金屬腐蝕及防腐技術(shù)

1、金屬腐蝕及防腐內(nèi)容1腐蝕的定義及其危害2. 工程中鋼鐵的腐蝕問(wèn)題3國(guó)內(nèi)外在防腐蝕涂料方面的研究現(xiàn)狀及分析4防腐蝕涂料簡(jiǎn)介5防腐蝕涂料的用途6. 防腐蝕涂料的選擇與施工7ZY-S高滲透性帶銹防銹漆系列產(chǎn)品簡(jiǎn)介8ZY-D橡塑漆簡(jiǎn)介9. 目前在研項(xiàng)目1腐蝕的定義、危害及分類(lèi)腐蝕是指材料與它所處的環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生作用而引起的變質(zhì)和破壞。根據(jù)機(jī)理,腐蝕分為化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、物理腐蝕。腐蝕的危害：目前全球每年因腐蝕造成的損失已高達(dá)7000億美元，占GDP總值的24，為地震、臺(tái)風(fēng)、水災(zāi)等自然災(zāi)害造成損失的6倍之多我國(guó)2003年統(tǒng)計(jì)，腐蝕損失約占國(guó)民生產(chǎn)總值（GNP）的約6，完成“九五”期間降低1個(gè)百分點(diǎn)

2、挽回了700多億人民幣的損失。鋼鐵因腐蝕而報(bào)廢的數(shù)量約當(dāng)年產(chǎn)量的2530造成重大事故，阻礙經(jīng)濟(jì)發(fā)展。軍事設(shè)備、艦艇、沿?？哲婏w機(jī)、二炮發(fā)射井架、兩棲裝甲車(chē)、沿海通訊裝備?；瘜W(xué)腐蝕：材料與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生直接的化學(xué)作用而引起的破壞。氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)同時(shí)發(fā)生。腐蝕的機(jī)理： 電化學(xué)腐蝕:電化學(xué)腐蝕是對(duì)金屬材料而言,指金屬與離子導(dǎo)電的介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)作用而產(chǎn)生的破壞。特點(diǎn):氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立并同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程,即陰極過(guò)程和陽(yáng)極過(guò)程。物理腐蝕：指材料由于單純的物理作用所引起的破壞。特點(diǎn):過(guò)程中既不發(fā)生化學(xué)作用,也不發(fā)生電化學(xué)作用。工程中鋼鐵的腐蝕問(wèn)題：21 鋼鐵的腐蝕環(huán)境分析鋼鐵腐蝕主要指鋼鐵構(gòu)

3、件和混凝土的腐蝕,其中混凝土的腐蝕包括混凝土中鋼筋的腐蝕及混凝土材料本身的腐蝕。鋼鐵設(shè)備所處的腐蝕環(huán)境是大氣環(huán)境,或者是水環(huán)境。大氣環(huán)境和水環(huán)境都屬于自然環(huán)境。表面上看,自然環(huán)境的腐蝕問(wèn)題不及工業(yè)環(huán)境腐蝕那么明顯,但這類(lèi)腐蝕情況十分復(fù)雜,影響因素很多,往往隨時(shí)間的延長(zhǎng)而加劇,最后導(dǎo)致材料失效。 對(duì)腐蝕來(lái)說(shuō),大氣的污染程度是重要的因素。22 影響鋼鐵腐蝕的因素： 濕度：濕度是決定大氣腐蝕類(lèi)型和速率的一個(gè)重要因素,一般來(lái)說(shuō),金屬的臨界濕度為50%70%。溫度：在其他條件相同的情況下,平均氣溫高的地區(qū),大氣腐蝕速率較大。大氣中SO2含量：我國(guó)城市大氣中SO2濃度2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)含量為0.023%,3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為

4、0.096%,碳鋼在3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)大氣中腐蝕速率比2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)大氣中要快4倍。23 鋼鐵材料的腐蝕：鋼鐵材料的腐蝕大多為電化學(xué)腐蝕。 24 鋼鐵腐蝕典型案例分析： 廣東某斜拉橋1988年12月建成,1995年5月,一根拉索突然斷裂,自行墜落 該斜拉橋拉索鋼絲的性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求。拉索聚乙烯套管內(nèi)的水泥漿體離析,漿體的水分及所含的FDN高效減水劑富集于拉索上段,對(duì)上段的漿體未能恰當(dāng)處理且處于密閉狀態(tài),使得上段漿體長(zhǎng)達(dá)6年仍未凝結(jié),形成電化學(xué)腐蝕電池,并且在未凝結(jié)的漿體中有大量活性離子cl-和鋼索拉應(yīng)力的作用下,加速了腐蝕的過(guò)程,最終導(dǎo)致鋼絲承載能力不足而斷裂。25鋼鐵的防護(hù)措施：涂料涂裝：陰極保護(hù)：噴涂金屬

