常見的金屬防腐蝕涂層性能比較

關鍵詞：金屬防腐蝕，金屬電鍍，金屬鍍鋅防腐

摘要：本文介紹了常見的金屬腐蝕的種類以及金屬鍍鋅防腐，金屬襯聚乙烯防腐、金屬襯聚四氟乙烯防腐、金屬襯玻璃鋼防腐等幾種常見幾種防腐蝕方法的形成，特點(優缺點)，及應用范圍進行闡述。

一、金屬腐蝕的種類
1.化學腐蝕（金屬與外部介質單純因化學作用而引起的表面破壞。如金屬表面與空氣接觸，生產氧化物就是化學腐蝕的一種）；

2.電化學腐蝕（指當金屬表面有電解質溶液存在時，由于電化學作用而引起的破壞）。

二、金屬防腐蝕的種類及比較
　　目前在工程中采用金屬鋅作為腐蝕涂層是應用最廣泛的防腐技術，普遍應用的方法有電鍍鋅、熱浸鍍鋅、粉末滲鋅和達克羅涂層（就是鋅鉻涂層）等。

（一）從技術原理比較
　　電鍍鋅涂層為電化學沉積；熱浸鍍鋅為鋅加熱到液體下熱擴散涂層；電鍍鋅、熱浸鍍鋅和粉末滲鋅工藝原理發現的比較早。目前電鍍鋅、熱鍍鋅在工程中應用最廣泛。

（二）從防腐涂層綜合性能比較：

氰化物鍍鋅和氯化銨

　　電鍍以氰化物鍍鋅和氯化銨為例，其優點：鍍層結晶細致，光澤性好，鍍層經除氫后不變黑，鍍液具有較好均鍍能力和深鍍能力，允許使用陰極電流密度和溶液的溫度范圍較寬，對設備腐蝕性小，適合電鍍形狀復雜和鍍層厚度20μm以上的零件。

　　缺點：電流效率較低（70%～75%左右）且隨電流密度的升高其電流效率迅速降低，鍍鋅毒性大，易分解，對操作者健康不利，鍍液不能鍍鑄鐵件。

　　電鍍反應原理:在氰化物的鍍液中，鋅離子與氯化鈉及氫氧化物均形成絡合物鋅氰化鈉（Na₂[Zn（CN）₄]）和鋅酸鈉（Na₂[Zn（OH）₄]）形成這兩種絡合物如下：

　　3ZnO+4NaCI+2NaOH+3H₂O=Na₂[Zn（CN）₄]+2Na₂[Zn（OH）₄]

　　鍍液在電解時反應如下：
　　陽極過程：鋅氰化鈉和鋅酸鈉均離解出鋅離子，通電時，鋅離子在陽極上吸收電子而沉積出鋅，氫離子也吸收電子而析出氫。
　　Na₂[Zn（CN）₄]→2Na⁺+4CN^-+Zn²⁺
　　Na₂[Zn（OH）4]→2Na⁺+4OH^-+Zn²⁺
　　Zn²⁺+2e→Zn
　　2H⁺+2e→H₂
　　陰極過程：電解時陰極發生鋅的溶解，陰極上也有少量氫析出。
　　Zn²⁺+4CN- -2e=Zn(CN)^4-
　　4OH—-4e=2H₂O+O₂

　　此外，氯化銨鍍鋅是目前應用較廣的鍍種，氯化物鍍鋅的鍍液電流效率高達95%以上，鍍液對操作者人員影響較小，不需要排風裝置。氯化物鍍鋅的缺點：是對鋼鐵設備有較大的腐蝕性，鈍化膜有時發生“變色”現象。氯化銨鍍液廢水較難處理，采用無銨氯化物鍍鋅可以改善。

金屬熱鍍鋅防腐

熱鍍鋅的優點：

在不規則構件表面、凹槽、盲孔內都能獲得均勻滲層，與基體結合強度高，具有一定韌性，硬度，可耐較大摩擦及沖擊能力，耐腐蝕性好。操作簡單，生產方便。

熱鍍鋅的缺點：

熱浸鍍鋅污染嚴重，有鋅廢料和鋅蒸汽等，嚴重損害操作者健康，在一定的程度上嚴重威脅者城市或者鄉村的空氣質量，屬于高污染，高能耗的工業生產。

金屬襯聚乙烯防腐

聚乙烯的優點：
　?。?）良好的阻燃性、防霉性能:聚合體中氯含量高,因此具有抑制）菌生長的性能。
　?。?）優異的防腐性能:高氯化聚乙烯樹脂形成的漆膜,對水氣、氧氣、離子(Cl-,SO42-)的滲透率極低,約為醇酸樹脂的1/200～1/300,過氯乙烯、氯磺化聚乙烯的1/2。
　?。?）耐候性較好:由于不含雙鍵,對光化學反應及氧化降解不敏感,漆膜能經受戶外大紫外光線、氧及冷熱變化作用,漆膜穩定性好。
　?。?）與其他樹脂的相容性較好:可以添加各種改性樹脂如丙烯酸樹脂、醛酮樹脂、醇酸樹脂等,改善涂膜的綜合性能。
　?。?）施工性能好:為單組分涂料,可以微銹施工,干燥迅速;可以在低溫下成膜,施工不受季節、溫度限制;重涂性好;適用于任何鋼鐵和水泥表面。
　?。?）環保:生產樹脂過程不產生CCl4,減少污染,保護臭氧層。
　?。?）耐熱性不好:漆膜不耐高溫,受熱時易析出氯化氫氣體,性能變壞,故使用溫度受到限制(耐熱溫度一般不超過60?)。

