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題3國內(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)品簡介8ZY-D橡塑漆簡介9. 目前在研項目1腐蝕的定義、危害及分類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7000億美元，占GDP總值的24，為地震、臺風(fēng)、水災(zāi)等自然災(zāi)害造成損失的6倍之多我國2003年統(tǒng)計，腐蝕損失約占國民生產(chǎn)總值（GNP）的約6，完成“九五”期間降低1個百分點

2、挽回了700多億人民幣的損失。鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約當(dāng)年產(chǎn)量的2530造成重大事故，阻礙經(jīng)濟發(fā)展。軍事設(shè)備、艦艇、沿?？哲婏w機、二炮發(fā)射井架、兩棲裝甲車、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)同時發(fā)生。腐蝕的機理： 電化學(xué)腐蝕:電化學(xué)腐蝕是對金屬材料而言,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:氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)為兩個相對獨立并同時進行的過程,即陰極過程和陽極過程。物理腐蝕：指材料由于單純的物理作用所引起的破壞。特點:過程中既不發(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)境的腐蝕問題不及工業(yè)環(huán)境腐蝕那么明顯,但這類腐蝕情況十分復(fù)雜,影響因素很多,往往隨時間的延長而加劇,最后導(dǎo)致材料失效。 對腐蝕來說,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型和速率的一個重要因素,一般來說,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：我國城市大氣中SO2濃度2級標(biāo)準(zhǔn)含量為0.023%,3級標(biāo)準(zhǔn)為

4、0.096%,碳鋼在3級標(biāo)準(zhǔn)大氣中腐蝕速率比2級標(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),使得上段漿體長達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,加速了腐蝕的過程,最終導(dǎo)致鋼絲承載能力不足而斷裂。25鋼鐵的防護措施：涂料涂裝：陰極保護：噴涂金屬

5、涂層：使用復(fù)合材料：陰極保護（熱鍍鋅）簡介：目前我國鍍鋅主要鍍的是純鋅：國外為了延長熱鍍鋅防腐的壽命開發(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：熱鍍鋅的優(yōu)點:生產(chǎn)成本低，鍍層牢固致密。缺點:在惡劣環(huán)境中使用壽命相對較短，加工過程污染大，工藝復(fù)雜, 施工條件要求高，鍍層破壞后不可修復(fù)，金屬腐蝕后無法再次鍍鋅3國內(nèi)外在防腐蝕涂料方面的研究現(xiàn)狀及分析：1.國外研究及應(yīng)用情況：九十年代初，世界發(fā)達國家進行了“綠色革命”,以工業(yè)涂料為例. 國外十分重視長效防腐涂料的發(fā)展，主要品種有厚漿型氯化橡膠、無機富鋅漆、環(huán)氧瀝青、乙烯基樹脂、無溶劑環(huán)氧聚酰胺、無溶劑環(huán)氧

6、砂漿和SPGuard涂料等。2.國內(nèi)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀分析：以石油工業(yè)、煉焦工業(yè)、有機合成化學(xué)工業(yè)等部門的產(chǎn)品為原料，品種越來越多，應(yīng)用范圍也不斷擴大，涂料工業(yè)成為化學(xué)工業(yè)中一個重要的獨立生產(chǎn)工業(yè)部門。我國目前涂料產(chǎn)量約為200萬噸以上，每年的需求量以3.4%的平均速度增長。4防腐蝕涂料簡介：1.防腐蝕涂料的組成： 防腐蝕種類雖然很多，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?；疽笫墙Y(jié)構(gòu)緊密，與底層有較強的附著力，均勻分布于金屬表面上。

7、對于金屬的腐蝕保護，現(xiàn)在最簡便有效又大量使用的方法，就是采用涂料保護。內(nèi)應(yīng)力的積聚，涂層在固化后期溶劑揮發(fā)，使用過程中進一步交聯(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)的相對位移也會形成破壞性應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力積聚至大于附著力，涂層便脫開。如小于附著力而大于內(nèi)聚力，涂層便會開裂。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裂面局部釋放了應(yīng)力。涂層實則上是一種粘彈體，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]涂層如何長期適應(yīng)所承受的外力時，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。顏料 填料種類和濃度有關(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，涂膜的拉伸強度提高而延伸性下降，涂膜的拉伸強度和伸長率很能說明使用性能。低的伸長率和高的拉伸強度說明涂膜硬而脆 使用中不耐久 低的伸長率和高的拉伸強度說明硬而韌，說明耐磨性好，高的拉伸率和低的拉伸強度說明涂膜柔軟具有彈性，而兩值均高則為強韌的彈性膜。2.防腐蝕涂料的分類：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防銹涂料，亦稱銹面涂料、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害的物質(zhì)，以達到防銹和保護的雙重作用。分類： 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)化為無害的、難溶的或具有一定保護作用的絡(luò)合物與螯合物，生成的絡(luò)合物與螯合物通過成膜物質(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：對鐵銹的作用快，可在銹層較厚（一般在40-100um）