5、涂層：使用復(fù)合材料：陰極保護(hù)（熱鍍鋅）簡(jiǎn)介：目前我國(guó)鍍鋅主要鍍的是純鋅：國(guó)外為了延長(zhǎng)熱鍍鋅防腐的壽命開(kāi)發(fā)55%AL-Zn合金鍍層、Zn-Ni合金鍍層等。熱鍍鋅工藝流程：酸洗：熱鍍鋅的優(yōu)缺點(diǎn)：熱鍍鋅的優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)成本低，鍍層牢固致密。缺點(diǎn):在惡劣環(huán)境中使用壽命相對(duì)較短，加工過(guò)程污染大，工藝復(fù)雜, 施工條件要求高，鍍層破壞后不可修復(fù)，金屬腐蝕后無(wú)法再次鍍鋅3國(guó)內(nèi)外在防腐蝕涂料方面的研究現(xiàn)狀及分析：1.國(guó)外研究及應(yīng)用情況：九十年代初，世界發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行了“綠色革命”,以工業(yè)涂料為例. 國(guó)外十分重視長(zhǎng)效防腐涂料的發(fā)展，主要品種有厚漿型氯化橡膠、無(wú)機(jī)富鋅漆、環(huán)氧瀝青、乙烯基樹(shù)脂、無(wú)溶劑環(huán)氧聚酰胺、無(wú)溶劑環(huán)氧

6、砂漿和SPGuard涂料等。2.國(guó)內(nèi)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀分析：以石油工業(yè)、煉焦工業(yè)、有機(jī)合成化學(xué)工業(yè)等部門(mén)的產(chǎn)品為原料，品種越來(lái)越多，應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，涂料工業(yè)成為化學(xué)工業(yè)中一個(gè)重要的獨(dú)立生產(chǎn)工業(yè)部門(mén)。我國(guó)目前涂料產(chǎn)量約為200萬(wàn)噸以上，每年的需求量以3.4%的平均速度增長(zhǎng)。4防腐蝕涂料簡(jiǎn)介：1.防腐蝕涂料的組成： 防腐蝕種類(lèi)雖然很多，但就其組成而言，大體上可分為三部分，即主要成膜物質(zhì)、次要成膜物質(zhì)和輔助成膜物質(zhì)。在金屬表面涂上覆蓋層是防止金屬腐蝕最為普遍而重要的方法。其最基本的作用是使用金屬與外界隔離，以阻礙金屬表面上微電池的作用。基本要求是結(jié)構(gòu)緊密，與底層有較強(qiáng)的附著力，均勻分布于金屬表面上。

7、對(duì)于金屬的腐蝕保護(hù)，現(xiàn)在最簡(jiǎn)便有效又大量使用的方法，就是采用涂料保護(hù)。內(nèi)應(yīng)力的積聚，涂層在固化后期溶劑揮發(fā)，使用過(guò)程中進(jìn)一步交聯(lián)，小分子物浸出等因素，使涂層體積收縮而形成內(nèi)應(yīng)力，在反復(fù)的冷熱，干濕循環(huán)中，由于涂層和基體脹縮不一致，使界面產(chǎn)生反復(fù)的相對(duì)位移也會(huì)形成破壞性應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力積聚至大于附著力，涂層便脫開(kāi)。如小于附著力而大于內(nèi)聚力，涂層便會(huì)開(kāi)裂。內(nèi)應(yīng)力的形成與高聚物結(jié)構(gòu)也有關(guān)系，低模量的以柔軟涂層能通過(guò)分子構(gòu)象變化消除內(nèi)應(yīng)力，這是顏料，填料與高聚物間的微觀開(kāi)裂面局部釋放了應(yīng)力。涂層實(shí)則上是一種粘彈體，涂層的常規(guī)力學(xué)性能指標(biāo)有硬度，柔韌性，耐沖擊性，耐磨損性等，力學(xué)性能可以綜合的反應(yīng)在因外力而

