2 防锈底涂

    涂层是一种最广泛应用的保护材料免受腐蚀的措施。从广义上讲，其保护对象包括一切适于保护的材质。当强调保护金属免受自然介质(如水、大气、海水、土壤)腐蚀时，称其为  防锈涂料，即金属用韧浚它必须阻止金属内形成腐蚀电池和阻止其继续发展。防腐蚀涂料往往是底漆至面漆的配套系统。

    防锈底涂是防腐蚀涂料的重要组成部分，其直接与金属基材接触，是防腐蚀涂装体系的基础。防锈底涂的防锈功能主要通过防锈颜发挥作用，因此通常以防锈颜料的作用和名称来分类命名。以防锈颜料的防锈作用机理来看，大致归纳为四种类型：物理作用防锈底涂、化学作用防锈底涂(一般化学防锈涂料、磷化底涂和带锈涂料)、电化学作用防锈底涂(富锌涂料)及综合作用防锈底涂。结合使用效果又可分为：普通防锈(物理、一般化学防锈涂料)、特种防锈漆(磷化底涂、富锌涂料、锈面涂料)。

以防止钢材在贮存(加工前的短时间贮存)或加工期间的生锈为主要目的，金属经第一次表面处理后立即进行涂装的底漆称为预涂底漆，其一般是在钢铁经喷砂或抛丸处理后。立即在车间涂上这种底漆，存放待用，因此也称车间底漆。也有在钢厂压延成钢板时，直接在流水线上涂上底漆，最后卷成一卷出厂待用，因而也称“卷涂涂料”。要求这种底漆：快干、耐磨、无毒、可焊接、有3～6月的临时保护作用。目前应用的预涂底漆主要为磷化底漆、富锌⑵崃嚼唷

2．1 普通防锈底涂

    该类防锈底涂种类繁多，现今大多数品种的防锈作用是物理、化学防锈作用共同发挥，相互交叉重叠，难易截然分开。从名称来看只是对某一防锈颜料作用的强调。

2．1．1 铁红防锈漆

    铁红防锈底漆是由铁红及少量锌黄、磷酸锌、氧化锌等化学防锈颜料和油基、醇酸树脂、环氧酯、乙烯树脂等漆基组成。铁红(又称氧化铁红)，其性质稳定，遮盖力强，颗粒细。在涂层<能起到很好的封闭作用。但其本身不能起到化学防锈的作用，锌黄等少量化学防锈颜料的加入，可提高其防锈能力。这种防锈底漆具有无毒、耐候、价格低廉，施工方便的、特点，已在石油、化工、建筑、船舶、桥梁等各个方面获得广泛的应用。如：铁红醇酸树脂防锈漆、铁红无溶剂环氧<漆、铁红氯化橡胶防锈底漆等等。

2．1．2 云母氧化铁防锈底漆

    云母氧化铁在矿物学上叫作云母状赤铁矿，是由左右相反、正负对称的两个晶体构成的类似六角形的片状结晶。鳞片状云母氧化铁颜料<涂膜中采取和底材平行的方向重叠排列，可有效地防止水、汽的渗透。同时云母氧化铁本身的化学稳定性好，对阳光的反射力很强，还能吸收紫外光，减缓涂膜的老化，也是面漆的常用颜料。与其配套的树脂有：长中油醇酸树脂、油基酚醛树脂、环氧酯等。多数配方中也使用一定量的化学<锈颜料，来进一步提高防锈能力。云母氧化铁防锈漆已广泛用于桥梁、输电铁塔、油罐等。

2．1．3  铝粉防锈底漆

    铝粉俗称银粉，是具有银色金属光泽的鳞片状颜料，直径一般为40微米以下，厚度在O·2～O·5微米左右，因而具有良好的延展性，涂于金属表面后，能平展的排列在金属表面上．有如包裹一层铝膜，具有良好的抗渗性。它的遮盖力强，稳定性好，又能反射光和热。铝粉和铝粉浆分非浮型和浮型，非浮型装饰性差，主要用作防锈底漆；浮型可作面曰虻酌嬉惶迤帷Ｆ渑涮壮赡の镏掷嗪芏啵常用的有：醇酸树脂、环氧酯、过氯乙烯等。铝粉漆耐水、耐化学腐蚀，但不能与酸性介质接触。常用作水下防锈底漆、大气防锈漆。

