How to Protect Against Corrosion

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In 2013, the direct cost of corrosion was 3.1% of the 15.1 trillion in U.S. 2013年6月,GDP估计为500美元.7 billionCorrosion 金属是通过与环境相互作用而氧化的电化学过程吗, 是什么导致金属回到了它最稳定的氧化状态. 本文将讨论那些影响腐蚀的因素, 尤其是在涂层的使用方面,涂层是用来保护金属的. Accordingly, 这里将考虑影响腐蚀过程的基本因素,因为它涉及有机涂层的使用.

金属希望处于其热力学最稳定的状态, which, in simplified terms, 物质的自然状态是否处于最低的能量状态. 金属通常以氧化物的形式自然存在.g. iron oxidealuminum oxidezinc oxide etc.),因为氧化物代表它们的最低能态. 氧化发生在阳极(正极),还原发生在阴极(负极)。. 水的存在通常会加速腐蚀, oxygen, and salts (particularly of strong acids).

Figure I – Corrosion of Common Metals
Figure I – Corrosion of Common Metals

图一列出了一系列金属及其抗腐蚀能力. 工业上最常用的金属包括钢(冷轧钢和热轧钢), aluminum, 镀锌钢(热镀锌钢和电镀锌钢)及锌值. 后两种金属基板采用一种 zinc 在钢的表面分别涂覆一层或一层铝/锌层,以提高耐蚀性.

虽然铝和锌不如钢那么高贵,但如果不涂上一层 organic coating在较长一段时间内,它们的耐腐蚀性能优于钢. When steel rusts, the corrosion product (ferric oxide) is loosely attached to the surface, 而在铝或锌/铝合金的情况下, 腐蚀产物在金属表面形成更紧密的附着层,从而降低随后的腐蚀速率(表III).

表III -各种环境下未涂层金属的腐蚀损失(微米/年. 《十大彩票平台》. Schmid, FMJ International, 1988
表III -各种环境下未涂层金属的腐蚀损失(微米/年. 《十大彩票平台》. Schmid, FMJ International, 1988

 

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Waterborne Resin Technology

Waterborne resin 技术是全球范围内使用的最大类型的涂料技术,预计其在整个涂料市场中的份额将继续增长. By 2022, the global market size 预计将超过1460亿美元. 增长在很大程度上是由于在建筑和汽车市场的数量增加 acrylics 是最大的单一类型的水性树脂系统,占水性树脂市场的80%以上.

Driving forces 对于水性涂料的增加使用包括:

  • Lower VOC
  • Ease of cleanup in most cases
  • Decreased fire hazard
  • Lower insurance cost
  • Lower energy use for baked coatings due to the need for less oven make up air
  • The need for decreased levels of petroleum-based materials.

As the May 2014 Prospector article on 水性涂料的流动、流平和粘度控制 表明,水性涂料最大的两类包括 water-reducible and latex, 大部分烘干涂料属于第一类,大部分建筑涂料属于第二类. The term water-reducible 是用来在溶剂中制造树脂,并在水中减少以形成树脂在水中的分散. Latex 另一方面,树脂是在水中通过乳液聚合制备的.

Disadvantages for the use of waterborne coatings include:

  • 蒸发速率对相对湿度的依赖程度高
  • 水的高蒸发热需要2260 J/g,例如,水只需要373 J/g 2-butoxyethanol, a commonly used cosolvent
  • 可还原性树脂涂料的非线性降粘曲线
  • 流量和外观高度依赖于相对湿度
  • 水的表面张力高(润湿性差)则要求添加 surfactants 在许多情况下,这会降低抗湿性
  • 水性涂料比溶剂涂料具有更强的腐蚀性,因此需要内衬容器, plastic or stainless steel to avoid rust
  • 水性涂料在烘烤时更容易爆裂,因为在水从膜上蒸发之前就开始形成膜(见表一)。

然而,材料科学的不断进步包括创新 resin chemistry, surfactants, wetting agents and flow agents 将有助于使水性涂料的持续增长.

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图一表示胶乳涂料系统干燥的各个阶段. 第一阶段涉及水的蒸发. 第二阶段包括水和助溶剂的持续蒸发,直到乳胶颗粒接触并开始聚合形成一层部分干燥的膜.

最后阶段包括持续的聚结和固化(在交联系统中)以形成固化物, dry adherent paint film.

在使用水性涂料的关键考虑之一是增加的作用 humidity in addition to temperature 在这些涂料的应用和固化中起着重要作用. For example, to provide acceptable application properties, 温度和湿度都必须仔细控制,如图二所示. 湿度对含水有机溶剂涂料的影响不容忽视.

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