鋅基樹脂復合防腐涂層及其噴涂工藝研究

沈順新 張梁

摘要：隨著國內經濟技術水平的不斷提高，各行各業發展都獲得了良好的經濟技術基礎，國內機械、建筑等行業得到了高速發展。隨著這些行業的發展，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成建筑的基礎，如果材料出現腐蝕現象，將嚴重影響鋼材的使用性能，進而威脅建筑物的整體安全和使用壽命。現如今，針對上述現象國內也發展除了涂防腐涂料、鋼材鍍鋅等方法對鋼材、鋼管進行防腐處理，但均存在一些技術缺陷，雖然在一定程度上延長了鋼材的使用壽命，但仍達不到理想目標和效果。因此，研究提高鋼材的防腐性能成為當下鋼材行業需要重點突破的難題，濰坊東方鋼管有限公司利用在鋼材行業多年的技術經驗研究開發了一種鋅基樹脂復合防腐涂層及其噴涂工藝，解決了行業難題，希望給行業內防腐技術得到進一步提升。

關鍵詞：鋅基樹脂;復合防腐涂層;噴涂工藝研究

鋼結構因為重量輕、潛伏高、韌性好等諸多優點而在各種工程中廣泛使用。目前在大跨度鋼構建筑中多采用鋼結構形式，其施工周期較傳統建筑也短，具統計，近年來鋼結構建筑每年都以一定的比例持續增加。同時，鋼結構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合產生氧化反應，變成氧化鐵，氧化鐵質地疏松，鋼材表面就形成了銹蝕現象。銹蝕嚴重的鋼材或者強度變弱或者造成應力集中，從而導致鋼材壽命提前終結，出現疲勞和斷裂現象，尤其是如果發生脆性斷裂的情況，建筑物或設備面臨破壞的危險，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

現今市場上存在的鋼材防腐蝕技術大致可以分為兩種：涂層防護與犧牲陽極保護兩種方法。進一步，涂層法是指在鋼材表面涂抹各種熔結的樹脂涂層，這些樹脂涂層種類比較繁多，有環氧樹脂涂層、聚酯樹脂涂層、聚乙烯樹脂涂層等;犧牲陽極保護法一般采用熱鍍鋅或對鋼材進行電鍍處理來達到防腐目的.

1.1樹脂涂層法的優勢與缺陷

樹脂涂層與金屬表面結合緊密，致密的連接將空氣或外界潮濕環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建使用在一些易于受到重力撞擊的場合，當外界撞擊力度超過涂層與金屬表面的結合力，涂層就是脫落，然后從脫落部分開始慢慢出現點狀銹蝕，然后以此為中心向外逐漸擴大，直至整個樹脂涂層失效。

1.2熱浸鋅防腐金屬的優勢與缺陷

熱浸鋅防腐是將剛才經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。雖然這種方法已經能夠對防腐年限的延長起到很大的作用，但在濕熱環境中，因鋅層的原電池作用，鋅層消耗的速度會加快，不適合一些應用場合。

另一方面，在鋼材表面先進行熱浸鋅工藝打底，然后用樹脂符合涂層再做一層外層防護，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的大量使用。但值得注意的是，熱浸鋅存在以下重要缺點，即該工藝生產過程中易產生廢酸、鋅煙、氯化銨煙氣等廢料和毒氣，據統計，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，對生產區周邊的環境污染較為嚴重，如果直接排放與我國強調的可持續發展和綠色環保政策相悖，如果投入成本對這些危廢進行處理的話，處理成本較高。

2 鋅基樹脂復合防腐涂層及其噴涂工藝研究

2.1技術概述

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、加工方向的技術研究和創新，近年來先后生產出了自動化生產線和防腐效果極佳的鋼材、鋼管等產品，被廣泛應用于各個行業。近兩年，公司針對行業現存的技術難題，研究和開發出了鋅基樹脂復合防腐涂層及其噴涂工藝，該工藝制造的負荷涂層防腐性能好，能耗和生產升本均低于行業平均水平，最主要的是，實現了零排放的效果，對于環境友好，基本沒有污染。

2.2生產工藝簡述

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

（2）運用超音速冷噴技術，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生熔結交聯從而吸附在鋼材表面;

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

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

3.研究效果

通過鋅基樹脂復合防腐涂層及其噴涂工藝研究，解決了行業內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方面的改善。

首先，行業內普遍使用的單一樹脂涂層方法，存在磕碰損傷后容易導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備或者建筑中，增加了使用風險，而鋅基樹脂復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，即該種傳統方式不能用于在完全暴露在腐蝕環境下工作，容易導致失效過快，而鋅基樹脂復合防腐涂層及其噴涂工藝能很好的解決這一缺陷，同時能有效利用其犧牲陽極的優秀防腐蝕性能。

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

4 結語

目前國內市場上各行各業的發展多與鋼材行業息息相關，對鋼材市場也具備一定的依賴性，如果鋼材企業提供的產品防腐質量不過關，對其他行業的負面影響作用非常大，甚至影響行業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內的技術和經驗研發的鋅基樹脂復合防腐涂層及其噴涂工藝，制造出的復合涂層，防腐效果極佳，增加了鋼材的使用壽命，解決了行業難題，希望對鋼材行業的發展增磚添瓦。

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