2．1．4  氧化锌防锈底漆

    氧化锌又名锌白，是一种白色粉末，由不定形或针状的小颗粒组成，具有耐热、耐光、耐候、抗粉化的特点。漆用锌白中还含有35％及50％的碱式硫酸铅，其防锈力较纯氧化锌好，且不易变稠。氧化锌防锈底漆是由锌白、铅白和油基性漆料等制成的。涂膜干燥快，耐久性好，&常用于室内外金属构件的防蜡打底。

2．1．5  石墨防锈底漆

    石墨是六方晶系的结晶形碳，成叶片状、鳞片状和致密块状，具有金属光泽；化学性质不活泼，与酸、碱等药剂不易起作用，耐化学&蚀；由它和炭黑、滑石粉和油料等调制成的石墨防锈底漆，具有良好的耐酸、碱、化学药品、溶剂腐蚀的性能，同时耐高温和耐光。若在其组成中加入锌黄等化学防锈颜料，其防锈效果更好，通常在特殊要求的化学环境中使用。

2．1．6  红丹防锈底漆

    红丹防锈底漆是最古老的一种防锈漆，虽然近年因环境保护法令的强化，为了避免铅中毒的危险，有被无铅防锈颜料逐步取代的可能，但因其防锈效果甚佳，至今仍是不可完全替代的品种。

    以红丹(亦名铅丹，含有97％以上的四氧化三铅，其余为氧化铅，呈鲜红色重质粉末)为主体颜料，常用含油树脂(如油料、酯胶、长油、中油醇酸、油性酚醛、环氧酯等)为成膜物，配制的各种防锈底漆，涂膜坚韧，附着力好，耐水，防锈性能优异。不仅如此，而且其对钢铁的表面处理要求不高，在残留有少许锈蚀和氧化皮的表面上使用仍有很好的防锈效果。

    红丹防锈底漆的缺点是：

    ①对铅的消耗量较大，有毒，不能用于需经火焰处理(如焊接等)的嫣结构上。

②红丹相对密度大，易沉底，涂刷性差。为了克服红丹防锈漆的沉淀，可采用红丹粉与漆料分装的办法，用时调配，但有较多不便。此外，采用含有一定量二氧化铝的非沉降性红丹颜料，有助于降低沉降倾向．，但可能影响其防锈性能。如采用触变性漆料(如聚酰胺改性触变性氨基甲酸酯油)，对红丹防锈底漆的沉底和刷涂性可同时获得改善。

    ③不耐晒，需在短期内涂刷面漆。

④红丹防锈底漆不能在铝、镁及其合金等轻金属表面上应用，否则因电化学作用而加剧腐蚀的进行。

2．1．7  锌黄防锈底漆

    锌黄的化学成分是铬酸锌，呈淡黄色或中黄色粉末，耐光性很好，且不受硫化氢气体影响。由它配制的防锈底漆既适用于钢铁，也适用于轻金属，是目前广泛应用的一种防锈颜料。锌黄防锈漆的品种很多，主要用作铝镁等有色金属的防锈漆，也可用作钢铁表面的可焊接底漆或预涂底漆。

锌黄中的铬酸锌和钢铁作用生成的铬酸铁覆盖在钢铁表面上，使之钝化而不产生电化学腐蚀，所以锌黄防锈底漆的防锈性好。但应控制锌黄的用量(质量分数一般在25％～50％)，否则涂层不均，将产生锈蚀针孔。锌黄对酸碱的抵抗力较差，故常加入一些氧化锌。另外因锌黄的溶解性较好，在潮湿环境中易于起泡，所以常和低溶解度的铬酸盐颜料或铁黄等配合使用，以提高其锈效果。可溶性铬酸盐中的六价铬是致癌物质，在制造和应用时应小心谨慎，有些国家已禁止作用。锌黄防锈底漆常用的漆基有油基性树脂、醇酸树脂和环氧酯等。

