冷涂锌的性能和应用

李敏风

（中国钢结构协会防火防腐分会，上海 200029）

冷涂锌又称涂膜镀锌、锌基涂镀等，是一种特殊的富锌材料。从2000年比利时“锌加”(Zinga)首先进入我国重防腐涂装行业以来，至今我国已有多家冷涂锌生产厂家闪亮登场，见表1。

表1 我国冷涂锌生产厂家Table 1 Producers of cold zinc coating materials in China

此外，美国的ZRC、LUST-OLEUM、加拿大C·R·C、德国WURTH等国外公司的冷涂锌产品在我国也有一定的销量。“西北永新”、“石家庄金鱼”也研发出了自己的冷涂锌产品，且通过了测试，即将批量生产。据不完全统计，2013年我国喷涂型冷涂锌销售金额(不包括气雾罐)约为2.5 亿人民币，产量约4 100 t。15 a 来，各类冷涂锌产品在很多重点工程中得到应用，见表2。

1 冷涂锌材料的特性[1-2]

1.1 防腐性能优异

冷涂锌干膜中锌粉含量高达96%，其中“锌加”及“航特”的冷涂锌为片状粉末。在重防腐的腐蚀环境下，不仅为钢铁提供良好的阴极保护作用，而且冷涂锌中特殊的树脂和氧化锌盐可为涂层提供屏障保护作用，因而具有优异的防腐性能。

据报道，按国家盐雾试验的有关标准检测，一般冷涂锌涂层的盐雾试验寿命为1 000～2 000 h。其中，“航特”的锌铝基涂膜耐盐雾寿命为1 964 h。“昊锌”HX-ZINC96 的耐盐雾试验寿命已超过了2 000 h。

1.2 使用方便

单组分包装，使用方便，无混合使用期的限制。施工方式灵活，可刷，可有气喷涂。在选择合适的无气喷漆机机型，控制喷涂压力的基础上，无气喷漆法是冷涂锌最好的涂装方法。

表2 冷涂锌工程案例Table 2 Engineering cases of cold zinc coating

1.3 用途广泛

(1)可单独成为防腐涂层，底面合一。有些冷涂锌生产厂家还生产出具有金属光泽的冷涂锌层，如“深圳彩虹”的“银富锌”，日本ROVAL 公司的“ROVAL SILVER”等。在它们的干膜中，锌粉含量在80%以上，又有一定量的铝粉，涂层既有防锈作用，又有装饰作用。

(2)冷涂锌涂层是重防腐涂料良好的配套底层。除醇酸涂料外，它可以与环氧、聚氨酯、丙烯酸类涂料配套使用，组成复合涂层，增强防腐能力。

(3)冷涂锌可用于热浸镀锌、电弧喷锌层的修补、加厚。特别适用于镀锌钢件焊接安装后，电焊缝的修补。

(4)可作为混凝土钢筋的涂层。据笔者了解，“锌加”、“ROVAL”、“EPO-ROVAL”、“强力锌”等均具有国家级“握裹力”测试报告。冷涂锌涂层对钢筋的握裹力与环氧粉末涂层一样，减少幅度在允许的范围内。在俄罗斯、比利时、香港、台湾均有工程业绩。在杭州湾大桥的混凝土钢筋上批量应用过比利时的“锌加”，取得较好的效果。

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1.4 环保

冷涂锌的生产和涂装都涉及到环境保护、职业卫生和安全。冷涂锌具有良好的环保性能，主要体现在4 个方面：

(1)成分内不含Pb、Cr、Hg、Cd等重金属，大部分冷涂锌产品可出示相关报告。

(2)冷涂锌归属厚膜型材料，触变性能好。经充分搅拌，可少加或不加稀释剂，即可涂装施工；由于固体分含量高，一次无气喷漆可获得较高膜厚，减少有机溶剂挥发量，有利于环境保护。

(3)绝大多数冷涂锌的溶剂和稀释剂内不含苯、甲苯、二甲苯等毒性大的有机溶剂。

(4)在合理设计涂层的配套和涂装工艺的前提下，冷涂锌是替代热浸镀锌、电弧喷锌的最好材料。可减少三废，降低能耗，能明显提高环境保护的综合效益。

2 冷涂锌的配套性能和层间附着力

冷涂锌材料在我国应用发展15 a 来，主要发现两个问题：

一是冷涂锌与钢材的附着力。在喷砂清洁度达到ISO 8501 Sa2½、ISO 8503 粗糙度Rz=40～70 μm 的前提下，很多冷涂锌产品涂层拉开法测试无法达到国家对防腐底漆的要求(约3.0 MPa)。在上述诸多的冷涂锌产品中，附着力表现相差悬殊，高的可达到5.0 MPa，低的只有1.0～1.5 MPa。

二是配套性能。大量的工程实践证明，“锌加”、“强力锌”、“锌盾”等冷涂锌涂层可以配套环氧类、聚氨酯类等双组分中层漆。但也有不少单组分冷涂锌涂层与环氧类产品的配套性能不好，附着力低下。广州某工程完工后已有6 a，包括冷涂锌涂层在内的配套涂层还在往下脱落。

