常见的金属防腐蚀涂层性能比较

关键词：金属防腐蚀，金属电镀，金属镀锌防腐

摘要：本文介绍了常见的金属腐蚀的种类以及金属镀锌防腐，金属衬聚乙烯防腐、金属衬聚四氟乙烯防腐、金属衬玻璃钢防腐等几种常见几种防腐蚀方法的形成，特点(优缺点)，及应用范围进行阐述。

一、金属腐蚀的种类
1.化学腐蚀（金属与外部介质单纯因化学作用而引起的表面破坏。如金属表面与空气接触，生产氧化物就是化学腐蚀的一种）；

2.电化学腐蚀（指当金属表面有电解质溶液存在时，由于电化学作用而引起的破坏）。

二、金属防腐蚀的种类及比较
　　目前在工程中采用金属锌作为腐蚀涂层是应用最广泛的防腐技术，普遍应用的方法有电镀锌、热浸镀锌、粉末渗锌和达克罗涂层（就是锌铬涂层）等。

（一）从技术原理比较
　　电镀锌涂层为电化学沉积；热浸镀锌为锌加热到液体下热扩散涂层；电镀锌、热浸镀锌和粉末渗锌工艺原理发现的比较早。目前电镀锌、热镀锌在工程中应用最广泛。

（二）从防腐涂层综合性能比较：

氰化物镀锌和氯化铵

　　电镀以氰化物镀锌和氯化铵为例，其优点：镀层结晶细致，光泽性好，镀层经除氢后不变黑，镀液具有较好均镀能力和深镀能力，允许使用阴极电流密度和溶液的温度范围较宽，对设备腐蚀性小，适合电镀形状复杂和镀层厚度20μm以上的零件。

　　缺点：电流效率较低（70%～75%左右）且随电流密度的升高其电流效率迅速降低，镀锌毒性大，易分解，对操作者健康不利，镀液不能镀铸铁件。

　　电镀反应原理:在氰化物的镀液中，锌离子与氯化钠及氢氧化物均形成络合物锌氰化钠（Na₂[Zn（CN）₄]）和锌酸钠（Na₂[Zn（OH）₄]）形成这两种络合物如下：

　　3ZnO+4NaCI+2NaOH+3H₂O=Na₂[Zn（CN）₄]+2Na₂[Zn（OH）₄]

　　镀液在电解时反应如下：
　　阳极过程：锌氰化钠和锌酸钠均离解出锌离子，通电时，锌离子在阳极上吸收电子而沉积出锌，氢离子也吸收电子而析出氢。
　　Na₂[Zn（CN）₄]→2Na⁺+4CN^-+Zn²⁺
　　Na₂[Zn（OH）4]→2Na⁺+4OH^-+Zn²⁺
　　Zn²⁺+2e→Zn
　　2H⁺+2e→H₂
　　阴极过程：电解时阴极发生锌的溶解，阴极上也有少量氢析出。
　　Zn²⁺+4CN- -2e=Zn(CN)^4-
　　4OH—-4e=2H₂O+O₂

　　此外，氯化铵镀锌是目前应用较广的镀种，氯化物镀锌的镀液电流效率高达95%以上，镀液对操作者人员影响较小，不需要排风装置。氯化物镀锌的缺点：是对钢铁设备有较大的腐蚀性，钝化膜有时发生“变色”现象。氯化铵镀液废水较难处理，采用无铵氯化物镀锌可以改善。

金属热镀锌防腐

热镀锌的优点：

在不规则构件表面、凹槽、盲孔内都能获得均匀渗层，与基体结合强度高，具有一定韧性，硬度，可耐较大摩擦及冲击能力，耐腐蚀性好。操作简单，生产方便。

热镀锌的缺点：

热浸镀锌污染严重，有锌废料和锌蒸汽等，严重损害操作者健康，在一定的程度上严重威胁者城市或者乡村的空气质量，属于高污染，高能耗的工业生产。

金属衬聚乙烯防腐

聚乙烯的优点：
　　（1）良好的阻燃性、防霉性能:聚合体中氯含量高,因此具有抑制）菌生长的性能。
　　（2）优异的防腐性能:高氯化聚乙烯树脂形成的漆膜,对水气、氧气、离子(Cl-,SO42-)的渗透率极低,约为醇酸树脂的1/200～1/300,过氯乙烯、氯磺化聚乙烯的1/2。
　　（3）耐候性较好:由于不含双键,对光化学反应及氧化降解不敏感,漆膜能经受户外大紫外光线、氧及冷热变化作用,漆膜稳定性好。
　　（4）与其他树脂的相容性较好:可以添加各种改性树脂如丙烯酸树脂、醛酮树脂、醇酸树脂等,改善涂膜的综合性能。
　　（5）施工性能好:为单组分涂料,可以微锈施工,干燥迅速;可以在低温下成膜,施工不受季节、温度限制;重涂性好;适用于任何钢铁和水泥表面。
　　（6）环保:生产树脂过程不产生CCl4,减少污染,保护臭氧层。
　　（7）耐热性不好:漆膜不耐高温,受热时易析出氯化氢气体,性能变坏,故使用温度受到限制(耐热温度一般不超过60?)。

