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1、精选优质文档-倾情为你奉上 彩涂质量标准以及专业知识4.8.1 前言彩涂板的品类繁多，在面临国内市场受进口彩涂板的冲击和工程投标竞争激烈的势态下，如何使国内用户对彩涂板在建筑应用中能根据不同的使用环境，不同的加工要求，合理、经济、正确地选用适宜的彩涂板品类，增强使用意识，乃是当前我国彩涂板发展应用中亟待澄清和解决的问题。4.8.2 彩涂板的耐腐蚀性能彩涂板是指由保护性和装饰性有机涂料或薄膜连续涂覆于钢或铝带表面制成的预涂层冶金产品。国际上统称其为预涂层卷板。它主要由金属基板、化学转化膜和有机涂层三部分组成。有机涂层可配制成各种色彩，并可借助印花、压花技术制成多种图案花纹，故可取代传统的油漆装饰
2、。这种钢板集有机聚合物和金属二者性能之长，有良好的耐蚀及加工成型等性能。彩涂板耐蚀性的表现形式通常以涂层表观出现失光、变色、粉化、细裂、开裂、鼓泡和锈斑等腐蚀破坏程度表示。影响彩涂板耐蚀性的因素较多，它涉及彩涂板的基板种类及其镀层厚度、涂料种类及涂层层次和厚度、使用环境条件、以及彩涂板应用中的机械加工、运输、保管、施工安装和施工后维护保养等诸多方面的因素。但从彩涂板的涂层特性原理分析而论，决定彩涂板耐蚀性的根本因素是涂层结构特性和基板的耐蚀性；涂层的保护性在大气腐蚀环境下，主要决定于涂料的耐候性或抗老化性。4.8.2.1 涂层结构特性由于有机涂层具有使钢材与外界隔离的能力，故可延长钢材的使用寿
3、命。但以现有涂料与涂装技术制成的有机涂层，往往存在微小的针孔，外界的水分、蒸汽、氧及各种离子均能通过针孔渗透，当渗透至钢基与涂层的界面，并形成局部电池时，则使涂层钢材产生膜下腐蚀反应。腐蚀速度除了与有机涂层的物理化学性能有关外，还取决于有机涂层的抗气体、蒸汽、液体和离子的渗透性能。因此，有机涂层的耐用性和可靠性与涂层的成份、层次、厚度、均匀性、加工性及使用环境等因素的选配有着密切关系。一般说来，采用常干型涂料不及用烤干型的更能获得优异的耐候性；而对于冷轧板或镀锌板有着优良附着性的涂料，不一定就有良好的耐候性。因此，选用与钢板有良好附着性的涂料作底漆，再用有良好耐候性、装饰性的涂料作为面漆，以这
4、种“双涂层”(甚至类同匹配有三层和四层涂层)的方式来制造彩涂板，无论在性能还是在经济性方面，都远比传统的后涂装加工的冷轧板或镀锌板制品优越。适当增加涂层层次和厚度无疑可减少涂层中的针孔数目，有助于提高预涂层钢板的耐蚀性，兼可满足预涂层产品表面特殊性能的要求。目前，彩涂板常用的涂层层次厚度主要由选用的有机卷材涂料种类合理匹配决定。例如，建筑常用的镀锌聚酯彩涂板，其环氧底漆干膜厚度为6.251.25m，聚酯面漆干膜厚度为18.751.25m；又如，最高级的闪光型高性能涂层(PPG商品，名谓Duranar XL)，光亮而具突出的室外耐久性，这个系统由四道涂层组成，每层的干膜厚度：(1)底漆57.5m
5、；(2)屏蔽涂料17.520m；(3)金属闪光清漆17.520m；(4)清漆11.2513.75m；总厚度5060m。化学转化膜是确保彩涂板质量的重要组成部分。转化膜是由钢基表面金属原子参加反应形成的一种惰性金属绝缘膜。膜呈连续的结构，并与钢基表面形成一个整体，而并非属于附着性很差的沉积附加层。液态有机涂料或粘结剂有可能渗入转化膜的微细缝隙中，藉物理缠连的作用，可提高它们之间的粘接强度；同时又可对膜表面具有水合氧化物的金属基材，通过氢键与涂料的化学作用来提高结合力。因此，转化膜主要起着增强与漆的附着性、抗冲击性和可挠性，并可防止漆膜划伤区的膜下锈蚀作用。根据不同用途的彩涂板，随其基板与涂料品种
