富锌底漆是工业重防腐中的重要产品,涂料中含有丰富的锌粉,其独特的电化学防腐机理能够发挥出优异的保护作用,涂料产品经过长时间的发展,富锌底漆的地位依然不可动摇。
佐格涂料在防腐涂装方案设计中,富锌底漆也是常用产品之一,类型包括溶剂型无机富锌底漆、水性无机富锌底漆、溶剂型环氧富锌底漆、水性环氧富锌底漆等,可适应不同的腐蚀环境。
锌粉含量是富锌底漆性能的决定性因素,它不仅直接关系到涂层的电化学防腐效果,还影响着涂层的物理性能、施工性能和保护年限。行业标准中对锌含量的规定,为区分不同类型富锌底漆和确保基本性能提供了重要依据。
一、锌粉含量的核心作用
富锌底漆的防腐保护主要基于两大机理:电化学保护(阴极保护)和物理屏蔽与二次保护。锌粉含量与这两种机理都息息相关。
(1)电化学保护(阴极保护)
锌的电极电位比铁的电极电位更负。当电解质(如水、湿气)渗透到涂层中,锌粉与钢铁基材会形成微电池。在这个微电池中,锌作为阳极被消耗,钢铁作为阴极受到保护。锌通过“自我牺牲”来阻止钢铁的腐蚀。
要发生有效的电化学保护,涂层中的锌粉颗粒必须相互接触,并与钢铁基材接触,形成一个连续的导电网络。如果锌粉含量过低,锌粉颗粒被树脂隔离,无法形成有效的导电通路,电化学保护作用将大大减弱甚至失效。
(2)物理屏蔽与二次保护
富锌底漆的成膜物质(环氧树脂、无机硅酸盐等)本身会形成一层致密的物理屏障,阻挡水、氧气等腐蚀介质的侵入。
锌粉在涂层中会像“迷你盔甲”一样层层叠加,极大地延长了腐蚀介质渗透的路径,增强了物理屏蔽效果。
锌在牺牲过程中生成的氧化锌、氢氧化锌、碳酸锌等腐蚀产物,这些产物会填充到涂层的孔隙中,使涂层变得更加致密,进一步阻挡腐蚀介质的侵入,这就是“二次保护”。锌粉含量越高,这种自愈合、自密封的效果越显著。
二、参考行业标准对锌含量的规定
化工行业标准对富锌底漆中的锌含量有明确的规定,这为我们判断产品性能和选择合适的涂料提供了重要依据。
主要参考标准为HG/T 3668-2020《富锌底漆》,该标准将富锌底漆分为两个类型:
Ⅰ型:无机富锌底漆,包括溶剂型无机富锌底漆和水性无机富锌底漆;
Ⅱ型:有机富锌底漆,包括溶剂型有机富锌底漆和水性有机富锌底漆。
每种类型按不挥发物中金属锌含量分为:
1类:不挥发物中金属锌含量≥80%;
2类:不挥发物中金属锌含量≥70%;
3类:不挥发物中金属锌含量≥60%;
标准规定的意义:
•性能保证:标准规定了不挥发分中的锌含量,即干膜中的锌含量。这确保了涂料在成膜后能达到应有的锌粉保护效果,避免了不合格的产品混淆视听。
•分类指导:通过Ⅰ型和Ⅱ型的划分,明确了不同类型富锌底漆的锌含量门槛,指导用户根据腐蚀环境(C3、C4、C5等)、配套体系和使用要求进行选择。
三、锌粉含量对保护年限的影响
(1)决定阴极保护的持续时间
保护年限与可被牺牲的锌粉总量直接相关。在腐蚀性环境中(如海洋环境),锌粉会持续消耗。高锌含量(如Ⅰ型,≥80%)的涂层就像一个“锌储备库”,能够提供长达数十年的阴极保护。
高含量的锌粉意味着有更多的金属锌可以用于牺牲阳极反应,从而提供更持久、更可靠的电化学保护。而低锌含量的涂层,其“牺牲储备”会更快耗尽,一旦锌粉网络被破坏,阴极保护作用便停止,底漆下方的钢铁开始锈蚀。
(2)影响涂层的致密性和屏障寿命
锌粉在涂层中会像“迷你盔甲”一样层层叠加,极大地延长了腐蚀介质渗透的路径,增强了物理屏蔽效果。
锌在牺牲过程中生成的氧化锌、氢氧化锌、碳酸锌等腐蚀产物,这些产物会填充到涂层的孔隙中,使涂层变得更加致密,进一步阻挡腐蚀介质的侵入。锌粉含量越高,这种自愈合、自密封的效果越显著,涂层体系的寿命越长。
(3)与配套体系的关系
富锌底漆通常作为重防腐涂装系统的第一道防线,其上会覆涂中间漆和面漆。富锌底漆的长效保护为整个配套体系提供了坚实的基础。如果富锌底漆因锌含量不足而早期失效,会导致基底锈蚀并引起上层涂层起泡、剥落,大大缩短整个系统的保护年限。
四、锌粉含量过高的潜在问题
需要注意的是,锌粉含量也并非越高越好,需在有效性和施工性之间取得平衡。
•附着力与机械性能下降:过高的锌粉含量会导致成膜物质相对不足,漆膜可能变得多孔、脆弱,附着力下降,易出现干喷现象,耐冲击和柔韧性变差。
•施工难度增加:高锌含量的涂料沉降快,需要持续搅拌,且对喷涂设备和工艺要求更高。
•成本增加:金属锌是涂料的主要成本之一,过高的锌含量会增加原材料成本。