISO/DIS 8503－1 粗中级 (G)。如果
粗糙度低而不足，会影响了附着力，增加漆膜龟裂的可能性。可以使用钢砂、硅酸铝等无油无水无其污物的优质磨料。钢砂粒度在0.2-1.2 mm，硅酸铝在0.4-1.8 mm能产生较好的表面粗糙度效果，喷枪口压力要求6-7 bar/85-100 psi。喷砂结束后，立即进行真空吸尘清洁，有些难以去掉的粒子，可以用铁刷子刷去。
（2）        施工方法
空气喷涂和无气喷涂都能用于无机锌漆的施工。辊涂不适用，刷涂只用于小面积的修补。空气喷涂对于减少干喷有很大的帮助，但是施工速度慢。对于水溶性无机富锌漆，空气喷涂尤其适用。在进行反顶施工时，喷枪要间歇性地清洁，防止堵枪。无气喷涂的施工效率高，但是容易产生干喷。泵压要求低，比如30：1的喷漆泵。过滤网使用60－80目。根据喷涂技巧，可适当加入稀释剂10－30％。太多的稀释剂会导致漆膜低或者产生流挂。复杂结构要选用小口径的枪嘴。混合时，把锌粉缓缓加入液体组份，并同时进行搅拌。切不可反过来操作，把液体组
份加入锌粉很容易导致结团，而且不能搅拌均匀。用刷子进行条涂可根据经验在喷涂前或喷涂后进行。
（3）        施工环境
为了保证喷砂的质量，保持相对湿度在40－60％最佳。钢板温度要高于露点温度3℃。溶剂型自干无机富锌涂料要求的可在温度低至－10℃使用，但在低于0℃时要注意表面结冰会影响漆膜的附着力，由于冰的透明无色，不容易分辨，要特别的注意。超过40℃时，溶剂挥发很快，可以使用挥发缓慢的稀释剂或使用水溶性自动型无机富锌漆。狭窄空间的施工，要加强通风。
（4）        漆膜固化
无机富锌漆的固化要依靠相对湿度和温度。
以HEMPEL的无机富锌漆HEMPEL’S GALVOSIL 15700为例。在20°C/68°F和RH 65-75%时，固化约需要3天。在低温和低湿度环境下，漆膜的固化时间会延长。相对湿度最好保持在65%以上，最低温度可以低至-10°C/14°F。喷洒清水可以解决低湿度时的固化问题。无机富锌漆在20°C/68°F 和RH75%时过1－2小时，能耐小雨。一般在施工后4－5小时后就可以喷洒清水保持漆面湿润帮助固化的完成。单道涂层时可以使用海水加速固化，但如果后面要涂面漆，必须使用清水再次冲洗除去氯盐，并注意清除锌盐。漆膜的固化的检测方法有两种。简易的方法可以用硬币或小刀刮擦漆面，如果仅有很少量的锌粉刮下，漆面闪亮，说明固化已完成。标准的无机锌富锌固化检测方法，是MEK测试法，根据ASTM 4752，白色棉布蘸上MEK试剂，来回擦拭50次，如果没有或者仅有很轻微变色说明固化已要完成，如果变色严重，说明还未完成固化。

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（5）        漆膜厚度
无机富锌漆的漆膜厚度，在多道涂层的重防腐系统中作为底漆时，通常为75微米就足够了。如果是单道涂层用于成品油或化学品的储罐舱室内壁中，漆膜要求在90－100微米。水溶性无机富锌漆用于储罐舱室内壁时，漆膜设计为125－150微米。过高的干膜厚度会导致漆膜开裂，通常认为150微米以下最安全的。
（6）        漆膜开裂
漆膜的开裂主要是由于漆膜在干燥和固化时的收缩形成，由于开裂形状象烈日下晒干裂开的泥土地，又称之为“泥裂”。开裂的原因有好几种原因：
a)        漆膜膜喷涂过厚，超过了生产商对最高漆膜厚度的规定。
b)        表面粗糙度过低，特别是在焊缝上，由于硬度高，喷砂也较难，使粗糙
度不足。
