双面涂层:如何工作,如何应用

两种防腐方法优于一种。这就是双重保护涂层系统背后的理论,它将经过验证的镀锌保护与额外的防腐系统(如聚合物 粉末涂层)的优点相结合。使用两个涂层,一个在另一个之上,可以提高基材抵抗工作环境中腐蚀性物质侵蚀的能力,并延长资产的生产寿命。在某些情况下,双工系统还可以延长维护周期,从而提高项目生命周期的ROI。

双工系统如何提供额外保护

虽然在镀锌涂层中生成的锌铁合金可作为底漆使用,并成为钢基材的不透性阻隔膜,但当添加特殊的聚合物涂层时,防腐保护可延长至算术总寿命的1.5倍至2.5倍两个单独的系统。换句话说,如果你有一个持续10年的聚合物涂层系统和一个预计将持续50年,总共60年(50年+ 10年)的热浸镀锌系统,双工系统实际上将持续90- 150年。也就是说,如果你允许两种涂层完全磨损。


双相涂层钢的需求发生在以下领域:

用于住宅,商业和工业需求的特种覆层材料

建筑产品

建筑和建筑产品

汽车

航空

器具

化学

石油


双面涂层的优点

双面涂层系统具有以下优点:


扩展和增强的防腐蚀保护。没有其他保护系统可以单独匹配此增强保护。

涂层镀锌钢可以提供具有吸引力的美学外观,使钢的亮度和颜色能够与特定的位置和环境相匹配。

由于双工系统显着延长了钢铁产品的生产使用寿命,因此降低了维护费用。结果,总生命周期费用也降低了。

可以涂覆钢以符合安全颜色规定。

在顶部涂层磨损后,锌继续提供防腐蚀,直到结构在现场重新涂覆。表面上的风化锌合金有助于重涂,只需极少的清洁。

镀锌和金属粘合剂

镀锌在钢和锌之间形成金属结合,形成嵌入基底金属结构中的屏障。在这个冶金过程中,锌与钢的分子反应形成一系列锌铁合金层,如草图所示:


镀锌涂层的微观结构由以下层组成:


内合金层,含75%锌和25%铁(Gamma)硬度244 DPN

一层90%锌和10%铁金属(Delta)

一层94%的锌和6%的铁(Zeta)

外层为100%锌,硬度为70 DPN

(钻石金字塔数(DPN)是层的指示硬度的度量。)


坚硬的Gamma,Delta和Zeta层通过磨损提供强大的机械损伤保护,而顶部的韧性Eta层为涂层提供抗冲击负载。甲镀锌层是因为与铁锌的合金化的尤其粘附到铁和钢。这种硬度和延展性的结合为锌涂层提供了无与伦比的优势。(您可以在文章镀锌及其在防腐方面的功效中了解更多有关镀锌的好处。)


准备用于聚合物涂层的镀锌钢

在镀锌钢板上涂覆聚合物涂层类似于钢的涂漆工艺,没有任何先前的涂层。当然,在某些情况下,表面处理可能显着不同,这取决于电镀后经过的时间。ASTM D6386标准提供了表面处理的详细程序。


创建有效的双面涂层涉及以下步骤:


  • 与客户和其他人沟通

  • 评估和确定镀锌表面的状况

  • 确保彻底清洁表面

  • 形成表面轮廓

  • 涂上涂层并完全固化涂层


与客户和其他人沟通

正如质量管理体系(如ISO 9001)中通常所规定的那样,对客户要求的全面审查和澄清,以及镀锌机,制造商,涂料供应商,油漆工和腐蚀工程师等其他方的要求和期望是非常重要的。确保有效和高效的双面涂层。有关各方可能需要特定的处理,存储和处理特定参数,这些参数可能会影响完成任务所采用的设计或程序。


评估锌涂层的状况

当镀锌钢暴露于室内或室外环境时,由于风化而形成副产物。根据是新表面,部分风化表面还是完全风化表面,清洁和分析需要采取不同的操作。


还有一些镀锌表面缺陷可以通过镀锌机修复。该浮渣和略读夹杂物以及其他类似的缺陷需要被删除。如果电镀器被告知双面涂层,他或她可以确保消除任何此类缺陷。


新鲜锌涂层(镀锌后48小时内)镀锌后48小时

内,锌涂层会发出明亮的光泽或暗淡的颜色,只需要进行温和的清洁和仿形,以确保聚合物涂层的附着力


部分风化(镀锌后一年内)

