1、热镀锌钢工件复合涂层的选择与涂装工艺试验周福根 姜才兴 张晓凌引言钢结构具有自重轻，抗重性能好，节能效果好，工业化程度高，施工快捷等优越性，在国民经济的基础产业中得到广泛应用。但钢铁因腐蚀每年损失 1020%之多，以 2007年我国钢产量 4.5 亿吨计,仅一年因腐蚀损失至少 4500 万吨。而锌的耐腐蚀性能远远优于钢铁，同时锌的化学性活泼，对钢铁材料将起到阴极保护作用，因此，镀锌成为钢铁保护的主体技术，在发达国家镀锌及锌铝合金已达到全国产量 3040%（1 ） 。尽管锌具有优良的耐腐蚀性和阴极保护作用，但是锌在不同环境中也有程度不一的腐蚀，且腐蚀速率差异较大，见表 （2） ，表 1. ISO
2、14713 环境分类、腐蚀危险程度和腐蚀速率典型环境(仅做参考) 热喷涂锌腐蚀速率腐蚀等级 外部 内部腐蚀危险程度平均年减损厚度 m平均年减损量（g/）C1在空气洁净的环境下有供暖设施的建筑，如办公室、商店、学校和宾馆内部很低 0.1C2 轻度的大气污染，大部分是乡村地带有冷凝发生，没有供热设施的地方,如库房、体育馆等低 0.10.7 5C3城市和工业大气中，中等的二氧化硫污染，低盐度沿海区域高湿度和有些污染空气的生产场所，如食品加工厂、洗衣场、酒厂、牛奶厂等中等 0.72 515C4 高盐度的工业区和 沿海区域 化工厂、游泳池、海船和 船厂等 较高 2.04.0 1530C5（工业）高湿度和
3、侵蚀性大气的工业区域总是有冷凝和高湿度的建筑和区域 高 4.08.0 3040C5M（海洋）高盐度的沿海和离岸总是处于高湿高污染的建筑物或其他区域 高 8.010.0 4060Tm2 海洋环境区域高盐 度高湿度 高盐度高湿度海洋环境和 区域 很高 10.020.0 70150由表可知，Im2 腐蚀环境对热镀锌的腐蚀速率为 10.020.0um,70150g/m2,， ，如果按 GB/T186222000 高速公路交通工程钢构件防腐蚀条件表 3 镀锌层 270 g/m2计，则 34 年，工件就腐蚀生锈，损坏了，难以满足大型建筑，铁路、公路工程的使用要求，由此可见有必要对镀锌钢结构复合层进一步保护
4、，提高性价比，延长钢结构使用寿命。本文对热镀锌钢工件复合层进行选择、试验。1.复合涂层的选择1.1 复合涂层的现状当前镀锌钢产品的复合涂层体系主要以耐候性、耐腐蚀性较好的丙烯酸涂料、脂肪族聚氨酯涂料和丙烯酸聚氨酯涂料作为面漆、底漆以附着力优异的环氧涂料为主，少部分以丙烯酸涂料为底。面漆，与前配套体系相比性能稍差，但施工性能好，修复容易。小型构件采用聚脂、聚氯乙烯，聚乙烯喷塑。七十年前采用醇酸、油性、硝基涂料，由于这些涂料耐候性、耐化学性差的致命缺点，日前基本淘汰。对于沥青（石油、煤焦）涂料，物广价廉耐候性差、施工时对环境污染大，仅用于地下隐蔽部位。随着我国国民经济连年高速发展， “西电东送”
5、、 “西气东输” “南水北调” “铁路提速”等大型项目建设、尤其是电气化铁路改造需要大量的镀锌隔离网、铁塔、架线柱等，要求经久耐用 10 年甚至 20 年的高耐候性、高性能、高装饰性的涂层。FEVE 氟碳涂料以其超群的耐候性（15a ）,广跨度(-50 -160) 的耐温适应性，优异的耐盐需性（4000h）和既耐碱（10%NaOH）又耐酸（10%H 2SO410%HCL）(3) 的良好耐化学性脱颖而出，是二十一世纪最新潮的第五代涂料，其综合性能，尤其耐候性（耐紫外线）是聚硅氧烷、聚氨酯、环氧、丙烯酸等高中档合成树脂涂料难以匹敌，引起了工程设计、施工、建设单位的青睐，近几年已在杭州跨海大桥、奥运
6、鸟巢体育馆、青藏铁路等国家重点工程上应用。12FEVE 氟碳树脂品种的选择FEVE 氟碳涂料以成膜物质氟碳树脂划分，目前主要有二系列，第一类以日本大金公司 ZEFFLE GK 为代表的四氟乙烯单体与乙烯基醚（酯）等单体合成的四氟型树脂；第二类以日本旭硝子 Lumiflon 为代表，三氟氯乙烯单体与乙烯基醚等单体合成的三氟型树脂，国内均能生产，质量日趋提高，但试验研究表明尚有差距，尤其耐候性指标差距较大，详见图 1（ 4）2.复合涂层的技术性能指标参照 HG/T37922005 交联氟树脂涂料（）型金属表面用氟树脂涂料，TB /T15272004 铁路钢桥保护涂装附录 D 氟碳涂料技术要求， G
