冷涂鋅的性能和應(yīng)用

李敏風(fēng)

（中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會防火防腐分會，上海 200029）

冷涂鋅又稱涂膜鍍鋅、鋅基涂鍍等，是一種特殊的富鋅材料。從2000年比利時“鋅加”(Zinga)首先進(jìn)入我國重防腐涂裝行業(yè)以來，至今我國已有多家冷涂鋅生產(chǎn)廠家閃亮登場，見表1。

表1 我國冷涂鋅生產(chǎn)廠家Table 1 Producers of cold zinc coating materials in China

此外，美國的ZRC、LUST-OLEUM、加拿大C·R·C、德國WURTH等國外公司的冷涂鋅產(chǎn)品在我國也有一定的銷量?！拔鞅庇佬隆薄ⅰ笆仪f金魚”也研發(fā)出了自己的冷涂鋅產(chǎn)品，且通過了測試，即將批量生產(chǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2013年我國噴涂型冷涂鋅銷售金額(不包括氣霧罐)約為2.5 億人民幣，產(chǎn)量約4 100 t。15 a 來，各類冷涂鋅產(chǎn)品在很多重點(diǎn)工程中得到應(yīng)用，見表2。

1 冷涂鋅材料的特性[1-2]

1.1 防腐性能優(yōu)異

冷涂鋅干膜中鋅粉含量高達(dá)96%，其中“鋅加”及“航特”的冷涂鋅為片狀粉末。在重防腐的腐蝕環(huán)境下，不僅為鋼鐵提供良好的陰極保護(hù)作用，而且冷涂鋅中特殊的樹脂和氧化鋅鹽可為涂層提供屏障保護(hù)作用，因而具有優(yōu)異的防腐性能。

據(jù)報道，按國家鹽霧試驗(yàn)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢測，一般冷涂鋅涂層的鹽霧試驗(yàn)壽命為1 000～2 000 h。其中，“航特”的鋅鋁基涂膜耐鹽霧壽命為1 964 h?！瓣讳\”HX-ZINC96 的耐鹽霧試驗(yàn)壽命已超過了2 000 h。

1.2 使用方便

單組分包裝，使用方便，無混合使用期的限制。施工方式靈活，可刷，可有氣噴涂。在選擇合適的無氣噴漆機(jī)機(jī)型，控制噴涂壓力的基礎(chǔ)上，無氣噴漆法是冷涂鋅最好的涂裝方法。

表2 冷涂鋅工程案例Table 2 Engineering cases of cold zinc coating

1.3 用途廣泛

(1)可單獨(dú)成為防腐涂層，底面合一。有些冷涂鋅生產(chǎn)廠家還生產(chǎn)出具有金屬光澤的冷涂鋅層，如“深圳彩虹”的“銀富鋅”，日本ROVAL 公司的“ROVAL SILVER”等。在它們的干膜中，鋅粉含量在80%以上，又有一定量的鋁粉，涂層既有防銹作用，又有裝飾作用。

(2)冷涂鋅涂層是重防腐涂料良好的配套底層。除醇酸涂料外，它可以與環(huán)氧、聚氨酯、丙烯酸類涂料配套使用，組成復(fù)合涂層，增強(qiáng)防腐能力。

(3)冷涂鋅可用于熱浸鍍鋅、電弧噴鋅層的修補(bǔ)、加厚。特別適用于鍍鋅鋼件焊接安裝后，電焊縫的修補(bǔ)。

(4)可作為混凝土鋼筋的涂層。據(jù)筆者了解，“鋅加”、“ROVAL”、“EPO-ROVAL”、“強(qiáng)力鋅”等均具有國家級“握裹力”測試報告。冷涂鋅涂層對鋼筋的握裹力與環(huán)氧粉末涂層一樣，減少幅度在允許的范圍內(nèi)。在俄羅斯、比利時、香港、臺灣均有工程業(yè)績。在杭州灣大橋的混凝土鋼筋上批量應(yīng)用過比利時的“鋅加”，取得較好的效果。

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1.4 環(huán)保

冷涂鋅的生產(chǎn)和涂裝都涉及到環(huán)境保護(hù)、職業(yè)衛(wèi)生和安全。冷涂鋅具有良好的環(huán)保性能，主要體現(xiàn)在4 個方面：

(1)成分內(nèi)不含Pb、Cr、Hg、Cd等重金屬，大部分冷涂鋅產(chǎn)品可出示相關(guān)報告。

(2)冷涂鋅歸屬厚膜型材料，觸變性能好。經(jīng)充分?jǐn)嚢?，可少加或不加稀釋劑，即可涂裝施工；由于固體分含量高，一次無氣噴漆可獲得較高膜厚，減少有機(jī)溶劑揮發(fā)量，有利于環(huán)境保護(hù)。

