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防腐蚀配方

腐蚀是金属通过电化学和/或化学过程降解的过程. 金属渴望处于最热力学稳定的状态, 哪一个, 简而言之, 物质的自然状态是否处于最低能量状态. 金属通常以氧化物的形式自然存在.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), 保护涂层系统的功能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).

钢的腐蚀图
钢的电化学图表

本文将考虑以下配方因素对涂层耐蚀性的影响.

  1. 金属种类
  2. 色素水平与选择
  3. 防腐蚀颜料
  4. 服务环境考虑和新的创新

1. 金属种类

根据EMF系列, 铝和锌比铁更有活性,在接触氧气和水时氧化得更快. 然而, 未涂覆的锌和铝的氧化物在金属表面形成紧密的结合层,降低了下层金属的腐蚀速率. 而当碳钢生锈时, 腐蚀产物是氧化铁,它松散地附着在表面,容易更快地氧化.

在EMF系列中(下图3),Zn比Fe更活跃. 当富锌底漆涂在钢上时, 或者是镀锌钢, 锌会优先氧化钢,从而防止下层钢氧化. 在这个场景中, 锌是钢的阳极(更容易氧化),因此保护钢不氧化. 因此, 钢因阴极缓蚀而不受腐蚀, 还有富锌底漆提供的屏障.

标准电动势系列表
图3

2. 色素的考虑

体系的PVC(颜料体积浓度)定义为体系中固体颗粒在成膜后的体积百分比, 当所有挥发性成分如溶剂和水蒸发时. 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, 还有它在服役期间的寿命. 大多数底漆的配方为临界颜料体积浓度(CPVC)或略低于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和PVC与临界体积浓度之间的关系是一个重要的考虑因素,不仅控制着机械性能, 但也影响水分和氧气通过涂层渗透到金属基板. 根据应用和所需的机械性能(e.g., 衬底附着力, 灵活性, 的面漆附着力, 半), 耐腐蚀底漆的配方是不同的PVC和含有多种惰性颜料.

在颜料分散过程中,使用极性较强的颜料可使其更易润湿, 但可能会降低长期粘附性,因为它们更容易在涂层-基材界面处发生水分迁移和脱粘. 片状颜料和水溶性成分极低或无水溶性成分的颜料也能提高寿命.

颜料粒径, 形状和结构可以影响水分和氧气的渗透性,并最终影响耐腐蚀性. 带有血小板状颗粒的颜料可以降低渗透性, 特别是当它们与涂层表面平行排列时. 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. 这些淡黄色的颜料提供了一个更加痛苦的路径水, 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).

表中列出了常用的填充颜料

3. 防腐蚀颜料

如上所述, PVC和惰性颜料的选择影响涂层的阻隔性能和增强耐蚀性. C防腐蚀颜料 影响腐蚀速率的两个主要机制,阴极和阳极缓蚀. 阴极抑制 通过阻碍阴极的电子流动来抑制腐蚀,而 阳极抑制 通过阻碍阳极的电子流动来抑制腐蚀.

在选择一种缓蚀颜料时,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pH值, 干湿循环, 可溶盐, 温度和时间. 考虑到这些问题, 在选择缓蚀颜料之前,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阳极区域上屏障层的形成, 从而钝化表面. 为了有效,这些颜料有最小的溶解度. 如果溶解度太高, 颜料会很快从涂层中滤出, 缩短颜料用于抑制腐蚀的时间. 如果涂层较开(e.g., 风干乳胶), 渗透水较高, 从而使缓蚀颜料消耗得更快. 为了正常工作,涂层必须允许一些水的扩散来溶解色素. 因此,当色素溶解时,在潮湿的条件下可能会形成水疱. 众所周知,高Tg(玻璃化转变温度)和高交联密度的粘合剂可以提高抗水疱性.

绝大多数的缓蚀颜料都是由金属离子(阳离子)组合而成的 引领 or  而阴离子,比如从  (磷酸和聚磷酸), 铬酸 而且 硼酸. 虽然铬酸盐和铅, 含有钝化颜料的, 是否能有效抑制腐蚀, 由于各种环境和毒理学规定,它们的使用非常有限.

在选择防腐蚀颜料时的另一个主要考虑因素是 pH. 例如, 具有高pH值的色素可能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系统的稳定性产生不利影响.

4. 服务环境、考虑因素和新创新

根据测试方法和暴露条件的不同,涂层的相对耐蚀性可能会有很大的变化. 常用的测试方法包括盐雾(95%湿度/5%盐,始终潮湿), 酸性盐雾, 耐磨循环腐蚀(干、湿循环用0.04%硫酸铵和0.05%盐),电化学阻抗谱和盐浸泡. 大多数专家一致认为,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.

另外需要考虑的是金属类型(例如.g.(钢,铝,镀锌),表面的预处理和清洁度. 如果金属表面没有正确清洁和准备, 涂层将缺乏足够的附着力,并导致过早失效.

此外, 涂料的类型,其中的颜料将使用影响适当的缓蚀剂颜料的选择. 需要考虑的因素包括涂层是否是溶剂型的, 水传播的, 粉, 风干或烘烤, 而如果薄膜会交联或热塑性.

对基体腐蚀有深远影响的其他配方因素包括涂层的疏水性程度. 可通过使用特殊设计/结构颜料的表面改性剂以及添加疏水添加剂来提高表面和体积的疏水性,疏水添加剂可减少涂层的水分渗透,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在加速测试(如盐雾或冷凝湿度)后也能提供良好的附着力.

双组分聚氨酯的照片
图6

双组分聚酯聚氨酯具有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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