MP雜志腐蝕防護(hù)技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)2015年度獲獎(jiǎng)項(xiàng)目介紹
——易安可合金鈍化＋柔性陶瓷多功能復(fù)合涂料技術(shù)

1 技術(shù)背景

美國(guó)國(guó)家阿綱實(shí)驗(yàn)室對(duì)世界范圍內(nèi)的鋼材和水泥腐蝕情況進(jìn)行了大量研究，發(fā)現(xiàn)在印度德里神廟門口矗立的德里鐵柱，已經(jīng)具有1400多年歷史，依然沒有腐蝕。

印度德里鐵柱

科學(xué)家們深入研究發(fā)現(xiàn)，這個(gè)古老的鐵柱表層含有非晶體的鐵氫氧化物、磁鐵礦物和晶狀磷酸鹽。在銹蝕形成的初期，銹層包括纖鐵礦γ-FeOOH和針鐵礦α-FeOOH。但隨著時(shí)間的推移，在磷酸根的催化作用下，一些金屬氧化物轉(zhuǎn)化成了非晶體的六方纖鐵礦δ-FeOOH，在金屬表面形成了一層與基材共價(jià)的合金鈍化層。

德里鐵柱表面結(jié)構(gòu)示意圖

在此發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)上，阿綱國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Argonne National Laboratory）開發(fā)出磷酸鹽陶瓷材料。這種陶瓷材料已在核工廠和軍事領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。之后，企業(yè)家托尼科林斯（Tony Collins）通過(guò)Arun Wagh博士的書《化學(xué)合成磷酸鹽陶瓷材料》了解了這種材料，并向阿綱國(guó)家實(shí)驗(yàn)室購(gòu)買了其商業(yè)應(yīng)用的使用和開發(fā)權(quán)。通過(guò)隨后的不斷開發(fā)和研究，合金鈍化+柔性陶瓷的多功能合金復(fù)合涂料技術(shù)誕生。

2 技術(shù)簡(jiǎn)介

2.1 技術(shù)原理

該技術(shù)A組分是磷酸鹽，B組分是包含礦物和金屬氧化物的懸浮液。當(dāng)A組分和B組分相遇即產(chǎn)生放熱反應(yīng)，使涂層在數(shù)分鐘內(nèi)升溫3℃～8℃。這種放熱反應(yīng)將基材中的鐵、B組分中的金屬氧化物、A組分中的磷酸鹽形成合金鈍化層。該合金鈍化層是一種穩(wěn)定的金屬?gòu)?fù)合物，會(huì)隨時(shí)間增長(zhǎng)至約50 nm到約2μm。

用催化形成非晶體δ-FeOOH層的方法會(huì)激起鋼鐵自然保護(hù)機(jī)理，涂料噴涂到基材上發(fā)生兩種反應(yīng)：

（1）金屬（鐵）和酸之間的反應(yīng)（形成惰性層，保護(hù)金屬不受腐蝕）。

（2）酸和基體之間的反應(yīng)（形成陶瓷層，保護(hù)惰性層不損壞并提供自修復(fù)性能）。

在放大到6 500倍的電鏡下可以明顯看出，基材與合金鈍化層之間是極其致密的。

金屬-涂層界面的橫截面掃描電子顯微鏡照片

2.2 鹽霧試驗(yàn)結(jié)果

采用更嚴(yán)苛的試驗(yàn)方法，使用了3%的氯化鎂，在50℃下進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)。而且試件基材并未進(jìn)行噴砂，只采用了高壓水清洗。試驗(yàn)結(jié)果見下圖。

涂板鹽霧試驗(yàn)情況

2.3 耐火檢測(cè)結(jié)果

哥倫比亞分析實(shí)驗(yàn)室（Columbia Analytical Services）對(duì)該技術(shù)的分析結(jié)果證實(shí)，該技術(shù)不含VOC和有害氣體，沒有閃點(diǎn)，沒有有害廢棄物處理問題，其火焰蔓延指數(shù)為零。2013年4月，中國(guó)國(guó)家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心依據(jù)GB8624-2006《建筑材料及制品燃燒性能分析》對(duì)該技術(shù)制作的涂料試件進(jìn)行了檢驗(yàn)，燃燒性能達(dá)到最高等級(jí)A1級(jí)（不產(chǎn)生任何煙氣危害，火焰蔓延指數(shù)為零）。

2.4 柔韌性

經(jīng)由第三方實(shí)驗(yàn)室Weldon Labs的測(cè)試人員Dwight Weldon的測(cè)試結(jié)果表明，合金鈍化加柔性陶瓷復(fù)合涂料技術(shù)形成的漆膜的可折彎度為19%。要數(shù)倍于鋼鐵應(yīng)用的實(shí)際需要。

2.5 其他優(yōu)越性

包括零VOC，無(wú)霉變，可高濕度施工，施工快速交付，涂層缺陷易顯性，涂層損傷高容忍，增加基材耐疲勞能力，等。

2.6 NACE評(píng)價(jià)

2014年7月，NACE（美國(guó)國(guó)家腐蝕工程師協(xié)會(huì)）主辦的《MP》雜志邀請(qǐng)?jiān)谑澜绺鞯剡M(jìn)行腐蝕控制的行業(yè)，包括個(gè)人、公司、組織、政府機(jī)構(gòu)，提名第三屆腐蝕（防護(hù)技術(shù)）年度創(chuàng)新獎(jiǎng)的候選項(xiàng)目?？偣蔡崦?1個(gè)創(chuàng)新項(xiàng)目，代表了在涂層和里層、陰極保護(hù)、材料和設(shè)計(jì)、儀器設(shè)備、測(cè)試、完整性評(píng)價(jià)、化學(xué)處理、以及其他腐蝕防護(hù)和減輕技術(shù)方面所取得的突破性進(jìn)展。2015年3月16日，在美國(guó)德克薩斯州達(dá)拉斯舉行的NACE國(guó)際部2015年腐蝕會(huì)展上宣布了得到最高評(píng)級(jí)的8個(gè)年度腐蝕防護(hù)技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)項(xiàng)目，涂料項(xiàng)目有3個(gè)，包括易安可合金涂料。

易安可合金鈍化+柔性陶瓷多功能復(fù)合涂料技術(shù)的NACE評(píng)語(yǔ)及目前應(yīng)用情況可訪問www.eoncoatchina.com。

易安可涂料科技（北京）有限公司

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