6、的改变，可选配不同类型的转化膜。这在传统性后涂装加工的金属制品中一般是难以做到的。彩涂板能有独特的优良综合性能耐蚀性、加工性及装饰性，关键也就在于它的涂层结构的合理性和生产工艺的先进性连续性、可控性及均一性，二者有机统一，存在着好比“皮毛依附”有机结合的关系。4.8.2.2 基板的耐蚀性彩涂板的基板耐蚀性主要包括：裸板耐蚀性、成型后耐蚀性和切边牺牲性保护性。这三种性能随基板的种类不同而有差异。基板的耐蚀性是决定彩涂板一次性终极寿命的基础。通常情况下，没有优良耐蚀性的基板，即使配以再好的涂层结构，依然不会获得优良耐蚀性的彩涂板。即使基板具有优良的裸板的耐蚀性，但其加工成型性能或剪切边保护性能差，
7、同样也会影响其彩涂板原板的耐蚀性和使用寿命。目前，国际上建筑用彩涂板的基板种类主要有：热镀锌钢板(Hot Dip Galvanized) 指标准的热浸锌镀层钢板产品。现有镀层重量范围按ASTM定为75700g/。热镀锌合金化钢板(Galvanneal)指热镀锌钢板通过热处理方法，将其表面的纯锌层全部转化为锌-铁合金层1相的镀层钢板产品。现有镀层重量可达180g/。热镀铝钢板(Aluminized)指热浸铝镀层钢板产品。现有型和型产品的不同镀层的重量可根据ASTM A463规定(型产品是在含约8%硅的铝液中制成，型产品是在工业纯铝液中制成。供建筑用彩涂板的基板主要为型)。热镀锌铝合金钢板(商名：
8、Galfan)是一种含Zn-5%Al-混合稀土合金的热浸镀层钢板产品。现有镀层重量范围按ASTM A875和Euronorms定为50350g/。热镀铝锌合金钢板(商名：Galvalume) 是一种含55%Al-1.5%Si-43.5%Zn合金的热浸镀层钢板产品。现有镀层重量按ASTM A792规定为AZ50(0.50oz/ft2)AZ60 (0.60oz/ft2)，或对应为AZ150(150g/) AZ180(180g/)。电镀锌钢板(Electrogalvanized)是一种电镀锌的镀层钢板产品。现有镀层重量最大可达180g/。此外还有铝板和不锈钢板。上述几类钢板，除电镀锌钢板主要专供建筑
9、户内使用外，其余几类主要可供户外选用，也可作户内使用。目前，国产可供建筑用彩涂板的基板种类有热镀锌、热镀锌合金化和电镀锌三种镀层钢板(表4-8-1)；热镀铝钢板生产线在湖北黄石刚竣工投产；对Galfan，Galvalume钢板及其彩涂板产品根据需要暂由国外进口解决。国内通常生产的镀层钢板产品，电镀锌钢板的锌层重量为20/20g/(单面)，热镀锌钢板的锌层重量为200g/(双面)，户外建筑用的热镀锌钢板的锌层重量最高为275g/(双面)，如有特殊要求，可另专为生产。 从防腐机理的角度看，锌、铝在多数大气环境下具有较高的稳定性，利用它作为钢铁基体的防护性涂(镀)层是普遍公认的有效经济的方法，其应用
10、历史已达一百多年。锌在腐蚀环境介质中会形成一层薄且致密的附着性很强的腐蚀产物(氧化锌，氢氧化锌，碱性盐：Zn(OH)2和ZnCl2或ZnCO3)。这些产物覆盖在其表面对周围环境介质起着屏蔽作用，从而阻止进一步腐蚀。此外，锌的电极电位较铁为负，属于阳极性镀层，它具有牺牲自身的保护作用。镀锌层在大气环境中的腐蚀尽管随气候类型的变化发生很大变化(一般在海洋性气候中很严重)，然而在相同的环境条件下，其寿命正比于镀锌层的附着量。图4-8-1为美国ASTM发表在金属手册中的结果。可见欲延长其寿命，可用增加镀锌层厚度的方法来实现。而这一点在一定的极限厚度内，用热浸镀锌的工艺是易于实现的，电镀锌工艺相对受到了
11、限制，其镀锌层厚度较之极薄，一般最大约为18g/。这也就是以电镀锌钢板为基板的彩涂板，为什么不宜供作户外建筑使用的根本原因所在。 热浸镀铝层是另一种常用的金属镀层。由于铝表面极易形成一层非常致密的氧化铝层，具有极其优异的耐大气腐蚀性能，其耐蚀性是相同情况下的热镀锌层的2倍以上。虽然铝的标准电极电位(-1.66伏)比铁(-0.44伏)和锌(-0.76伏)低，但氧化膜十分稳定，它可起着隔离膜的作用。美国钢铁公司在1954年于美国南方，实验了镀铝钢板用作屋顶板时的寿命。经过23年连续使用证明，镀铝钢板在工业大气、海洋与乡村环境中耐蚀性约为热镀锌钢板的59倍。镀铝钢板还具有优良的抗硫化物腐蚀特性，其抗
