中的腐蚀行为氟碳涂层体系在严酷自然环境Natural Environment朱晓明 1，周学杰，郑鹏华2，安江峰 2，萧以德 2，张三平 2验；同时在室内进行盐雾、紫外光老化加速腐蚀试验，研 究了不同配套涂层体系的耐蚀性能 大气环境试验从2010年开始历时2 a，水环境腐蚀试 验从2002年开始历时9 a，在此对试验结果进行了全面地分 析总结1 试验1.1 氟碳涂层体系大气环境暴露腐蚀试验 为了评定氟碳涂层体系在化工大气环境中的耐蚀性 能， 选择 4 种氟碳涂层体系和 1 种丙烯酸聚氨酯涂层体系 作为对比，在武昌石化厂化工大气环境进行户外大气曝露 0 引言腐蚀试验，同时在武汉大气环境材料腐蚀国家野外科学观 氟碳树脂因其特殊的树脂分子结构，赋予其独特卓越测研究站进行对比试验(城市大气)，大气曝露试验按 GB 的性能，如超高耐候性，低表面能(疏水性强)，低摩擦系9276—1996《涂层自然气候曝露试验方法》规定进行，试数(润滑性高)，优异的耐化学品性和防腐性，这使氟碳涂样试验面朝南，与地面呈 45° 倾斜放置武汉试验站大气 层成为现今各种复合涂层中的首选面漆环境特点见表 1，大气环境污染因素见表 2。
氟碳涂层具有优异的耐蚀性和耐候性能，但在严酷的试样规格 75 mm×150 mm×3mm，试样基材为 Q235 自然环境中，其耐蚀性与整个涂层体系相关，氟碳涂层一 碳钢，表面处理采用喷砂去锈，达到 GB 8923—1988 中规 般只作为面涂层使用，选用耐蚀性优良的底涂层和中间涂 定的 Sa 2.5 级采用喷涂法制备试样，涂层体系见表 3 层配套能增加整体涂层的耐蚀防腐性能，为考察氟碳涂层 试验结果按 GB/T 1766—2008《色漆和清漆 涂层老 体系的耐蚀性和耐候性，选用了4种不同底涂层的配套涂 化的评级方法》之规定进行评定涂层老化评级从下面 5 层体系在武汉城市大气环境和化工大气环境下进行环境 方面综合评定：起泡、生锈、开裂、剥落和失光率；破坏 腐蚀试验；选择一种氟碳涂层体系进行水环境进行暴露试表 1 武汉大气环境特点 站名海拔/m气候类型平均温度/℃相对湿度/% 降雨量/mm日照时间/h 武汉23.3亚热带湿润型城市气候16.8751 146.81 621.632涂料技术与文摘 Coatings Technology & Abstracts摘 要： 氟碳涂层与其他耐蚀性优异的底涂层和中 间涂层配套使用，提高涂层体系耐候性的同时，还 提高了涂层体系的耐蚀性。
工业大气环境和水环境 腐蚀试验显示， 腐蚀环境因素可以影响氟碳涂层的 老化破坏，采用富锌和喷铝底涂层+环氧云铁中间 漆+氟碳面漆的配套体系具有优异的耐蚀和耐候性 能关键词：氟碳涂层；大气腐蚀；水环境腐蚀Anticorrosion Performance of Fluorocarbon Coatings System in Severe2，纪 方奇1(1.中石化武汉分公司，武汉 430082；2.武汉材料保护研究所，武汉 430030))化氮化硫粒子腐蚀试验 盐雾试验》之规定进行，喷雾溶液及浓度：NaCl0.5350.1410.5400.0320.027试验站武 汉 大 气 环氧铁红底漆/环氧云铁中间漆/氟F170/150/70碳面漆 170/150/70烯酸聚氨酯(对比)破坏程度和数量，0 最好，5 最差图 1 紫外/冷凝加速气候老化试验参数2试验结果和讨论膜总厚度 250 μm含盐量/% 平均温度/℃1.85×10-3 18.53.2 13.6试样于 2002 年 10 月在 2 个试验站同时投放，按 1 a、 2 a、4 a、9 a 时间周期进行试验，在规定的试验周期结束 后，取出试样，首先观察水生物附着情况，然后去除水生 物，并对涂料表面外观及其保护性进行评定。
