钢铁腐蚀.表面预处理方法及涂装方式简介

1 腐蚀定义

可定义为金属表面的降解。腐蚀是一个自然过程，是材料“释放”能量并回归其自然状态的一种倾向和趋势。

2 腐蚀原理

金属腐蚀是一个自然过程，涉及到电化学反应。腐蚀的发生需要具备四个要素： a 、 阳极

b 、 阴极

c 、 金属通道（连接阳极和阴极）

d 、 电解液

当这四个要素缺少任何一个，腐蚀过程都不会继续。因此，我们可以利用这个腐蚀原理，延缓腐蚀，进而起到保护金属的目的。

3 涂料作用

在金属表面进行涂装可以起到防护作用。涂料主要以三种方式起到延缓腐蚀的作用： a 、 屏蔽保护

是指在底材表面进行涂装后形成的物理性屏障，可以防止空气、水等腐蚀要素与底材接触。如含云母氧化铁（MIO ）或铝片的涂料能在漆膜中形成片状层，水和空气无法穿透片状层。 b 、 阴极保护或牺牲性保护

涂层含有充当阳极材料的物质来保护金属底材（阴极），防止腐蚀。牺牲性阳极材料必须与金属底材接触才能起到保护作用，因此含牺牲性材料的涂料常作为底漆使用。如富锌底漆。 c 、 抑制性保护

其一般理论是抑制性材料与水反应或结合从而防止水进一步穿过漆膜，或生成可抑制腐蚀反应的化合物。

4 表面处理

表面处理是工业涂装项目中最关键的步骤。表面处理得越好，涂装系统的使用寿命越长。

4.1表面预处理

许多技术规格书要求进行一次“表面预处理检验”，以确认制造缺陷是否得到纠正、表面污物是否被彻底清除。

a 、 焊接飞溅

焊接过程熔化的焊条材料沉积到钢材表面形成飞溅，若不清除掉，可能导致点蚀。用錾子或砂轮清除飞溅。

b 、 焊缝处理

焊缝打磨程度要符合技术规格书要求。

c 、锐边、锐角

“锐利的”边角导致涂料难以涂覆，因此需要对锐边锐角进行倒边倒角。

d 、预涂

焊缝、边缘、螺栓螺帽、铆钉周围等进行预涂

e 、清除表面污染，油、脂、水、灰、盐等

使用溶剂清洗。便面处理前，目视检查，看是否存在油、脂污染物，如果有，按照SSPC-SP1标准清理，清理后，一般采用目视方法检查或用干净抹布擦拭检查。通过使用黑光灯可以加强目视效果（黑光灯可以使很多烃类油发出荧光）。

测定表面油、脂的另一种方法是进行水膜实验。用喷雾器把雾化清洁水喷到表面上，如果水流在一起形成连续液面并保持25秒左右，说明表面没油；若25秒内形成水滴，那么表面可能存在油、脂或其他不溶于水的污染物。

4.2 表面处理

4.2.1 手动工具清理

1、一般使用钢丝刷、刮刀、和其他不依赖电源和气源操作的工具。手动工具只能清除松散附着的腐蚀物、旧油漆和氧化皮，并不能在钢材表面产生尖角状粗糙度。手动工具清理通常用来处理局部修补得表面。涂层边缘需要进行“羽化处理”。

2、手动工具清理标准

SSPC-SP2——“手动工具清理”要求清除表面上所有松散附着的锈、氧化皮和涂料。如果残留的污物用钝油灰刀不能铲下来，残留物即被视为牢固附着。手动工具清理没有表面粗糙度要求。

4.2.2动力工具清理

1、动力工具清理一般指角磨机、气錾、针枪、敲击机以及其他依赖电源和气源操作的工具进行的表面处理。这类工具既能清理表面松散污物，又能清理牢固依附钢材表面的腐蚀物、油漆和氧化皮。层状锈、积锈、锈皮需要用这类工具清理。动力工具清理可保留大量未受损伤的完好涂层。