c)        相对湿度高而通风太差时，表面层固化太快，也会导致漆膜开裂。
d)        产品超过了保质期，当然对涂层质量没有保证。
漆膜厚度的范围要根据无机硅酸锌的配方来决定，可能从75微米到200微米。很多涂料商对于漆膜厚度的规定都在150微米左右。实际施工时，大多数产品在结构内角处很容易产生泥裂问题，当为了达到最低膜厚要求时，喷漆者会在角落里多走几枪，这样就导致了漆膜过厚，加上角落上漆膜的收缩不均匀，很容易就形成了泥裂现象。在复杂结构，经常使用小枪嘴，而这又造成了行多次枪喷涂，这会导致问题变得糟。建议使用大枪嘴，可以解决这个问题。当然，如果发现漆膜有过厚流挂倾向，可以马上用刷子刷平。
（7）        多孔性处理
硅酸锌漆的本态就是多孔的，刚施工的多孔的硅酸锌并不能填充锌粉粒子间的空间。这会带来一系列的不利。由于硅酸锌漆本态就是多孔的，进行几个月的室外固化后其孔隙会逐渐被由于受大气中二氧化碳和湿气作用而形成的锌盐填充而变得致密，大多数的结构是不允许在涂面漆前进行一至两个月的固化期的，而必须在其是多孔的情况下进行覆涂。这就会造成后续面漆的起泡。硅酸锌漆在覆涂时总有起泡的风险性，但是曝露时间越长，这种可能性越少。起泡是由于刚涂漆时的湿膜中空气和溶剂气体以气泡的形态从多孔表面穿出而形成的。这会造成气泡破裂而留下针孔或仍然存在于漆膜中。 当溶剂型有机面漆施涂于多孔表面时，有些溶剂会透过孔隙，同时因减压作用和溶剂的瞬间逃逸表面温度会降低。温度再次升高，空气和气体在孔间膨胀。另外，残留于孔隙的溶剂也有释放的趋向。这些复杂的作用形成了起泡。大气温度越高，起泡的问题越大，如果表面温度在阳光下持续上升，情况就会变得更为糟糕。面漆起泡也有可能是因为快速覆涂或硅酸锌漆在低湿下干燥而造成。面漆在硅酸锌上起泡或产生针孔的可能性取决于底漆和面漆的选择。高树脂含量低体积浓度有光面漆直接施工于硅酸锌底漆上面，极易产生问题。肉眼清楚可见的完整起泡或针孔通常是不能接受的，要求进行修补。很小的不易察觉的针孔在实践中是可以接受的，即使锌粉呈现出细孔，这些一般都会为涂料所灌入。那些没有封闭的针孔才会引起争论。如果无机硅酸锌漆暴露于大气中，腐蚀就会产生。无机硅酸锌漆的施工质量在减少起泡上起着重要作用。必须喷涂均匀的正确的湿膜厚度。在较热的环境下，可能要加入额外的稀释剂。小心避免漆膜过厚。干喷和飞喷同样要尽量避免，且在涂面漆前必须除去。空气喷涂最佳，因为它能提供最佳的施工控制。但是为了获得最高的生产效率，则采用无气喷涂为佳。注意提防那些为了拼命追求生产率使用高压无气喷涂大口径磨损枪嘴的无经验施工者。其效果很象是使用花园水管，在表面沉降云层样的干喷。这使得涂后道面漆时简直是做恶梦一般。面漆起泡的过失其实还是因为底漆的不良施工。如果已经施工了底漆，如何办呢？这里有几个经验证的技巧可以避免面漆施工在新喷的无机硅酸锌上面时避免针孔。但是如果在很差施工的底漆上面，则不能保证100％的有效。专门设计于多孔无机富锌漆表面的封闭漆（也叫连接漆）有助于减少消除针孔起泡问题。比如SIGMA涂料公司的Sigmarite Sealer (7420)。在产品说明书中施工干膜厚度薄至50µm (2 mils)。通常这是最有效的方法，也用于热喷锌底材的封闭。使用特殊配制面漆也可以减少针孔和起泡，比如Sigmarite Build Coat (7459)即是一例，可以用于良好施工的底漆表面。进行薄雾涂层／通涂的施工有所帮助。首先底漆用很薄的涂层进行极薄的封闭（刚刚封闭掉）。过一会儿后，通常是15分钟，再进行规定膜厚的复涂。该技巧可适用于后续漆的施工。在温度较低时很有效，但在表面温度很高时则难以奏效。如果漆膜表面温度有升高趋势，不要进行面层漆的施工。如果进行很好的计划，在阳光直射下的无机富锌漆面进行涂层施工，表面温度在降低的话，针孔几乎可以完全避免。（这种技巧也可运用于混凝土上的有机涂层施工）。在暖热的无机富锌漆面上施工成为无法避免的情况时，要使用专门的封闭漆进行稀释后施涂，然后再涂以其它涂料。
