复合涂层的配套性和耐蚀性研究分析

涂料具有经济、简便、适用范围广等特点，作为经典的防腐蚀技术在各个方面得到了广泛的应用。而其在典型的恶劣腐蚀条件下的性能，直接关系到它所保护的基体金属材料的腐蚀程度，影响到各金属构件的服役寿命。为了在实际的环境下达到最好的防护效果，往往要使用多种涂层配套施工。重防腐涂料一般由底漆、中间漆、面漆等三部分组成，除了要求各层之间具有良好的相容性、附着性、速干和防腐性能外，各部分的要求也不相同；底漆要求与所附着的介质有很好的黏聚力，湿润性强；中间漆的作用是较大地增加涂层厚度，且具有一定的弹性；而面漆则要求具有装饰性，能防止外界环境的腐蚀破坏。目前，国内对复合涂层的研究主要是各种有机或无机涂料配套的复合涂层，很少有金属涂层与涂料配套的复合涂层的系统研究。因此，通过附着力实验、浸渍实验、中性盐雾实验和扫描电镜分析等技术手段，系统研究“金属喷涂层底漆/环氧云铁中间漆/丙烯酸聚氨酯面漆”和“环氧富锌底漆/环氧云铁中间漆/丙烯酸聚氨酯面漆”两类复合涂层体系的配套性及耐蚀性能具有重要的意义。

表4-10是表4-4中所设计的两大类四种（1号、2号、3号、4号）复合涂层的结合强度数据。由此可见，四种复合涂层结合强度差异不大，结合强度都达到了8级，金属喷涂层和环氧富锌涂层两大类底漆与中间漆和面漆均具有良好的结合性。

表4-10　复合涂层结合强度试验结果

将四种复合涂层在3.5wt%NaCl水溶液中浸泡，观察试样表面涂层的状态变化及腐蚀情况，并通过失重计算涂层的腐蚀速率，经过4个月（122天）的浸渍腐蚀，四种复合涂层表面仍无明显腐蚀破坏现象，涂层略有失重。四种复合涂层浸泡4个月后EIS Nyquist谱线中的低频阻抗模值始终保持在1011 ohms·cm2左右，说明涂层较好地隔绝了腐蚀介质与基体的直接接触，腐蚀介质未能渗入聚氨酯面漆，从而使得基体金属得到了很好的保护。

通过中性盐雾（NSS）腐蚀实验，进一步研究涂层在受到外界应力作用而引起局部破坏后的耐蚀性变化。四种复合涂层的表面涂装均匀，在其表面作划痕后，均无涂层脱落现象。经过120h盐雾腐蚀试验后，2号样品，即热喷涂纯Al涂层为底漆的复合涂层出现了明显的起泡现象；4号样品，即环氧富锌涂层为底漆的复合涂层出现了少量的铁锈，但没有产生起泡现象。另外两种样品，即纯Zn涂层和Zn-Al合金涂层为底漆的复合涂层则未出现明显的起泡和铁锈现象。经过1000h的盐雾腐蚀试验后，热喷涂纯Al涂层为底漆的复合涂层已完全脱落，并产生了大量的铁锈，涂层已完全失效；环氧富锌涂层为底漆的复合涂层则出现了大量的铁锈，但始终未出现起泡现象。而纯Zn涂层和Zn-Al合金涂层为底漆的复合涂层只出现了少量的起泡。当复合涂层局部破坏后，裸露的钢基体将直接暴露在侵蚀环境中。纯Zn和Zn-Al涂层可对裸露的钢基体提供阴极保护，从而保证了钢基体不发生锈蚀；纯铝和环氧富锌涂层虽然自身耐蚀性较好，但未能向裸露钢基体提供阴极保护，从而导致了钢基体的大量锈蚀。(www.xing528.com)

图4-3（一）　不同底漆复合涂层中性盐雾腐蚀1000h后SEM形貌及EDS分析谱

图4-3（二）　不同底漆复合涂层中性盐雾腐蚀1000h后SEM形貌及EDS分析谱

图4-3给出了Zn-Al合金喷涂层底漆/环氧云铁中间漆/丙烯酸聚氨酯面漆复合涂层（3号样品）与环氧富锌底漆/环氧云铁中间漆/丙烯酸聚氨酯面漆复合涂层（4号样品）在中性盐雾腐蚀1000h后划痕附近的腐蚀SEM形貌和EDS分析谱。3号样品腐蚀产物既含有锌元素，也含有铝元素，只是铝元素的含量很低，这表明在腐蚀初期盐雾主要破坏的是铝形成的钝化膜，而在腐蚀中后期，起到防腐作用的主要是锌的牺牲阳极的阴极保护作用。总体而言，Zn-Al合金喷涂层底漆/环氧云铁中间漆/丙烯酸聚氨脂面漆的复合涂装体系的防腐性能要明显优于环氧富锌底漆/环氧云铁中间漆/丙烯酸聚氨脂面漆的复合涂装体系。

因此，从复合涂层的耐蚀性来看，纯Zn和Zn-Al合金为底漆的复合涂层耐蚀性较好，而纯Al和富锌涂层为底漆的复合涂层耐蚀性较差。从复合涂层的配套性来看，环氧富锌与中间漆和面漆的结合较好，故而未见产生起泡现象。而纯Al为底层的复合涂层，由于纯Al底漆与中间漆和面漆的结合较差，涂层脱落而完全失效。综合涂层配套性和耐蚀性来看，当复合涂层发生局部破坏后，Zn-Al合金为底漆的复合涂层综合性能较好，纯Al为底漆的复合涂层综合性能较差。