2、动力工具清理标准

①SSPC-SP3——“动力工具清理”与SSPC-SP2“手动工具清理”类似。

②SSPC-SP11——“动力工具清理至裸露金属”要求清除所有松散附着的和牢固附着的的氧化皮、锈蚀和涂料，直至暴露出裸露金属表面。该标准还要求裸露金属表面粗糙度不小于25微米（1密耳），以增强新涂装系统对表面处理后的机械附着力。

③SSPC-SP15——“商业级动力工具清理”要求清除所有松散附着的和牢固附着的的氧化皮、锈蚀和油漆。清理后的表面允许痕迹（由氧化皮、锈蚀和油漆引起）存在，但每58平方厘米（9平方英寸）内不超过33%（三分之一）。同时也要求面粗糙度不小于25微米（1密耳）。

4.2.3 干磨料喷砂清理

1、定义

喷砂清理可以拉毛原有涂层，以便复涂，也可以用喷砂清理彻底清除氧化皮、锈蚀和油漆。喷砂清理是所有表面处理方法中最有效的一种。表面粗糙度和粗糙形状取决于所用磨料类型和尺寸以及被处理表面的硬度。

2、喷砂清理生产率的影响因素

①表面状况：通常脆性涂层比弹性涂层或软性涂层更容易清除

②所选择磨料类型和尺寸：一般尺寸较小的磨料比尺寸较大的磨料生产率高

③喷嘴与表面之间的距离：喷嘴距离的远近取决于涂层/锈蚀清除的难度。通常喷嘴与钢表面的距离保持在30-46厘米（12至18英寸），对于较硬涂层保持较近距离，而对于容易清除的涂层保持较远距离。一般建议不要超过60厘米（24英寸）以上的距离。

④喷嘴与表面之间的角度：通常当喷嘴角度保持80-90°时，清理氧化皮和锈蚀的效率最高；当喷嘴与表面保持45-60°时，则更容易清理旧涂层。

⑤磨料从料斗进入喷砂管的流量：如果计量阀流量设定太小，从喷嘴喷出的磨料量就不足，从而降低生产效率；如果计量阀流量设定太大，磨料管和喷嘴都会充满磨料，同样也会降低生产率。

3、ISO喷砂清理标准

①ISO-Sa1——轻度喷砂清理

在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见的油脂和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物。

②ISO-Sa2——彻底喷砂清理

在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见的油脂和污垢，并且几乎没有氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物，任何残留物应当是牢固附着的。

③ISO-Sa2 ——非常彻底喷砂清理

在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见的油脂和污垢，并且没有氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物，任何残留痕迹应仅是点状或条纹状轻微色斑。

④ISO-Sa3——喷砂清理至目测清洁钢板

在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见的油脂和污垢，并且没有氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物，该表面应具有均匀的金属光泽。

4、SSPC喷砂清理标准

①SSPC-SP7/NACE No.4——刷除锈级喷砂清理

要求用磨料“轻扫”表面，清除所有松散附着的锈、氧化皮和涂料。如果残留的污物用钝油灰刀不能铲下来，残留物即被视为牢固附着。

②SSPC-SP14/NACE No.8——工业级喷砂清理

要求清除所有松散附着的锈、氧化皮和涂料，还必须清除至少90%牢固附着的所有污物。清理后的表面，允许每58平方厘米（9平方英寸）最多可含10%均匀分布的附着牢固的氧化皮、锈、涂料残留物。残留痕迹不受限制。

③SSPC-SP6/NACE No.3——商业级喷砂清理、

要求清除所有松散附着的和牢固附着的锈、氧化皮和涂料，允许存在均匀分布的痕迹，前提条件是，清理后表面痕迹每58平方厘米（9平方英寸）不超过33%（三分之一）。 ④SSPC-SP10/NACE No.2——近于出白金属喷砂清理、

