锌铝涂层防腐老化的原因及分析

钢铁、汽车、轮船等生产对国家经济建设和社会发展起到关键作用，工业发展带来相关负面影响。例如，酸雨、粉尘、环境污染等，更为亟需解决的是基材腐蚀问题。受到腐蚀的基材会对工作生产造成严重影响，严重还会发生安全事故。

为了解决基材腐蚀问题，对基材进行涂覆使其达到使用寿命年限，延缓腐蚀进度，减少经济损失。

螺丝君，通过生产和试验研究方式，组织各类仪器、防腐工艺药品、生产过程、自然环境试验。

通过人工模拟大自然恶劣环境试验（NSS、CASS试验），对样件腐蚀外观、腐蚀物进行分析化验、测量及破坏性等试验。分析锌铝涂层在各种环境中对基材保护性的作用。

研究表明：在酸雨严重地区腐蚀程度快于没有酸雨的地区，因为酸雨严重地区在夏季高温天气环境相当于模拟NSS中性盐雾试验。

长期处于高酸、高硫、高温低温交替环境下基材腐蚀速度加快8倍。在进行破坏性试验时同样发生锌铝涂层保护性下降，基材腐蚀速度加快。锌铝涂层在设备故障、温度异常等情况下同样失去对基材保护性。

建议在对锌铝涂层生产时严格按照要求进行生产加工，严格执行CQI-12审核标准，对基材加工工序优化。

推荐工艺：前处理（清洗→抛丸）或磷化→涂覆→烘烤。

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背景

锌铝涂层老化，意味着基材开始腐蚀，基材防腐失效不仅给国家带来重大的经济损失和大量资源、能源的消耗，还会酿成恶性事故，给设备、建筑物及人身安全带来威胁。应用于不同行业钢材，例如；青藏铁路、地铁、风力发电、轮船、汽车等。

为研究锌铝涂层防腐老化提供基础数据和科学数据，为自然环境锌铝涂层防腐老化性评价、为行业快速制定防腐老化和涂层寿命预测提供基础数据和科学依据；减少国民经济损失，满足国家经济建设和长远需要。

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锌铝涂层防腐老化的概念及分类

锌铝涂层在周围介质（光、水、氧气、酸、碱、盐、溶剂等）作用下产生损耗与破坏的过程。

1、自然老化

应用到户外防护涂层随着日夜温差变化，酸雨侵蚀、风沙侵蚀、太阳光中的紫外线易被含有醛、酮、羰基的聚合物所吸收引起光化学反应。

2、非自然老化

锌铝防腐材料是锌粉和铝粉在胶黏剂混合后通过高温固化形成一种保护基材漆膜，以达到对基材防护老化作用。

锌铝涂层含有：锌粉、硅烷、乙醇、丙醇、苯等物质在极易与各种化学环境中腐蚀性气体、酸碱、汽油、煤油等产生反应，这些不同的化学介质都有可能会引起或促进胶黏剂的老化。

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锌铝涂层老化的因素及分析

1、自然老化因素及分析

酸雨集中地方容易促使锌铝涂层快速老化，特别是夏季暴雨集中地方前一刻是高温，下一刻是大雨倾盆，雨中夹带着酸性物质淋到锌铝涂层上。实现了实验室中的盐雾试验效果，加速腐蚀老化速度。

这样高低温交替，超高湿度、酸、碱、盐循环变化形成了恶劣天气，是锌铝涂层老化最关键原因之一。

实验室进行的中性盐雾试验NSS、铜加速乙酸盐雾试验（CASS）均是模拟大气自然环境进行的试验。使其达到使用寿命条件，实验室加速了涂层自然腐蚀的速度。在实验室中只需要短短几天或者几个小时，就可以得到涂层在自然界腐蚀的相关数据。