部分风化的锌涂层会显示一些锌化合物以及一些污染物,如油,污垢,灰尘或油脂。一些锌化合物可能粘在锌涂层上,必须通过研磨,仿形和清洁除去,以确保聚合物涂层的粘附。清洁过程必须确保原始锌层不会丢失。


完全风化(镀锌后两年以上)

如果镀锌钢表面完全被碳酸锌和其他化合物覆盖,则碳酸锌强烈粘附在表面上,不溶于水。因此,不应该删除它。在这种情况下,只需要清洁。


表面清洁

方法如下:

如果是部分风化或新镀锌的表面,请刮去去除凸起和滴水。

去除油性有机污染物,除了新镀锌表面。

在所有这三种情况下,用水冲洗镀锌金属,清洁干燥。使用手动研磨机去除新镀锌表面上多余的锌(如果有的话)。

在碱性溶液中清洁

使用10%碱性溶液从表面除去油性和有机污染物,对锌涂层的损害最小。如果溶液用于压力喷雾清洗,则不应使用高压(最大1400 psi)。(有关此主题的更多信息,请参阅爆炸压力:如何正确使用。)


酸洗有时使用

4%酸洗两分钟以去除有机污染物。通过刷子进行清洁,并在酸洗后进行两次漂洗。


溶剂清洗

溶剂使用干净的布料去除某些类型的污垢。在水漂洗之后,将镀锌钢部件干燥并送至成型部分。


表面轮廓

一旦清洁过程完成,就对表面进行成型(粗糙化),以便为涂层提供抓握(咬合)。用于表面轮廓分析的方法是:


表面扫掠爆破

洗底漆

表面采用丙烯酸处理

研磨处理

表面扫掠爆破通过使用低于60度角的温和磨料进行表面扫掠爆破。仔细选择研磨材料以避免损坏软顶锌涂层。


洗涤底漆

洗涤底漆过程基于其酸组分。该组分与锌表面反应,从而形成薄膜,其粘附在锌和随后的聚合物涂层上。


丙烯酸类治疗

的酸性元素丙烯酸治疗粗糙化锌涂层,并创建一个丙烯酸层,以允许随后的涂层粘附性。


研磨处理

在某些情况下,在新的热浸镀锌表面的情况下,可能需要进行表面研磨以改善顶部轮廓。研磨机可用于粗糙化顶部表面以获得适于聚合物涂层粘合的表面。除锌应限制在1 mil以内。


涂料或涂料应用

与在工厂涂覆的方法相比,用于涂覆和涂料应用的程序和方法在现场应用中变化很大。在现场应用的情况下,需要始终牢记天气状况,安全和健康方面。


现场涂层

镀锌钢部件清洁和成型后,应尽快进行涂层。涂覆或涂漆可以通过喷涂或刷涂在异形表面上来完成。涂层表面涂层/涂料配方的相容性必须由涂层供应商确认。


根据ASTM B201,可以测试镀锌表面由于淬火而存在于表面上的任何钝化剂。(在淬火如何改善金属性能的文章中检查淬火。)涂料配方必须与所用的钝化剂相容。


烘烤

在镀锌表面经过适当清洁和成型后,零件已准备好烘烤。被涂在锌涂层中的水或空气会导致涂层中出现针孔或气泡,除非在涂层施工前对部件进行加热或烘烤。在烘烤之后,可能需要稍微冷却部件以允许涂覆施加。


涂料和固化

粉末通常喷涂在镀锌表面上。在液体涂层的情况下,可以通过刷涂或喷涂来施加。在施加底漆之后,在施加面漆之前,涂层将需要热固化和淬火。最初,可以涂覆样品,并且可以检查程序的有效性作为预防措施。在顶部涂层完成后,可以再次完成固化和淬火。可以在每个阶段检查涂层以确定其有效性。


工厂环境中双面涂层的阶段

工厂遵循的程序将与现场程序不同。在自动化钢厂和批量生产厂之间,方法可能有很大差异。在大多数情况下,新镀锌钢在工厂涂漆或涂层。以下阶段通常适用于计算机控制的钢铁厂。