2．1．8 有机铬酸盐防锈底漆

    有机酸盐是近年来所开发的高性能新型防锈颜料，对漆料的适应范围很广，用量低，防锈效果显著。用它和物理防锈颜料及体质颜料结合，可配制成不含铅、锌的无毒防锈底漆。亦可用它代替红丹防锈漆、锌黄防锈漆中的50％红丹或锌黄，配制成各种新型防锈漆，其防锈性不比红丹、锌黄防锈Р睢３Ｓ米髑峤鹗舻姆佬獾灼帷

2．1．9  磷酸盐防锈底漆

    磷酸盐防锈颜料因其无毒，环境友好，并具有磷化防锈作用，是近年来大力推广的品种。作为防锈颜料的磷酸盐品种很多，如磷酸锌、三聚磷酸铝、磷酸铁铵、磷酸铁、磷酸铬、磷酸钙、磷酸钡等。在使用磷酸锌[Zn3(P04)2]时，它能和金属表面及成膜树脂形成高分子络合物，因此它的防锈效果较好。应用磷酸锌的最大优点是对漆料的选择范围较广，一般在油基、醇酸、酚醛、丙烯酸、硝基、环氧等漆料中均可使用，在水性漆和预涂底漆中也可应用。它的最大缺点是单独使用时体积浓度必须很高，而且效果也不理想。一般和四盐基锌黄、铬酸锶、氧化锌等配合使用(其用量为总颜料量的20％～30％)时，防锈性和抗起泡性均有较大改善，适宜于在各种工业大气中应用。磷酸盐一铬酸盐防锈底漆一般由磷酸锌、四盐基锌黄、铬酸锶、滑石粉和醇酸树脂漆料配制而成。在不宜使用红丹防锈底漆或表面处理不净时，常用这种防锈底漆。

2．1．10 钼酸盐防锈漆

    钼酸盐防锈颜料基本无毒，其防锈原理是依靠钼酸根离子的钝化作用，防锈效果相当于红丹。但钼酸盐的水溶解度较高(如钼酸锌：5g/L)，使用不当漆膜易起泡。也常用之与铬酸盐防锈颜料配套使用，以减少铬酸盐的用量，特别是用于有色金属的防锈。其配套成膜物较多，油基、醇酸、酚醛、丙烯酸、硝基、环氧等均可。

2．1．11 偏硼酸钡防锈底漆

    防锈底漆用偏硼酸钡(BaB204·H20)，常以硅酸盐进行表面处理，所以也称改性偏硼酸钡。它的显著优点是无毒、抗粉化、防霉性很好，但遮盖力和着色力较低。它的阴离子基团有阳极钝化作用，并具有一定水溶性，所以常和水溶性小的颜料如红丹、四盐基锌黄、硅铬酸铅、铬酸钡以及氧化锌、铝粉等配合使用，以提高其防锈力。该漆防锈能力一般。不宜用于水下设施和经常积水的部位。偏闼岜捣佬馄嵋话阌善硼酸钡、氧化锌、含铝氧化锌、磷酸锌、滑石粉和厚油及树脂(酚醛、醇酸、环氧等)配制而成。

    总之，防锈底涂的应用既要考虑防锈漆的基本性能与环境的配套性，也要考虑到对基材的适应性。

2．2 磷化底漆

    磷化底漆是一种特殊的底漆，是一种预涂底漆。它不能替代底漆，作用是增强防锈能力和提高金属与底漆涂层之间的附着力，并具有无毒、对焊接无影响的特点。在英国称之为“刻蚀底漆”，也直译为“洗涤底漆”，实质上是一种高效的金属表面处理剂，具有磷化处理的作用。它由双组分组成：一组分由聚乙烯醇缩丁醛、四盐锌黄、滑石粉、乙醇、正丁醇、醇溶性酚醛树脂等组成；另一组分由磷酸(常为85％的磷酸)、水、乙醇等组成，临用时配制。