8、產(chǎn)生的變形大小，而力學(xué)性又與溫度相關(guān)?？紤]涂層如何長(zhǎng)期適應(yīng)所承受的外力時(shí)，首先要考慮應(yīng)力應(yīng)變特性和玻璃化溫度。涂層的力學(xué)性能決定于所承受的機(jī)械應(yīng)力與高聚物結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)變分布狀況間的關(guān)系 涂層應(yīng)力 應(yīng)變特性與高聚物種類(lèi)。顏料 填料種類(lèi)和濃度有關(guān)顏料填料濃度低于臨界顏料體積濃度范圍內(nèi)，隨著濃度的提高，涂膜的拉伸強(qiáng)度提高而延伸性下降，涂膜的拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率很能說(shuō)明使用性能。低的伸長(zhǎng)率和高的拉伸強(qiáng)度說(shuō)明涂膜硬而脆 使用中不耐久 低的伸長(zhǎng)率和高的拉伸強(qiáng)度說(shuō)明硬而韌，說(shuō)明耐磨性好，高的拉伸率和低的拉伸強(qiáng)度說(shuō)明涂膜柔軟具有彈性，而兩值均高則為強(qiáng)韌的彈性膜。2.防腐蝕涂料的分類(lèi)：帶銹涂料：帶銹涂料就是可直

9、接涂覆在具有一定銹蝕的鋼鐵表面上，仍能起到緩蝕作用的一類(lèi)防銹涂料，亦稱(chēng)銹面涂料、銹上涂料、不去銹涂料。將它涂于有殘銹的金屬表面，能使鐵銹穩(wěn)定、鈍化或轉(zhuǎn)化，使活潑的鐵銹變?yōu)闊o(wú)害的物質(zhì)，以達(dá)到防銹和保護(hù)的雙重作用。分類(lèi)： 轉(zhuǎn)化型帶銹涂料 穩(wěn)定型帶銹涂料 滲透型帶銹涂料 3. 轉(zhuǎn)化型帶銹涂料：亦稱(chēng)反應(yīng)性帶銹涂料，涂料中含有能與鐵銹起反應(yīng)的物質(zhì)，把鐵銹轉(zhuǎn)化為無(wú)害的、難溶的或具有一定保護(hù)作用的絡(luò)合物與螯合物，生成的絡(luò)合物與螯合物通過(guò)成膜物質(zhì)的粘附作用固定在鋼鐵基本表面上。轉(zhuǎn)化型帶銹底漆適用于銹蝕比較均勻并且不殘留軋制氧化皮和片狀厚銹的鋼鐵表面。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)鐵銹的作用快，可在銹層較厚（一般在40-100um）

10、的鋼鐵表面施工，需及時(shí)的涂上防銹底漆和面漆方能起到良好的保護(hù)作用。缺點(diǎn)：對(duì)銹層厚薄不均勻的鋼鐵表面轉(zhuǎn)化液用量難以掌握，用量少時(shí)轉(zhuǎn)化不完全；用量多時(shí)過(guò)量的磷酸會(huì)腐蝕金屬本身并放出氫氣，影響涂層對(duì)金屬的粘附力。其附著力一般要比穩(wěn)定型和滲透型涂料低。4. 穩(wěn)定型帶銹涂料：穩(wěn)定型帶銹涂料主要是依靠活性顏料，如鉻酸鋅、磷酸鋅等使鐵銹形成難溶的絡(luò)合物和使金屬鈍化而達(dá)到穩(wěn)定銹蝕的目的。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)待涂的鋼鐵表面條件要求較寬，適用面廣。缺點(diǎn)：穩(wěn)定型帶銹涂料不含有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸及其它轉(zhuǎn)化劑，對(duì)鐵銹的作用小，使鐵銹穩(wěn)定的速度慢，只適合于在銹層較薄（一般在50um以下，在30um之內(nèi)更好）的鋼鐵表面上應(yīng)用。5. 滲透型帶

11、銹涂料：表面除銹是金屬設(shè)備涂裝的重要環(huán)節(jié)。鋼鐵表面經(jīng)過(guò)處理除銹后很容易返銹，尤其是大型的設(shè)備工程，如船舶、橋梁、海上采油設(shè)施、重型設(shè)備等，由于受施工條件的限制，不能采用噴砂或噴丸等方法除銹，只能用手工或電動(dòng)工具除銹，不但勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，施工費(fèi)用高，銹塵嚴(yán)重危害人體健康，而且很難做到徹底除銹。新型帶銹防銹漆是一種可直接涂刷于殘余銹蝕鋼鐵表面的新型涂料。這種涂料能使殘銹穩(wěn)定鈍化或轉(zhuǎn)化，將活潑的鐵銹轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定無(wú)害的物質(zhì)，從而達(dá)到保護(hù)基體的雙重目的。在全面分析目前帶銹涂料的技術(shù)現(xiàn)狀、品種及性能的基礎(chǔ)上，查閱了大量的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料，研制出帶銹防銹漆。它滲透力強(qiáng)，在銹層轉(zhuǎn)化前已包覆鐵銹，使涂層牢固