7、B /T182262000 高速公路交通工程钢结构防腐技术条件中 4、5 第一层（内层）镀层为锌或铝，第二层（外层）非金属涂层的防腐层性能要求，并根据工程提出的技术要求，公司研制出专用于镀层锌钢工件上的“耐阳”牌镀锌钢工件氟碳涂料，所用树脂、颜料、助剂全系进口、涂层技术指标如表 2。表 2 “耐阳”牌专用镀锌钢工件面漆技术指标及检测结果图 1 各 种 FEVE涂 料 老 化 时 间 与 光 泽 保 持 率 的 关 系0204060801001200 500 1000 1500 2000 2500试 验 时 间 （ h)注 ： 1、 2进 口 FEVE涂 料 ， 余 国 产光泽保持率（%）配 方
8、 1配 方 2配 方 3配 方 4配 方 5丙 烯 酸 *复检项目 HG/T3792 检测结果 检测标准不发挥分/%（混合后：105，3 h） 50 53 GB/T6751干燥时间/h表干 2. 0.5 GB/T1728实干 24 24 GB/T1728细度/m 商定 40 GB/T6753.1弯曲性能/mm 3 2 GB/T6742耐冲击性/cm 40 50 GB/T1732耐磨性（ 2000r，1kg ）/mg 28.5 GB/T1768附着力/MPa 6 GB/T5210耐冻融性 无异常 JG/T25氟树脂的氟含量/% 18 24 能谱仪法耐盐雾性 * 1000 h 正常 3000 h
9、正常 GB/T1771耐人工气候老化* 2500 h 正常 3000 h 正常 GB/T1865低温柔韧性*（1045 ） / 漆膜无裂缝 GB/T1731耐酸性* （240h 5% H2SO4 ） 正常 正常 GB/T9724耐碱性* （240h 5% NAOH ） 正常 正常 GB/T9724适用性（5h ） 通过 通过重涂性 重涂无障碍 重涂无障碍容器中状态 搅拌后均匀无硬块 搅拌后均匀无硬 块涂膜外观 色匀、平整、光滑 色匀、平整、光 滑 目测镀锌层涂料层间附着力 / 1 GB/T9286注：*指不起泡、不生锈、不脱落；*按 GB/T15272000 及 GB/T188262000 标
10、准3.复合涂层的涂装料工艺3.1 镀锌钢工件表面处理对钢基层讲,表面处理占涂层质量影响因素 50%(5) ,对镀锌钢结构表面处理质量也是很关键, 目前常用四种处理办法,各有利弊, 现将其特点列于表 3表 3. 镀锌钢工件表面处理及涂装工艺比较表序 表面处理方法 适用性 表面涂装工艺 涂层涂装方案1Twash 法系用含有钢盐的改性水性酸锈处理剂（刻蚀漆）大型镀锌钢结构涂刷上、基材由银灰色变为深灰色，但宜镀锌后 48h 即涂，否则形成氧化膜后不宜采用。单组分2磷化底漆法（不含铬的底漆可直接涂刷）由于污染环境，且处理后颜色未变,日趋减少采用磷化底漆（磷酸处理）(刷)涂后,用淡水冲洗、干燥3 轻度喷丸
11、砂处 工厂化生产 用小轻度的钢渣磨料1.环氧封闭漆（底漆）2530m氟碳面漆 3040m，附着力强，耐候性好2.环氧云铁底漆 3040m氟碳面漆 3040m3.镀锌后，扫沙、清洗、烘干底漆 3040m氟碳面漆 3040m4.底漆常温（25）理（机械） 。禁用铜质丸（0.20.5）或磷酸铝、磷酸镁也可。压缩空气压力低于 0.27 Mpa 压力下扫砂，冲水、烘干、粗糙度514水性涂漆层表面处理剂增加漆层附着力，适用性强与大部涂层配套，大桥上应用，维修工程。去油污、去浮尘、涂刷处理剂后，即可喷涂涂料。0.5h 后，喷面漆、即进入烘室。对镀锌钢工件表面处理的目的与钢铁基层有差异，其仅去油、去尘、去灰，
