防腐涂料_(6)防腐蚀涂装方法

6 防腐蚀涂装方法

    涂装是表面科学领域的一个重要的分支，广泛服务于国民经济的各个领域。其中，防腐蚀涂装随着我国现代化建设和科学技术的发展在近年来得到了迅猛的发展。我国防腐蚀各行各业也从国外引入或建立了自己的现代化水平的涂镄幸当曜加牍娣叮使国内的防腐蚀涂装技术逐渐走向国际化和现代化。

    例如西气东输等大型管道工程的实施，石油天然气开发以及城镇燃气的发展，大大促进了管道防腐蚀技术的进步和提高。在管道的防腐层施工方面，在粉末喷涂、3层PE(挤压聚乙烯)、3层PP等管道防腐层的生产技术水平上，基本参照采用了国际先进标准，并已走出国门，承接了国外的大量管道工程。这说明：我国管道防腐层的设计与施工技术已达到或与国际水平同步。

    涂料的涂装方法随涂料的性能不同、涂装作业的环境不同而具有不同的涂装技术。不同的涂料具有不同的涂装工艺技术。经过近百年尤其是最近的半个世纪的发展，我国的涂装技术水平已取得突飞猛进的发展。

防腐蚀涂装技术也随着防腐蚀涂料包括水性材料、粉末材料、光固化涂料、高固体成分涂料等的材料发展，芳巴孔吧璞傅募际踅步，也向着节能耗、少污染、高效率的方向发展。涂装方法、涂装工艺是与涂料的性能、涂装设备的水平密切相关的。

6．1 溶剂型防腐蚀涂料的涂装方法

     溶剂型涂料虽然向大气中排放“VOC”有方橹剩但仍然是涂装工程中使用最多的涂料。它广泛应用于机械、建筑等行业，在防腐蚀涂装行业中仍然占大的比重。

溶剂型防腐涂料的涂装是采用一定的设备和工艺过程将涂料均匀地涂布在被涂物表面，以形成防腐蚀涂层的施工过程。常用的涂布方法有刷涂、刮涂方涂、淋涂和喷涂。

6．1．1 刷涂

    刷涂是使用最早、最简单和最传统的手工涂装方法，操作方便、灵活，可涂装任何形状的物件，除干性快、流平性较差的涂料外，可适用于各种涂料。刷涂法可使涂料渗透金属表面的细孔，加强涂膜方鹗舻母阶帕ΑＨ钡闶抢投强度大、工作效率低、涂布外观欠佳。

刷涂涂膜常见的缺陷是流挂、刷痕、气泡、厚度不均。

6．1．2 刮涂

    刮涂是使用刮刀进行涂装的方法。刮刀可以是木制的、钢制的、牛角的、橡返牡取３Ｓ糜诠文遄踊蛑造成型的被涂物。也用于粘度较高、100％固体含量的液态涂料的涂装。

刮涂作业的涂膜的常见缺陷是开裂、脱落、翻卷等，其涂膜的厚度也很难均匀。

6．1．3 浸涂

    浸涂也是一种传统的涂装方法。该方法将被涂物浸没在盛有涂料的槽液中，随即取出，让多余的涂料滴落回槽液中，或采用机械方法将多余的涂料甩落。浸涂的方式有：手工浸涂、离心浸涂和真空浸涂。该法适用于结构复杂的器材或工件，不适用于挥发性涂料，但溶剂损失较大，容易造成空气污染，涂膜的厚牟灰拙匀。

浸涂需要有浸涂设备一浸涂槽，作业方式可连续作业，也可间歇作业；去除多余的涂料可采用自然滴落和静电方法；为防止涂料中的颜料、填料沉淀还应有搅拌装置；其他加热、通风等装置也是必需的。浸涂得到的涂膜不易均匀，还有产生气泡或表面粗糙娜毕荨