10、的鋼鐵表面施工，需及時的涂上防銹底漆和面漆方能起到良好的保護作用。缺點：對銹層厚薄不均勻的鋼鐵表面轉(zhuǎn)化液用量難以掌握，用量少時轉(zhuǎn)化不完全；用量多時過量的磷酸會腐蝕金屬本身并放出氫氣，影響涂層對金屬的粘附力。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到穩(wěn)定銹蝕的目的。優(yōu)點：對待涂的鋼鐵表面條件要求較寬，適用面廣。缺點：穩(wěn)定型帶銹涂料不含有機酸和無機酸及其它轉(zhuǎn)化劑，對鐵銹的作用小，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，只能用手工或電動工具除銹，不但勞動強度大，生產(chǎn)效率低，施工費用高，銹塵嚴重危害人體健康，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)定無害的物質(zhì)，從而達到保護基體的雙重目的。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，查閱了大量的國內(nèi)外文獻資料，研制出帶銹防銹漆。它滲透力強，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，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，并不斷由低價的鐵變?yōu)榉€(wěn)定的高價鐵化合物，鐵銹的生成和老化是持續(xù)進行的。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，整個銹層呈現(xiàn)出一個疏松多孔的含水層結(jié)構(gòu)。    銹層的特點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，還必須具備兩個特殊條件：一是帶銹涂料對銹層必須有足夠的滲透能力

13、，即能充分浸潤、滲透整個疏松的銹層，使銹層粘結(jié)成為連續(xù)的封閉性涂層，以封閉整個銹層和鋼鐵表面；二是帶銹涂料對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)過鈍化或轉(zhuǎn)化，變成穩(wěn)定的無害的填料。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)化為保護層，表面形成連續(xù)而致密的保護性漆膜，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）或無銹的金屬表明可直接涂刷兩道即可達到帶銹、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、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強度大，工作效率低和干燥時間長等的弱點，同時也取代了傳統(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，降低了施工費用。該漆在無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)施的防護性和裝飾性的涂裝，如船舶、車輛、橋梁、各種機械設(shè)備，大型鋼鐵結(jié)構(gòu)廠房、鋼窗、管道、暖氣片、機電設(shè)備、廣告牌、護欄及木材混凝土表面的防護裝飾。6.富鋅涂料：被稱為“冷鍍鋅”的富鋅底漆問世以

15、后，“鋅保護”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、重型機械、石油開采及鉆井設(shè)備、鐵路、公路的配套設(shè)施（護欄、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力除銹手工除銹除銹等級Sa3Sa2.5Sa2St3St2紅丹酚醛（醇酸）底漆環(huán)氧富鋅底漆×水性無機富鋅底漆××聚氨酯蓋板底漆××ZY-SZY-D注： 最佳 尚好 勉強 ×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數(shù)高達50%60%。這樣高含量的顏料不僅能起到良好的陰極保護作用，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，同時將銹層中活潑有害的鐵化物鈍化成穩(wěn)定無害的填料，形成封閉阻隔的金屬保護層，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， 說明光氧化降解的過程： 苯乙烯的光氧化反應(yīng) 加入助抗氧劑：助抗氧劑即過氧化氫的分解劑，老化過程中生成的過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)定機理不同而分為四種類型：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，使銹和外界隔絕，并使它粘附在金屬機體表面。帶有螯合基團的樹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。目前達到使用價值階段并投入生產(chǎn)的品種主要是槚如樹脂。 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%的強心酚，脫二氧化碳的反應(yīng)和強心酚的結(jié)構(gòu)式如下：由槚如酚與水楊酸、甲醛生成縮合樹脂，這種樹脂可和二價、三價鐵形成高分子的螯合物。防銹顏料多用無機顏料。在新開

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，且沒有毒性。ZY-D橡塑漆的特點：1、耐溫性.熱穩(wěn)定性好 。2、耐化學(xué)品性：漆膜耐水、有機溶劑以及堿液，僅在高溫下能微溶于強酸溶液。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到一定量時，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，同時對涂膜起增強作用。這是由于顏料的高縱橫比，這種粒子的長度與厚度之比要比其它傳統(tǒng)的無定形顏料高。腐蝕物接觸涂層表面，通過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