    一般认为，漆中的磷酸能使钢铁表面磷化，生成极薄的、厚度不超过lOｕm的磷化膜；铬酸盐使表面钝化，形成稳定的钝化膜；聚乙烯醇缩丁醛牢固地附着在经磷化、钝化的表面上，并能与磷酸、铬酸盐络合，把金属、钝化膜及成膜物结合为一体，形致密的保护膜。磷化底漆的作用可概括为：磷化一钝化一成膜。

    磷化底漆的另一突出功效是在光滑金属表面增加涂层的附着力，如，飞机蒙面铝等(在涂装前不宜用喷砂打毛)的金属表面涂磷化底涂。

磷化底漆可增强防锈能力，但很薄，其上仍需涂防锈底漆，以提高防锈能力。磷化底漆上不宜直接涂硝基、氨基、氯化橡胶等防锈漆。一般在涂完磷化底漆后24h内涂其他底漆。不涂其他底漆，保护时间能达到6—10个月的称为“长曝型”磷化底漆。    

磷化底漆广泛用于钢铁及有色金属的增强防锈，尤其适宜海洋、湿热地区及水下的设备和金属结构的保护。但不适宜涂装铬锰钢、铬钨钢及含铜钢。对于那些不能进行磷化处理的大型金属结构，采用磷化底漆会得到与磷化处理相同或更好的效果。

2．3 富锌涂料

2．3．1 基本原理及要求

    含有大量锌粉的底涂为富锌涂料(富锌底漆)，在其漆膜中锌粉相互接触并与钢铁接触而导电。锌在钢铁表面作为牺牲阳极>对钢铁有保护作用。同时锌粉被腐蚀后的产物可填充涂膜的孔隙，封闭涂膜的损伤部位，因此尽管富锌涂料的涂层比较薄，但仍有较好的防锈效果，使用寿命也较长。富锌涂料中锌粉的用量一般在85％～95％之问才能起到很好的电化学保护作用。因基料用量少，所以要求基料与钢铁表面的>着力较好，具有较高的力学强度和密实性，耐水、耐腐蚀和耐候性。

    当今，富锌涂料已成为保护金属最普遍、最重要的底漆，广泛用于大气、海洋环境中的桥梁、船舶、海上采油平台、港口设施、户外钢结构的保护。在大气、海洋>候条件下，其保护期能达到3—15年，是重防腐蚀涂料最主要品种之一。

    富锌涂料的使用要注意以下几点：

    ①不易用于酸、碱环境中，因为酸、碱与锌粉反应产生氢气>

    ②因金属锌的腐蚀产物呈弱碱性，配套面漆应具有一定的耐碱性。

    ③基材要进行严格表面处理，喷砂等级达到Sa2．5级，更可靠的处理还应有50tnn的粗糙度；喷砂后应及时涂敷，最迟不得超过8h。

    ④根据富锌涂料的品种、施工条件，应严格掌握环境条件，通常施工温度应不低于5℃，湿度条件根据品种而定。

    ⑤注意涂膜厚度，一般不超过lOO um，若需较厚，应防止出现裂纹。

    富锌涂料由于具有良好的耐蚀性和可焊接性，目前也普遍用于预涂底漆(车间底漆，较薄，厚度为15～20 um)。涂有预涂底漆的钢板在预处理、切割和焊接时，不发生锈蚀，待结构安装完毕时，无需喷砂，只需用水清除表面污物(或简单机械打磨)，就可进行下道底漆和面漆的涂装。但用作预涂底漆的富锌涂料，在切割焊接时产生大量的微细氧化锌烟雾，吸入后会使工人发烧。锌粉含量降低会减少此污染，但焊接性能、保护性能下降。其对策是降低漆膜厚度，以减少钢板上的含锌量，枰欢圆呤怯枚栊远导电的磷铁(Fe2P)填料替代一部分锌粉。   

根据成膜基料的不同，可将富锌涂料分为有机富锌涂料和无机富锌涂料。无机成膜物以硅酸盐为主，耐腐蚀性好，但施工性能不如有机型好，对底材的表面处理要求严格；有机型成膜物以柩跏髦为多，防锈性比无机型稍差，但施工性能好，对底材表面处理质量容忍度大，且受施工环境影响小，导电性、耐热性及耐溶剂性不如无机型。

