摘要：彩色涂层钢板是一种有机涂层钢制材料，具有耐蚀性好、色彩鲜艳、外观美丽、加工成型方便及具有钢板原有强度等优点。国产彩涂钢板经过三十年的生产、应用，已经进入了稳定发展阶段，随着国家近些年的高质量发展，用户对彩涂钢板的性能要求越来越高，特别是在一些大型的工程、恶劣的使用环境等，对耐蚀性等性能要求进一步提高，厚涂层的彩涂板能够满足高性能的要求。

关键词：彩涂钢板；耐蚀性；厚涂层

引言

金属腐蚀的过程通常分为两种可能的主要机理，即化学机理和电化学机理。化学腐蚀是根据化学的多相反应机理，金属表面的原子直接于反应物的分子相互作用。常见的化学腐蚀形式是气体腐蚀，也就是金属自身的氧化过程（与氧分子之间的化学反应），或者是金属与活性气态介质（如二氧化硫，硫化氢，卤素，二氧化碳等）在高温下发生的化学作用。电化学腐蚀则是最常见的一种破坏金属的腐蚀。金属腐蚀中的绝大部分均属于电化学腐蚀。对于户外建筑卷材而言，在日久天长的户外环境下，高温、潮湿大气、酸雨等，这些对金属的腐蚀均为电化学腐蚀。如下图所示，电化学腐蚀的方式和呈现形式通常分为两种：

1）电化学腐蚀引起的金属类基材腐蚀 （图表 1-左）

涂覆在金属基材上的漆膜主要作用为保护金属基材。通过阻隔氧分子和水分子直接和金属铁Fe分子接触，从而起到阻止电化学腐蚀反应的发生。为了改善漆膜的防腐性能，需要提高漆膜的致密性，即漆膜自身的交联密度，以此延缓漆膜在户外条件下的降解，起到长期防腐的作用。

2）电化学腐蚀引起的漆膜起泡和剥落（图表 1 – 右）

当漆膜的致密度过高，漆膜的柔韧性随之下降。然而户外温度随季节而变化，四季循环带来的温差容易导致较硬漆膜开裂和起泡。因此，在提高漆膜致密度的同时，也需要进一步提高漆膜和金属基材之间的附着力，避免因水分子进入带来的漆膜气泡和最终的漆膜开裂。

钢湛江钢铁通过实验（图表 1）表明，彩涂板涂层随着底漆和面漆层的漆膜厚度提高，耐腐蚀性能提高很多。这主要是因为涂层的屏蔽作用，更厚的漆膜可以延缓水气和氧分子及其他腐蚀介质的穿透。这些小分子必须透过涂层才能接触钢铁表面，而穿过涂层的快慢直接影响着腐蚀的速度。一般来说，彩涂板涂层越厚，水和氧及其他腐蚀介质穿过涂层的时间越长，表现为耐腐蚀性越好。

1、实验部分

1.1仪器设备

Q-FOG连续喷雾盐雾箱，千分尺，Fischer PHASCOPE涡流膜厚仪

1.2样板来源

根据耐腐蚀机理，影响彩涂层防腐蚀性能主要有基板类型、涂料、以及涂层的交联度等相关因素。这些基本影响因素需要通过具体的实验来进行论证。因此，根据不同的条件我们从机组产线选取实验需要的彩涂板。

按实验要求抽取机组相对应的产线彩涂板，取样规则见图表 2。

这些样板的选取包括如下方面：

1）三种不同类型的基板，Z-镀锌板，AM-高铝锌铝镁板，XM-中铝镀铝锌板；

2）四种不同精涂PVDF面漆颜色，白灰，若铝灰，草木灰，交通白；

3）不同膜厚条件，初涂膜厚为5±1μm，10±1μm，15±1μm；精涂膜厚为20±1μm；

4）三种初涂不同烘烤条件，PMT为232℃。241℃，249℃。

这些选定的产线板后续进行膜厚的测试及耐中性盐雾性能的评估（图表 2）。

1.3检测方法

将选定的样板按下述方法检测膜厚和耐中性盐雾性能。

膜厚测试：参照GB/T 13448-2019国标中相关涂层厚度测定方法进行测试。

耐中性盐雾性能：参照GB/T 13448-2019国标中耐中性盐雾试验进行测试，按照GB/T 1766-2008国标进行结果评定。

耐盐雾测试时长为2000小时。

2、结果和讨论

2.1基板对盐雾的影响

目前，宝武集团在湛江的涂装产线主要使用的钢材基板有镀锌板，中铝锌铝镁板，高铝锌铝镁板，根据实际生产使用量和客户需求，此次实验选择了TDC51D+Z，TDC51D+AM，TDC51D+XM这三种基材。

众所周知，在基板涂装前都会对钢卷进行预处理工作。宝武集团湛江钢铁彩涂机组共预处理共设有6个槽体，在一楼二楼各3个对称分布，1号槽为碱洗槽，主要除带钢表面的粉状铁粒和杂质、油脂，使带钢具有清洁的表面以及对表面有活化作用，2号、3号槽为热水漂洗槽，主要对碱洗后的表面残留物清洗，4号槽为复合氧化槽，对表面进行复合氧化，配合化学辊涂段对带钢表面进行预涂膜处理，目的在于提高和改善基板的防锈性与涂漆的粘附性，5号、6号槽为热水漂洗，清洗干净表面残留物。

鉴于这个实验选择的基板都是0.8mm的厚板，膜厚控制初涂5±1μm，精涂20±1μm，所以产线速度适当降低控制在110m/min，辊速比和涂料粘度设置见图表 3。