6．1．4 淋涂

    淋涂是将涂料从喷嘴喷淋至被涂物表面，涂料经过自上而下的流淌将被涂物表面完全覆盖后形成涂膜的涂装工艺工程。淋涂与浸涂相似，都是依靠过量的涂料，经过被涂物的表面而形成涂膜。只是涂料涂布到被涂谋砻娴姆绞讲煌。因此所用设备简单，比较容易实现机械化生产，操作简便、生产效率高。

淋涂比浸涂的溶剂消耗量大，也会产生安全和污染问题。常见的涂膜故障是涂膜不平整或覆盖的不完整，涂膜厚度不易均匀或过厚、过薄等。

6．1．5 喷涂

    利用压缩空气及喷枪使涂料雾化的施工方法称为喷涂法。其优点是通过喷涂法施工得到的涂层的涂膜厚度均匀、表观平整、生产效率高。缺点是材料的损耗远大于刷涂和淋涂等方法，且使用溶剂性涂料时会造成环境的污染。适用于各种涂料和各种被涂物，是使用最为广泛的涂装工艺。

    (1)空气喷涂法

    是利用压缩空气在喷枪嘴产生的负压将涂料容器中的涂料从涂料喷嘴喷出，并迅即进入高速的压缩空气流，使涂料液一气相急剧扩散，被分散为雾状微粒射向被涂物，均匀涂布在表面。该法要求被喷涂的涂料的粘度比较小，常在涂料中加入稀释剂。

    特点：

    ①涂装效率高，每小时喷涂50～100m2，比刷涂提高10倍；

    ②涂膜质量好，均匀且与被涂面附着力得到提高；

    ③适用性强；

    ④涂料损耗大，利用率低(50％或更少)，污染环境。

    喷枪是空气喷涂的>主要的工艺设备。空压机、油水分离器、储气罐和涂料供给设备等也必不可少。喷枪雾化涂料的方法按压缩空气的供给方式可分为外混式和内混式两种，按涂料的供给方式可分为重力式、吸上式和压送式。为适应不同的使用场合还有不同的特殊喷枪如长柄喷枪、自动喷枪、无雾喷枪等。近>来随着喷涂技术的进步又有新型喷枪问世，如HVLP(High Volume Low Pressttre)空气喷枪，可将涂料的利用率提高到65％，涂料的过喷量减少，而降低污染。

    空气喷涂作业时，应掌握喷枪的喷涂距离、喷枪的运行方式、喷雾的图样搭接和涂料粘>四大要素。

    空气喷涂的常见故障有：涂料雾化不好，喷涂不连续，喷涂的扇面不均匀而造成涂膜的不均匀等。

    空气喷涂法应用较广，并适用于绝大部分涂料，大部分用于工业产品的涂装。

    (2)无空气喷涂(高压无空气喷涂)

    是利用压缩空气驱动高压泵，使涂料吸入并增压至10—25MPa，通过软管和喷枪喷出，获得高压的涂料离开喷嘴时，快速雾化成极细的微粒，喷射至被涂物表面形成均匀的涂膜。/空气喷涂俗称无气喷涂。

    在无气喷涂中，涂料本身通过高压泵被增至高压，不与压缩空气混合，与上述空气喷涂时压缩空气雾化涂料不同。同时涂料在10—25MPa压力下喷向被涂物表面，使涂料的渗透能力大为提高，涂膜的附着力好，并使涂膜具有光滑致密的表观。

    柱塞泵和隔膜泵的使用，使涂料的雾化效果大大提高，从而使无空气喷涂得到广泛的应用。高压无气喷涂通过压力泵不断地向密闭的管路内输送涂料，从而在密闭的空间内形成高压，然后释放连接于涂料管末端的喷枪扳机，在涂料喷出的瞬间使其以lOOm／s的速度与空气发生碰撞，同时迅速膨胀雾化。

