锌基树脂复合防腐涂层及其喷涂工艺研究

沈顺新 张梁

摘要：随着国内经济技术水平的不断提高，各行各业发展都获得了良好的经济技术基础，国内机械、建筑等行业得到了高速发展。随着这些行业的发展，不可避免会用到各类型材、钢管等原材料，这些材料一般都是构成建筑的基础，如果材料出现腐蚀现象，将严重影响钢材的使用性能，进而威胁建筑物的整体安全和使用寿命。现如今，针对上述现象国内也发展除了涂防腐涂料、钢材镀锌等方法对钢材、钢管进行防腐处理，但均存在一些技术缺陷，虽然在一定程度上延长了钢材的使用寿命，但仍达不到理想目标和效果。因此，研究提高钢材的防腐性能成为当下钢材行业需要重点突破的难题，潍坊东方钢管有限公司利用在钢材行业多年的技术经验研究开发了一种锌基树脂复合防腐涂层及其喷涂工艺，解决了行业难题，希望给行业内防腐技术得到进一步提升。

关键词：锌基树脂;复合防腐涂层;喷涂工艺研究

钢结构因为重量轻、潜伏高、韧性好等诸多优点而在各种工程中广泛使用。目前在大跨度钢构建筑中多采用钢结构形式，其施工周期较传统建筑也短，具统计，近年来钢结构建筑每年都以一定的比例持续增加。同时，钢结构中使用的钢材暴露在潮湿空气中，其材料表面的铁原子易跟氧气结合產生氧化反应，变成氧化铁，氧化铁质地疏松，钢材表面就形成了锈蚀现象。锈蚀严重的钢材或者强度变弱或者造成应力集中，从而导致钢材寿命提前终结，出现疲劳和断裂现象，尤其是如果发生脆性断裂的情况，建筑物或设备面临破坏的危险，甚至影响人民的生命健康安全。

1 常见的钢材防腐处理技术

现今市场上存在的钢材防腐蚀技术大致可以分为两种：涂层防护与牺牲阳极保护两种方法。进一步，涂层法是指在钢材表面涂抹各种熔结的树脂涂层，这些树脂涂层种类比较繁多，有环氧树脂涂层、聚酯树脂涂层、聚乙烯树脂涂层等;牺牲阳极保护法一般采用热镀锌或对钢材进行电镀处理来达到防腐目的.

1.1树脂涂层法的优势与缺陷

树脂涂层与金属表面结合紧密，致密的连接将空气或外界潮湿环境与金属钢材表面隔绝开来，而且涂层与钢材表面的连接致密，除了受到较大力度的撞击之外，不会轻易破坏、脱落。但是不排除也有的钢材构建使用在一些易于受到重力撞击的场合，当外界撞击力度超过涂层与金属表面的结合力，涂层就是脱落，然后从脱落部分开始慢慢出现点状锈蚀，然后以此为中心向外逐渐扩大，直至整个树脂涂层失效。

1.2热浸锌防腐金属的优势与缺陷

热浸锌防腐是将刚才经过抛丸等除锈工艺后，使其浸入600摄氏度的高温锌水中，让锌层附着在刚才表面。5mm以下厚度的钢板镀锌层一般保持在65um，5mm以上的钢板镀锌层在86um。虽然这种方法已经能够对防腐年限的延长起到很大的作用，但在湿热环境中，因锌层的原电池作用，锌层消耗的速度会加快，不适合一些应用场合。

另一方面，在钢材表面先进行热浸锌工艺打底，然后用树脂符合涂层再做一层外层防护，这样在双重防腐层的作用下，防腐效果可以提高3-5倍以上，目前或得到钢材企业的大量使用。但值得注意的是，热浸锌存在以下重要缺点，即该工艺生产过程中易产生废酸、锌烟、氯化铵烟气等废料和毒气，据统计，酸洗后的废水PH值在1左右，其中含有硫酸亚铁的含量超标，对生产区周边的环境污染较为严重，如果直接排放与我国强调的可持续发展和绿色环保政策相悖，如果投入成本对这些危废进行处理的话，处理成本较高。

2 锌基树脂复合防腐涂层及其喷涂工艺研究

2.1技术概述

潍坊东方钢管有限公司成立于2001年，多年来一直致力于钢材生产、加工方向的技术研究和创新，近年来先后生产出了自动化生产线和防腐效果极佳的钢材、钢管等产品，被广泛应用于各个行业。近两年，公司针对行业现存的技术难题，研究和开发出了锌基树脂复合防腐涂层及其喷涂工艺，该工艺制造的负荷涂层防腐性能好，能耗和生产升本均低于行业平均水平，最主要的是，实现了零排放的效果，对于环境友好，基本没有污染。

2.2生产工艺简述

（1）首先通过抛丸或者喷丸等技术工艺对钢材表面进行除锈处理，除锈后钢材表面等级要达到Sa2.5级及以上，达不到基本条件不能进入后一步工序;

（2）运用超音速冷喷技术，使用超音速气、固两相气流将金属锌粉击射到钢材、钢管等表面形成质密涂层，工作压力为30MPa-100MPa之间。该工序中，温度要低于150摄氏度，涂层结合力以60兆帕为佳;

（3）在待加工材料表面喷涂1到2种树脂涂层（环氧树脂粉末涂料和聚酯树脂粉末涂料），树脂涂层在静电吸附的作用原理下吸附到材料表面;

（4）对待加工的钢材材料进行加热处理，使其表面受热温度升高，树脂涂料受热开始固化，固化后的涂料与钢材表面发生熔结交联从而吸附在钢材表面;

（5）固化后的涂料在熔结交联状态下渗透到锌粉涂层，与金属产生键结合作用力，这种作用力使其嵌合在缝隙中，多种涂料形成致密的复合涂层;

（6）以上工序全部完工后，对钢材进行在20-50摄氏度之间进行自然冷却处理，冷却时间最少30分钟，冷却过程中，复合涂层与钢材金属表面的连接更加紧密。

3.研究效果

通过锌基树脂复合防腐涂层及其喷涂工艺研究，解决了行业内钢材防腐效果差的困境，该工艺方法研究，主要带来了以下三个方面的改善。

首先，行业内普遍使用的单一树脂涂层方法，存在磕碰损伤后容易导致防腐层快速失效的问题，不利于长期防腐，尤其是在一些重要的设备或者建筑中，增加了使用风险，而锌基树脂复合防腐涂层及其喷涂工艺通过多层涂层附着，延长了钢材的使用寿命。

其次，单一涂层在湿热环境中，因锌层的原电池作用，锌层消耗的速度会加快，即该种传统方式不能用于在完全暴露在腐蚀环境下工作，容易导致失效过快，而锌基树脂复合防腐涂层及其喷涂工艺能很好的解决这一缺陷，同时能有效利用其牺牲阳极的优秀防腐蚀性能。

最后，锌基树脂复合防腐涂层及其喷涂工艺制作出的复合涂层性能较好，同时生产过程中的能耗比传统工艺小，随之成本也低，且没有废气、酸雾等强腐蚀行危废的排放，对于环境保护具有重要意义。

4 结语

目前国内市场上各行各业的发展多与钢材行业息息相关，对钢材市场也具备一定的依赖性，如果钢材企业提供的产品防腐质量不过关，对其他行业的负面影响作用非常大，甚至影响行业和人们生活水平的提高。潍坊东方钢管有限公司利用在行业内的技术和经验研发的锌基树脂复合防腐涂层及其喷涂工艺，制造出的复合涂层，防腐效果极佳，增加了钢材的使用寿命，解决了行业难题，希望对钢材行业的发展增砖添瓦。

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