影响水工金属结构防腐涂层附着力的几点因素

　　0引言

　　水工金属结构经常在淡水或者海水环境中运行，表面设置防腐涂层是防止其腐蚀的主要手段，常用的防腐涂层是由金属喷涂层和涂料层组成的复合防腐涂层。防腐涂层的附着力关系到涂层的使用性能和使用寿命，笔者对影响防腐涂层附着力的几点因素进行分析和探讨，提出提高涂层附着力的有效方法。

　　1防腐涂层材料

　　1.1金属喷涂材料

　　金属喷涂是热喷涂技术，利用热源将喷涂材料加热至熔化或半熔化状态，并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。金属喷涂材料与基体均为金属材料，具有良好的结合力，通常金属喷涂层与基体的附着力≥3.5 MPa,其附着力高于涂料层与金属基体的附着力。根据不同的环境应选择合适的金属喷涂材料，淡水环境中的金属热喷涂材料宜采用锌、锌铝合金；海水环境中的金属热喷涂材料宜采用铝、铝合金、锌铝合金、锌。当材料为锌或者铝时，其含量越高则附着力越好；反之，则附着力下降。故选择金属喷涂材料时，锌丝中的锌含量应大于99.99% ,铝丝中的铝含量应大于99.5%,锌铝合金应选用 Zn-Al15.

　　1.2涂料层材料

　　涂料层的化学组成、机械性能对涂层附着力有着直接的影响，尤其是柔韧性，柔韧性好的涂层，附着力往往较好；硬或者脆的涂层，附着力往往较差。对于同样厚度的涂层，多道涂层比一道涂层的附着力要好，故涂料层系统宜由底漆、中间漆和面漆组成。底漆应具有良好的附着力和防锈性能，中间漆应具有屏蔽性能且与底、面漆结合良好，面漆应具有耐久性和耐水性。选择涂料时，各层油漆应尽量采用同一涂料厂家生产的产品，如果一个涂层系统采用不同厂家的产品，其配套性难以保证，若因特殊情况需采用非同一厂家产品，建议通过试验确认其配套效果。

　　2表面预处理质量

　　表面预处理是指喷涂前对金属底材表面进行净化、粗化等处理，以形成所希望或者规定的表面状况而进行的工作。表面预处理主要包括脱脂净化、除锈处理。脱脂净化是去除基体金属表面的油、脂、机加工润滑剂等有机物，常用方法一般有机械除油和化学脱脂两类。除锈主要以喷砂抛丸为主，目的有两个方面：一是除去锈蚀斑点和表面氧化皮以及旧漆层；二是对基体进行表面强化处理，同时喷砂抛丸可适当增加基体表面的粗糙度，增大基体表面与有机涂层间的接触面积，有助于提高涂层的表面附着力。表面预处理质量的好坏决定着底层防腐涂层与金属基体之间附着力的强度，在平滑的表面，涂层附着主要靠分子的化学活性；在粗糙的表面，涂层的附着以机械附着力为主，同时由于表面粗糙，接触面积增大，通过分子活性发生的附着力也随之加强[1].

　　大量工程实践经验表明，决定水工金属结构防腐涂层附着力的最主要因素就是表面预处理质量。涂层在处理不良的金属基体表面上无法发挥其最佳的结合能力，良好的表面处理，将有效提高涂层的附着力，延长涂料的使用寿命。当金属基体表面的清洁度和粗糙度达到规范要求的范围时，涂层和基底才能较好融合，从而具有理想的附着力。SL 105 要求在喷砂处理后基体金属表面清洁度等级不低于 GB 8923 中规定的 Sa2.5级，表面粗糙度值应在 RZ40~150 μm 范围内。局部缺陷部位可采用手工和动力工具进行局部修理，表面清洁度等级应达到《水工金属结构防腐蚀规范》中规定的 St3 级。

　　3施工工艺

　　3.1环境温湿度的影响

　　喷涂涂层需在晴朗干燥的天气进行施工，因为温度和湿度将会影响其附着力。环境温度过高将在喷涂过程中使溶剂挥发，漆液黏度上升，表面过快凝结，气泡留存于油漆层中；环境温度过低，涂料流动性较差，分子活性低，不易粘结。环境湿度过大时，已经过预处理的钢材容易再次发生氧化，喷涂时潮气容易渗入漆膜以下，出现气泡现象。因此，喷涂涂层时，环境空气相对湿度应低于 85%,金属表面温度应不低于露点以上3℃。

　　3.2喷涂过程的影响

　　金属热喷涂施工与表面预处理的间隔时间应尽可能缩短，为了避免钢材再次发生氧化，在潮湿或者工业大气等环境下，应在 2 h 内喷涂完毕；在晴天或者湿度不大的条件下，最长不应超过 8 h.金属热喷涂常采用火焰或电弧加热的方法将喷涂材料加热至熔化或半熔化状态，加热时温度需控制得当，否则金属涂层易出现熔融粗颗粒、起皮等缺陷，导致附着力降低。喷涂操作时应按照相关规定执行：（1）喷涂用的压缩空气应清洁、干燥，压力不小于 0.4 MPa;（2）喷嘴与基体表面距离宜为100~200 mm;（3）喷枪应尽可能与基体表面垂直，喷束中心线与基体表面法线之间的夹角最大不应超过 45°；（4）相邻喷幅之间应重叠 1/3;（5）上下两遍之间的喷枪走向应相互垂直。

　　金属喷涂层经检验合格后，应在任何冷凝发生之前进行涂料封闭，涂料封闭宜采用刷涂或者高压无气喷涂的方式施工，不宜使用辊涂等容易产生针孔或夹杂等缺陷的方式。若涂料说明书有特殊规定时，应按相关要求进行施工。

　　4涂层厚度

　　涂层和金属底材及其相互间的作用力主要为内聚力和附着力。内聚力是涂层本身发生内聚的力，它随涂层厚度的增加而增大；附着力是涂层与底材相结合的能力。在有多道涂层的情况下，当涂层厚度增加时，内聚力增大，而附着力不会增大，于是内聚力与附着力的比例发生了变化，附着力所占比例减小[2].所以，涂层厚度的增加会导致内聚力与附着力的比例向着不利于附着力的方向发展。即：内聚力越大时，涂层附着力越差；反之，附着力越好。这就是涂层很薄时不易剥落、涂层较厚时则容易呈片状剥落的主要原因。

　　仅从附着力的角度来讲，涂层不能过厚，但是从防腐效果和耐磨损程度来说，涂层又必须有一定的厚度。根据国家相关标准及各地施工使用情况，可结合表 1 中各涂层的推荐厚度和工程实际情况合理选择涂层厚度，在不影响附着力的基础上获得最好的防腐效果。

　　5结语

　　防腐材料选择、表面预处理质量、施工工艺及涂层厚度控制是影响水工金属结构防腐涂层附着力的几个主要因素。优质的防腐材料，良好的表面预处理，规范的施工喷涂，合理的涂层厚度能有效提高复合防腐涂层的附着力，从而提高涂层的整体防腐性能和使用寿命。

　　参考文献：
　　[1] 王金鑫。浅谈表面预处理对钢结构防护涂层附着力的影响[J].中国涂料，2008（5）：66-68.
　　[2] 陈山南。涂层附着力的影响因素[J].涂料工业，1994（5）：21-25.