12、地附著于基體，同時(shí)，活性顏料在漆膜固化后緩慢發(fā)揮作用，使殘銹穩(wěn)定、鈍化，是一種比較理想的帶銹防銹漆。鋼鐵表面在空氣中極易受腐蝕介質(zhì)(空氣、水分等)作用生銹，并不斷由低價(jià)的鐵變?yōu)榉€(wěn)定的高價(jià)鐵化合物，鐵銹的生成和老化是持續(xù)進(jìn)行的。銹層的結(jié)構(gòu)大致分為三層：面層浮銹Fe2O3，中層粒銹FeO?nH2O，底銹FeO?nH2OFe(OH)3。上層的銹蝕較疏松，底層的銹蝕較緊密，整個(gè)銹層呈現(xiàn)出一個(gè)疏松多孔的含水層結(jié)構(gòu)。    銹層的特點(diǎn)與除銹后的鋼鐵表面性質(zhì)截然不同，因此，帶銹涂料除了必須具備一般防銹涂料的性能之外，還必須具備兩個(gè)特殊條件：一是帶銹涂料對(duì)銹層必須有足夠的滲透能力

13、，即能充分浸潤(rùn)、滲透整個(gè)疏松的銹層，使銹層粘結(jié)成為連續(xù)的封閉性涂層，以封閉整個(gè)銹層和鋼鐵表面；二是帶銹涂料對(duì)銹層必須有足夠的反應(yīng)性，能使銹層中的有害鐵化合物經(jīng)過(guò)鈍化或轉(zhuǎn)化，變成穩(wěn)定的無(wú)害的填料。ZY-S新型帶銹防銹漆就是以滲透劑、去銹劑，轉(zhuǎn)化劑、防銹劑、防腐劑及溶劑作為分散介質(zhì)，根據(jù)正交法研制而成的。它具有滲透、帶銹和防銹作用，可直接涂于帶有一定銹蝕的鋼鐵表面，漆中的滲透劑、去銹劑和轉(zhuǎn)化劑將銹層轉(zhuǎn)化為保護(hù)層，表面形成連續(xù)而致密的保護(hù)性漆膜，ZY-S帶銹防銹漆的技術(shù)關(guān)鍵在于不用除銹，在有銹（100m以下）或無(wú)銹的金屬表明可直接涂刷兩道即可達(dá)到帶銹、防銹、裝飾和底面合一、光澤度好的效果。綜合成本低

14、、光澤度高、附著力好、抗沖擊性強(qiáng)、耐鹽水及耐酸堿等技術(shù)性能指標(biāo)均高于紅丹防銹漆和鐵紅防銹漆，完全解決了普通調(diào)合漆必須在金屬表面清除銹斑后再刷鐵紅漆或其他防銹漆待底漆干后才能刷調(diào)合漆的繁瑣施工程序及勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低和干燥時(shí)間長(zhǎng)等的弱點(diǎn)，同時(shí)也取代了傳統(tǒng)的除銹用人工打磨、噴砂或酸洗的方法，提高了工件的防銹性能，降低了施工費(fèi)用。該漆在無(wú)銹金屬表面亦可使用；可在-20條件下施工。廣泛適用于鋼鐵結(jié)構(gòu)設(shè)備、設(shè)施的防護(hù)性和裝飾性的涂裝，如船舶、車(chē)輛、橋梁、各種機(jī)械設(shè)備，大型鋼鐵結(jié)構(gòu)廠房、鋼窗、管道、暖氣片、機(jī)電設(shè)備、廣告牌、護(hù)欄及木材混凝土表面的防護(hù)裝飾。6.富鋅涂料：被稱(chēng)為“冷鍍鋅”的富鋅底漆問(wèn)世以

15、后，“鋅保護(hù)”得到了更廣泛的應(yīng)用,富鋅底漆已成為重防腐蝕材料的主要品種。7.防腐蝕涂料的用途：用于港口、船只、重型機(jī)械、石油開(kāi)采及鉆井設(shè)備、鐵路、公路的配套設(shè)施（護(hù)欄、標(biāo)牌）、橋梁、煤氣柜、集裝箱等鋼結(jié)構(gòu)8防腐蝕涂料的選擇與施工表面處理質(zhì)量與涂料的適應(yīng)性比較除銹方法噴砂除銹動(dòng)力除銹手工除銹除銹等級(jí)Sa3Sa2.5Sa2St3St2紅丹酚醛（醇酸）底漆環(huán)氧富鋅底漆×水性無(wú)機(jī)富鋅底漆××聚氨酯蓋板底漆××ZY-SZY-D注： 最佳 尚好 勉強(qiáng) ×不適用91 ZYD橡塑漆防腐蝕原理采用特殊的成膜物，能滲入銹層底部將銹層內(nèi)部的空氣及水分排出，

