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热镀锌钢工件复合涂层选择和涂装工艺试验

伴随镀锌成为钢铁保护主体技术，其应用前景日益宽广，为使其满足大型建筑、铁路、公路工程使用要求，有必需采取复合层进行选择和试验，关键探讨了FEVE氟碳涂料在热镀锌钢工件上应用。
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钢结构含有自重轻，抗重性能好，节能效果好，工业化程度高，施工快捷等优越性，在国民经济基础产业中得到广泛应用。但钢铁因腐蚀每十二个月损失10～20%之多，以中国钢产量4.5亿吨计，仅十二个月因腐蚀损失最少4500万吨。而锌耐腐蚀性能远远优于钢铁，同时锌化学性活泼，对钢铁材料将起到阴极保护作用。所以，镀锌成为钢铁保护主体技术，在发达国家，镀锌及锌-铝合金已达成全国产量30～40%。尽管锌含有优良耐腐蚀性和阴极保护作用，不过锌在不一样环境中也有程度不一腐蚀，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腐蚀环境对热镀锌腐蚀速率为10.0～20.0μm,70~150g/m2 ,假如按GB/T18622-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3～4年，工作就腐蚀生锈，损坏了，难以满足大型建筑、铁路、公路工程使用要求，由此可见有必需对镀锌钢结构复合深层深入保护，提升性价比，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 复合涂层现实状况
    目前镀锌钢产品复合涂层体系关键以耐候性、耐腐蚀性很好丙烯酸涂料、脂肪族聚氨酯涂料和丙烯酸聚氨酯涂料作为面漆，底漆以附着力优异环氧涂料为主，少部分以丙烯酸涂料为底。面漆和前配套体系相比性能较差，但施工性能好，修复轻易。小型构件采取聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯喷塑。七十年前采取醇酸、油性、硝基涂料，因为这些涂料耐侯性、耐化学品性差致命缺点，现在基础淘汰。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
    伴随中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镀锌隔离网、铁塔、架线柱等，要求经久耐用甚至20年高耐候性、高性能、高装饰性涂层。
FEVE氟碳涂料以其超群耐候性（≥15a），广跨度（-50～160℃）耐温适应性，优异耐盐雾性（>4000h）和既耐碱（≥10%NaOH）有耐酸（10%H2SO410%HCl）良好耐化学品性脱颖而出，是二十一世纪最新潮第五代涂料，其综合性能，尤其耐候性（耐紫外线）是聚硅氧烷、聚氨酯、环氧、丙烯酸等高中等合成树脂涂料难以匹敌，引发了工程设计、施工、建设单位青睐，近几年已在杭州跨海大桥、奥运鸟巢体育馆、青藏铁路等国家关键工程上应用。

    1.2  FEVE氟碳树脂品种选择
    FEVE氟碳涂料以成膜物质氟碳树脂划分，现在关键有两类系列第一类以目本大金企业ZEFFLE GK为代表四氟乙烯单体和乙烯基醚（酯）等单体合成四氟型树脂；第二类以日本旭硝子Lumiflon为代表，三氟氯乙烯单体和乙烯基醚等单体合成三氟型树脂，中国均能生产，质量日趋提升，但试验研究表明还有差距，尤其耐候性指标差距较大，详见图1.

图1 多种FEVE涂料老化时间和光泽保持率关系
注：配方1、2采取是进口FEVE涂料，其它为国产涂料

    2 复合涂层技术性能指标
    参考HG/T3792-交联氟树脂涂料（I）型金属表面用氟树脂涂料，TB/T1527-铁路钢桥保护涂装附录D氟碳涂料技术要求，GB/T18226-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）非金属涂层防腐层性能要求，并依据工程提出技术要求，企业研制出专用于镀层锌钢工件上“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-及GB/T8826-标准

    3 复合涂层涂装工艺
    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原因50%，对镀锌钢结构表面处理质量也很关键，现在常见四种处理措施，各有利弊，现将其特点列于表3。
    对镀锌钢工件表面处理目标和钢铁基层有差异，其仅去油、去尘、去灰，锌层表面粗糙度充足，所以最好在镀锌工件淬水冷却48h以内（洁净），立即进行涂装。

    3.2 生产步骤
    镀锌钢工件复合涂层涂装采取工艺步骤为：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
    对镀锌件必需根本清除表面油污、氧化膜、尘土等杂物，以提升和漆膜附着力。
    3.3.2 环氧封闭采取有气喷涂。厚度推荐为1到25μm。烘干控制温度和时间要求如表4所表示。

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
    依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（60～80℃），及设计速度1.5m/min（可调至0.4～5.0m/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40μm。
推荐采取喷涂或无气喷涂，其中，无气喷涂要求为：喷嘴0.35～50mm,140～150kg/cm2（～2400，psi），烘干控制温度和时间见表5
表5  烘干工艺指标

*可依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
    9月14～17日在北京召开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，依据耐腐蚀、成本、环境保护三要素，对比评定了镀锌钢桥、涂漆钢桥和镀锌加涂漆钢桥经济性。结果表明：镀锌加涂漆钢桥含有显著优势。近几年，中国铁路、公路、大型工程钢构结构工件，不少采取了镀锌和加涂漆涂装工艺，“九五”以来到，估计铁路全线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、城镇电网改造，铁路投资2万亿，公路投资1万亿桥梁、工程等。尤其是11月27日铁道部宣告新《铁路中长久计划》在几年内投资5万亿、新增铁路4万km，60%为电气化干线，均需要大量镀锌钢结构。采取锌及锌-铝合金镀层保护钢产品，中国仅占钢年产量10%，现在以年均6%速度递增，潜在容量很大。能够估计，FEVE氟碳涂料市场 前景十分宽广。