(3)絕大多數(shù)冷涂鋅的溶劑和稀釋劑內(nèi)不含苯、甲苯、二甲苯等毒性大的有機(jī)溶劑。

(4)在合理設(shè)計(jì)涂層的配套和涂裝工藝的前提下，冷涂鋅是替代熱浸鍍鋅、電弧噴鋅的最好材料?？蓽p少三廢，降低能耗，能明顯提高環(huán)境保護(hù)的綜合效益。

2 冷涂鋅的配套性能和層間附著力

冷涂鋅材料在我國應(yīng)用發(fā)展15 a 來，主要發(fā)現(xiàn)兩個問題：

一是冷涂鋅與鋼材的附著力。在噴砂清潔度達(dá)到ISO 8501 Sa2?、ISO 8503 粗糙度Rz=40～70 μm 的前提下，很多冷涂鋅產(chǎn)品涂層拉開法測試無法達(dá)到國家對防腐底漆的要求(約3.0 MPa)。在上述諸多的冷涂鋅產(chǎn)品中，附著力表現(xiàn)相差懸殊，高的可達(dá)到5.0 MPa，低的只有1.0～1.5 MPa。

二是配套性能。大量的工程實(shí)踐證明，“鋅加”、“強(qiáng)力鋅”、“鋅盾”等冷涂鋅涂層可以配套環(huán)氧類、聚氨酯類等雙組分中層漆。但也有不少單組分冷涂鋅涂層與環(huán)氧類產(chǎn)品的配套性能不好，附著力低下。廣州某工程完工后已有6 a，包括冷涂鋅涂層在內(nèi)的配套涂層還在往下脫落。

筆者認(rèn)為造成這兩個問題的主要原因是：

(1)冷涂鋅的成膜物質(zhì)及配方。由于制成冷涂鋅的樹脂(成膜物質(zhì))不同，見表3。原材料來源不一，鋅粉含量與狀態(tài)的差異使不同的冷涂鋅在涂層性能上有不同的結(jié)果。

表3 不同冷涂鋅的樹脂類型Table 3 Resins used in different cold zinc coating materials

(2)配套方案及膜厚控制。冷涂鋅涂層內(nèi)鋅粉含量高達(dá)96%，一次無氣噴漆的膜厚不能太厚，否則影響冷涂鋅與鋼材的附著力。若冷涂鋅單獨(dú)成防腐涂層，一次無氣噴漆的干膜厚度控制在40 μm 左右，二次噴涂達(dá)到80 μm 就已足夠。如需與重防腐涂料配套成復(fù)合涂層，則冷涂鋅干膜控制在40～60 μm 范圍內(nèi)。因?yàn)槔渫夸\系單組分材料，當(dāng)環(huán)氧中層漆溶劑極性過強(qiáng)或膜厚太大時，會將冷涂鋅“連根拔起”，發(fā)生涂層脫落。故需嚴(yán)格控制膜厚。

(3)涂裝方式。雖然冷涂鋅可以采用多種方式(滾涂法除外)進(jìn)行涂裝，如刷涂、浸涂、有氣噴涂及無氣噴涂，但無氣噴漆法形成的冷涂鋅涂層附著力最好。

無氣噴涂時，需高度注意下列事項(xiàng)：(1)采用富鋅底漆專用的噴漆機(jī)(包括專用的噴嘴在內(nèi))，壓縮比為32∶1 或33∶1，以減少磨損，利于膜厚與耗量控制；(2)無氣噴漆時，噴漆壓力控制在15.0 MPa 以下；(3)除了噴漆前對冷涂鋅材料進(jìn)行充分?jǐn)嚢柰?，最好邊噴漆邊攪拌，而且需使用氣動機(jī)械攪拌。

3 建議

冷涂鋅已普遍應(yīng)用于重防腐行業(yè)中。在電力和建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)規(guī)范中，對冷涂鋅的配套方案和涂層使用壽命均做了相關(guān)規(guī)定。最近，港珠澳大橋鋼結(jié)構(gòu)重防腐涂層體系中，有2 處指定使用冷涂鋅配套：一是組合梁、鋼主梁、上翼緣板頂面(設(shè)計(jì)指定采用2 道冷涂鋅，單獨(dú)成膜作防腐涂層)；二是箱梁檢查車行走系統(tǒng)非加工配合面(設(shè)計(jì)指定采用冷涂鋅作底層，配套環(huán)氧云鐵中層漆和氟碳面漆)。