要求清除所有松散附着的和牢固附着的锈、氧化皮和涂料，允许存在均匀分布的痕迹，前提条件是，清理后表面痕迹每58平方厘米（9平方英寸）不超过5%。

⑤SSPC-SP5/NACE No.1——出白金属喷砂清理

要求清除所有松散附着的和牢固附着的锈、氧化皮和涂料，不允许存在痕迹（由锈蚀、油漆或氧化皮引起的）。

4.2.4湿磨料喷砂清理

当技术规格书或当地的质量法规要求控制浮尘时，可用湿磨料喷砂清理的方法。这种表面清理方法有三种方式：加磨料水喷射、加水喷砂和使用水套保护。水的作用是抑制粉尘并清除表面上的一些化学污物。

4.2.5离心式喷砂清理

可使用便携式或固定式设备进行离心或自动喷砂清理。便携式离心喷砂机可以用来清理仓储设施地面、船舶甲板以及其他大型平整表面。

4.2.6真空喷砂清理

当要求达到高标准表面清洁度和表面粗糙度而且不允许存在磨料浮尘和灰尘时，需要使用真空喷砂清理。

4.2.7压缩空气清洁度

喷砂处理所使用的压缩空气需保持干净清洁。测试方法：吸墨纸实验法。将清洁的白色吸水布或白色吸墨纸放在一个钢架上，压缩空气以大约18英寸的距离吹向布或纸上大约一分钟，完毕后，用肉眼检查白布、吸墨纸上的油或水，如果有则视为不合格。

4.2.8磨料

磨料分为两大类：一次性使用型和可循环使用型两大类。

一次性使用型磨料分为两大类：矿物型和矿渣型。矿物型磨料是自然形成的，包括石英砂、石榴石和十字石砂。矿渣磨料包括铜、煤、镍的熔渣。

可循环使用型磨料：一般包括钢砂、钢丸和氧化铝。钢砂和氧化铝都被视为“棱角型磨料”，可在钢表面上产生有尖峰和低谷的粗糙表面。钢丸被视为一种圆形或球形磨料，在钢表面产生圆形和“锤击型”表面纹理。 1/2

磨料清洁度测试：“小瓶实验”，即在清洁的器皿内放入高度一半的磨料，加水超过磨料2.5厘米，水温在20-30℃，盖上盖子摇晃磨料1分钟，除去盖子让磨料静置5分钟，观察液面是否存在油膜。

矿石和矿渣磨料标准

SSPC AB1 根据一般类型、石英含量表面粗糙度对一次性磨料进行分类。具体分成两个类型、三个石英含量级和五个粗糙度等级。

Ⅰ类：天然矿物磨料

Ⅱ类：矿渣磨料

石英含量A 级：＜1%石英

石英含量B 级：＜5%石英

石英含量C 级：石英含量不限

粗糙度等级1：表面粗糙度为13-25微米（0.5-1.0密耳）

粗糙度等级2：表面粗糙度为25-64微米（1.0-2.5密耳）

粗糙度等级3：表面粗糙度为51-89微米（2.0-3.5密耳）

粗糙度等级4：表面粗糙度为75-125微米（3.0-5.0密耳）

粗糙度等级5：表面粗糙度为100-150微米（4.0-6.0密耳）

检查项目：比重 硬度 灼烧后重量变化 水溶性污染物（*） 潮湿 油污（*） 石英含量 产生的表面粗糙度（*） 尺寸分布（筛网分析）（*）；*表示在现场可以检验

金属磨料标准

SSPC AB3——“新加工或再加工的钢磨料”检查项目：

磨料尺寸（*） 比重 化学成分 硬度 耐用性 清洁度（*） 导电率（*）；*表示在现场可以检验

SSPC AB2——“可循环使用的铁金属磨料清洁度”，它规定了用过的或循环使用的磨料的清洁度，检查项目：

非磨料残渣（*） 含铅量（只在实验室） 水溶性盐（*） 油污（*） *表示在现场可以检验

4.3底漆涂装前表面检查

当表面处理已满足要求，表面粗糙度也已测量并记录，需要检查表面是否可进行涂装底漆。表面检查包括灰尘清理、最终化学污染测试、测量BMR（基础金属读数）。如果要求，还要确认表面处理后到底漆开始涂装时的时间没有超过项目规定。