聚乙烯的缺點：

純高聚乙烯強度低、耐磨性差以及耐蠕變性不好,通常要在聚乙烯聚合物中添加一些無機顆粒，如石墨、二硫化鉬、三氧化二鋁、玻纖、碳纖維等來提高其力學性能；也可利用與其他聚合物如聚苯酯(PHB)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚全氟（乙烯/丙烯）共聚物(PFEP)等共混的方法來擴展其阻尼溫度范圍，提高其耐蠕變性。
　　應用：高壓聚乙烯：一半以上用于薄膜制品，其次是管材、注射成型制品、電線包裹層等
　　中低、壓聚乙烯：以注射成型制品及中空制品為主。
　　超高壓聚乙烯：由于超高分子聚乙烯優異的綜合性能，可作為工程塑料使用。

金屬襯聚四氟乙烯防腐

襯聚四氟乙烯的優點：

1.長期使用溫度-200℃-260℃，有卓越的耐化學腐蝕性，摩擦系數在塑料中最低，有很好的電性能，其電絕緣性不受溫度影響，有“塑料王”之稱。

2.呈透明或半透明狀態，結晶度越高，透明性越差。原料多為粉狀樹脂或濃縮分散液，具有極高的分子量，為高結晶度的熱塑性聚合物。

3.適于制作耐腐蝕件，減磨耐磨件、密封件、絕緣件和醫療器械零件1 K)。

4.除熔融的堿金屬外，幾乎不受任何化學試劑腐蝕。例如在濃硫酸、硝酸、鹽酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均無變化，也幾乎不溶于所有的溶劑，只在300℃以上稍溶于全烷烴（約0.1g/100g）。聚四氟乙烯不吸潮，不燃，對氧、紫外線均極穩定，具有優異耐候性。

5.在較寬頻率范圍內的介電常數和介電損耗都很低，而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都較高。

襯聚四氟乙烯的缺點：

1.結晶料，吸濕小。

2.流動性差，極易分解，分解時產生腐蝕氣體。宜嚴格控制成型溫度，模具應加熱，澆注系統對料流阻力應小。

3.粉狀樹脂常采用粉末粉末冶金法成型，使用燒結方法。燒結溫度360℃-375℃，不可超過410℃。乳液樹脂通常用冷擠出再燒結的工藝加工，可在物品表面形成防腐層。

4.PTFE熔體粘度很高，容體粘度隨剪切應力的增大而減小。

應用：

1.聚四氟乙烯空氣過濾膜：厚度在0.01mm左右，透氣量60L/m2-80L/m2.s,具有表面光滑、耐化學物質、透氣不透水、透氣量大、阻燃、耐高溫、抗強酸堿、無毒等特性，廣泛用于化工、鋼鐵、冶金、炭黑、發電、水泥、垃圾焚燒等各種工業熔爐的煙氣除塵過濾； 

2.聚四氟乙烯凈化過濾膜：厚度在0.02-0.03mm，泡點≥1kg/cm2 ( 5.3m/s 127Pa)，廣泛應用于制藥、生化、微電子和實驗室耗材等領域；無塵車間、實驗室、通風設備、凈化設備、醫療電子等行業的空氣凈化；

3.聚四氟乙烯服裝膜：厚度0.03-0.05mm左右，透濕量≥10000g/m2.24h，靜水壓≧150kPa，廣泛應用于運動服裝，防寒服裝，消防、公安、醫護、防生化等特種服裝；鞋帽、手套以及睡袋、帳篷等。

4.聚四氟乙烯復合膜：將溶劑型PU以我司獨有工藝淋膜到PTFE微孔膜表面，形成一種具有親水拒油功能的微孔薄膜。具有耐腐蝕、耐高溫、耐老化、高精度、超微濾等特性。廣泛應用于服裝面料、消煙除塵、凈化除菌等領域。

金屬襯玻璃鋼防腐

金屬襯玻璃鋼的優點：

（1）絕緣、防酸、堿、鹽等腐蝕，抗靜電，不生銹，不易老化，使用壽命中長達50年以上。
（2）非磁性、無電腐蝕，防水性能好，可在潮濕環境或水中長期使用而不變質。
（3）強度高、是同等原度PE管6倍以上，重量輕，內壁光滑，電纜穿孔時摩擦系數小，不操作電纜。
（4）耐熱、防凍、防火、屬阻燃型。能在-35℃～139℃的溫度下長期使用，遇火不燃燒。
（5)彎曲彈性模量好，抗沖擊力強，解決了金屬管易腐爛、無扭曲彈性的缺點。
（6)電纜過橋、過河時，使用玻璃鋼導管更為經濟、適宜。
（7)施工、安裝極為簡便，不必扎鋼筋、澆注混凝土。

金屬襯玻璃鋼缺點：

1.長期耐溫性差:一般FRP不能在高溫下長期使用，通用聚酯FRP在50℃以上強度就明顯下降，一般只在100℃以下使用；通用型環氧FRP在60℃以上，強度有明顯下降。但可以選擇耐高溫樹脂，使長期工作溫度在200℃-300℃。

2.老化現象是塑料的共同缺陷，FR也不例外，在紫外線、風沙雨雪、化學介質、機械應力等作用下容易導致性能下降。