从测试结果显示，镀锌板（TDC51D+Z）的耐盐雾划线和平板盐雾结果略差于锌铝镁基板(包括AM和XM)，切口盐雾结果三种基板差异不大。总体而言锌铝镁板的耐腐蚀性好于镀锌板。锌铝镁板发生腐蚀时，MgZn2相、Al相等会逐步电离,结合 OH - 生成致密有序的富Mg腐蚀产物、 Zn6Al2(OH)16CO3 · 4H2O 及碱性锌盐等，降低溶解氧的扩散速度，相对于镀锌板能更好的抑制腐蚀。

后续实验全部选择在DC51D+AM基材上涂装的氟碳面漆相关的彩涂板。

2.2涂层颜色对盐雾的影响

众所周知，氟碳涂料因其优异的耐候性能，被广泛使用在各种不同的高端涂料行业，卷材上使用的氟碳涂料也是因其具有超出其他涂料的耐候性。氟碳树脂中的C-F键的键能大，键距短，决定了其异常稳定的性能，能非常好的抵抗高能级的紫外线。大个的氟原子提供的空间位阻效应进一步保证了整个分子结构的稳定。

本次实验选取了宝武集团湛江产线机组上已稳定供货的产品进行测试。

鉴于这个实验选择的基板都是0.8mm的厚板，膜厚控制初涂5±1μm，精涂20±1μm，所以产线速度适当降低控制在110m/min，辊速比和涂料粘度设置见图表 3和图表 4。

不同颜色面漆在中性盐雾试验后的测试数据见图表 5。

从表格中数据可见，PVDF面漆不同颜色（白色、灰色）对于耐盐雾腐蚀无明显差异。

2.3初涂底漆不同膜厚对盐雾的影响

卷材涂料的底漆主要功能是1）增强涂层与基材的之间的附着力和结合力，同时与面漆良好的结合力，有效避免涂层脱落或龟裂，保证面漆的加工性能和耐候性能；2）保护基材免受外界因素的侵蚀，如紫外线、水和氧气等，从而延长涂层的使用寿命。因此对我们通过对初涂底漆膜厚进行不同程度的调整来确认对彩涂板耐腐蚀性能的影响。

由于高膜厚产品在烘烤固化过程中，溶剂量较大，按照普通膜厚烘烤工艺，底部溶剂较难挥发出来，产品表面有小气泡产生的风险较大，本次实验按照非常规工艺方法，改试阶梯式炉温，减缓溶剂挥发速率，确保表面无小气泡缺陷产生。

实验选择的基板都是0.8mm的厚板，初涂底漆膜厚分别为5±1μm，10±1μm，15±1μm，面漆涂层膜厚为20±1μm不变，产线对工艺进行了不同的设定。

初涂底漆5±1μm，产线速度适当降低控制在110m/min，辊速比和涂料粘度设置见图表3。

初涂底漆10±1μm，产线速度需降低至60m/min，辊速比和涂料粘度参考图表 6。

初涂底漆15±1μm，产线速度需降低至60m/min，辊速比和涂料粘度参考图表 7。

不同底漆膜厚在中性盐雾试验后的测试数据见图表 8。

通过图表 9和图表 10能够看出底漆膜厚的增加，底漆的致密性也随之提高，因此盐雾划线腐蚀和切口腐蚀都随之降低，可以增加提升彩涂板整体的盐雾耐腐蚀性能。

2.4初涂底漆不同PMT对盐雾的影响

如前所述底漆是对彩涂板的盐雾耐蚀性有着很大的作用，因此提高底漆的交联度也是改善彩板耐腐蚀性能的一个方向，在涂料不做变更的前提下，提高底漆的烘烤温度（PMT）至241℃和249℃，来确认对彩涂板耐腐蚀性能的影响。

实验选择的基板都是0.8mm的厚板，初涂底漆膜厚为5±1μm，面漆涂层膜厚为20±1μm不变，产线对工艺进行了不同的设定

底漆PMT:232℃，面漆PMT:249℃，产线速度控制在110m/min，辊速比和涂料粘度设置见图表 3。

底漆PMT:241℃，面漆PMT:249℃，产线速度控制在60m/min，辊速比和涂料粘度设置见图表 11。

底漆PMT:249℃，面漆PMT:249℃，产线速度控制在60m/min，辊速比和涂料粘度设置见图表 11。

不同底漆PMT在中性盐雾试验后的测试数据见图表 12。

对盐雾结果进行分析见图表 13。从分析图示可见，底漆PMT的提高对盐雾没有明显改变，主要原因是宝武集团湛江产线的烘烤已很充分，底漆交联已接近最高，因此再提高PMT，已无法再提升交联度，所以在宝武集团湛江产线提升底漆PMT对改善盐雾腐蚀无明显帮助。

结论

综上所述，基于电化学对金属的腐蚀原理，结合实验结果可以得出以下结论

1、预涂卷材所使用的金属基材在耐腐蚀表现上有一定差异，锌铝镁板由于基材特性原因表现出比镀锌板更好的耐腐蚀性，后续在建材板市场会更多的推广使用；

2、对于本身具备高耐候高耐腐蚀的氟碳面漆体系而言，由于其超高的耐性，从而并未发现氟碳面漆颜色体系改变而带来的耐腐蚀变化；

3、彩涂板的耐腐蚀表现和底漆漆膜的厚度以及涂料的涂装工艺有很明显的相关性。漆膜越厚，耐腐蚀性能越好；

4、由于在宝武集团优异的产线上，漆膜达到了良好和充分的烘烤，因此基于目前的数据并不能得出烘烤温度对耐盐雾的影响。