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結構邊緣頂部涂層的腐蝕發生機制

時間：2024-11-21

各位做現場技術服務工程師的同事/同行們，大家在現場施工過程中可能或多或少都會遇到被涂結構件棱角、銳邊或比較尖銳部位涂層做不上去，漏底、早期銹蝕等現象，小編在工作中就遇到很多次，下面我們一起來了解下這個問題。

“邊緣保持率”or“邊緣覆蓋率”

1. 當涂層材料涂覆于鋼結構的銳邊時，經常會存在一個固有的問題，就是棱角、銳邊、頂端（以下統稱邊緣）經常容易發生遮蓋不良，尤其淺色系涂料更為明顯，后續緊接著會出現早期的銹蝕現象。

2. 在涂裝行業中，一個比較傳統的認知觀點是涂覆的涂層材料在其干燥和固化的過程中，涂膜由于在邊緣處被拉離而導致的邊緣膜厚降低，是邊緣局部腐蝕發生的主要原因，然而，無論是從機械特性角度還是從實踐角度來看，這個觀點不一定正確。

2.1 下面我們就要討論下所謂的“邊緣保持率”或者“邊緣覆蓋率”這一觀點，并且討論下為什么這個觀點并不足以解釋邊緣發生腐蝕的主要原因，同時，我們將討論當前的一些測試方法并不能為說明邊緣涂覆有效性提供了相關的可靠證據。

鋼結構上最難防止腐蝕的部位之一就是結構的邊緣部位，邊緣是兩個平面相交的位置，通常彼此成90°角，行業中傳統觀點認為在這個位置發生腐蝕的主要原因是由于頂部涂層DFT（干膜厚度）的降低，一般認為DFT的降低是由于在固化/干燥過程中涂膜從其頂部被拉離而引起的；在結構邊緣頂部保持足夠DFT的能力被稱為邊緣保持率，定義測定邊緣保持率測試方法的兩個主要標準和規范是MIL-PRF-23236D和NACE標準TM0304，這兩個標準都用頂部處涂層DFT與平面上涂層DFT之比來表示邊緣保持率，公式如下所示：

邊角保持率% = 邊緣頂部DFT / 鄰近平面DFT × 100

其中MIL-PRF-23236D是一個合格或不合格的判定規范；也就是在三個測試樣本中如果邊緣保持率平均值為70%，并且沒有一個樣本邊緣保持率低于50%，那么這種涂料品種就被定義為具有耐邊緣效應的產品。

2.2 但是，按照規范的建議邊緣保持率達到70%的涂料真的能保證邊緣不發生腐蝕嗎？

2.2.1 答案很可能是否定的，邊緣保持防腐的概念和實際邊緣保持率測試所提供的可重現和可重復或者有意義的測試結果可能存在幾個問題，下面就這些問題進行討論：

從定義中我們可以了解，成功保持邊緣測試的關鍵就是涂層的涂覆結果，也就是涂層的DFT均勻一致的涂覆在平坦的兩側以及頂部，實現這一目標的第一個問題是確保涂層在頂部的濕膜厚度與平面的濕膜厚度相匹配，也就是說如果要獲得邊緣保持率的比較結果，前提是比較的平面與邊緣區域的濕膜厚度應該是一致的，這樣在涂膜的干燥固化時在沒有其他因素影響到涂層情況下最終的兩個區域的DFT應該是相同的，否則就無法確定頂部的DFT減少是由于其它作用力產生的結果還是濕膜覆蓋的量不均勻造成的，這兩個標準和規范都沒有要求測量頂部處的濕膜厚度，因此可能永遠都不知道頂部處是否涂抹了足夠或者過多的涂層材料。

例如：將含有50%固體份的涂料以250微米的濕膜厚度涂覆在角件的平面上，平面的DFT表面上將獲得125微米的DFT，但是如果在涂料的應用過程中，在涂層上的任何其他作用力通過干燥固化而贏下涂膜厚度之前，在頂點處僅僅涂覆了150微米的濕膜厚度，則DFT將為75微米，這意味著僅僅通過涂覆程序的變化，邊緣保持率計算結果為60%而無法達到70%邊緣保持率的平均最低值要求，因此，如果不知道頂部涂層的濕膜厚度就不可能知道是否應用了所需的涂料使用量，從而就會影響最終的測量結果。厚度方面的另一個問題是平面上可能具有不同的厚度測量，兩個標準都沒有明確規定如何確定平面的DFT，他們要求對DFT獲取平均值，但沒有具體說明需要進行多少次測量才能建立這個平均值，也沒有具體說明必須在平面上的什么地方進行測量，因此，如果一個平面的DFT為150微米，而另一個平面的DFT為100微米，則DFT平均值為125微米，但在試圖與頂部DFT進行比較時這個所謂的計算平均值是沒有相關性的，最后角件的表面輪廓對于平面上的涂層的DFT測量也會造成很大影響。

2.2.2 涂層的涂覆方式也會產生問題從而影響涂層厚度，將噴涂應用于角件的方式可以在角件上產生較厚和較薄的涂層區域：直接噴涂在平面上會在平面形成足夠的涂層厚度而頂部沒有形成涂層或者完全未噴到；斜噴在平面上可能會造成頂部涂層過厚而平面涂層減少；直接噴涂在頂部處則會導致頂部處涂層減少。

MIL-PRF-23236D要求首先要在平面上噴涂，然后在頂部上直接噴涂，這種噴涂方法的效果將在頂部周圍區域積聚足夠的涂層但在頂部處的涂層厚度將直接減少。

3. 上述情況表明，即使邊緣保持率可以被視為保護邊緣免受底層金屬腐蝕的指標或預測指標，但與測試方法的缺陷抵消了任何有意義的測量邊緣保持率的能力。

本文作者：浩力森表面材料技服部徐慶

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