    无空气喷涂工艺的特点：

    ①一次性涂膜厚度大，可喷涂各种高固体成分及厚浆涂料，获得的涂膜较厚；

②喷涂效率高，是刷涂的10倍以上，是空气喷涂的3倍左右，可达到400～1000㎡／h．特别适用于大型工业领域如造船业、建筑业等领域的应用；

    ③涂料可加热后喷涂，降低涂料的粘度，增加涂膜的附着力；

    ④涂料的利用率高(不采用空气雾化，涂料飞散少)；

    ⑤使用双口喷枪的枪前混合技术，可喷涂各种环氧、聚酯、聚氨酯、聚脲等双组分涂料。

    无气喷涂的主要设备：压缩空气或电动压力源等动p源、高压泵、过滤器、输漆管、涂料容器和喷枪。

    高压无气喷涂技术被广泛应用于大型桥梁、船舶、车辆、飞机、储罐、管道、建筑物等结构物的防腐蚀涂层和防护层的喷涂作业。该种喷涂可采用两种作业类型：固定式应用于自动生产流水线；移动式应用于工作场所经常改变的场合。喷涂压力和流量是高压无空气喷涂作业的重要参数，也是选择高压无气喷涂机的技术参数。涂料的粘度与喷涂压力之间也存在着对应关系，在涂料产品的说明书中也应有提供。此外，喷枪喷嘴的选择则决定了喷雾幅度的大小，喷雾幅度选择应根据喷涂葡罄淳龆āＲ虼艘话愠商提供的喷嘴都应注明其使用的规格型号。

    双组分涂料如：环氧树脂涂料、聚氨酯涂料等，由于使用固化剂固化，不受涂膜烘烤条件的限制，且具备较优异的性能和涂膜干燥快的特点，在生产中的应用越来越广泛。新型的双组分无气喷涂设备将涂料的混合与喷涂同步进行，采用两个不同的泵，将主剂、固化剂的双组分涂料分别输送，使其在枪内或枪外混合后喷出，解决了双组分涂料在混合后必须在规定时间内用完的难题，又大大地方便了无气喷涂的涂装施工，提高了涂装工艺的喷涂效率。

    无气喷涂又有冷喷涂和热喷涂之分。热喷涂可用于高固体含量、高粘度的涂料的喷涂。

    (3)静电喷涂法

    静电喷涂法也可用于各种液态合成树脂的涂料的施工，喷涂时利用静电发生器产生高压电场，喷枪和被涂物分别与高压电场的两端相连，喷枪喷出的涂料在高压电场中雾化并在静电场力的作用下沉积在被涂物的表面，形成一层均匀的涂膜。涂布时由于涂料的雾化效果好，其损耗很小，涂料的利用率可达80％一90％，与空气喷涂相比可节约30％～40％的涂料，且涂的质量好，可实现连续化生产。

    喷涂时一般将工件接地，为阳极；喷枪口为负高压，当电场强度足够高时，枪口附近的空气产生电晕放电，而使空气电离。涂料粒子通过枪口时被带上电荷成为带电粒子，在通过电晕放电区时，进一步与离子化的空气结合再次带电，在高压静电场的作用下，被带到极性为正电的被涂工件的表面，沉积在其表面而形成涂膜。

    静电喷涂需要高压静电发生器、静电喷枪、静电喷涂室、供漆装置和工件的输送装置等。但静电喷涂的技术要求比较高，对涂料、静电喷涂设备、喷涂电压的高低、被涂物与喷枪的距离和喷枪的流量与设置等都有一定的工艺要求。

在静电喷涂时，被涂物必须接地，接地途径一般为：被涂物一吊具一运输链一房屋钢架一接地，其中吊具容易有涂料附着，如果涂料越积越厚，就会在连接点处产生不良接触绲贾卤煌课锝拥夭涣肌５比嘶蚱渌物品与其接触时就有可能产生火花放电的危险。除此以外，还应遵守静电涂装时的其他安全规则。

6．2 粉末涂料的涂装方法

    粉末涂装系指将粉末涂料涂布到被涂物上，经烘烤成膜的工艺过程。由于粉末涂料中不含有溶剂和分散物质，因此，部分传统的溶剂涂料的施工方法有些并不适用于粉末涂料。粉末涂料的涂装近年来发展很快，其涂装技术根据涂装原理和工艺大体可分为热涂装工艺和冷涂装工艺两大类。其中火焰喷涂法、静电喷涂法、静电流化床法等是使用啥嗟耐孔胺椒āＳ绕涫欠勰┚驳缗缤考际酰应用最为广泛。