12、硫化物腐蚀性能比镀锌钢板强好多倍。此外，镀铝钢板在温度高达500的环境中具有良好的抗氧化性能，可以长期使用，在日本大面积用于工业厂房。因此，可以单独用它代替价格昂贵的不锈钢和耐热钢使用。镀铝钢板还具有良好的热反射性。这种材料甚至在高达500仍能反射80%的辐射能，所以在节约能源上成为一种重要的材料。在要求耐热的条件下，常常采用镀层中含硅的I型镀铝钢板。型镀铝钢板主要供作屋顶材料以及其他建筑方面的应用。经过合金化处理的热镀锌钢板，其表面能获得一层较厚的、很致密的、不溶解于水的非活性氧化膜，它能阻止氧化进一步发生，同时合金层的标准电极电位介于铁与纯锌层之间，它比铁活泼，但是比纯锌层迟钝，由此，电化
13、学腐蚀速度就比纯锌慢。大气中的腐蚀主要是电化学腐蚀，所以合金化处理后的镀层就比纯锌层耐腐蚀。另外，这种镀锌层的韧性与处理前相比无显著变化，可以进行较复杂的弯曲成型加工，并具有良好的焊接性能，焊接质量较纯锌层有了显著的提高。经合金化处理的热镀锌钢板，其表面比未经合金化处理的粗糙，镀层表面显微特征呈凹凸不平，有显微疏松和空洞，也有某些显微裂缝贯穿整个镀层厚度方向，这些表面为之后的涂装提供良好的粘附性。此外，这种镀锌层的耐热性较好，纯锌的熔点为419，锌合金化1相的熔点为640左右，纯铝的熔点为650，可见经合金化处理之后的镀锌板，其耐热性能可接近镀铝钢板，它的价格比镀铝钢板便宜很多。热镀锌铝混合稀
14、土合金镀层(Galfan) 是国际铅锌研究组织(ILZRO)于七十年代末开发的新一代热浸镀层，它是热镀锌的换代(第二代)产品。Galfan镀层不但保持了热镀锌层的各种优点，而且由于加入了含量为5%的铝以及微量的混合稀土元素，其性能特别是耐蚀性能大大提高，接近24倍，加工成型性能与最高质量的电镀锌层相当，并且保持其成本几乎不变。表4-8-2为Galfan与其它镀层的综合比较，可见它具有综合优势。Galfan镀层尽管应用的时间不长，但已推广到汽车、建筑、结构、高速公路工程和海洋工程等领域。据国外资料介绍，就高速公路护栏而言，由于冬季撒盐和汽车尾气中CO2、SO2等腐蚀性物质影响，在如此苛刻的环境下
15、，采用Galfan镀层外加涂装的双层或三层联合保护层，其使用寿命在不需补修的情况下可望达到100年。关于Galfan的耐蚀性，国内外做了很多试验，表4-8-34-8-8及图4-8-2是国际铅锌研究组织提供的数据。从这些数据中不难看出，在相同条件下的海洋性气候中，Galfan镀层的耐蚀性是热镀锌层的2倍以上；在工业性或乡村气候中，Galfan镀层的有效使用寿命是热镀锌层的约3倍以上。到目前为止，Galfan镀层的综合耐腐蚀效果(包括裸板耐蚀性、切边部位牺牲性保护性能、加工成型后耐蚀性和涂装后耐蚀性)在前述的各种镀层钢板中具有最理想选择的优势。热镀铝锌合金镀层钢板是国际上八十年代大力发展并迅速推广
16、的高耐蚀镀层新产品，它是由美国伯利恒钢铁公司于1972年6月正式投产闻世，其商品名称为“Galvalume”，合金成份为55%Al，1.5%Si，43.5%Zn。铝锌镀层钢板是在热镀锌和热镀铝的基础上开发研制成功的。它兼具了镀锌和镀铝的性能优点，同时也弥补了两者的某些缺点(参考表4-8-2)。镀锌层不仅为钢板提供很好的耐腐蚀性，而且也提供一种被称之为阴极保护的独特能力，在裸露的边缘处或在镀层疵点处，通过腐蚀锌镀层来对钢板起保护作用。镀铝层可在不同的腐蚀性大气中为钢板提供更高的耐腐蚀性，然而，在大多数环境中，镀铝层不提供阴极保护，因此，划伤和剪切了的镀铝钢板在这些裸露处便呈现出红锈。结合这两种镀层的保护机制，保证55
