水性無機鋅粉塗料成膜機理
水性無機鋅粉塗料是以鹼金屬矽酸鹽水溶液(或其改性產品)作為基料的。鹼性矽酸鹽溶液與鋅粉混合後發生反應,生成矽酸鋅。當塗料塗覆在鋼鐵表面時,鐵也與鹼性矽酸鹽發生反應生成Fe(SiO)。
塗裝於鋼鐵基材的水性無機鋅粉塗料先通過水分蒸發乾燥成膜,隨後再固化成膜。固化成膜過程中,鋅粉微細粒子之間、鋼鐵基層與鋅粉之間牢固附著或結合,形成了一層緻密的絡合結構,從而使漆膜牢固地附著在鋼鐵表面。
水性無機鋅粉塗料的保護作用
水性無機鋅粉塗料的保護機理分為2個基本步驟。首先是金屬鋅犧牲自己保護鋼鐵的原電池,鋅的電極電位是-0.763V,在原電池中鋅作為陽極,產生保護電位,而鐵的電極電位是-0.44V,在原電池中作為陰極受到保護。在任何電解質溶液中,鋅和鋼鐵連線在一起,鋅會首先犧牲自己,失去電子,從而保護鋼鐵。因此在水性無機鋅粉塗料中,按體積計,鋅含量超過臨界塗料體積濃度(CPVC)以保證鋅粒之間和鋅粒與鋼之間的良好電接觸,PVC超過CPVC,漆膜多孔,允許水進入,完成了電路,從而使鋅作為犧牲陽極。其次,上述生成不溶性塗膜和原電池保護的產物,逐漸與空氣中的氣體,主要是CO和O反應,生成了一種不溶於水的鋅腐蝕產物,這種腐蝕副產物是鋅的氧化物、氫氧化物或碳酸鹽類及網狀矽酸鋅絡合物。這種硬而不溶的鋅鹽引起膜溶脹並轉化成有效的禁止保護層,它封閉了對金屬的腐蝕,減緩了對鋅的腐蝕,使鋼鐵的腐蝕程度降低。這些腐蝕產物填充在無機鋅塗層的微孔中,形成了一個可以隔絕水和氧的禁止層,這是許多無機塗料的典型特徵。如果富鋅塗層被破壞,鋼鐵暴露在外,沒有反應的鋅會繼續形成原電池保護直到重新建立起一道禁止層。此外當鋅鹽保護膜破裂時,暴露的鋅會自動形成更多的鋅鹽,直到所有的鋅用完為止。該機理也有助於用生成自己的保護膜的方法來解釋富鋅塗料和電鍍層的耐刮性和抗擦性。
水性無機鋅粉塗料的施工要求
水性無機鋅粉塗料主要是由鋅粉和鹼金屬矽酸鹽組成,這些都屬於剛性材料,它的成膜機理也顯示其成膜後生成的網狀矽酸鋅絡合物也是脆性的。因此當水性無機鋅粉塗覆在較薄的、表面光滑的鋼結構表面,會由於內聚力的影響,使塗膜在乾燥過程中出現大面積卷邊脫落現象。
所以塗裝前需要對鋼結構表面進行預處理,對水性無機鋅粉塗料塗裝前的表面處理一般包括以下幾個步驟:
(1)除油:鋼結構表面在噴砂處理前必須徹底清除油污,一般推薦使用中等鹼性的水性清潔劑,除去油污後再用清水洗淨,儘量不用有機溶劑。
(2)打磨:除油後的鋼結構可用砂輪打磨修飾。
(3)噴砂或拋丸:噴砂用壓縮空氣須安裝良好的油水分離器,壓縮空氣氣壓不得低於0.5 MPa,處理等級符合GB8923-1988的Sa2.5級,表面粗糙度35～75μm。稜角砂與鋼丸的配比不同將直接影響水性無機鋅粉塗料的附著力。
