無機(jī)硅酸鋅涂料的性能、施工以及常見弊病淺析

無機(jī)硅酸鋅涂料對(duì)鋼板表面有著良好的防護(hù)性能，能夠在底材表面起到很好的陰極保護(hù)作用（因鋅的金屬活性大于鐵，一旦在外界條件的作用下，形成電化學(xué)腐蝕，能夠起犧牲陽極，保護(hù)陰極作用，延緩鋼板的腐蝕周期），因而其在各種鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中被廣泛使用，但是由于該涂料的施工要求相對(duì)比較苛刻，不易施工，或者施工后，因不能滿足業(yè)主要求，被要求反沖砂的現(xiàn)象比較多，筆者根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該涂料的性能、施工要點(diǎn)、固化測(cè)試，以及施工后可能出現(xiàn)的弊病以及處理方法進(jìn)行總結(jié)概述。

1無機(jī)硅酸鋅涂料簡介

無機(jī)硅酸鋅涂料，俗稱：無機(jī)富鋅涂料，分為兩類：醇溶性無機(jī)硅酸鋅涂料和水溶性無機(jī)硅酸鋅涂料。它是以硅酸乙酯為主要原材料，加入高分子化合物、超細(xì)鋅粉、增稠劑、耐腐蝕顏填料、溶劑、助劑等組成的，分甲組分和乙組份，為雙組份產(chǎn)品。漆膜鋅粉含量比較高，除了有優(yōu)異的耐候性和耐腐蝕性能外，.重要的是其具有陰極保護(hù)作用，可作為通用型防護(hù)底漆使用，漆膜具有良好的耐磨、耐油、耐水、耐腐蝕性能，適合用于暴露在海洋大氣、高溫和各種腐蝕環(huán)境下的各種鋼鐵構(gòu)件的長效防腐，其中包括船舶、集裝箱、各類碼頭設(shè)備、海洋平臺(tái)、大型建筑等鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，同時(shí)也可用于各類地下輸油管線、化工管線等。

2無機(jī)硅酸鋅（ZnSiO₃）涂料的防腐機(jī)理

無機(jī)硅酸鋅涂料以部分水解的正硅酸乙酯為成膜物質(zhì)，鋅粉漿為防銹顏料，在醇類溶劑揮發(fā)的同時(shí)，正硅酸乙酯的烷氧基吸收空氣中的潮氣并發(fā)生水解反應(yīng)，交聯(lián)固化成硅酸鋅鐵和硅酸鐵的復(fù)鹽。正硅酸乙酯的分子結(jié)構(gòu)為Si(OC₂H₂CH₃)₄,將其進(jìn)行部分水解，制成含有一定羥基的正硅酸乙酯液，然后與鋅粉漿混合，涂覆成膜后，部分水解的硅酸乙酯繼續(xù)水解和縮聚，形成以鋅離子為中介的Si-O-Si鍵高聚物網(wǎng)絡(luò)，無機(jī)硅酸鋅涂層與鋼基體的結(jié)合，不同于傳統(tǒng)有機(jī)涂料的物理粘結(jié)方式，而代之以鋼基體表面的原子形成化學(xué)鍵，即涂料基料與鋼材表面的活性鐵反應(yīng)生成硅酸鐵，同時(shí)又與鋅粒子作用，形成一層堅(jiān)硬的無機(jī)膜，涂膜與鋼材互為一體。

3無機(jī)硅酸鋅涂料的施工

3.1鋼板表面處理要求

采用棱角砂噴砂至少達(dá)到Sa2.5級(jí)，粗糙度一般控制在40～75um左右。

3.2無機(jī)硅酸鋅涂料的施工

使用時(shí)先將A組分（液料）充分搖動(dòng)均勻后，倒入料桶內(nèi)，然后再倒入鋅粉（B組分），進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，A、B組分的配比按產(chǎn)品說明書要求，在噴漆以及刷涂過程中，為了防止鋅粉的沉淀，需要一邊攪拌一邊施工。

無機(jī)硅酸鋅涂料的膜度要求以及.高膜度的控制，具體需要參考產(chǎn)品配套標(biāo)準(zhǔn)厚度以及不同涂料公司的產(chǎn)品說明書數(shù)據(jù)，一般干膜度不得超過120um。

