金屬涂層檢測失效的主要原因

現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)涂層系統(tǒng)的表層和中間層基本上都屬于金屬涂層的檢測范圍。金屬涂層的失效意味著金屬長時間暴露在大氣中，導(dǎo)致涂層的各種物理和化學(xué)性質(zhì)衰減，失去其原有性能，部分或完全失去對基礎(chǔ)金屬材料的保護。為此我們在對金屬涂層反復(fù)的檢測后，發(fā)現(xiàn)如果金屬涂層失效破裂，腐蝕因子就會大量滲透到金屬基材的底面，導(dǎo)致金屬涂層或金屬基材的腐蝕。腐蝕產(chǎn)物的形成和積累可能導(dǎo)致金屬金屬涂層的附著力降低。所以，了解金屬涂層失效原因，是金屬涂層檢測研究的一個重要方向。

一、金屬涂層檢測失效原因-光降解老化問題

在影響金屬涂層室外老化的因素中，太陽紫外線被認(rèn)為是導(dǎo)致降解的最重要因素。通常認(rèn)為金屬涂層的光降解機理是自由基反應(yīng)機理。自由基 - 產(chǎn)物自由基濃度通常是非常低的穩(wěn)態(tài)值，因此基于分子遇到的機會，自由基和自由基更容易被遇到，因此上述反應(yīng)不斷進行。在金屬涂層老化性能檢測中，我們發(fā)現(xiàn)一些小分子，如酮，醇，酸等，這些小分子很容易被水沖走。由于組合物的不斷損失，涂層收縮并且厚度減小，這容易導(dǎo)致涂層脆化和開裂。如果涂料含有顏料，涂料聚合物的損失將有效地增加涂料表面上顏料的體積濃度。結(jié)果，表面層相對脆，內(nèi)層更有彈性，這使得涂層的表面層粉化并深裂。雖然光致自由基降解可以被認(rèn)為是解釋一些小分子量氧化物源，但是不可能分辨出分子中的哪種特定反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)生的小分子量氧化物，例如過氧化物，乙醛和酮。

二、金屬涂層檢測失效原因-水降解老化問題

由于涂層在室外大氣環(huán)境中受到陽光中紫外線的作用而降解，因此它也會受到來自不同通道的水的水降解反應(yīng)。如果涂層中存在一組酯，醚，醇，胺等，則涂層更可能水解。 拜恩工程師認(rèn)為在樹脂體系的固化位置容易發(fā)生水降解，導(dǎo)致涂層老化。對金屬涂層檢測后發(fā)現(xiàn)，使用三聚氰胺作為交聯(lián)劑在老化過程中起著非常重要的作用。還發(fā)現(xiàn)在潮濕的環(huán)境中，涂層的老化速度比干燥的環(huán)境要快， 由于金屬涂層的分子鏈經(jīng)歷光降解，因此產(chǎn)生許多親水基團。大多數(shù)金屬涂層老化試驗顯示 ，水溶解經(jīng)常在光降解后發(fā)生。光降解和水降解過程相互促進，不是分離的。

三、金屬涂層檢測失效原因-涂層發(fā)泡、起鼓問題

涂層起泡、起鼓是金屬涂層檢測失效原因最常見的病害現(xiàn)象之一，它是由于涂層附著力檢測指標(biāo)沒有達到要求，從而導(dǎo)致涂層表面升起圓鼓形狀的突起。金屬涂層起泡通常是由于涂層防腐能力不足的最直觀的外在表征，這是由于不論是漆膜吸水膨脹、析氫、電滲透、相分離、滲透壓，還是由于腐蝕因子因水、氧和離子滲透到金屬母材與涂層界面處產(chǎn)生電解液，都會導(dǎo)致腐蝕鋼鐵形成的腐蝕產(chǎn)物（Ｆｅ：Ｏ，、Ｆｅ，０４等）產(chǎn)生體積膨脹，從而使涂層內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，而當(dāng)這些內(nèi)應(yīng)力超過涂層與金屬母材的附著力時，涂層就會產(chǎn)生起泡現(xiàn)象，而這會使涂層脫離母材金屬表面，從而喪失其對金屬母材的防腐蝕保護作用。起泡的涂層隨后破裂、脫落，進而形成腐蝕坑，從而使金屬基材缺乏涂層的有效保護，以致金屬直接暴露于大氣環(huán)境下，進而導(dǎo)致金屬的銹蝕。金屬涂層的附著力檢測指標(biāo)，通常來自氫鍵的次價力和分子力，均可達到４０ＭＰａ以上，該力足可以保證涂層牢固的附著于金屬表面上。但是當(dāng)金屬涂層表面被水浸濕后，水分子則可以透過涂層并滲透到金屬表面，介入和置換并取代金屬表面活性點與涂層中極性因子之間的吸附，使涂層附著力降低。所以金屬涂層的耐水性檢測指標(biāo)，濕附著力檢測指標(biāo)，以及濕態(tài)剛性檢測指標(biāo)對涂層抵抗起泡起著至關(guān)重要的作用。

通過金屬涂層檢測，了解其失效機制，對于金屬涂層施工工藝及質(zhì)量評定都極具參考價值。我們可以對金屬涂層厚度和金屬表面處理進行改進。金屬涂膜的厚度不應(yīng)太薄或太厚，應(yīng)根據(jù)涂膜的不同用途嚴(yán)格使用不同的涂層厚度。在金屬表面處理中，表面處理占各種結(jié)構(gòu)因素的約50％，并且可以看出表面處理對涂層的使用壽命至關(guān)重要。表面處理是涂層構(gòu)造的第一步，也是確定涂層壽命長度的關(guān)鍵步驟。因此，對于金屬表面的處理，優(yōu)選噴砂，其可以形成金屬表面的一定粗糙度，并且金屬的表面粗糙度不應(yīng)超過加工過程中漆膜厚度的1/3，因此可以添加漆膜和薄膜。金屬表面的結(jié)合力延長了金屬涂層的使用壽命，從而更好地延長了金屬的使用壽命。