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浅析几种典型防腐涂料涂层失效的形式

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浅析几种典型防腐涂料涂层失效的形式

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有机防腐涂料涂层的失效不同于金属涂层或金属材料的腐蚀,在失效过程中并没有电流产生,因此它不是电化学腐蚀,而是物理和化学的腐蚀作用。化学腐蚀介质对涂层的化学作用,引起涂层材料溶解或分解,如化工厂内的强酸、碱、盐对涂层的直接腐蚀,称为化学溶蚀。涂层的老化在化学上是指有机涂膜的链状或网状结构的大分子渐渐降解为小分子,其原因有热的作用、光的作用、机械的作用、氧化剂或大气中氧的影响等,以及水、酸和碱的作用等。

涂层失效的典型形式

1.剥落和脱皮

剥落通常是因为表面处理不良,基材或不同防腐涂料涂层间有污物,如灰尘、脏物、油脂或化学物质等,两道涂层间的固化时间过长,或者上道涂层表面产生了粉化。剥落的涂料涂层硬而脆,可以从底材上撕下。一旦涂层开裂,边缘会从底材上卷起,就会产生剥落的可能。

脱皮主要是因为抗张度高于附着强度或者结合强度而造成的,它包括从底面上脱皮或者涂层间的脱皮。可能的原因有:

(1)表面处理不良;

(2)涂层间有污物,如水、油脂等;

(3)超过了最大涂装间隔期;

(4)涂料本身的结合力不强,不同涂料因为溶剂不同造成的不兼容。

2.皂化

在镀表面涂装涂料时,需要注意的是醇酸树脂漆、酚醛树脂漆和环氧酯涂料等否则极易与锌产生皂化反应,而产生涂料的剥落。因此在镀锌件表面涂装时,通常要涂装一道环氧锌铬黄涂料或环氧磷酸锌涂料作为过渡涂料涂层,才能保证后续涂料具有良好的附着力。同样的道理,这些涂料也不能直接涂在富锌漆表面。环氧富锌涂料或无机富锌涂料表面通常使用高性能的改性环氧涂料和聚氨酯防腐涂料。

3.咬底

咬底现象主要是氧化干燥型涂料表面涂装了含有强溶剂的涂料进行复涂时所产生的,强溶剂会把上道涂层咬起来,长时间后涂层与底材间就会失去附着力。比如环氧防腐涂料、氧化橡胶涂料和聚氨酯防腐涂料等涂覆在醇酸涂料表面,很容易产生咬底。在旧涂层维修涂装时,要特别注意这个问题,最好要先询问了解以前的涂料涂装体系。如不明确,实际涂装中,可以先进行小面积的试验,观察发生的结果。造成咬底现象的其它原因还有可能是表面有蜡,上道涂层干燥不足或者层间附着力不足等。

4.起泡

涂层起泡是一种较为常见的涂层缺陷,起泡里面有时干燥的,有时里面有液体。涂层起泡大小通常与底材的附着力强度、层间附着力强度,以及气泡或水泡内的压力有关。起泡有时发生在涂料涂层系统和基体材料之间,有时发生在涂层之间。有时起泡还会发生在单一涂层内,这主要是有空气或溶剂残留在漆膜或涂层体系中。

起泡也可能是因为表面上有杂质,如油脂、石蜡和灰尘等这些降低涂层附着力的因素。潮气会向着涂层低附着力的地方渗透,这时就容易起泡。

当同时使用阴极保护和涂料体系时,如果阴极保护太过而在涂层下的金属基体上产生足够量的氢气时,所产生的压力就会导致起泡。

腐蚀过的旧钢材表面,因为有盐分和氧化物存在于蚀孔中,最易导致点蚀和起泡。腐蚀性气体,如H2S、HC1CO2等,会穿过涂层并被吸收,与底材表面发生反应,而后所产生的压力使涂膜拱起。电焊时留下的焊烟也会造成这种情况。

涂料中的溶剂挥发不良,残留在涂层中,也会导致起泡。溶剂对水的敏感程度能增加涂膜对水分子吸收以及潮气在涂料中的转移。如果涂料的附着力本身不好,随着耐水性的下降,涂层就会起泡。涂层表面温度也会使残留溶剂产生足够的蒸气压力引起涂层起泡。

5.爆孔

漆膜近表面形成的气泡称为起泡,表面破裂而未流平就是爆孔,很细小的爆孔有时称为针孔、针眼等,会对整个涂层的装饰性和腐蚀防护性能带来影响。

爆孔发生于湿膜表层黏度已增到高水平而底层还留有挥发物的情况。湿膜表面的挥发很快,这使得表层的黏度比含有较多溶剂的底层高,在温度升高时,底层涂料中挥发的溶剂形成的气泡不能容易地穿透高黏度的表层。当温度再度升高,气泡膨胀,最终穿透表层而破裂成爆孔。此时的湿膜黏度已高到不可能流动来弥合爆孔。

