热镀锌钢工件复合涂层的选择与涂装工艺试验.doc

热镀锌钢工件复合涂层的选择与涂装工艺试验随着镀锌成为钢铁保护的主体技术，其应用前景日益广阔，为使其满足大型建筑、铁路、公路工程的使用要求，有必要采用复合层进行选择和试验，重点探讨了FEVE氟碳涂料在热镀锌钢工件上的应用。0 引用钢结构具有自重轻，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的3040%。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1.表1：ISO14713环境分类由表1可知，Im2腐蚀环境对热镀锌的腐蚀速率为10.020.0m,70150g/m2 ,如果按GB/T18622-2000高速公路交通工程钢构件防腐蚀条件表3镀锌层270g/ m2计，则34年，工作就腐蚀生锈，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深层进一步保护，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深层进行选择、试验。 1 复合涂层选择 1.1 复合涂层现状 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较差，但施工性能好，修复容易。小型构件采用聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯喷塑。七十年前采用醇酸、油性、硝基涂料，由于这些涂料耐侯性、耐化学品性差的致命缺点，目前基本淘汰。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。腐蚀危险程度和腐蚀速率 随着我国国民经济连年高速发展，“西电东送”、“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求大量的镀锌隔离网、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（-50160）的耐温适应性，优异的耐盐雾性（4000h）和既耐碱（10%NaOH）有耐酸（10%H2SO410%HCl）的良好耐化学品性脱颖而出，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、奥运鸟巢体育馆、青藏铁路等国家重点工程上应用。 1.2 FEVE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，目前主要有两类系列第一类以目本大金公司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.图1 各种FEVE涂料老化时间与光泽保持率的关系注：配方1、2采用的是进口FEVE涂料，其余为国产涂料 2 复合涂层的技术性能指标 参照HG/T3792-2005交联氟树脂涂料（I）型金属表面用氟树脂涂料，TB/T1527-2004铁路钢桥保护涂装附录D氟碳涂料技术要求，GB/T18226-2000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注：*指不起泡、不生锈、不脱落；*按GB/T1527-2000及GB/T8826-2000标准 3 复合涂层的涂装工艺 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%，对镀锌钢结构表面处理质量也很关键，目前常用四种处理办法，各有利弊，现将其特点列于表3。 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，锌层表面粗糙度充分，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的工艺流程为：钢工件-热镀锌-淬水冷却-晾干-喷涂-烘干-修补-包装运输 3.3 涂装工艺 3.3.1 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。 3.3.2 环氧封闭采用有气喷涂。厚度推荐为1到25m。烘干控制温度和时间要求如表4所示。表3 镀锌钢工件表面处理及涂装工艺比较表4 涂层干燥工艺指标 3.3.3 氟碳面漆烘烤涂装工艺 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0.45.0m/min），工件经喷涂后30min,即可进入烘干室升温烘烤。推荐喷涂为1到40m。推荐采用喷涂或无气喷涂，其中，无气喷涂要求为：喷嘴0.3550mm,140150kg/cm2（20002400，psi），烘干控制温度和时间见表5表5 烘干工艺指标*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、光洁、无瑕疵（气泡、起皱、针孔、裂缝），涂层厚度达标，经检验符合GB50224规范二个90%要求。 4 结语 2007年9月1417日在北京召开的第七届亚太镀锌大会上，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。近几年，国内铁路、公路、大型工程的钢构结构工件，不少采用了镀锌和加涂漆的涂装工艺，“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