准备阶段

第一阶段是准备用于涂层的基材。首先在碱性溶液中,化学浴中清洗。清洗槽配有流体泵,输出到喷嘴,刷辊带有柔软的尼龙刷毛,用于机械刷洗。罐的碱性流体浓度可以根据镀锌表面上的油,油脂和其他污染物的程度而变化。浴的浓度是关键的质量参数。


接下来,基板通过冲洗槽,然后准备转换涂层以制备表面轮廓。它通过含有转化涂层的罐。或者,使用涂布机将转化涂层施加到基材条带的两侧。接下来,条带移动到干燥炉以消除转化涂层中的水分。


底漆涂层

干燥的带材通过底漆涂布机,其中通过涂胶辊涂布底漆涂层,例如环氧树脂。通常保持3至5微米的涂层厚度。固化在百年烤箱中完成。仔细控制时间和烘箱温度,以便最佳地固化涂层和涂层材料的厚度。在线圈到达顶部涂层部分之前,它是水淬的。


顶部涂层通常在最终涂层部分中实现最终的聚合物顶层,例如15-20微米的聚酯或聚乙烯二氟化钨(PVDF)。其他使用的涂料是丙烯酸树脂,PVSF,增塑溶胶,乙烯基树脂和醇酸树脂。通过改变涂层物质的浓度,线圈张力和系统速度来实现规定的顶部涂层厚度。最后的固化在随后的百年烤箱中完成,其中烤箱温度和线圈的速度仔细匹配。

最后将涂覆的线圈淬火并根据客户要求切割成一定尺寸。测试样品的耐腐蚀性。


影响双相涂层寿命的因素

在自动涂布生产线的情况下,张力调节和速度决定了涂层的质量。其他重要参数是:


碱性清洁剂浓度

用于转化涂层的浴浓度

在烘箱中固化(烘烤)时间

在底漆炉和面漆炉中均匀的温度和最佳的固化时间

双面涂层的最终测试

双面涂层的最终测试包括:


测试抗机械损伤(冲击试验)

该试验按ASTM 2774-84:冲击试验方法进行。该方法检查涂层在冲击载荷下破裂和失去粘附的倾向。

粘合性

的弯曲试验在弯曲试验中,使用弯曲机根据ASTM D4145-83测试样品。任何分层,剥落或开裂都将被视为失败的标志。在底漆涂层之后进行测试以确定转化涂料浴的浓度和底漆涂料浴浓度是否足够。

柔韧性和抗裂性

测试该测试确定涂层在180度弯曲时的抗裂性。它是通过使用锥形心轴完成的。遵循的程序根据ASTM D522。

涂层硬度试验

通过铅笔试验(硬度试验)评价处理过程中对机械损伤的敏感性。遵循ASTM D3363-74程序。

耐化学腐蚀性

这种测试在接触酸,碱性物质及其化合物时非常重要。将单独的样品分别浸入5%碱(Noah)和5%酸(H 2 SO 4)溶液中一天。记录颜色变化,起泡,开裂,解散和失去光泽。

盐雾评估

此程序在ASTM B11中列出。该测试用于预测涂层在含有盐和水分的气氛中保护钢的能力。盐雾由5%的氯化钠盐溶液制备。记录固定间隔后发现的腐蚀。如果样品不腐蚀,则表明适用于海洋环境的涂层。

耐热性

该测试表明涂层在高温条件下工作的能力。马弗炉用于该测试。在每小时热暴露后观察到起泡,失去光泽和颜色变化。

甲基乙烯酮试验

该试验遵循ASTM 4752,是涂层在甲基乙烯酮化学溶剂侵蚀影响下剥离倾向的指标。在棉绒的帮助下,MEK在涂层上摩擦100次。仔细记录并记录涂层的任何剥离。它是涂层耐溶剂性的指标。


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作者 Shivananda Prabhu
摘要

两种防腐方法优于一种。这就是双重保护涂层系统背后的理论,它将经过验证的镀锌保护与额外的防腐系统(如聚合物 粉末涂层)的优点相结合。使用两个涂层,一个在另一个之上,可以提高基材抵抗工作环境中腐蚀性物质侵蚀的能力,并延长资产的生产寿命。在某些情况下,双工系统还可以延长维护周期,从而提高项目生命周期的ROI。

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