爆孔也可能会因为空气陷入湿膜而造成,比如刷涂或辊涂水性涂料时很容易反空气泡陷入漆膜。

6.鱼眼

缩孔有时被称为鱼眼。涂装施工和防腐涂料本身都有可能产生缩孔。表面张力较高的涂料要比低表面张力的更易出现缩孔现象。被涂表面可能不会完全被涂料所润湿,油脂、灰尘、湿气、硅油或其它杂质等经常会导致这种缺陷。当漆膜有产生缩孔的趋向时,很细小的杂质都会加重缩孔。

钢板表面的油污水分等可能是喷砂时的不洁空气带来的,因此在喷砂设备压缩空气机上一定要加装油水分离器。

缩孔通常出现在涂料干燥之前,所以在湿膜上除去它并重新进行涂漆是最通常的做法,如果是固化型涂料,要等它固化后,打毛磨平缩孔区域,进行修补。

7.针孔或漏涂点

喷涂技巧不好的话,如空气压力过大,漆膜过厚,过量的通风或大风,以及喷涂时距离太远,都会导致出现坑点、针孔和漏涂。

对于针孔的修补先要进行打磨,然后用含铝粉或去铁的涂料封闭这些缺陷,并达到正确的膜厚。但是如果针孔很严重,通常很难消除,中间的空气会在新涂层中逃逸而出现新针孔,这时除去涂层重新涂装是唯一的方法。

8.涂层开裂

在很多情况下,涂层开裂是因为涂料本身的配方原因,或者因为老化和风化而导致的。开裂主要有三种现象:表面细裂、开裂和龟裂。

(1)表面细裂。细裂可以定义为涂层表面的细小破裂。这是一种表面现象,不会渗透到涂层深处。有些细裂用肉眼是看不见的,仅能用放大镜才能看得到。大多数情况下,细裂的产生是由于树脂和颜料搭配不当造成的。虽说细裂没有深入到底材,但是由于气候的变化,风雨冷热等,会导致表面细裂的进一步恶化。

(2)开裂。涂层的破裂从表面延伸到底材表面时称为开裂。细裂和开裂都是因为漆膜的应力大于涂层的强度所造成的。细裂是涂层表面的应力所造成的;开明是漆膜到底材间的应力造成的。漆膜越厚,漆膜内的应力越大。相对较厚的漆膜加上温度的变化(膨胀或收缩)会产生开裂。

(3)龟裂,也称为泥裂,多发生在高颜填料的涂料厚漆膜施工时。这种缺陷多见于通风不良的内角处。水性涂料和无机富锌涂料,是高填料型的,经常会发生龟裂。龟裂也是一种立即发生的反应,溶剂或水从涂料中挥发干透后就会发生。这是因为锌粉高颜基比状态的原因。当龟裂发生时,涂层会丧失附着力,必须全部除去后重涂。

9.起皱

涂层起皱通常发生在油性漆、醇酸漆和酚醛漆中。这些涂料中通常要加入催干剂来加速干燥速度。一些是用于加速表面强化,另一些是用来从底到面的均匀干燥。如果涂料含有过量的催干剂,在涂层较厚的地方可能发生起皱。温度对起皱的作用相当大,常温下不起皱的涂料,在烘烤时温度的升高,表面固化远已于其本体的固化,就会发生严重的起皱。在较冷的温度下施工厚膜型涂料,或在热天太阳照射下,涂料表面的快速干燥、底漆的潮湿等,都会引发起皱。

10.粉化

粉化主要是由于太阳紫外线导致的表面现象(阴影区很少粉化)。然而,所有的空气中反应物,如湿气、氧化和大气污染等,都会是粉化作用的一部分,它们导致涂料中树脂等黏结剂的降解,只在表面留下颜料,就像粉尘一样。

在涂料涂装体系设计之初,就应该考虑,环氧防腐涂料忌用于阳光照射工况下,通常会采取涂装1-2道面漆进行防护,组成经久耐用的涂层配套体系。如面漆可选用丙烯酸树脂涂料、脂肪族聚氨酯涂料、有机硅涂料、有机硅丙烯酸涂料;以及耐候耐老化性能最为优异,受太阳光辐射的影响很小,保色保光性能突出的氟碳涂料和聚硅氧烷涂料。

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