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全面分析影响水性涂料闪锈的六大因素
作者:之途化工    内容来源:www.zhituchem.com    点击数:    更新时间:2021-10-20

一、发生闪锈的原因
    所谓“闪锈”是在金属表面使用水性涂料,涂膜干燥过程中发生的锈点腐蚀。闪锈的本质是在金属表面发生电化学腐蚀。金属表面涂刷水性涂料时,由于水性涂料中含有如OH-、Na+、H+和Ca2+等, 相当于金属表面覆盖了电解质溶液层。且金属基材含有碳、锰和硅等杂质,于是就发生了腐蚀电池,铁是阳极,杂质是阴极。电极反应方程如下:
      阳极(铁):Fe—2e→Fe2+
                              Fe2++2OH-→Fe(OH)2
      阴极(杂质):O2+2H2O+4e→4OH-
      Fe(OH)2被空气中的氧进一步氧化成Fe(OH)3,Fe(OH)3会部分脱水变成Fe2O3。Fe(OH)3和Fe2O3都是铁锈的主要成分。外观结果就是出现一个个闪锈点,于是闪锈就发生了。


闪锈微观示意图

 

二、影响水性涂料闪锈的六大因素
1、 金属基材
        金属基材含碳和其它元素杂质,这些杂质和基体金属就构成腐蚀电池的两极,两级之间存在电位差。金属基材含有的碳或者其它元素杂质越多,水性涂料就越容易闪锈。铸铁含有石墨和一些杂质,高碳钢含有成分为Fe3C的渗碳体。埋弧焊缝的焊丝和基材成分不相同,且在焊接过程的高温溶渣残留到焊缝接口处。于此造成高碳钢、铸铁和埋弧焊缝的成分不均匀、组织结构也不均匀、热处理内部变形不均匀,再加上这类基材表面不平整。所以水性涂料在高碳钢、铸铁和埋弧焊缝容易闪锈。


金属基材

 2、 水性涂料含有的离子浓度高低
        发生闪锈的过程中,水性涂料的涂膜相当于一层电解质溶液。水性涂料中含有的离子浓度越高,电荷和离子越容易迁移,腐蚀就越快,涂膜就越容易闪锈;反之水性涂料含有的离子浓度越低,涂膜越不容易闪锈。


水性涂层含有离子


        那么什么影响水性涂料的离子浓度高低呢?(1)水性涂料成膜物质的类型。 乳液型的涂料比树脂型的涂料容易闪锈,这是因为乳液合成过程中用到的乳化剂和引发剂都是有机或者无机盐类,带入了较多的金属离子。所以水性丙烯酸乳液的涂料比水性醇酸树脂的涂料更容易闪锈。(2)助剂。有些助剂是离子型的,添加这些助剂会提高涂料的离子浓度。特别是含有钠离子的助剂,比如钠盐分散剂。我们试验发现同等条件下,用钠盐分散剂就比用铵盐分散剂的更容易闪锈。

3、 涂膜干燥时间
        涂膜干燥时间越长,发生腐蚀电池的机率就越大,也就越容易发生闪锈。涂膜干燥时间主要取决于:(1)涂料成膜物质的类型和干燥方式。同等条件下,自干漆比烤漆干燥需要更长的时间,所以自干漆比烤漆容易闪锈。(2)施工环境的湿度和温度。水性漆是靠水的挥发而干燥,施工环境的湿度和温度影响自干漆的干燥时间。湿度越大,温度越低都不利于水的挥发。特别是在湿度超过95%以上,比如低温阴雨天气,漆膜的水很难挥发,涂膜长时间干燥不了,因此容易发生闪锈。


4、 涂料的pH值

        发生闪锈的过程中,腐蚀电池的阴极生成了OH-离子。当涂料的pH值越高时,涂层的OH-离子也就越高,能起到抑制腐蚀电池阴极反应的发生。因此涂料的pH值越高,对防闪锈越有利。但涂料的pH值太高,可能会影响涂料的耐水性和其他性能,因此得综合平衡考虑。如情况允许,把涂料的pH值调到9.5左右比较合适。


 

5、 涂料的含水量
        涂料的含水量影响添加防闪锈剂的浓度,含水量越高的涂料和含水量较低的涂料相比,添加同样多的防闪锈剂,含水量高的涂料在水分中含有的防闪锈剂的浓度就较低。有的水性漆在施工中兑入大量的水,这会稀释防闪锈剂在水分中的实际浓度,于此可能会发生闪锈现象。


 

6、 涂料的涂覆方式
        发生闪锈的电化学腐蚀是吸氧腐蚀,因此涂膜中含氧的浓度对闪锈也有影响,含氧量越高越容易发生闪锈。同等条件下,喷涂就比浸涂容易闪锈,这因为喷涂过程中涂膜接触了更多的空气。


 

三、出现闪锈,水性涂料工程师能做什么
        目前水性涂料在普通钢材表面的闪锈问题很容易解决。如果出现闪锈问题,主要集中在铸铁件和埋弧焊缝基材上,或者是高湿条件下涂膜干燥时间长。上面我们分析了影响水性涂料闪锈的六大因素,那么如果出现了闪锈,水性工程师能做什么呢?基材、施工环境和施工方法我们没法改变,另外受水性涂料成本束缚和客户对涂料性能的要求,成膜物质的类型也不容易更换。所以水性涂料工程师面对闪锈问题,可以从以下几个方面入手。
    (1) 尽量提高涂料的pH值,在配方允许的情况下,把涂料的pH值调到9.5左右。
    (2) 在助剂选择上,尽量不用钠离子型的助剂,比如钠盐分散剂。
    (3) 把涂料的粘度调到比较适宜施工的状态,避免施工前再兑入大量的水。
    (4) 以上三点只能起到辅助作用,最重要是选择一款合适的防闪锈剂!北京之途化工有限公司专注防闪锈剂研究和生产十几年,产品有防闪锈剂ZT-705,ZT-706和ZT-707。它们针对不同的体系,都能解决高湿条件下铸铁件和埋弧焊缝的闪锈问题。


防闪锈剂

 


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