1950年以前,人們普遍認為涂料是作為屏蔽層來(lái)保護鋼材,阻止水和氧到達鋼材表面,后來(lái)研究發(fā)現,水和氧透過(guò)漆膜的滲透率遠遠高于裸鋼腐蝕的消耗速率,因此,發(fā)現不能只用涂料的屏蔽作用來(lái)解釋涂料的有效性,漆膜的導電性可能也是控制防腐蝕程度的一個(gè)變量。
據推測,高導電性涂層防腐蝕性差,低導電性涂層防腐蝕性較好,實(shí)驗也證實(shí)了具有非常高導電性的涂層,其防腐蝕性也差,然而,在比較了一些相對低導電性的涂膜時(shí),其導電性和防腐蝕性之間的關(guān)聯(lián)性不大,高導電性涂膜的失效也可能是由于其高透水性,然而一些學(xué)者相信有機涂層的導電性至少是防腐蝕的影響因素之一。
現在人們對完整涂膜對鋼的腐蝕保護的認識很大程度上是基于Funke的研究。他發(fā)現在早期的工作中有一個(gè)重要因素沒(méi)有被足夠重視,就是當
水存在時(shí)涂層對鋼的附著(zhù)力
Funke認為當水透過(guò)完整的涂膜時(shí)能置換鋼表面上的一些涂膜。在此情況下,涂膜呈現
很弱的濕附著(zhù)力
此時(shí)水和溶解于水中的氧直接與鋼表面接觸,因而引起腐蝕。當腐蝕進(jìn)行時(shí),產(chǎn)生亞鐵離子和氫氧根離子,在涂膜下形成滲透池。產(chǎn)生的滲透壓可以提供足夠的力從底材上剝離更多的涂層。滲透壓的范圍可在2500~3000kPa之間,而有機涂層抗剝離的力非常低,僅為6~40kPa,因而將產(chǎn)生很多氣泡并擴延,從而暴露出更多未保護的鋼表面,氣泡也可通過(guò)非滲透壓機理而形成,由于氣泡在涂層中的張力較小,在涂層模量足夠高時(shí),可壓制氣泡的形成。
無(wú)論是滲透壓機理還是非滲透壓機理,屏蔽涂層能防腐蝕的關(guān)鍵是要具有足夠的附著(zhù)力、才能抵抗取代作用力。
從兩種機理可預測,若涂層在微觀(guān)上及宏觀(guān)上均覆蓋鋼的全部面積,并且,若在所有的界面上都能達到很強的濕附著(zhù)力,則該涂層能無(wú)限地保護鋼不被腐蝕。然而,在實(shí)際施工時(shí)要使涂料達到上述這兩個(gè)要求是困難的,例如,由于金屬表面納米級或微米級的粗糙度,這些表面的空穴因空間位阻的原因不能完全被基料分子填滿(mǎn),這些沒(méi)被保護的空穴,盡管小,但也足夠允許局部水分子的積聚,形成腐蝕電池的介質(zhì)。因此,除了濕附著(zhù)力之外,低的透水性和透氧性也有助于防腐蝕,在任何場(chǎng)合,若是附著(zhù)力差,防腐蝕性也差;但若是附著(zhù)力尚好,低的透水性和透氧性可使附著(zhù)力喪失的時(shí)間延長(cháng)到足夠長(cháng),從而在許多實(shí)際環(huán)境下具有足夠的防腐蝕性。
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