适用于腐蚀性最强环境的单涂层体系
作者 Earl Ramlow，防护涂料产品经理，Polyset公司，纽约州，Mechanicville
自20世纪80年代以来，美国陆军和海军的所有堤道系统以及海上石油平台、水力发电设施、废水处理设施、桥梁、炼油厂和许多其他高腐蚀性环境都采用了一项涂层技术。使用这项技术的最著名的结构是支撑纽约港埃利斯岛自由女神像的主钢架。
该技术是一种100%水性、高比例硅酸锌，被称为WBHRZS®。当作为单涂层体系使用时，或与面漆配合使用以达到美观效果时。
该产品具有优异和完整的防腐性，提供了与海洋环境中使用的其他“IOZ”体系相比的无与伦比的防腐蚀优势。该涂层体系提供完整的电偶和阴极耐腐蚀保护，总DFT厚度为6-8 mil，降低了总材料和劳动力成本，从而降低了结构生命周期的总成本。
涂层背后的化学成分
让我们检查一下WB HRZ的化学性质，以了解其工作原理。涂料由两部分组成：A组分（液态硅酸盐粘合剂）和B组分（纯锌粉）。这项技术的关键是液态硅酸盐粘合剂。硅酸盐是液态玻璃或液态陶瓷。玻璃或陶瓷是一种坚硬、持久的物质，不是液体，对吗？但并非总是这样的。硅酸盐，顾名思义，是在高压高温溶解器中与碱金属和水反应的二氧化硅。硅酸盐总是通过碱金属来识别，碱金属用于配制硅酸盐并使其可溶。这些碱金属是锂、钠或钾。对于这项技术，我们将具体讨论硅酸钾（无机）这个成分。要使其保持液态，其摩尔比必须不大于3.2:1，即3.2摩尔SiO 2 （硅酸盐）与1摩尔K（钾）的比例。然而，WB HRZS的摩尔比为5.3:1，不仅能保持液态，而且非常稳定。这一高比率是WB HRZ与所有其他“IOZ”技术的关键区别。
反应性
让我们拿液态玻璃来配制一种用于钢材上的涂层。我们混合了两种成分：硅酸钾和纯锌粉。作为液体涂料，它必须还原为固体陶瓷漆膜，并且必须进行固化。固化过程将发生在三个非常谨慎的过程反应中。
反应一：化学键---硅酸铁
当应用于碳钢和铝等材料时，硅酸盐与基材表面结合，会在表面形成硅酸铁（FE-SiO 3 ）（图1）。要产生这种化学键，必须清除所有表面污染物（溶剂、油、油脂等）。如果钢表面有碳氢化合物污渍，就会干扰化学键。此外，WBHRZ必须具有至少1.0 mil的表面形态，以便在化学键反应发生之前首先进行机械键合。
反应二：电解活性锌
一旦涂覆了涂层，由于涂层中水分蒸发的固化过程，涂层将很快开始固化。在几分钟内，涂层会进行初始固化（图2）。60分钟后，固化的涂层可浸入水中，并且在两小时后可对其进行面漆涂敷（如果需要颜色）。在这个反应阶段，它与HDG和热喷涂技术非常相似。然而，这也是其相似之处的终点。
反应三：屏障密封固化膜，形成坚硬、不透水的惰性膜
第三个反应是使WB HRZS涂层有别于其他所有“IOZ”涂层的原因。如上所述，有一个简短的牺牲反应。但是，随着时间的推移，锌反应产物继续发生反应，复合并填充涂层的孔隙，最终生成氧化锌和其他复合元素。当这种情况发生时，涂层就变得更加致密和坚硬，最终用一个虚拟的玻璃或陶瓷屏障将其自身封闭，以保护基材和涂层本身（图3）。
我们发现，基本上涂层在任何自然大气环境中暴露数年或数十年后，其干膜厚度（DFT）通常与原始应用的DFT相同。
独特性
当外层陶瓷膜形成时，由于产品本身的化学和反应性形成，涂层会保持一定的柔韧性，这是其独特的特点。它也不同于热喷涂材料（TSM）和HDG，后者是一种昂贵且不环保的热应用工艺，由于这些是熔融应用，会使最终产品刚性并机械地附着到基材上，基材上的任何应力或应变都会导致TSM和HDG漆膜开裂。由于不同材料的膨胀率和收缩率不同，任何热膨胀或收缩都可能导致开裂产生。而WB HRZ具有完整的化学和技术特征，使其弯曲和膨胀/收缩的速度将与母体基材相同（图4），而不会开裂。
一般认为，该涂层提供了真正的共价化学键，这只有100%的水性技术才能提供。固化和粘合过程是该技术能够非常快速地开发远超过1000磅的拉力测试涂层的原因，它还提供了额外的优越性能特征，这是大多数其他技术无法做到的。在正常的干燥条件下，以其制造的产品可在短短几分钟后进行搬运、堆放或组装，提高了生产效率。该涂层提供全面的阴极和电偶腐蚀保护，在漆膜损坏时可自愈合，可焊接，具有柔韧性，易于在车间或现场进行应用和修复。WB-HRZS作为浸没式单涂层体系，已证明其具有一定的耐沾污性能。
结论
总之，WB HRZ的好处很多，其中包括：
• 对钢材具有较好的附着力，双重粘结（机械+化学）；
• 阴极和电偶腐蚀保护；
• 耐高温（750°F/400°C）；
• 优异的耐磨性；
• 自固化（30分钟内干燥）；
• 可焊接；
• 具柔韧性；
• 抗UV性；
• 非常好的耐沾污性；
• 清洁无需溶剂，只需水即可。
该涂层也是环保型的，提供：
• 零毒性废物/无害；
• 减少应用操作；
• 降低维护成本；
• 降低能耗；
• 降低总体成本；
• 可回收利用。
了解文本的更多信息，请访问www.polyset.com。
本文收录在《PCI中文版》杂志2021年10月刊中