笔者认为造成这两个问题的主要原因是：

(1)冷涂锌的成膜物质及配方。由于制成冷涂锌的树脂(成膜物质)不同，见表3。原材料来源不一，锌粉含量与状态的差异使不同的冷涂锌在涂层性能上有不同的结果。

表3 不同冷涂锌的树脂类型Table 3 Resins used in different cold zinc coating materials

(2)配套方案及膜厚控制。冷涂锌涂层内锌粉含量高达96%，一次无气喷漆的膜厚不能太厚，否则影响冷涂锌与钢材的附着力。若冷涂锌单独成防腐涂层，一次无气喷漆的干膜厚度控制在40 μm 左右，二次喷涂达到80 μm 就已足够。如需与重防腐涂料配套成复合涂层，则冷涂锌干膜控制在40～60 μm 范围内。因为冷涂锌系单组分材料，当环氧中层漆溶剂极性过强或膜厚太大时，会将冷涂锌“连根拔起”，发生涂层脱落。故需严格控制膜厚。

(3)涂装方式。虽然冷涂锌可以采用多种方式(滚涂法除外)进行涂装，如刷涂、浸涂、有气喷涂及无气喷涂，但无气喷漆法形成的冷涂锌涂层附着力最好。

无气喷涂时，需高度注意下列事项：(1)采用富锌底漆专用的喷漆机(包括专用的喷嘴在内)，压缩比为32∶1 或33∶1，以减少磨损，利于膜厚与耗量控制；(2)无气喷漆时，喷漆压力控制在15.0 MPa 以下；(3)除了喷漆前对冷涂锌材料进行充分搅拌外，最好边喷漆边搅拌，而且需使用气动机械搅拌。

3 建议

冷涂锌已普遍应用于重防腐行业中。在电力和建筑钢结构防腐设计规范中，对冷涂锌的配套方案和涂层使用寿命均做了相关规定。最近，港珠澳大桥钢结构重防腐涂层体系中，有2 处指定使用冷涂锌配套：一是组合梁、钢主梁、上翼缘板顶面(设计指定采用2 道冷涂锌，单独成膜作防腐涂层)；二是箱梁检查车行走系统非加工配合面(设计指定采用冷涂锌作底层，配套环氧云铁中层漆和氟碳面漆)。

港珠澳大桥是世界上最长的跨海大桥，规定桥柱结构寿命120 a，涂层的使用寿命为20 a，并对每种配套涂料的技术性能和环保性能指标作了具体的规定，指定使用“关西”和“佐敦”涂料[3]。冷涂锌也用于大桥的钢结构，却无一项具体的规定。

目前，冷涂锌市场竞争激烈。同是干膜中含96%的锌粉，冷涂锌单价最高的“锌加”要150元/kg 以上，最低的只要50元/kg 上下，其中不乏“鱼目混珠”的现象。

为了规范冷涂锌市场，使高科技的冷涂锌材料发挥其优异性能，有几点建议：

(1)迅速拟定颁发相应的标准，包括行业和国家标准。在标准中，对冷涂锌材料的设计、用途、物理指标[容重、锌粉含量、固含量、VOC(挥发性有机物)、理论涂布率、干燥时间、重涂间隔]和技术指标(耐盐雾性、耐磨性、硬度、抗湿热性和附着力)作出具体规定，以界定冷涂锌的质量，使冷涂锌市场竞争列入规范。

(2)加强对冷涂锌施工性能的研究。目前，包括“锌加”在内的国内外冷涂锌材料，对它们的施工性能研究甚少，特别是在无气喷漆技术上，常因不能掌握关键因素而影响涂层质量。在海洋工程中，目前，急于寻找一种涂层防腐性能好，又适应工厂重防腐涂料的涂装工艺的新材料来替代热浸镀锌、电弧喷锌工艺，以达到环保、节能的目的。冷涂锌生产厂家就应该加强它们在重防腐涂装行业中的应用性研究，提高冷涂锌的施工性能，以替代热浸镀锌和电弧喷锌工艺。同样，在众多冷涂锌生产厂家中，很少有厂家能生产与冷涂锌配套的重防腐涂料。在现代化的涂装工程中，为保证涂层质量，底、中、面配套涂料必须是同一厂家的产品。目前，冷涂锌产品若与其他重防腐涂料厂家产品配套，事先需做大量的配套性能测试，否则会发生因配套性能不好而使涂层失效的问题。

(3)继续扩大冷涂锌产品的使用范围，包括冷涂锌单独做防腐涂层，逐步替代热浸镀锌和电弧喷锌工艺，以及作为混凝土钢筋涂层。前几年，“锌加”、“EPOROVAL”和“强力锌”均已取得了国家级“握裹力”合格的测试报告，它们是最好的钢筋涂层。杭州湾大桥混凝土钢筋上“锌加”的批量应用是最好的工程案例。它可取代耗能极高的环氧粉末涂料。另外，“锌加”、“ROVAL”等冷涂锌材料还取得了高强度螺栓摩擦面摩擦系数的合格报告。在冷涂锌涂层厚度为60 μm时，Q235 钢材的摩擦系数µs>0.50，Q345 钢材的摩擦系数µs>0.52。这使冷涂锌在桥梁钢结构、建筑钢结构等制造行业拥有较大的使用量。

[1]李敏风.涂层新材料──冷涂锌的优良特性(1)[J].现代涂料与涂装,2006,17 (8):58-59.

[2]李敏风.钢结构冷涂锌配套方案[J].电镀与涂饰,2009,28 (1):64-66.

[3]刘新.从港珠澳大桥谈绿色重防腐涂料[C]// 2013年防腐蚀涂料年会论文集.珠海:中国海洋石油总公司科技发展部,中国石油学会海洋石油分会,2013:1-5.