隨著改革開放政策的實行和推進,近年來,我國的鋼產量超越俄羅斯(前蘇聯)、美國、日本躍居世界第1位。1996年我國鋼產量突破億噸大關,且每年以300萬t左右速度增長。鋼產量的增長為發展建筑鋼結構奠定了良好的基礎。特別是近十年來,隨著人們生活水平的提高、審美觀念的轉變,對高層、大跨度空間鋼結構建筑的要求越來越高,因此我國鋼結構建筑事業得到了前所未有的發展。
鋼結構具有力學性能好、抗震性能強、承載性能強、制造簡易、施工安裝周期短等優勢,所以對超高層、超大跨度建筑設計,采用鋼結構更為理想。如一些機場采用大面積單體網殼形式及波浪曲面的立體衍架結構,很是雄偉壯觀。為了保證鋼結構在服役期間的力學、抗震等性能的發揮,鋼結構的防腐蝕擺在了我們面前。一般情況下,防腐蝕的手段主要有:采用緩蝕劑、電化學保護和采用防護覆蓋層。這其中富鋅涂料的雙重保護作用不容忽視。
富鋅涂料的防腐蝕機理
富鋅涂料的主要防腐作用有:屏蔽作用、電化學防護、涂膜自修復和鈍化作用。
1.1犧牲鋅粉的保護作用
富鋅涂料中含有大量鋅粉,鋅粒子之間、鋅粒子與鋼鐵表面之間緊密接觸,鋅的電位比鐵更負,所以在電解質溶液中鋅原子容易失去電子變成陽極,鐵則為陰極。在陽極區鋅由于失去電子而被腐蝕掉,在陰極區鋼鐵表面不斷得到電子,從而得到保護。欲使涂膜導電發揮犧牲陽極的作用,要求整個涂層必須有良好的導通性,使整個涂層與鋼鐵基材體系形成電化學回路,富鋅涂層才能起到電化學保護作用。
1.2屏蔽作用
富鋅涂料的屏蔽作用主要靠難溶鹽和腐蝕產物的生成。傳統的富鋅涂料采用球狀鋅粉,它們之間是以點接觸的形式來傳輸電子,并和鋼材基體也保持點接觸。由于是點接觸,所以涂層的導通性較差,為了提高涂層的電導率,必須添加大量的鋅粉,此時鋅粉的體積濃度遠遠超過了CPVC,粘結劑不足以填補涂層間的空隙,從而形成了多孔隙的涂層結構。
現在多采用鱗片狀鋅粉,加強了物理屏蔽作用,因為鱗片狀鋅粉的加入增加滲透距離的同時,在涂層中形成了無數的微小區域,減少了涂層與金屬基體之間的熱膨脹系數之差,降低了涂層硬化時的收縮率、涂層內部的應力,抑制了涂層的龜裂、脫落,提高了涂層的粘結力和抗介質滲透能力,從而提高了涂層的防腐蝕性能。鋅的腐蝕產物隨腐蝕介質的不同而不同,有氧化鋅、氫氧化鋅、堿式碳酸鋅、堿式氧化鋅、硫酸鋅等,由于這些物質的形成使得體積膨脹,填滿涂膜的空隙,從而防止鐵表面與氧、水等有害介質的進一步接觸,起著物理屏蔽作用。
同時這些腐蝕產物可以使涂膜緊密地結合起來,增大電阻,減緩電化學腐蝕的速率,鋅粉的消耗速率就會大大降低,其耐久性就會提高。
1.3涂膜的自修補作用
當涂膜上有部位損傷后,露出基體金屬,在較小__面積內腐蝕電流能流向鋼鐵露出部分,則鋅的產物就沉積在此處形成一層保護膜,延緩腐蝕繼續發生。
1.4鈍化作用
涂料對鋼材有著良好的鈍化作用,涂料成膜過程中隨著水分的蒸發,涂層的pH值發生變化,鋼材基體的電極電位不是一直處于受電化學保護的狀態,因此涂料對鋼材基材有著良好的鈍化作用。
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