16、合成顏料在干膜中的重量百分?jǐn)?shù)高達(dá)50%60%。這樣高含量的顏料不僅能起到良好的陰極保護(hù)作用，而且具有極好的屏蔽作用，滲入物還將疏松多孔銹層粘接成為連續(xù)的鋼鐵封閉涂層，杜絕了空氣及水再滲入，同時(shí)將銹層中活潑有害的鐵化物鈍化成穩(wěn)定無(wú)害的填料，形成封閉阻隔的金屬保護(hù)層，抑制了銹蝕產(chǎn)生環(huán)境，故金屬不再生銹。 92 ZYD橡塑漆防老化原理：以苯乙烯為代表， 說(shuō)明光氧化降解的過(guò)程： 苯乙烯的光氧化反應(yīng) 加入助抗氧劑：助抗氧劑即過(guò)氧化氫的分解劑，老化過(guò)程中生成的過(guò)氧化氫物可用含硫或含磷的化合物與之反應(yīng)使形成穩(wěn)定的羥基化合物，使反應(yīng)中止。我們嘗試使用了硫醚、亞磷酸酯等，防老化效果明顯。 硫醚化合物的作用原理：

17、含磷化合物的作用原理：加入光穩(wěn)定劑：光穩(wěn)定劑由于穩(wěn)定機(jī)理不同而分為四種類(lèi)型：光屏蔽劑、紫外吸收劑、猝滅劑以及受阻胺光穩(wěn)定劑。9. 3 主要組分及漆料：把松弛了的鐵銹物理性的包裹起來(lái)，使銹和外界隔絕，并使它粘附在金屬機(jī)體表面。帶有螯合基團(tuán)的樹(shù)脂和被涂金屬及鐵銹產(chǎn)生螯合型的鍵合反應(yīng)，故能獲得最有效的耐久的緩蝕效果。目前達(dá)到使用價(jià)值階段并投入生產(chǎn)的品種主要是槚如樹(shù)脂。 槚如殼液主要含有約90%的槚如酸，槚如酸受熱脫去二氧化碳成為槚如酚，尚有10%的強(qiáng)心酚，脫二氧化碳的反應(yīng)和強(qiáng)心酚的結(jié)構(gòu)式如下：由槚如酚與水楊酸、甲醛生成縮合樹(shù)脂，這種樹(shù)脂可和二價(jià)、三價(jià)鐵形成高分子的螯合物。防銹顏料多用無(wú)機(jī)顏料。在新開(kāi)

18、發(fā)的品種方面，有采用堿金屬或堿土金屬的鐵酸鹽（通式為MeFeO4，Me為Ca、Sr、Zn、Ba等）代替鐵紅顏料，鐵酸鹽具有強(qiáng)還原性，從而將活潑的鐵銹還原成穩(wěn)定的磁鐵結(jié)構(gòu)。這種防銹顏料比鐵紅顏料節(jié)約了金屬鉛，且沒(méi)有毒性。ZY-D橡塑漆的特點(diǎn)：1、耐溫性.熱穩(wěn)定性好 。2、耐化學(xué)品性：漆膜耐水、有機(jī)溶劑以及堿液，僅在高溫下能微溶于強(qiáng)酸溶液。它與絕大多數(shù)的化合物都不反應(yīng)。3、屏蔽效應(yīng) ：當(dāng)加入涂料中的合成顏料達(dá)到一定量時(shí)，象薄層狀的薄片粒子定向排列重疊，其最薄剖面與涂裝的底材平行。這些片狀粒子通過(guò)粒子重疊排列形成屏蔽層或屏蔽效果，使涂層更致密，阻止了水、潮氣、氧及其它污染物浸入涂層 - 底材界面，同時(shí)對(duì)涂膜起增強(qiáng)作用。這是由于顏料的高縱橫比，這種粒子的長(zhǎng)度與厚度之比要比其它傳統(tǒng)的無(wú)定形顏料高。腐蝕物接觸涂層表面，通過(guò)由片狀粒子形成的層狀結(jié)構(gòu)的通道滲入涂料中。由合成顏料的涂層提供的路徑要比其它含球形或