3.3無機(jī)硅酸鋅涂料的施工條件

 溫度范圍：0～40℃；固化時(shí).低相對(duì)濕度（RH%）:65%。當(dāng)相對(duì)濕度＜65%時(shí)，無機(jī)硅酸鋅涂料的固化非常緩慢，所以在涂料施工完成后需在其表面噴灑淡水，增加其表面濕度，從而加快其固化速度，縮短后續(xù)涂層的復(fù)涂時(shí)間，灑水時(shí)應(yīng)注意一下問題：

(1)灑水一般在無機(jī)硅酸鋅涂料施工完成的1～2h后進(jìn)行（具體需要參考施工時(shí)的環(huán)境溫度以及各涂料公司的產(chǎn)品特點(diǎn)）。

 (2)灑水的頻率以保持漆膜表面濕潤為標(biāo)準(zhǔn)。如果溫度與濕度都比較低，可以通過增加灑水的次數(shù)來提高固化速度，以減少低溫、低濕帶來的雙重影響（或者在無極硅酸鋅涂料表面覆蓋潮濕的面包進(jìn)行保濕）；有條件的，可以適當(dāng)噴砂溫水。

  (3)灑水必須要均勻，可以采用有一定壓力的工具進(jìn)行灑水，確保漆膜的整個(gè)表面都能濕潤。

(4)即使在夏天高溫、高濕的環(huán)境下，也要灑水，這是因?yàn)殇摪灞砻鏈囟韧ǔ８哂诃h(huán)境溫度，在靠近鋼板表面的局部環(huán)境相對(duì)濕度會(huì)比較低，導(dǎo)致涂料不固化或者固化時(shí)間延長。

3.4復(fù)涂

在無機(jī)硅酸鋅涂料表面復(fù)涂后續(xù)涂料之前，一定牙檢測(cè)無機(jī)硅酸鋅涂料的固化情況，只有當(dāng)其完全固化后，才能復(fù)涂后道涂層。

3.5噴涂工具的選用

噴漆泵一般選用長江9C泵（壓力比32:1）；美國固瑞克的噴槍；噴嘴選用的是美國固瑞克163～517（口徑0.423mm,流量1.02L/min,噴霧寬度：250～300mm）;噴嘴壓力（.?。?0MPa。

4無機(jī)硅酸鋅涂料固化測(cè)試方法—MEK法

試驗(yàn)表明，試劑擦拭法測(cè)試無機(jī)硅酸鋅涂料的固化程度，與紅外分析法有很好的一致性。使用MEK(甲乙酮)測(cè)試法，可以簡便、快速地判斷無機(jī)硅酸鋅涂料的固化程度以及是否可以進(jìn)行后續(xù)涂層的施工。

MEK為一種可燃性液體，易揮發(fā)，重復(fù)或長時(shí)間接觸會(huì)引起皮膚干燥，關(guān)于該有害物質(zhì)的詳細(xì)信息，需要參考供應(yīng)商的材料安全數(shù)據(jù)說明書（另外此物質(zhì)的購買需要在相關(guān)單位備案，有資質(zhì)的單位才可以代購）。

 4.1試劑以及材料

MEK、手套、粗棉布、（白色或者淺色的，便于判斷）。

 4.2測(cè)試步驟

（1）選擇并清理測(cè)試區(qū)域，測(cè)試區(qū)域至少有50mm的長度，記錄測(cè)試區(qū)域的漆膜厚度。

（2）用淡水清洗漆膜表面的松散物質(zhì)。

（3）將粗棉布折4層，浸透MEK試劑，且在測(cè)試過程中，棉布始終保持浸濕狀態(tài)。

（4）用浸有MEK的粗棉布在測(cè)試區(qū)域來回擦拭50次（1個(gè)來回為1次），或至金屬底材已暴露。如金屬底材已暴露，應(yīng)記錄擦拭的次數(shù)。

選擇測(cè)試區(qū)域相鄰的部位，有沒有浸透MEK的粗棉布擦拭50次，作為平行對(duì)比。

4.3評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)ASTM D 4752-2010(2015)的要求，無機(jī)硅酸鋅涂料的耐MEK等級(jí)見表1。