12、锌层表面粗糙度充分有涂，因此最好在镀锌工件淬水冷却 48h 以内（干净） ，马上进行涂装。3.2 生产流程镀锌钢工件复合涂层涂装采用工艺流程为：钢工件热镀锌淬水冷却 凉干喷涂烘干 修补 包装运输3.3 涂装工艺（1）表面处理：对镀锌件必须彻底清除表面的油污、氧化膜、尘土等杂物，以提高与漆膜的附着力。（2）环氧封闭采用有有气喷涂。厚度推荐为 1 道 25 微米。烘干控制温度和时间要求如表4表 4 涂层干燥工艺指标干燥时间（ h） 时间（h ）环境温度（） 表干 实干 最小 最大适用期（h ）15 12 24 24 无限期 825 6 16 16 无限期 435 3 8 8 无限期 3（3）氟碳面
13、漆烘烤涂装工艺根据烘烤设备中烘干室相关系数 A15在 30 分钟内升至设定温度（6080） ；及设计速度 1.5m/min(可调至 0.45.0 m/min)；件经喷涂后 30 min；即可进入烘干室升温烘烤。推荐喷涂为 1 道 40 微米。推荐施工方法采用喷涂或无气喷涂，无气喷涂要求为：喷嘴 0.3550mm140150kg/cm2 (20002400 psi)烘干控制温度和时间如表 5表 5 烘干工艺指标干燥时间（ min） 时间（h ）烘干温度（） 表干 实干 最小 最大适用期（h ）60 10 50 50 无限期 15 670 8 40 40 无限期 25 480 6 30 30 无限
14、期 35 2*可根据流水线速度进行调整选择其烘干温度3.4 涂装后成品质量要求颜色均匀、漆膜平整、光清、无瑕疵（气泡、起皱、针孔、裂缝） ，涂层厚度达标，经检测符合 GB50224 规范二个 90%要求。4.热镀锌复合涂层与其他涂装工艺比较钢工件热镀锌复合涂层与配套涂层、镀锌防护措施耐蚀年限、性价比、装饰性及指标比较如表 6表 6 热镀锌复合涂层与其他防护措施比较序工艺性能项目镀锌 配套涂层 热镀锌复合涂层1 耐候性 良 良 优2 海洋气候应用效果 差 良 优3 耐中性盐雾试验 一般 良 优4 湿热地区 差 良 优5 酸雨地区 差 良 优6 腐蚀速率 快 一般 慢7 抗沾污性 差 一般 良8
15、装饰性 差 好 好9 性价比 一般 中 高10 使用寿命* 45 58 1011 综合评价 差 良 优*底、中、面涂层配套、面漆为脂肪族聚氨酯*在海洋性湿热地区环境条件下5.结语2007 年 9 月 1417 日在北京召开的第七届压太镀锌大会上 T.H.Yao 等对于镀锌钢桥寿命周期进行了研究，根据耐腐蚀、成本、环保三要素，对比评估了镀锌钢桥、涂漆钢桥和镀锌加涂漆钢桥的经济性结果表明镀锌加涂漆钢桥具有明显的优势（6）近几年，国内铁路、公路、大型工程的钢结构工件，不少采用了镀锌加涂漆的涂装工艺， “九五”以来到 2010 年预计铁路全线 3.5 万 km，电气化 3.5 万 km 快速线 2.2
16、 万 km，三峡输变电工程、西气东送工程城乡电网改造。铁路投资 2 万亿，公路投资 1 万亿的桥梁、工程等。尤其是 2008 年 11 月 27 日铁道部宣布新的 铁路中长期规划 在几年内投资 5 万亿、新增铁路 4 万 km,60%为电气化干线（7）均需要大量镀锌钢结构。采用锌及锌 铝合金镀层保护钢产品、我国仅产钢年产量 10%，目前以年均 6%速率递增，潜在容量很大（8） 。需要 FEVE 氟碳涂料是十分乐观，市场前景广阔。参考文献：1 郝晓东 春训华 张启富 我国钢结构锌防腐技术及其应用现状“腐蚀与保护” 29、2008（7）.3672 ISO 14713 表 1 表 23姜才兴 周福根 FEVE 氟碳涂料质量及其特征探讨与应用 中国涂料 2006（03）14164姜才兴 周福根 FEVE 氟碳涂料质量及其特征探讨与应用 中国涂料 2006（03）14165周福根 加强防腐工程涂装中涂料企业的自我保护 中国涂料 2008（02）126刘灿楼 当前国内外批量热镀锌研究的热点问题 “材料保护”41.2008(9) .407. 人民日报 2008 年 11 月 28 发8. 郝晓东 春训华 张启富 我国钢结构锌防腐技术及其应用现状“腐蚀与保护” 29、2008（7） 。367
