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防腐蚀配方

腐蚀是一个金属可以通过电化学和/或化学过程降解的过程. 金属希望处于热力学最稳定的状态, 哪一个, 在简化条件, 物质的自然状态处于最低能态吗. 金属通常以氧化物的形式自然存在(e.g.如氧化铁、氧化铝、氧化锌,因为氧化物代表它们的最低能态). 因为水的存在通常会加速腐蚀, 氧和盐(特别是强酸), 保护涂层系统的作用是最大限度地保护金属基板免受这些力的影响.

氧化发生在阳极(正极), 还原发生在阴极(负极). 水的存在通常会加速腐蚀, 氧和盐(特别是强酸盐).

钢的腐蚀过程(图1和图2)如下.

钢的腐蚀图解
钢的电化学图表

本文将考虑以下配方因素对涂层耐腐蚀性能的影响.

  1. 类型的金属
  2. 色素水平和选择
  3. 腐蚀抑制的颜料
  4. 服务环境考虑和创新

1. 类型的金属

根据EMF系列, 铝和锌比铁更活跃,当暴露在氧气和水中时,氧化更快. 然而, 未涂覆的锌和铝的氧化物在金属表面形成紧密结合层,从而降低底层金属的腐蚀速率. 而当碳钢生锈时, 腐蚀产物是松散地附着在表面的氧化铁,容易更快地氧化.

在EMF系列中(下图3),Zn比Fe更活跃. 当富锌底漆涂在钢材上时, 或者是镀锌钢, 锌会优先氧化到钢,从而防止底层钢氧化. 在这个场景中, 锌对钢来说是阳极的(更容易氧化),因此可以保护钢不被氧化. 因此, 钢受阴极抑制作用而不受腐蚀, 以及富锌底漆提供的屏障.

标准EMF系列表
图3

2. 色素的考虑

体系的PVC(颜料体积浓度)定义为成膜后体系中固体颗粒的体积百分比, 当溶剂和水等挥发性成分全部蒸发后. 底漆中使用的颜料的水平和类型不仅影响最初的涂层附着力, 还有它的使用寿命. 大多数底漆配制在临界颜料体积浓度(CPVC)或略低于临界颜料体积浓度(CPVC),以最大化面漆附着力(更粗糙的底漆表面和更高的自由能)以及许多其他涂层性能(图4).

CPVC对涂料性能的影响图表
图4 - CPVC对涂层性能的影响

PVC以及PVC与临界体积浓度之间的关系是一个重要的考虑因素,它不仅支配机械性能, 同时也影响了水分和氧气通过涂层膜向金属基体的渗透. 这取决于应用和所需的机械性能.g., 衬底附着力, 灵活性, 的面漆附着力, 半), 耐腐蚀底漆采用各种PVC配方,含有各种惰性颜料.

使用更极性的颜料可以在颜料分散过程中提供容易润湿, 但由于它们更容易在涂层-基体界面处发生水分迁移和分离,因此可能会降低长期的附着力. 盘状色素和水溶性成分很低或没有水溶性成分的色素也能延长寿命.

颜料颗粒大小, 形状和结构会影响水分和氧气的渗透,最终影响耐腐蚀性能. 含有血小板状颗粒的色素可降低渗透性, 特别是当它们平行于涂层表面时. 云母,云母 铁的氧化物 而且 金属薄片 有一些这样的颜料的例子吗. 这些扁平的色素提供了一条更曲折的水路, 可溶盐和氧气到达金属表面. 其他有助于抗腐蚀的颜料包括平板铝硅酸盐和 硅灰石 (硅酸钙).

常用填充颜料一览表

3. 腐蚀抑制的颜料

正如上面详细的, PVC的选择和惰性颜料的选择会影响涂层的阻隔性能并提高耐腐蚀性能. Corrosion抑制的颜料 影响腐蚀速率的主要有两种机制,阴极抑制和阳极抑制. 阴极抑制 通过在阴极上阻碍电子的流动来抑制腐蚀,然而 阳极抑制 通过在阳极上阻碍电子流动来抑制腐蚀.

在选择防腐颜料时,必须考虑几个因素. 影响腐蚀速率的环境因素包括湿度, 水分的pH值, 干湿循环, 可溶盐, 温度和时间. 考虑到这些问题, 在选择防腐颜料之前,必须仔细考虑评价标准和试验方法. 缓蚀剂或钝化颜料促进在阳极区域上形成屏障层, 从而钝化表面. 为了有效,这些颜料的溶解度最低. 如果溶解度太高, 颜料会很快从涂层中渗出, 减少颜料用于抑制腐蚀的时间. 如果涂膜较开(e.g., 风干乳胶), 水渗透性较高, 这样,缓蚀颜料的耗损速度就会加快. 为了正常工作,涂层必须允许一些水的扩散来溶解颜料. 因此,水泡的形成可能导致在潮湿的条件下色素溶解. 较高的Tg(玻璃化转变温度)和较高的交联密度粘合剂被认为可以提高抗水泡性.

绝大多数的缓蚀颜料都是由金属离子(阳离子)组合而成 引领 or  还有阴离子,比如从  (正磷酸和多磷酸), 铬酸 而且 硼酸. 虽然铬酸盐和铅, 包含钝化颜料, 很有效地抑制腐蚀, 由于各种环境和毒理学法规,它们的使用非常有限.

在选择防腐颜料时的另一个主要考虑因素是 pH. 例如, 高pH值的颜料可能会对酸催化体系的固化产生有害影响. 相反,低pH值的色素可能会对水性体系的稳定性产生不利影响.

4. 服务环境,考虑因素和新的创新

涂层的相对耐腐蚀性能会因测试方法和暴露条件的不同而有很大的不同. 常见的测试方法包括盐雾(95%湿度/5%盐,始终湿润), 酸性盐雾, 预蚀循环腐蚀(干湿循环0.04%硫酸铵和0.05%盐),电化学阻抗谱和盐浸泡. 大多数专家都认为,加速测试并不总是能很好地反映涂层金属在现实世界中的表现.

其他注意事项是金属类型(e.g.(钢、铝、镀锌)、预处理及表面清洁度. 如果金属表面没有正确的清洁和准备, 涂层会缺乏足够的附着力,导致过早失效.

此外, 颜料使用的涂层类型影响到适当的防腐颜料的选择. 考虑因素包括涂层是否为溶剂型, 水传播的, 粉, 风干或烘培, 而如果薄膜是交联或热塑性的.

其他对基体腐蚀有深刻影响的因素包括涂层的疏水性程度. 表面和体积的疏水性可以通过使用特殊设计/结构颜料的表面改性剂以及添加疏水添加剂来增加,这可以最大限度地减少涂料的水分渗透,从而降低腐蚀速率.

接触角描述
图5

根据澳门买球的经验,具有高接触角和体积疏水性的涂层也会在加速测试(如盐雾或冷凝湿度)后保持良好的附着力.

一张显示双组分聚酯聚氨酯的照片
图6

双组分聚酯聚氨酯,155度接触角和优良的体积疏水性,在澳门买球排行App实验室配制, 有限责任公司

防腐颜料供应商的样本包括:

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