港珠澳大橋是世界上最長的跨海大橋，規(guī)定橋柱結(jié)構(gòu)壽命120 a，涂層的使用壽命為20 a，并對每種配套涂料的技術(shù)性能和環(huán)保性能指標(biāo)作了具體的規(guī)定，指定使用“關(guān)西”和“佐敦”涂料[3]。冷涂鋅也用于大橋的鋼結(jié)構(gòu)，卻無一項(xiàng)具體的規(guī)定。

目前，冷涂鋅市場競爭激烈。同是干膜中含96%的鋅粉，冷涂鋅單價最高的“鋅加”要150元/kg 以上，最低的只要50元/kg 上下，其中不乏“魚目混珠”的現(xiàn)象。

為了規(guī)范冷涂鋅市場，使高科技的冷涂鋅材料發(fā)揮其優(yōu)異性能，有幾點(diǎn)建議：

(1)迅速擬定頒發(fā)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，包括行業(yè)和國家標(biāo)準(zhǔn)。在標(biāo)準(zhǔn)中，對冷涂鋅材料的設(shè)計(jì)、用途、物理指標(biāo)[容重、鋅粉含量、固含量、VOC(揮發(fā)性有機(jī)物)、理論涂布率、干燥時間、重涂間隔]和技術(shù)指標(biāo)(耐鹽霧性、耐磨性、硬度、抗?jié)駸嵝院透街?作出具體規(guī)定，以界定冷涂鋅的質(zhì)量，使冷涂鋅市場競爭列入規(guī)范。

(2)加強(qiáng)對冷涂鋅施工性能的研究。目前，包括“鋅加”在內(nèi)的國內(nèi)外冷涂鋅材料，對它們的施工性能研究甚少，特別是在無氣噴漆技術(shù)上，常因不能掌握關(guān)鍵因素而影響涂層質(zhì)量。在海洋工程中，目前，急于尋找一種涂層防腐性能好，又適應(yīng)工廠重防腐涂料的涂裝工藝的新材料來替代熱浸鍍鋅、電弧噴鋅工藝，以達(dá)到環(huán)保、節(jié)能的目的。冷涂鋅生產(chǎn)廠家就應(yīng)該加強(qiáng)它們在重防腐涂裝行業(yè)中的應(yīng)用性研究，提高冷涂鋅的施工性能，以替代熱浸鍍鋅和電弧噴鋅工藝。同樣，在眾多冷涂鋅生產(chǎn)廠家中，很少有廠家能生產(chǎn)與冷涂鋅配套的重防腐涂料。在現(xiàn)代化的涂裝工程中，為保證涂層質(zhì)量，底、中、面配套涂料必須是同一廠家的產(chǎn)品。目前，冷涂鋅產(chǎn)品若與其他重防腐涂料廠家產(chǎn)品配套，事先需做大量的配套性能測試，否則會發(fā)生因配套性能不好而使涂層失效的問題。

(3)繼續(xù)擴(kuò)大冷涂鋅產(chǎn)品的使用范圍，包括冷涂鋅單獨(dú)做防腐涂層，逐步替代熱浸鍍鋅和電弧噴鋅工藝，以及作為混凝土鋼筋涂層。前幾年，“鋅加”、“EPOROVAL”和“強(qiáng)力鋅”均已取得了國家級“握裹力”合格的測試報告，它們是最好的鋼筋涂層。杭州灣大橋混凝土鋼筋上“鋅加”的批量應(yīng)用是最好的工程案例。它可取代耗能極高的環(huán)氧粉末涂料。另外，“鋅加”、“ROVAL”等冷涂鋅材料還取得了高強(qiáng)度螺栓摩擦面摩擦系數(shù)的合格報告。在冷涂鋅涂層厚度為60 μm時，Q235 鋼材的摩擦系數(shù)μs>0.50，Q345 鋼材的摩擦系數(shù)μs>0.52。這使冷涂鋅在橋梁鋼結(jié)構(gòu)、建筑鋼結(jié)構(gòu)等制造行業(yè)擁有較大的使用量。

[1]李敏風(fēng).涂層新材料──冷涂鋅的優(yōu)良特性(1)[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2006,17 (8):58-59.

[2]李敏風(fēng).鋼結(jié)構(gòu)冷涂鋅配套方案[J].電鍍與涂飾,2009,28 (1):64-66.

[3]劉新.從港珠澳大橋談綠色重防腐涂料[C]// 2013年防腐蝕涂料年會論文集.珠海:中國海洋石油總公司科技發(fā)展部,中國石油學(xué)會海洋石油分會,2013:1-5.