5 涂料混合、稀释及涂装

5.1测量环境状况和表面温度

在涂装开始前及涂装进行中，都要求测量空气温度、相对湿度、露点温度以及表面温度。一定要确保待涂装表面温度至少高于露点温度3℃。一定要检验空气和表面温度以及相对湿度是否处于涂装生产商规定范围或是否符合项目技术规格书要求。

5.2涂料混合程序

1、搅拌各组分

2、混合各组分并搅拌混合后的产品

3、测量涂料温度

4、确定在涂装时是否需要搅拌

5.3涂料稀释程序

1、确定是否允许稀释

2、确定要添加的稀释剂的类型和数量

5.4 涂装方法

5.4.1刷涂、辊涂、微刷涂

刷涂：工业涂装项目中刷子的使用通常限于在阴阳角、焊缝、铆钉周围以及螺栓/螺母组装件进行预涂。

辊涂：辊筒可以用来涂面积较大、平坦的表面，其“利用效率”较高。但有些工业漆干燥固化太快，不建议采用辊涂方式。

微刷涂：微刷涂用于涂抹缝隙如背对背的角铁。但这种工具要控制膜厚是不容易的。

5.4.2无气喷涂

无气喷涂是工业及海洋涂料涂装中最常用的方法。涂装后表面可以达到和传统的或HVLP 喷涂同样的效果，但生产率却高得多。由于无气喷涂未将压缩空气结合到油漆射流中，压缩空气的清洁度并不重要。

5.4.3传统(有气)喷涂

传统喷涂是使用压缩空气将漆从压力罐中送入喷枪，将涂料变为很细很小的喷雾，再将雾化后的涂料送至表面。压缩空气的清洁度至关重要且效率相对较低，但采用传统喷涂可控制从喷枪嘴出来的漆量以及喷涂形状。

5.4.4高容量低压喷涂（HVIP）

高容量低压喷涂（HVIP）也使用压缩空气将涂料从压力罐中运送到喷枪，并将涂料雾化为细的颗粒，然后将之送到待涂表面。因此压缩空气的清洁度很关键，但与传统喷涂不同的是，其利用率高的多，它能控制离开喷嘴的漆量以及喷涂形状，最重要的是能够降低反弹力，从而增加漆的利用率。

5.4.5空气辅助无气喷涂

空气辅助无气喷涂结合了无气喷涂的生产力和传统喷涂的某些控制方式。

5.4.6多组分喷涂

多组分喷涂用于混合使用寿命短的涂料或者涂料中不含能降低粘度的溶剂的涂料。多组分喷涂不要求涂料组分预混合。

5.5喷涂技术

1、保持喷枪与表面垂直，保持适当距离

为形成连贯一致的涂层，喷枪一定要垂直于待涂表面，并在整个喷涂过程中保持这个位置。若不如此，涂层可能会出现时厚时薄。

2、采用重叠喷涂以及交叉喷涂方法

由于雾化空气使喷出的涂料形成扇形，因此扇形中心的涂料量通常多于扇形边缘的量。为获得更加连续稳定的漆膜，喷涂人员可在水平方向与垂直方向交叉喷涂，各涂道间重叠50%。