（8）        锌盐处理
无机富锌漆还有一个施工过程中的问题就锌盐。富锌底漆对于钢材保护是利用其阴极保护作用。锌粉代替钢铁首先被腐蚀，从而保护了钢材。在这个腐蚀过程中，锌粉与氧气、二氧化碳和水形成了锌盐。
O2/H2O/CO2
Zn2+ ------> ZnCO3•Zn(OH)2
表面的锌粉也会与大气直接反应生成锌盐。在两种情况下，锌盐会呈白色或灰色。
锌盐的成份取决于它们形成的环境。在没有受污染的大气环境中，形成了碳酸锌、氢氧化锌和氧化锌的混合物。这些锌盐，又称之为锌白，会封闭多孔的表面，有助于保护钢材。当锌粉与纯洁的水，如水蒸汽接触时，而又没有空气参与，由会形成大量的氢氧化锌，这就是白锈。这种情况经常可以在叠在一起的涂了无机富锌的钢板之间发现。也可以在经常接触露水的表面看到。这种锌盐是部分水溶的。在受污染的大气中，如二氧化硫（工业环境）以及氯化物（沿海地区）的环境下，会形成硫酸锌和氯化锌。它们微溶于水中，因此也没有什么保护作用。锌盐的形成受多种因素的影响，包括水与锌面的接触持续时间。在户外堆放的钢材上面常有泥浆，这会产生白锈的产生。酸雨或含有氯化物的雨水也会导致锌盐的产生。在沿海地区，大气中高浓度的盐能导致大量的锌盐产生。锌对于涂层性能有着不利的影响。松散的锌盐，比如白锈，必须在涂面漆前除去。水溶性的锌盐会影响后道涂层的附着力。如果留在底漆表面，在潮湿环境下，水会渗过有机面漆，与锌盐接触溶胀，引起涂层间的附着力问题。即使锌面上没有产生锌盐，如果面漆涂膜不足，水也会渗过漆膜与锌起反应而产生涂层内的锌盐，导致漆膜剥落。
锌盐的去除有以下几种方法：
a)        清水冲洗
高压淡水冲冼是最理想的处理方法，也可用尼龙刷子伴以冲水刷去锌盐。难以除去的盐迹则要用机械方法进行处理。
b)        扫砂
扫砂并不是经常采用的方法，因类它会产生大量灰尘，还会破坏完好的漆膜。它的好处是可以在表面产生粗糙度，有助于后道漆的附着力。同时，对于焊缝可以进行全部的喷砂处理，进一步提高涂层的性能。
c)        机械处理
这种方法对涂层系统的防锈性能有好处。使用合成树脂的砂片进行有控制的清洁处理，只能有很少量的底漆被磨去，直至达到足够的可见清洁度。
实际上，完全除去锌盐痕迹是困难的，也是不必要的。我们可以参考日本的SPSS标准，照片显示，对无机富锌有环氧富锌车间底漆经扫砂处理后，仍可看到锌盐的痕迹。
（9）        污物清除
无机硅酸锌漆的多孔表面使得污物清除十分困难。油脂可以用高压淡水加上洗涤剂冲洗清除，然后再用清水进行清洗。对于已固化的漆面来说，这是最佳的方法。溶剂清洗只能用于很小的油污，它往往只会使受污染的面积扩得更大，而且还有健康安全方面的问题。
（10）        底漆修补
在以无机硅酸锌漆为底漆的道涂层系统中，经常要对进行局部的打磨或喷砂，然后进行底漆的修补。这时最好避免使用无机硅酸锌漆作为修补底漆。因为喷涂时很自然的会喷到周围的有机涂层上面，而这会引起附着力问题。解决的方法是使用环氧富锌涂料。

力龙涂料

“相对湿度高而通风太差时，表面层固化太快，也会导致漆膜开裂。”
这句好像有问题，我的经验是湿度低，而通风太好时，表干太快，边角容易开裂。