2．3．2 有机富锌涂料

    有机富锌涂料常用环氧树脂杪然橡胶、乙烯系树脂和聚氨酯树脂为成膜基料。锌粉在干膜中的质量分数高达85％～92％。这样高含量的锌不仅具有良好的阴极保护作用，而且具有极好的屏蔽作用，宜作暴露在大气中的石油化工装置、构筑物的防锈底漆或防腐蚀涂料。作为防锈底漆，与其他防腐蚀涂料配合使用时，可枇秸叩ザ朗褂檬倜延长2～10倍。在海上采油装置、设备和构筑物上应用有机富锌底漆时，必须配合相应的耐候、耐盐雾、耐水、耐湿热的面漆。

2．3．3 无机富锌涂料  

    (1)水溶性后固化无机富锌涂料

    以硅酸钠(水玻璃)或硅酸钾(一般模数大于3)为粘结剂，与锌粉(纯度应高于95％)混合后涂布于钢铁表面，涂膜干燥后，需加热或涂上酸性固化剂(10％稀磷酸或MgCl2水溶液)进行后固化处理才能固化完全，故称为蠊袒型。最后将生成的水溶性盐用水冲洗除净。

     锌粉、固化剂、粘结剂分别包装，现用现配。后固化富锌涂料常常需要经过涂覆(一般采用刷涂)、酸化和水洗三道工序。涂膜常有两层组成，每涂完一层要酸化处理并水洗至中螅干燥后才能再涂下一层，工艺繁琐。目前，这种涂料仅限于作底漆或水下防腐蚀涂料。

    (2)水溶性自固化无机富锌涂料

    它是以硅酸锂或高模数的水玻璃(模数大于3．9)作基料，涂布后在室温下靠吸收空气中的二氧化碳而完全固化，故称为自固化型。

上两种类型的水性富锌涂料的缺点都是干燥慢，固化受温度和湿度的影响大，且固化过程对水较敏感。醇溶性自固化无机富锌涂料(即正硅酸乙酯型无机富锌涂料)克服了这一缺点。

    (3)醇溶自固化型富锌涂料

正硅酸乙酯实际上是一种半无机黏合剂，以预先部分水解缩聚的正硅酸乙酯(溶解在醇溶液中)与锌粉配合而成。涂敷后，溶剂挥发，正硅酸乙酯进一步水解、缩聚辈⑼时与锌、铁反应，最后吸收空气中水分水解形成聚硅氧高分子网络而固化。其特点是：不受环境湿度影响，干燥迅速，施工适应性好，是目前最广泛应用的无机富锌涂料。

2．4 锈面涂料

    锈面涂料是指可在未充分除锈清理的钢面上涂敷，以稳定活泼铁锈并能很好地附着在钢铁的表面上为目的，从而具有一定防锈功能的涂料。曾习称为带锈涂料。众所周知，涂料需涂在预处理良好的底材才能发挥长期防锈功效。但是不少生产和维修工程限于l作条件很难进行彻底的除锈，尤其是在已建工程的维修和重新涂装过程中，锈迹很难全部除干净，如高压电输线铁塔等。锈面涂料正是为适应上述情况而开发的。

采用锈面涂料不仅减轻了繁重的除锈工作量，节省施工费用、提高劳动生产率，而且改善了劳动卫生环境，特别是在一些特定的情况下大幅度提高了涂装质量，因此引起了普遍的关注。但需强调的是锈面涂料不能完全取代表面处理，重防腐涂装体系质量的保证离不开严格的表面处理。

2．4．1 锈面涂料种类

    传统的锈面涂料依据其对锈层的作用方式大致可以分为渗透型、转化型和稳定型三种类型。这种分类方法已沿用多年，现已远远不能概括近年来锈面涂料的新品种、新技术。近年来发展的品种多以一种类型的作用原理为主，兼有其他类型的特点。

    (1)渗透型锈面涂料(又称浸渍型锈面涂料)