   粉末涂料涂装工艺与溶剂涂料涂装相比，其喷涂损失少，不产生挥发性溶剂，而且一次成膜的厚度厚，易实现喷涂工艺的自动化。

6．2．1 火焰喷涂法

    火焰喷涂法又称熔射喷涂法，可用于金属粉末的涂装，也用于热塑性的粉末的涂装。其工作原理为：利用压缩空气使粉末涂料从火焰喷嘴中吹出，并以高速通过从喷嘴外围喷出的火焰区域，使粉末涂料呈熔融状态后喷射到被涂物的表面。火焰喷枪是喷涂施工的主要设备。被涂&或者经过预热，或者直接喷涂。该法可适用于粒子较粗的热塑性粉末涂料(如聚乙烯、聚酰胺等)，适用于现场施工。

火焰喷涂一次性喷涂厚度可以达到500um以上，可在100％相对湿度和低温环境下施工，并应用于大型结构物的涂装与维护，作为防腐涂层、耐磨涂层使&。也可用于使用静电喷涂或流化床喷涂的大型结构物的涂层缺陷的现场修补，如管道、大型储罐内壁的涂装，以及桥梁的涂装和修复。火焰喷涂还可应用于高熔点的陶瓷粉末涂料的喷涂，多为手工操作。

6．2．2 粉末静电喷涂法

    粉末&电喷涂与静电喷涂的原理相同，利用高压静电电晕原理，将喷枪的端部与一负高压静电电极相连，被涂物接地，带有负电荷的粉末涂料粒子在静电场的作用下，喷涂到被涂物的表面(被涂物表面已被加热)，熔融、固化后形成一层均匀致密的涂膜；或者在固化炉中熔融、流平而形成均匀的涂&。

    粉末涂装前的的表面预处理应包括脱脂、除锈、化学磷化或钝化等手段。

    粉末喷涂的涂膜较厚，喷涂过程中的粉末涂料利用率可达95％以上，且在喷涂过程中不会产生溶剂污染，一次涂布可达到涂膜的设计厚度&涂膜的质量均匀可靠，可用于大规模的自动化生产线的生产。例如：石油天然气行业，采用熔结环氧粉末作为管道内、外的防腐层的喷涂涂料，该种管道防腐层的生产采用了粉末静电喷涂技术，这在国内外应用都十分广泛，并具有完善的施工技术标准与验收规范。

    聚乙烯粉末也可使用该种技术进行喷涂，我国国内已建有生产线，石化行业已使用该种喷涂技术生产用于化学工艺管道的内防腐层。事实上，聚乙烯粉末喷涂在国外已大量用于饮用水管道，包括钢管或铸铁管道的内腐蚀防护层。其他的一些树脂的粉末涂料也可采用粉末静b喷涂技术进行涂装作业。粉末喷涂的示意图(图5-3)如下 :  

    粉末喷涂法需使用高压静电发生器、喷粉器、b粉枪、喷涂室、粉末回收、传动装置、固化设备及空压机等一系列施工设备。喷涂设备的投资高；喷涂时需调节喷涂的压力、温度、流量和各种喷涂工艺参数，并应根据被涂物的大小，选择合适的喷枪与喷枪的个数、确定喷枪的喷粉量来确保涂膜的厚度和均匀度，具有较高的技术含量并要b具备较多的专业技能。

6．2．3  静电流化床法

    粉末静电流化床法也是通过静电引力，用气流使流化槽内的粉末涂料呈沸腾状态，并带有负电，放人带正电的预热到粉末涂料熔点以上温度的被涂工件(工件接地)，粉末被吸引到被b工件表面，熔融固化的涂装方法。

    该装置的原理是：在流化床身的粉末中放置于一接负高压电极，当电极与负高压相连时产生电晕放电，使周围空气电离产生大量的自由电子。粉末在电极上下不断运动，捕获电子而成为带有负电的粉末。