同样自然界其他因素也是导致涂层老化关键因素，例如气候性因素、氧化反应、光降解反应等。

2、人为干预老化因素及分析

洗车因素

例如部分人群喜欢频繁洗车，长期使用高压水枪冲洗会对锌铝涂层产生一个剪切力，使其F1冲击力对锌铝涂层表面M产生一个F2向上的剪切力如下图，使其产生加速老化。

图1

大部分路边洗车店桶内水质含沙较多，经过高压喷砂出来的水会对涂层产生打磨，破坏涂层原有保护层。

行驶道路因素及分析

长期行驶在坑洼不平道路上，容易导致锌铝涂层受到应力碰伤，起伏不定的道路对涂层造成难以恢复的真实伤害，给其他腐蚀因子营造了环境。

行驶中还与道路磕碰发生，锌铝涂层是由锌片与硅酸盐和胶黏剂的混合物，受外力因素容易破坏保护层，对保护层造成损伤发生腐蚀老化。

使用因素及分析

由于生活饮食习惯不同人喜欢在车内或者车辆附近吃食物，很容易把部分含有盐、油、碱、酸性物质掉落到锌铝涂层上。长期会对保护层造成腐蚀。

硬性冲击、刮擦伤因素及分析

锌铝涂层也是一种漆膜，外力冲击碰撞也会使其发生破坏，例如锤子敲砸、刀片刮痕、碰撞等。

3、加工过程老化因素及分析

色差

锌铝涂层色彩丰富，大部分颜色是银色及银灰色，其他颜色如黑色、绿色、蓝色、红色、白色等。

对于同一种产品颜色要求是一样，例如一批次产品要求银灰色外观，实际生产中同一批产品颜色不同，这种现象叫色差。

色差产生原因有多种因素，其中关键因素有调整药品、温度、药品失效等。

首先，对样件进行抽检，发现不良品，银色涂层中有黄色斑点，取样进行试验分析。

图2

在检验样品中发现图2中间明显发黄，利用实验室显微镜放大到100um后，发现图3中第2部分已经裂开，保护层完全老化失效。

通过对其进行化验的数据分析得出结论：

1、未按药品调整操作规范进行操作

药品的不规范操作，粘合剂没有充分均匀搅拌导致凝结颗粒，药品含量不均匀促使加工产品外观质量差，手摸不光滑。解决问题快速方法是对技术人员进行培训，严格执行药品使用规定，不准私自改变药品配方。

图3

2、烘烤温度异常、烘烤时间长

在对设备炉温稳定性分析发现频率时间过长，通过炉温仪测试得出炉温偏差浮动20℃，左侧发青，中间银色、右侧发黄。炉温稳定性偏差严重，需要进行维修确保炉温正常。频率时长超出设定范围20%，充分表明炉温异常，烘烤过长时间都会导致锌铝涂层稳定性有偏差。

3、前处理未按照要求处理

经核查，基材在清洗除油工序发生未清理干净，导致样件油污较多。沾有油污经过高温烘烤后会发生整个漆膜面发黄，涂层焦化，附着力不合格。而且未除去油污样件对下道工序产生严重影响，致使钢丸含油增加，形成结晶块状，含油钢丸无法再次对工件进行除锈功能，需要晾晒干才行。

脆化

对基材保护漆膜有高低温之分，如图4所使用的是普通油漆涂覆在天然气燃烧炉体上，燃烧机燃烧温度350℃后保护层全部起皮脱落，对于改变原来形状或改变其内部结构的漆膜，称之为脆化。

图4

脆化因素有明显的限制就是温度不能超过锌铝涂层上限，否则就产生脆化。不管是高温锌铝涂层、还是普通漆膜均有其上限温度。

在使用涂层上要区分高温部件不能用低温涂层，否则就会产生脆化，对基材保护性起不到如何作用。反而浪费能源。

对高温涂层在加工中也要注意上限温度是多少，不同种类涂层所使用范围不同。

麻点

锌铝涂层外面非常滑腻颜色统一，但是实际生产加工中发生有黑色点状，凸出颗粒情况发生，称之为麻点也称黑点。

图5

图5中所出现的黑点通过试验分析后得出，药品搅拌不均匀导致，粘合剂在发生化学反应时堆积过高直接焦化所致，粘合剂只有在锌片浆和硅酸盐混合中经过高温产生胶黏反应，单独粘合剂是承受不了高温，所以会发生黑点。

解决办法使用滤网过滤1次后会减少黑点出现，3次过滤后黑点消失，得出结论还是溶液搅拌不均匀所致，粘合剂没有实现完全混合，对样件进行盐雾试验后发现300小时后开始出现红锈，480小时后腐蚀面积开始，720小时盐雾后大面积腐蚀。说明锌铝涂层保护性没有达到要求。

针对此种情况做了如下技术改变，药品调整完成后进行一次过滤，使其混合入药品池内过滤一次，有效减少黑点发生。连续性生产可以设定每周过滤一次药品池，确保2次过滤完成。

在对药品过滤时发现药品池产生大量沉淀，其中含有部分杂质。每4周清理一次药品池可以做到药品更换速度，使其达到定期有新的补充液进入，产品外观细腻光。

其次，对药品规范是基础工作，设备稳定性也是质量保证的一关键点。对设备热电偶进行校准，测量，检测是保证产品合格的最关键因素。只有温度均匀性一致，所生产产品才能达到有效100合格率。

定期对设备进行维护、保养、检修是保证设备稳定性的保障，定期进行维保是生产不可缺少程序。

温度过高会使涂层从青色到银色到微黄到淡黄到焦化发黑，为了保证涂层稳定性。要定期对设备进行保养，对其进行温度测量。

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螺丝君总结

酸雨地区使用要注意使用环境，对于暴露环境使用产品，要严格控制工艺和生产环境事项，综述以上问题总结，锌铝涂层腐蚀老化因素很多，溯源整个过程都会导致保护性失效。既有使用过程，也有非使用过程的自然情况，也有生产过程。

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来源：GAF螺丝君