    主要是利用粘度较低的液态基料对疏松铁锈的浸润、渗透作用，把铁锈分隔并包封起来，使之失去活性，阻止了锈蚀的进一步发展，同时借助防锈颜料p到防锈作用。

    适用的油性树脂基料(要求粘度较低)多为：环氧酯、醇酸树脂、有机硅改性醇酸树脂、熟制亚麻仁油、长油醇酸等，但渗透能力最好的为鱼油、鱼油醇酸。某些带有螯合基团的树脂能与被保护的金属、铁锈生成稳定的p合作用物，使涂层坚实耐久，如含有多羟基、羧基的樱枷酚水杨酸缩甲醛树脂、环氧磷酸酯等。

    配合的防锈颜料以红丹和铁红为主，采用碱金属和碱土金属的铁酸盐可以代替红丹。铁酸盐有很强的还原性，能使新生态的锈转化成稳p的磁性氧化铁。

    为增加渗透能力，常加入表面活性剂，如脂肪胺、聚氧亚乙基烷基酚醚等。少量的醇类、醇醚也有利于渗透和排除锈中的水分。

    渗透型带锈底漆主要用于陈p和化学污染较小的钢铁表面，应用于海洋石油化工装置、桥梁、船舶等的防锈打底，其对钢铁结构的铆接或螺旋部位特别适宜。

    (2)稳定型锈面涂料

    利用活性防锈颜料及稳定剂(如磷酸锌、铬酸锌、磷酸二苯胍、三苯胍等)与新生的和不稳定态的锈相互作用，是其加速转化成稳定的Fe304或形成难溶的杂多酸配合物，使金属钝化达到稳定锈蚀的目的。其成膜物多为油性树脂和醇酸树脂等，并常配有少量表面活性剂以增加渗透能力。此种带锈底漆一般用在防腐蚀要求不高的场合；在锈蚀不均匀，残留氧化皮或旧漆膜的钢铁表面均可使用，应用较为广泛。

    (3)转化型锈面涂料(也称为反应型带锈底漆)

    涂料中含有锈的转化剂(如亚铁氰化、磷酸、丹宁酸、铬酸等)，可在短期内把铁锈转化为无害、难溶的或具有一定保护作用的配合物或螯合物，由成膜物予以固定而形成保护膜。如果其中不含有成膜物质，就称其为表面处理剂或锈蚀转化剂。

    转化型锈面涂料的作用与稳定型、渗透型的不同，稳定型、渗透型的作用较缓慢，且对整个锈层的结构状态不加改变，仅使锈层中活泼的铁锈稳定下来。而转化型的则使整个锈层的结构、组成、性质都发生根本性的变化。另外，锈的转化剂既不是涂料的基料，也不能作为涂料的颜料，只有和锈层恰好完全反应之后氩拍芊⒒幼饔谩Ｗ化剂的用量必须严格控制，用量少时锈转化不完全；用量过多，表面残留酸性物质，影响漆膜的附着力，早期起泡，并易发生膜下腐蚀。因此转化型带锈涂料适用于锈蚀较均匀且不残留轧制氧化皮或片状厚锈的钢铁表面，还要根据锈层厚度情况，调节转化液和成膜液的配氡壤。由于转化作用

快，须及时涂上防锈底漆和面漆方能起到保护作用。

这三类锈面涂料由于其组成和作用原理的不同，各有其优点和不足之处，选用时要根据基材表面锈蚀状态、使用环境、施工条件和要求来综合肼恰Ｗ艿睦此担带锈涂料的转化、稳定、渗透锈层的能力有限，一般仅适用于经过人工除锈后或防腐要求不高的金属表面，目前还远远不能取代喷砂、酸洗等除锈方法。

2．5 金属底材对防锈底涂的要求

    漆膜在不同金属底材上，附着力有所差异，对钢铁一类黑色金属，大多数防锈漆和防腐蚀漆都可以适应。对于铝、锌等有色金属，不宜采用红丹防锈漆，以免加速腐蚀，应使用铬酸盐系或铁红底漆。硝基、乙烯类和某些聚氨酯品种，在铝表面上的附着力欠佳。表5—9列出不同;属底材适用的底漆。

    表5—9不同金属底材适用的底漆