5.6测量干膜厚度

1、非破坏性干膜测厚仪

对于铁金属上的无磁性涂层，用磁性测厚仪测量干漆厚度，每一涂层完成后应进行涂层厚度测量，而不是在全部涂层完成后测量。在测量厚度前，使用者必须校验磁性测厚仪的精度。

2、破坏性涂层测厚仪

比较常用的破坏性干膜测厚仪是托克仪。托克仪不必校准，不受底材类型、基础金属以及表面粗糙度的影响。可在全部涂层涂装完毕后，测量每层涂层厚度的仪器。

6 工业和船舶防护涂料与涂装系统

6.1工业和船舶防护涂料与民用涂料区别

民用漆主要用于提高美观度，因此必须具有颜色和光泽保持性以及耐擦洗性。而工业和船舶

防护涂料要具备耐浸没性、耐化学性、耐冲击性以及耐磨性，同时还要求保持颜色和光泽。

6.2工业和船舶防护涂料成分

1、颜料

颜料（固态成分）一般由抑制剂、着色剂和填料组成。颜料在涂料配方中是非挥发性成分，不溶于树脂和溶剂，而是悬浮在漆料中。颜料不仅为涂料赋予颜色，还能够提供涂料的遮盖力以及提供防腐的功能。颜料含量影响涂料的光泽度，采用较多颜料配制的涂料为“平光”型，而采用较少颜料配制的涂料为半光型或高光型。底漆中的防腐蚀颜料如氧化铁、钡化合物、含磷化合物“抑制”腐蚀进程。

2、漆料

漆料一般包括树脂（基料）、溶剂和可加入配方中的任何添加剂。漆料也可包含其他具有附加或不同性能特征的原料。树脂基料是一种非挥发性成分，作用是将颜料一起粘接在底材或下层涂料上，在很多情况下，树脂部分决定了涂料性能。溶剂系统是挥发性成分，它的作用是用于降低树脂、颜料和添加剂的粘度。添加剂用于调节涂料的稠度、流平性、湿润表面、颜色、抗紫外线性与柔韧性以及防止涂料沉淀。

6.3固化机理

1、溶剂蒸发

溶剂从漆膜蒸发到空气中，树脂、颜料和添加剂仍保留在表面，后续没有化学反应，固化后的漆膜再次遇到这种溶剂系统会发生溶解。如乙烯底漆是通过溶剂蒸发而固化的一种涂料。

2、聚结

水性丙烯酸涂料通过溶剂蒸发固化，该固化过程叫聚结。水首先从漆膜中蒸发，当水蒸发时，聚结溶剂（丙二醇）促使丙烯酸分子熔融在一起并形成固体漆膜，然后聚结溶剂从漆膜中蒸发。需要注意的是，聚结过程一般需要不低于10℃的气温。如果气温低于10℃，固化停止，即使温度再次恢复，也不会再次固化。

3、氧化

氧化固化涂料，其实是涂料中的干性油与空气中的氧反应形成漆膜。只要涂料暴露在氧气中，该氧化过程就不会停止。如醇酸树脂涂料，对膜厚很敏感，太容易皱或开裂。

4、聚合

聚合固化涂料的树脂成分，聚合物和共聚物单独包装，当这些树脂成分混合时，发生化学反应，从而形成适应性强的漆膜，该化学反应称为聚合。聚合固化涂料都有混合使用寿命，混合后的涂料只能在混合使用寿命失效前使用。如环氧树脂涂料、脂肪族丙烯酸涂料或聚酯型聚氨酯涂料都是常见的聚合固化型涂料。

5、湿气固化

涂料与湿气的化学反应固化叫水解。如湿气固化聚氨酯和硅酸乙酯型无机富锌底漆，这些涂料需要一定数量的湿气才能固化，该过程中，湿气固化聚氨酯会释放CO 2,而无机富锌底漆会释放乙醇。

6、热固化和紫外线固化

某些涂料的树脂在热源或紫外线（UV）下产生化学反应，随后漆膜固化。

6.4涂装系统定义

1、涂装系统：表面处理程度和涂覆单道或多道涂层

2、底漆功能

将涂层粘接在底材

提供屏蔽保护、抑制保护或电化学保护

与底材表面和下一道涂层相容（中间漆或面漆）

与服务环境相容（如果没有面漆）

3、中间漆功能

增加屏蔽保护

与底漆和面漆相容

4、面漆功能

防腐蚀的第一道防线

耐受服务环境

良好的颜色和光泽，美观

与下层涂层相容

6.5涂装系统选择

涂装系统的选择是基于以下了六个方面：

1、 服务环境

2、 预期使用寿命

3、 可行的表面处理水平和程度

4、 预期涂料使用寿命

5、 经济制约性

6、可触及性