涂层老化性 能评级方法按 GB/T 1766—2008 涂层老化的评级方法进行涂料技术Coatings Technology表 2 大气试验站 2010 年环境污染因素浓度年平均值1.3 氟碳涂层体系耐盐雾性能单位：mg/(100 cm2·d)为了评价不同涂层体系的耐腐蚀性能，对其进行盐雾试验站二氧硫化氢三氧氨海盐加速腐蚀试验，试验方法按 GB/T 10125—1997《人造气氛化 工 大 气溶液，5%(质量分数，pH 值 7.0)，温度：(35±1) ℃为评 定底涂层的耐蚀性，试样进行划叉处理 试验站0.1530.0730.2620.036 0.0091.4 氟碳涂层体系耐紫外光老化性能表 3 防腐涂层体系环境曝露试验虽然能较真实地反映涂层材料在使用 种类涂层体系膜厚/μm环境中的服役性能，但所需试验时间较长，而通过实验室 加速老化试验，可在较短的时间内得出涂层的耐老化性能碳面漆 170/150/70结果试验采用紫外/冷凝加速气候老化方法，按 ASTMF2环氧富锌底漆/环氧云铁中间漆/氟G-53-88 的规定进行试验按两个试验操作步骤，即先对 涂层试验面进行紫外光照射一定时间，模拟阳光照射环F3环氧富锌底漆/氟碳面漆 270/80境；然后停止紫外光照射，由于试样表面温度低于试验箱 F4 喷铝 /环氧云铁中间漆/氟碳面漆 3120/150/70内空气温度，使试样试验面出现水凝结，模拟降水和潮湿B(对比)环氧铁红底漆/环氧云铁中间漆/丙环境。
2 个试验环境反复循环以加速老化， 试验参数如图 1 程度和数量的评定，以 0～5 分级的数字等级的方法评定1.2 氟碳涂层体系在水环境中腐蚀试验 试样基材为普通碳钢试样尺寸：100 mm×200 mm ×3 mm；涂层体系为环氧富锌底漆/环氧涂层/氟碳涂料, 涂曝露试验按 GB/T 8424—1996《金属覆盖层和有机涂 2.1 氟碳涂层体系在化工大气环境中的耐蚀性能 层 天然海水腐蚀试验法》要求执行，将试样固定在试样在武昌石化厂化工大气环境和武汉环境腐蚀试验站 框架上，用塑料隔套相互绝缘，分别在青岛海水环境材料进行户外大气曝露腐蚀试验 2 a 后腐蚀形貌见图 2 和图 3 腐蚀国家野外科学观测研究站、武汉长江淡水环境材料腐失光率变化结果见图 4，综合评定结果见表 5 和表 6 蚀国家野外科学观测研究站进行在青岛海水曝露腐蚀试经 2 a 环境腐蚀试验，试样表面均附着有沉积物，尤 验中，进行了飞溅、潮差、全浸 3 个条件下的曝露腐蚀试其在化工大气环境下，可见一层棕红色的沉积物，5 种涂 验，在淡水只进行全浸试验试验站的环境因素见表 4 层体系试样未出现明显的起泡、开裂、脱落、基体腐蚀，涂层体系对基体碳钢仍具有一定的保护作用；从涂层的失表 4 试验站的环境因素 光率和粉化程度来评价涂层的耐候性，可知 3 种氟碳面漆 项目 武汉 青岛 具有优良的耐候性能，失光率明显小于丙烯酸聚氨酯涂 流速/(m·s-1) 0.40～2.08 0.1 层，对比 2 个试验站点的失光率，工业大气环境的明显高 溶解氧/(mg·L-1) 9.4 7.9 于城市大气，说明相同的气候环境下，工业环境的污染物 pH 7.7 8.2 对涂层的老化可能有一定的影响。
