卷钢型氟碳树脂涂层和聚酯涂层耐紫外线性能差异探讨
试验采用人工加速老化仪，利用其紫外线荧光灯所产生的人工光源，对宝钢股份冷轧厂CM09机组生产的两种不同类型涂层(氟碳树脂、聚酯树脂)的彩色钢板产品进行模拟自然曝晒试验。试验结果表明：照射时间对氯碳涂层的光泽、颜色、附着力影响较小，且不易粉化；而对聚酯涂层的光泽、颜色、粉化影响较大，特别是初期前段的失光、变色、粉化较明显，尤其是对较深颜色的聚酯涂层变色、粉化更明显。氟碳树脂涂层耐紫外线性能明显优于聚酯涂层
由氟碳树脂涂料生产的彩色钢板是宝钢CM09机组又一高附加值产品。它与传统的聚酯涂料生产的彩色钢板相比较，不仅具有有机涂层的耐腐蚀性和色彩鲜艳的优点，而且它那独特的强耐紫外线性能是其它类型涂料根本无法与之相媲美的，其较强的耐紫外线性能具体表现在；涂层本身不易失光、变色、粉化、剥离等在一定程度上满足了用户的需求，彩色钢板被大量用于室外建筑，如屋顶、阳台、、冷库、售货亭的面板，通常受到风、雨、日光照射的侵害，特别是太阳光中的紫外线(波长300-400 mm),对涂层具有加速氧化分解作用，光照强度越高，光化学反应越快。水和氧也是加速涂层氧化分解的因素，氧不仅会使涂层表面产生氧化分解作用，而且氧溶解水后渗透到涂层内会加速这一氧化分解作用，从而促使彩色钢板表面出现失光、变色、粉化、剥离等涂层老化现象。
为了更好地满足用户的需求，现对氟碳树脂涂料和聚酯涂料生产的彩色钢板进行耐紫外线性能对比试验和探究。通常采用自然曝晒的方法考核产品的耐久性，所需试验时间长。而采用美国Q---PANEL公司生产的Q-- U--V人工加速老化仪进行模拟自然曝晒试验，所需试验时间较短。采用紫外线荧光灯作为光源进行紫外线照射和照时停止的湿润结露循环试验，其短波长290~310mm的紫外线占光源总能量的85%以上，而且处于310mm以下的紫外线，试样照射面具有太阳光的数倍能量，极易引起彩色钢板表面产生变色失光、粉化、剥离等涂层老化现象。因此，Q-- U--V人工加速老化仪是一种被广泛用于短期性检验室外用涂料耐紫外线性能的老化试验装置。
人对种镀层的钢板在日本各地进行大气暴露试验后的结果列于表2-17中该表汇总了表面光泽、红锈(基体钢的腐蚀4成物)和白锈(使层金属的腐蚀生成物)的发生状态及表面颜色,腐蚀程度与暴露环境紧密相关,在重1业环境下,热镀锌钢板8年后表面全都覆盖红锈,而Galvan,铝钢板10后也没有产生显着的红锈,仅有点状的腐蚀生成物。热{钢板的镀层尽管沿镀层中析出的Si处有腐蚀,但基体钢几乎没有受到腐位,Galvalume钢板出现有突出的点状腐蚀生成物,腐蚀通过镀层中的富Zn相进行,并在锁层和合金层的界面及镀层表面有腐蚀生成物出现,可是,在某体钢板上并没有发现明的腐蚀部位,
通过该试验显示了三种不同的层钢板的耐蚀性的差异,发现Galvalume分层钢板的耐蚀性与铝钢板相近,试验过程中没有红锈产生,而热镀锌钢板表面出现大面积的红锈,说明其耐蚀性较热镀锌钢板要强
早在1962年伯利恒(Bethlehen)钢铁公司曾对铝含量从1%~70%的各种组成的ZnA1合金镀层,在各种大气环境下,进行了为期5年的大气暴晒试验结果表明,当镀层成分中铝含量为4%~10%范围内时,Zn-AlI合金镀层具有比纯锌高的耐蚀性;铝含量在15%~25%时,合金镀层的耐蚀性下降,甚至低于纯锌镀层,以后随着合金镀层中铝含量升高,其耐蚀性又逐渐增大,直到70%以上,达到纯铝镀层的水平。图2-27所示为不同组成的ZnAl合金镀层在不同大气环境下耐蚀性的比较
另外,按照各种组成的ZnA合金镀层钢板切边部位的腐蚀状况,确定铝含量为55%的Zn-Al合金镀层具有对露铁部位的牺性性阳极保护作用。高于此含量的Zn-AI合金镀层在其镀层钢板的切边处发生锈蚀,镀层对露铁部位已无这种电化学保护作用。从而确定这种高耐蚀镀层的铝含量为55%。此外,铝锌-硅合金镀层钢板除了优良的耐大气腐蚀性能之外,它还具有优良的抗高温氧化性能和良好的隔热、隔光功能。
