防腐蚀涂层的防腐机理防腐蚀涂层所以能保护钢铁起到防腐蚀作用.doc

防腐蚀涂层的防腐机理 防腐蚀涂层所以能保护钢铁起到防腐蚀作用，人们认同的主要是因为以下三种作用： 2.1屏蔽作用 涂料漆膜层的屏蔽作用在于隔离被保护基体与腐蚀介质的直接接触。如果防止金属表面被腐蚀，就必须要求漆膜层能阻止外界环境与金属表面的接触，从而达到防腐效果。 2.2缓蚀钝化作用 借助涂层中含有的防锈颜料，在溶液中解离出缓蚀离子，使基体表面钝化，抑制腐蚀进程。当金属表面氧气浓度超过一定量时，可将金属表面发生 氧化反应所生成的Fee十氧化成Fe3 +，Fe3+再同金属表面发生还原反应所得到的OH一反应，形成Fe(OH):沉淀而沉积在金属表面形成致密层，阻止了进一步腐蚀，这叫做钝化，可以引起钝化的OZ浓度叫做临界浓度，pH值越高，临界浓度越低，因此高pH值有利于钝化。在pH值低于10时，要金属表面姚浓度增加到临界浓度是很困难的，但可以使用浓度超过一定量、具有一定水溶性的氧化剂，如防锈颜料铬酸盐、铅酸盐、磷酸盐等进行钝化。 2.3牺牲阳极保护作用 考虑到电化学腐蚀因素，在涂料中加人一些比被保护基体更活泼的金属粉(电极电位比被保护介质高)，如锌粉作填料，当电解质渗人到被防护金属表面发生电化学腐蚀时，涂料中的金属就作为牺牲阳极而被溶解，使得基体金属免遭腐蚀。如在形成电池反应时，Zn为阳极分解成为Zn2 +，与在阴极处生成的OH-反应生成Zn (OH)2, Zn (OH)2再与CO2反应生成ZnCO3，它们都为碱性，因此可以保护钢铁不再受腐蚀。 直到30年前，人们还一直认为涂料防腐蚀机理是在金属表面形成一层屏蔽涂层，阻止水和氧与金属表面接触。但有大量研究表明，涂层总有一定的透气性和渗水性，涂料透水和氧的速度往往高于裸露钢铁表面腐蚀消耗水和氧的速度，涂层不可能达到完全屏蔽作用[5,6]。还有人认为涂料的防腐蚀作用是因为导电度降低而阻止了腐蚀的进行[7]，虽然导电度高的涂料，防腐蚀能力的确不好，但导电度低的涂层，导电率和防腐蚀性能并没有明确的关系[8]，后来Funke教授提出了涂料与钢铁表面的湿附着力对防腐蚀起着重要的作用[9]。 所谓湿附着力是指在有水存在条件下的附着力。Funke教授认为涂料防腐的机理是:聚合物的某些基团吸附在金属表面，阻止了被水取代;如果湿附着力差，透过漆膜到达钢铁表面的水分子与钢铁表面的作用就可以顶替原有的漆膜与钢铁的作用而形成水层，透过漆膜的氧就可以溶解在漆膜下部的水中，有了水和氧，钢 铁就有了发生腐蚀的条件，腐蚀一旦发生，便有Fe2+产生，水就变成了盐溶液，于是有渗透压产生，在渗透压作用下，H2O和O2加速透过漆膜，此时的漆膜就相当于一个半透膜，漆膜的附着被进一步破坏，导致与钢铁表面分离;另一方面，腐蚀发生时，在阴极处有OH-离子产生，它可以使漆膜中一些易水解的基团水解，使涂层与金属之间的湿附着力得到破坏，漆膜失去其原有的机械物理性质，从而失去保护钢铁的作用。湿附着力与涂料中树脂的分子结构有关，树脂分子中如果含有极性基团，并且极性基团要排列在钢铁表面，同时树脂分子为刚性分子时有助于提高湿附着力[10]。 涂层与金属表面的湿附着力良好，如果涂层被水和氧的渗透性小，能进一步提高其防腐蚀性能;涂料中的基料如果能耐皂化，则防腐性更好;再加上防锈颜料和具有牺牲阳极作用的锌粉，这样可以构成一个完整的防腐蚀体系! 但是，涂料的防腐蚀仍是一个尚未完全了解的复杂过程，对涂层的防腐蚀机理，尚难说已经彻底明睐，正如美国北达可泰(NDSU)州立大学的Bierwagen教授坦述的一样，对涂层防腐蚀的概念在下列等方面还缺乏充分完全的了解[11]： (1)在防腐蚀过程中，有机涂层是如何失效的? (2)有机涂层是如何防止金属底材的腐蚀? (3)好何来配制防腐蚀涂料? (4)如何来测定有机涂层的防腐蚀性能? 评定有机涂层防腐性能的方法 ? ? ? ? ? 目前除广泛采用的常规测试方法，如盐雾试验、湿热试验、浸渍试验和耐侯 试验外，还采用直流电化学测试、交流阻抗谱法、电化学噪声法、氢渗透电流法 等。下面分别介绍。 ?涂料保护! g7 U x# D N? ? 钢铁的大敌就是腐蚀，而涂料正是钢铁桥梁防腐蚀的最方便有效的方法之一。比如悉尼港口大桥在建设时的涂漆工作量就相当繁重，每度漆约有80000公升，涂装面积相当于60个足球场那么大。3 G D- O8 ]8 w从电化学腐蚀的原理分析，我们可以了解到钢铁发生电化学腐蚀必须具备几个基本条件：6 |9 w- w5 S! m* Z# v6 k; P（1） 钢铁作为腐蚀阳极，其电位最低9 O0 t6 D B7 q- v% D- E: U+ U（2） 低电阻的电解质溶液，从外面渗入或残存在底漆与钢铁的界面上5 {$