    该涂装方法的涂膜不易涂布均匀，设备简单，适用于小型、线状、带状的电子部件的涂膜的涂布，如线圈、带材、电器等。可用于热塑性和热固性的两种粉末涂料的涂装。其主要涂装设备包括流化床、高压静电器、电晕电极等组件组成。

6．3 钢结构的热喷涂涂层技术

    热喷涂是利用对被喷涂的材料加热与喷射的方法获得涂层的技术。热喷涂过去被称之为火焰喷涂或金属喷涂。

6．3．1 热喷涂原理与方法比较

    喷涂<料(金属粉末、线材、陶瓷等)在喷枪中被加热、熔化或软化、加速后喷射到工件的基底金属表面而形成涂层。工件表面应经过表面预处理，具备一定的表面粗糙度，喷涂粒子以熔融状态瞬间被冲击到基底表面后，在强大的压缩空气急剧冷却作用下凝固、沉积成涂层。热喷涂涂层与基底表面<附着为机械结合。

    热喷涂的主要方法有：火焰粉末喷涂、火焰线材喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂和超音速火焰喷涂。这几种工艺方法的比较见表5—23。

表5—23常用的热喷涂方法的工艺比较

   在热喷涂工艺中，热源的温度决定了它所能够喷涂的材料，喷涂粒子的飞行速度决定了涂层的致密程度。相比之下，火焰喷涂的涂层的质量最差；等离子喷涂技术的应用范围最广，涂层质量也较高；超音速火焰喷涂的涂层质量最佳；电弧喷涂的涂层质量也相当高，但仅适用于金属材料。

    热喷涂方法不但可以喷涂纯锌或纯铝涂层或它们的合金涂层，还可以喷涂锌铝合金、铝镁合金以及稀土铝合金，这是采用热浸等方法无法实现的。

    在防腐蚀施工中使用最多的是锌、铝及其合金材料。而且，为了提高涂层的防腐蚀性能，在金属热喷涂涂层外，一般要进行热喷涂涂层的后处理：加封闭涂层和面涂层，即应根据热喷涂层的使用环境设计成复合涂层的结构，一般为热喷涂涂层+封闭涂层+面漆。

    加封闭涂层的原因是由于热喷涂涂层具有孔隙，例如：氧_乙炔火焰线材喷涂铝的涂层的孔隙率为5％一12％，经过封闭处理后，防止了腐蚀性介质水、气及污物等对孔隙的渗透，从而加强了涂层的耐腐蚀性能。

    后处理时所选择的封闭涂层应具有良好的渗透性，且粘度较低，与热喷涂涂层金属具有较好润湿性，从而容易渗入孔隙内。一般封闭层的种类可见表5—24。

表5—24封闭涂层的种类和使用环境

6．3．2 电弧喷涂

    电弧喷涂是最重要的热喷涂方法，它是利用燃烧于两根连续送进的金属丝之间的电弧熔化金属，用压缩空气把熔化的金属雾化，并对雾化的金属细滴加速，使它们喷向工件形成涂层。

    电弧喷涂的示意图如图5—4。

    由上图可知，电弧喷涂系统主要由喷涂枪、送丝软管、送丝机构、喷涂电源、控制箱(器)等组成。按喷涂枪的不同又可分为手持式与固定式两种。手持式便于现场操作，固定式电弧喷涂设备将喷涂枪、送丝机构固定在可自动行走的机械化的装置上，适合于规则表面、大面积的防腐蚀工程的施工。                   

    电弧喷涂的生产效率高，涂层质量好，操作不复杂，又容易维护。在大面积钢结构的热喷涂防腐蚀施工中，是优于其他任何一种热喷涂技术的施工工艺。热喷涂技术在我国的大型钢结构建筑物的防腐蚀涂装中，应用已比较广泛。例如：以中央电视台的发射塔为代表的全国十几个城市的电视发射塔、以葛洲坝为代表的水利枢纽的船闸人字门、很多新建的大型桥梁的钢结构的防腐层等。