在刻的海洋气氛中,热镀锌钢板经4年暴露试验后就开始生红锈,暴露13后,严重锈蚀,耐铝-锌-硅合金钢板与热镀铝钢板却仍保持良好状态;②在离海岸243.8m的海洋大气中,这三种镀层均保持良好状态;③在工业气氛中,大部分热镀锌层被腐蚀掉,3/4以上的表面生锈。而铝锌-硅合金镀层钢板和热镀铝钢板,除了由于附近炼钢厂尘埃落在表面上,形成薄薄的浅棕色氧化物锈斑外,仍保持良好状态;④在乡村气氛中,三种材料均保持良好状态,仅热镀铝钢板的边部有些锈斑出现图2-21是三种镀层钢板经1露后的腐蚀时间的关系曲线。为了比较铝锌硅合金镀层与热镀锌层的耐腐蚀性,表2-16列出了这两种镀层经过13年的暴露后,腐蚀损失的比值。由表中数据可知,铝锌硅合金镀层钢板耐大气腐蚀性能,比热镀锌钢板高2~6倍图2-25所示为铝-锌硅合金键层钢板和热镀锌钢板在瑞典Scandinavia四个试验站经过8年暴露试验,镀层的平均腐蚀速率,[20结果表明:铝-锌硅合金镀层腐蚀速率为镀锌层的(1/7)~(1/3)Galvalume镀层耐腐蚀性比镀锌层要好。这与其形成的镀层组织结构有很大关系。富铝的树枝状品骨架结构,使镀层具有良好的耐蚀性和抗热氧化性能。而枝品间的富锌伪共晶组织又使镀层在划伤后的环境介质中与镀锌板的饺层一样具有阴极保护作用,并且,腐蚀产物填充在富铝枝品间欧当中,被富铝相滞留。这时,合金镀层转换成富铝的混合物,其中有靠化学键进入枝晶复杂结构中的ZnAI腐蚀产物。腐蚀产物能阻止腐蚀介质的传递,具有一定保护作用,使腐蚀速率减慢。另外,合金键层与钢基体之问的金属间化合物也可以对钢基起到电化学保护的作用,在表面枝品被腐蚀以后,阻止钢基的进一步腐蚀。而纯锌镀层主要受牺阳极机制控刮,其腐蚀速率通常表现为线性,所以其耐蚀性比相同厚度的镀锌层有很大的提高(见图2-26)A3+离子的掺杂效应:Galvalume合金镀层的初始腐蚀电位与热镀锌的初始腐蚀电位极为相近,而其腐蚀速率仅为热镀锌的(1/4)~(1/6),而造成这种差异的直接原因就是Al1+的掺杂效应通常在大气介质中,镀锌层的腐蚀反应方程式为阳极反应:Zn-2e—Zn2+阴极反应:1/202+H2O+2e--2OHZn2++2OH=—Zn(OH)Zn(OH)2—ZnO+H2O其中Zn(OH)2的电导率比较小,能够对氧的还原反应(2-2)起到抑制作用,而ZnO为n型半导体,对反应(23)没有抑制作用。但是在Galvalume合金镀层中存在着Al元素,腐蚀时除了生成Zn(OH)2、ZnO和ZnCl2以外,还生成了大量的Al(OH)3,根据Hauff化合价法则,Al3+进入ZnO晶格中,使其间隙电子增加,电导率增大,Zn2+浓度随之减小,Zn的氧化速率降低,阻碍了反应(2-6)的进行,使Zn(OH)2难以转变成ZnO,这就直接导致了合金镀层腐蚀速率明显下降。此外,由于Zn(OH)2和A(OH3很难溶于水,它们覆盖在镀层的表面形成层致密的、凝胶状薄膜,阻碍了O2到达镀层表面和腐蚀介质中活性粒子的电荷传递,使镀层表面反应极化电阻比热镀锌的大3倍,从而改善了镀层的抗腐蚀性Galvalume合金镀层钢板的耐蚀性接近镀铝层钢板,比普通的镀锌层钢板要好,一般与相同厚度的镀锌板相比,它的耐蚀性是镀锌板的2~6倍。
宝钢氟碳缺点
（1）双组分涂料在施工存在各种限制。
（2）在外墙应用时对施工条件和配套材料要求高，涂层刚性，不具备好的弹性，性能不稳定，出现开裂、脱皮现象。
（3）易被污染环境，长期装饰性一般；造价高。
（4）溶剂型涂料含有大量的有机挥发物（VOC），对环境污染极为严重，同时也浪费资源、浪费能源。
水性氟碳漆的缺点
产品还很不成熟，耐候性比溶剂型氟碳涂料差很多，保光性、硬度都很差，施工完过几个月就会显现出来。
（5）不适应用于建筑：氟碳漆在分解温度以下是安全无，但当建筑发生火灾时因受热分解产生剧的、氟烯烃等十几种有害气体。
相对优势
1．与传统油漆涂料比较，具有更加出色的耐光，耐侯性；
2．与传统的外墙贴铝塑板相比，操作更简易，翻新容易；
3．造价比铝塑板低很多，又可达到相同的效果；