表1 評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

Table 1 Evaluation criteria

無機(jī)硅酸鋅涂料耐MEK等級(jí)共分為6級(jí)，5級(jí)為.高級(jí)別，0級(jí)為.低級(jí)別，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，一般在4級(jí)，即可認(rèn)為漆膜已完全固化，但是因不同涂料公司產(chǎn)品性質(zhì)的差異，具體要求，可以參考涂料公司產(chǎn)品說明書以及該公司現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)人員或者業(yè)主的要求。

4.4固化測(cè)試報(bào)告內(nèi)容要求

固化測(cè)試報(bào)告內(nèi)容包括：底漆的干膜厚度；底漆施工與開始測(cè)試之間的時(shí)間；實(shí)施測(cè)試的次數(shù)，結(jié)果等級(jí)；如果測(cè)試結(jié)果為0級(jí)，來回擦拭的次數(shù)要求暴露至底材；室外和廠房測(cè)試需要注明試驗(yàn)的面積或者試驗(yàn)件數(shù)。

5無機(jī)硅酸鋅涂料常見漆膜弊病以及原因分析

(1)底漆與基材附著力不好。主要是前期的表面處理措施不當(dāng)，基材表面殘存的氧化皮、鐵銹等會(huì)阻礙鋅粉與鋼材表面的電位接觸，而降低涂層的化學(xué)和極性附著；另外基材過于光滑，也會(huì)影響到涂層的機(jī)械附著力。因此，基材表面要有合適的清潔度和粗糙度，一般來說，噴砂除銹達(dá)Sa2.5級(jí)以上，表面粗糙度達(dá)40～75um，粗糙度過高會(huì)影響涂層的平整度以及波峰處的防護(hù)效果。

(2)固化效果不好。無機(jī)硅酸鋅涂料的固化速率受空氣濕度影響較大，一般要求相對(duì)濕度至少在65%以上，溫度在20℃以上，此時(shí)其固化時(shí)間為12～24h。但具體的固化要求，不同的涂料公司的產(chǎn)品會(huì)有些差異。為加速其固化，在噴涂后1～2h左右開始灑淡水加速其固化進(jìn)程。即使在相對(duì)濕度較高時(shí)，比如70%以上，也要灑淡水加速其固化。

(3)涂膜龜裂。過高的干膜厚度會(huì)導(dǎo)致涂膜龜裂。特別是鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)角焊縫以及H型鋼的腹板和冀緣板的焊縫處，較容易出現(xiàn)涂膜開裂。不同的鋼結(jié)構(gòu)對(duì)于無機(jī)硅酸鋅涂料有著不同的干膜厚度設(shè)計(jì)要求。防銹底漆要求膜厚度為40～80um，單道涂層體系厚度要求為75～100um。通常認(rèn)為膜厚度在120um以下是安全的。對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，使用小槍嘴噴槍多次行槍噴涂，龜裂機(jī)率更大，如發(fā)現(xiàn)漆膜過后有流掛傾向，需馬上用刷子刷平。

(1)起泡或針孔。無機(jī)硅酸鋅涂料表面呈多孔的不平整性。當(dāng)后道封閉漆噴涂于多孔的無機(jī)硅酸鋅底漆表面時(shí)，部分溶劑滲入到孔隙里，在環(huán)境溫度的作用下，滲入到孔隙里的溶劑揮發(fā)，并連同底漆不平表面中的空氣一起沖破封閉漆膜而釋放，如果封閉涂層過厚，就會(huì)在涂層的表面形成起泡或針孔。

(2)白銹。由于無機(jī)硅酸鋅涂料中含有大量的鋅粉，即單質(zhì)鋅，鋅的低電位決定了它的活潑性，同時(shí)也會(huì)和空氣中的水反應(yīng)形成鋅鹽Zn（OH）₂，也就是白銹，Zn（OH）₂為兩性氧化物，很不穩(wěn)定，微溶于水，不會(huì)形成封閉薄膜，也沒有保護(hù)作用，因此，在施工后道漆之前一定要除去鋅鹽。除去的方法可以用空壓淡水沖洗，也可以用尼龍刷刷洗后再用淡水沖洗，特別嚴(yán)重的可以用機(jī)械工具清除。