本试验选用了 3 种底涂层，从划叉部分涂层体系锈蚀 和扩展结果来评价涂层的耐蚀性，喷铝/环氧云铁/氟碳体 系(F4)，划叉部分未见腐蚀且无扩展，耐蚀性最好；环氧 富锌涂层体系，在汉口站未见明显扩展，在石化站扩展只 有 1 mm，耐蚀性较好；而环氧底涂层体系，在石化站扩 展已达 2~6 mm，涂层起皮，在汉口站 2 a 试验后，划叉 处有明显扩展；对比 F2 和 F3 划叉处的扩展可知，加环氧涂料技术与文摘 Coatings Technology & Abstracts33蒸馏水冷凝 温度：40 ℃ 时间：4 h紫外光照射 波长：340 nm 温度：60 ℃ 照射时间：8 h）% （ 率失 光 ） 率（% 失 光 种类腐蚀形貌划叉处形貌失光率/%失光率/%涂料技术Coatings TechnologyF1 F2F3F4 B 图 2 化工大气 2 a 试验后的腐蚀形貌F1 F2F3F4 B 图 3 城市大气 2 a 试验后的腐蚀形貌0图 4 试验后的失光率表 5 保护层体系在化工大气环境 2 a 试验后的结果 涂层单项等级综合评 粉化开裂剥落起泡生锈定等级 F1 000000很轻微失光，无鼓泡、开裂和脱落有锈， 局部扩展 1~2 mm F2000000很轻微失光，无鼓泡、开裂和脱落有锈，局部扩展 1 mm F3000000轻微失光，无鼓泡、开裂和脱落有锈，局部扩展 1 mm F4000000很轻微失光，无鼓泡、开裂和脱落未见明显腐蚀，无扩展 B(对比)100000明显失光，无鼓泡、开裂和脱落有锈，已扩展 2～3 mm34涂料技术与文摘 Coatings Technology & Abstracts城市大气失光率6050 1年2年40302010000F1 F2 F3 F4 B22.715.1 10.57.62.92.94.3化工大气失光率6050403020100F1 F2 F3 F4 B1年2年51.623.314.815.75.75.74.6 1.200种类腐蚀形貌划叉处形貌武汉淡水青岛全浸区武汉淡水青岛全浸区涂料技术Coatings Technology表 6 保护层体系在城市大气环境 2 a 试验后的结果 涂层单项等级综合评 粉化开裂剥落起泡生锈定等级 F1 000000很轻微失光，无鼓泡、开裂和脱落有锈，扩展 1 mm F2000000很轻微失光，无鼓泡、开裂和脱落有锈，无扩展 F3000000很轻微失光，无鼓泡、开裂和脱落有锈，无扩展 F4 0 0 0 0 0 0 很轻微失光，无鼓泡、开裂和脱落 未见明显腐蚀，无扩展 B(对比) 1 0 0 0 0 0 无鼓泡、开裂和脱落，明显失光， 有锈，已扩展 1～2 mm 云铁中间漆的 F2 涂层，其扩展明显小于 F3 涂层，说明增 加中间涂层可以明显提高涂层体系的防腐性能。
喷铝底涂层和富锌底涂层耐蚀性明显优于环氧底涂 层，由于它们除了作为阻挡涂层外，铝和锌相对碳钢为阳 极涂层，对碳钢具有阴极保护作用，同时铝、锌在大气环 境中耐蚀性优良，腐蚀率小，因此当涂层破损处裸露基体 金属时，它们对碳钢进行阴极保护，可阻止和减缓碳钢进 一步腐蚀对比划叉处扩展情况，石化站的样板扩展宽度 和起泡情况明显大于汉口站的样板，说明石化站化工大气 环境腐蚀性明显高于汉口站2.2 氟碳涂层体系在海洋水环境中耐蚀性能 (1) 试样表面水生物附着情况 水生物附着对涂层的腐蚀破坏影响较为复杂4 a、9 a 试验后试样表面水生物附着形貌见图 5、图 6青岛潮差区青岛飞溅区 图 6 氟碳涂层体系试样 9 a 试验后的腐蚀形貌长江淡水环境中，表面几乎布满小贝壳；在青岛海洋 环境的全浸区，表面上有 60%面积附着有石灰虫、藤壶和 牡蛎；在潮差区：表面附着的海生物主要为藤壶和牡蛎， 附着牢固；在飞溅区无海生物附着这说明氟碳涂层表面 能虽较低，但阻止水生物的附着性能仍然不高去除附着 的水生物后，附着物下面的涂层表面未见明显变化，水生 物对涂层未产生明显的破坏影响2) 氟碳面涂层防护体系对碳钢的保护性能 表 6 是 4 a 。