4．.质量轻，不会给墙体带来沉重的负担，不存在铝塑板坠落的危险。
研究和事实表明,使用预熔锅技术可以减少大颗粒悬顶渣,主要原因如下当向锌锅补加固体锌锭时,在锌锭周围产生局部的低温区,一日熔融锌液被
(1)消除了局部低温区
铁饱和,则此低温区变成铁的过饱和区,便在锭的周围形成底渣。同时由于聚结作用,在此部位会形成大量的大颗粒渣
(2)通过降低感应器的加热速率降低锌锅中锌液的搅动
众所周知,锌渣缺陷随钢带线速度的提高而增大。然而感应器的搅拌作用尤为严重,因感应器能产生很高的锌液喷射流。锌液的搅动会使大颗粒渣悬浮,而且也会促进聚结过程而形成大的渣颗粒。当用预热锅补加锌时感应器的功率就会大大减小,因为锌锅的热损失由于预熔锅的锌液带入的热量而得到补偿,且预熔锅的温度往往高于锌锅温度
(3)强化了底渣向顶渣的转变
当向锌锅补加预热到482℃C、含铝0.3%~0.5%的锌液时,底渣中的铁将与铝化合,在该混合区内快速形成Fe2Als顶渣。因为混合区内反应的表面积增大而且温度较高,从而促进了其动力学反应的进行,经热力学研究进一步证实,较高的温度可提高底渣向顶渣转变的热力学推动力,因为其反应的自由能变化在高温下更负
铝-锌-硅合金镀层钢板耐蚀性
55%A43.5%Zn1.5%Si合金镀层,即Galvalume,它兼具热镀锌层和热镀铝层性能的优点,同时也弥补了两者的某些缺点。铝锌硅镀层不仅为钢板提供了很好的耐腐蚀性,而且也具备了一种被称为阴极保护的独特能力,在裸露的边缘处或在镀层漏镀处,通过腐蚀锌来对钢板起保护作用。镀铝层可在不同的腐蚀性大气中为钢板提供更高的耐腐蚀性,然而,在大多数大气环境中,由于镀铝层表面具有一层致密的氧化膜,它无法提供阴极保护,因此,划分和剪切了的镀铝钢板的这些裸露处便容易产生红锈。而铝锌硅合金镀层同时含有锌和铝,结合这两种镀层的保护机制,从而保证了铝锌硅合金镀层的耐蚀性能比纯镀锌和纯镀铝的耐蚀性能更为优良。图222显示了热镀锌钢板与铝锌硅合金镀层钢板的剪边部位腐蚀机制的对比。
图2-22(a)所示为热镀锌层对钢基剪边暴露部位提供牺牲性保护。锌层渐耗尽,然后腐蚀钢基表面。图2-22(b)所示为铝-锌-硅合金镀层由富铝的树枝状组织和夹在其间的富锌共析物构成。在使用过程中,富锌相共析物优先被腐蚀,并对钢基提供牺牲性保护。腐蚀过程中,富锌相共析物逐渐减少,腐蚀产物充填于稳定的富铝相组织之间的空隙中,腐蚀进展情况逐渐变成与镀铝层的腐蚀情况相似。在富锌相共析物全部消失后,镀层就处于不稳定状态铝锌硅合金镀层钢板剪边暴露部位的耐蚀性,伯利恒钢铁公司历经几年试验,结果如下1%~70%AZn合金镀层保护剪边的能力与热镀锌钢板相当,且明显优于热镀铝钢板,这种保护尤其是在铝-锌-硅合金镀层更为突出,发现铝锌硅对于提供较佳的耐蚀性和较好的剪切电化学保护是较优的组合。在标准工业大气中,腐蚀6年后,热键铝钢板的剪边显出很重的锈蚀并蔓延,铝锌-硅合金镀层和热镀锌的镀层钢板仅显出少量局部锈蚀,没有由于锈班生成引起毛边粗糙,这种锈蚀特征在乡村试验站可以看到同样的结果。因此可以证明,无论在工业还是乡村大气〔中,热镀锌层和铝-锌-硅合金镀层都对钢板剪边有电化学保护作用;而热镀铝钢板却没有这种保护作用。这是由于Al2O3薄膜在金属铝表层上形成,阻止了铝对钢的电偶活化。而在另一方面,在海洋大气中,氯离子破坏了这种薄膜,铝对钢基的电偶活性能够自由出现,从而防止了在热镀铝钢板剪边上锈蚀蔓延的发展,由此可见,在海洋大气中,所有三种镀层都对剪边有电化学保护作用。以上这些电化学行为的结果,是基于前期建筑物屋顶使用的薄钢板进行长期观察取得的,但是必须承认,随着钢板厚度的增长,电效应发挥作用的面积和距离也在增长,尽管铝锌硅合金镀层钢板对剪边的保护能力低于热镀锌钢板,但仍然明显地优于热镀铝钢板图2-23~图225显示出普通镀锌钢板和铝锌硅合金镀层钢板在不同大气环境中的耐蚀性对比情况。
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