聚乙烯的缺点：

纯高聚乙烯强度低、耐磨性差以及耐蠕变性不好,通常要在聚乙烯聚合物中添加一些无机颗粒，如石墨、二硫化钼、三氧化二铝、玻纤、碳纤维等来提高其力学性能；也可利用与其他聚合物如聚苯酯(PHB)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚全氟（乙烯/丙烯）共聚物(PFEP)等共混的方法来扩展其阻尼温度范围，提高其耐蠕变性。
　　应用：高压聚乙烯：一半以上用于薄膜制品，其次是管材、注射成型制品、电线包裹层等
　　中低、压聚乙烯：以注射成型制品及中空制品为主。
　　超高压聚乙烯：由于超高分子聚乙烯优异的综合性能，可作为工程塑料使用。

金属衬聚四氟乙烯防腐

衬聚四氟乙烯的优点：

1.长期使用温度-200℃-260℃，有卓越的耐化学腐蚀性，摩擦系数在塑料中最低，有很好的电性能，其电绝缘性不受温度影响，有“塑料王”之称。

2.呈透明或半透明状态，结晶度越高，透明性越差。原料多为粉状树脂或浓缩分散液，具有极高的分子量，为高结晶度的热塑性聚合物。

3.适于制作耐腐蚀件，减磨耐磨件、密封件、绝缘件和医疗器械零件1 K)。

4.除熔融的碱金属外，几乎不受任何化学试剂腐蚀。例如在浓硫酸、硝酸、盐酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均无变化，也几乎不溶于所有的溶剂，只在300℃以上稍溶于全烷烃（约0.1g/100g）。聚四氟乙烯不吸潮，不燃，对氧、紫外线均极稳定，具有优异耐候性。

5.在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低，而且击穿电压、体积电阻率和耐电弧性都较高。

衬聚四氟乙烯的缺点：

1.结晶料，吸湿小。

2.流动性差，极易分解，分解时产生腐蚀气体。宜严格控制成型温度，模具应加热，浇注系统对料流阻力应小。

3.粉状树脂常采用粉末粉末冶金法成型，使用烧结方法。烧结温度360℃-375℃，不可超过410℃。乳液树脂通常用冷挤出再烧结的工艺加工，可在物品表面形成防腐层。

4.PTFE熔体粘度很高，容体粘度随剪切应力的增大而减小。

应用：

1.聚四氟乙烯空气过滤膜：厚度在0.01mm左右，透气量60L/m2-80L/m2.s,具有表面光滑、耐化学物质、透气不透水、透气量大、阻燃、耐高温、抗强酸碱、无毒等特性，广泛用于化工、钢铁、冶金、炭黑、发电、水泥、垃圾焚烧等各种工业熔炉的烟气除尘过滤； 

2.聚四氟乙烯净化过滤膜：厚度在0.02-0.03mm，泡点≥1kg/cm2 ( 5.3m/s 127Pa)，广泛应用于制药、生化、微电子和实验室耗材等领域；无尘车间、实验室、通风设备、净化设备、医疗电子等行业的空气净化；

3.聚四氟乙烯服装膜：厚度0.03-0.05mm左右，透湿量≥10000g/m2.24h，静水压≧150kPa，广泛应用于运动服装，防寒服装，消防、公安、医护、防生化等特种服装；鞋帽、手套以及睡袋、帐篷等。

4.聚四氟乙烯复合膜：将溶剂型PU以我司独有工艺淋膜到PTFE微孔膜表面，形成一种具有亲水拒油功能的微孔薄膜。具有耐腐蚀、耐高温、耐老化、高精度、超微滤等特性。广泛应用于服装面料、消烟除尘、净化除菌等领域。

金属衬玻璃钢防腐

金属衬玻璃钢的优点：

（1）绝缘、防酸、碱、盐等腐蚀，抗静电，不生锈，不易老化，使用寿命中长达50年以上。
（2）非磁性、无电腐蚀，防水性能好，可在潮湿环境或水中长期使用而不变质。
（3）强度高、是同等原度PE管6倍以上，重量轻，内壁光滑，电缆穿孔时摩擦系数小，不操作电缆。
（4）耐热、防冻、防火、属阻燃型。能在-35℃～139℃的温度下长期使用，遇火不燃烧。
（5)弯曲弹性模量好，抗冲击力强，解决了金属管易腐烂、无扭曲弹性的缺点。
（6)电缆过桥、过河时，使用玻璃钢导管更为经济、适宜。
（7)施工、安装极为简便，不必扎钢筋、浇注混凝土。

金属衬玻璃钢缺点：

1.长期耐温性差:一般FRP不能在高温下长期使用，通用聚酯FRP在50℃以上强度就明显下降，一般只在100℃以下使用；通用型环氧FRP在60℃以上，强度有明显下降。但可以选择耐高温树脂，使长期工作温度在200℃-300℃。

2.老化现象是塑料的共同缺陷，FR也不例外，在紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降。