防腐涂层起泡缺陷原因分析及控制措施

摘要：钢铁防腐涂层的施工中经常发现因各种不同原因引起的涂层起泡现象，因此，造成了
涂层缩孔、针孔、鱼眼等不同的涂层弊病。泡的存在严重影响了涂层的保护效果、外观检验。本文分析了起泡产生的不同原因和容易引起的各种涂层缺陷，对确定防腐涂层的修补方案具有指导意义。

随着钢铁涂装防腐工业的快速发展，涂料的品种、档次不断升级，涂装施工设备及方法不断更新，人们对防腐涂层的保护性、装饰性提出了很高的要求，因此，涂料的表面状态十分引人关注。泡的存在，严重影响了涂层的外观效果，往往会造成涂膜缩孔、针孔、疵点、鱼眼等弊病。涂层起泡问题，已不仅影响到涂膜的保护效果，而且也大大影响了涂层的装饰效果。

1 泡的特征及分类

起泡可由多种涂装弊病引起。起泡区域的共同特性是泡首先产生在涂膜附着力最弱点的地方。泡有大有小，以单个或群体的方式存在，因此按其形态可分为泡和泡沫两种。将泡破开，泡内可能含液体、蒸汽、其他气体或结晶物，但也可能是干泡，按泡内所包含物质可分为气泡、水泡和加渣泡。起泡通常是伴随涂料固化或涂层老化过程发生的，从此意义上说，起泡可分为膨胀起泡和腐蚀起泡两种。在任何情况下，起泡的结果可能是泡的尺寸变大，集合在一起，形成大片涂膜脱层区域，产生表面缺陷，导致涂层的防腐蚀效果下降，甚至消失。起泡若发生在底漆（接触钢铁
表面的第一度涂层）中，还可能因此导致一个钢铁表面的电位差，产生大阴极小阳极的加速电化学腐蚀的原电池，引发点蚀现象产生。

2 起泡的原因分析

2.1 潮湿蒸汽起泡

泡的形成尽管最初可能有多种原因，但最主要最常见的原因是由于涂层内存在潮湿蒸汽或其它蒸汽等，例如：空气或溶剂蒸汽。涂料脱层的集中区域(即：起泡区域)可能在涂层与底材的界面上或产生于多道涂层体系时的涂层之间。由于涂层在早晨的阳光中受热，然后处于夜间低温和潮湿的条件下，当涂层内的蒸汽因温度升高而膨胀，通常首先出现起泡。这种起泡的尺寸多依赖于涂料对基材表面的附着力、泡内液体或气体的压力以及为了跟涂料基材的附着力保持平衡而将涂膜拉伸反向顶起的程度。此类起泡的原因可能有以下几个方面：

（1）涂料中的可溶性颜料。某些颜料在潮湿蒸汽透过涂膜时，能将其吸收，或者甚至能将潮气吸入涂膜以满足其吸湿性。用于多道涂层体系时，当下一度涂层固化后，可能会由于温度升高等原因，潮湿蒸汽从颜料中挥发出在下一度涂层中形成起泡。

（2）可溶性化学盐类。如果底材或涂层表面处理不当，后续涂层施工后，可溶性化学盐类被保留在底材上或涂层之间，则会发生渗透作用，将更多的潮气吸入涂层，导致涂层起泡。

（3）其他污染物。底材上或待复涂的涂层表面上如果存在油、腊或灰尘等污染物，则会导致后续涂层的附着力不好。潮湿蒸汽会透过涂层进入此类区域，从而保留在那里，当由于温度变化等原因造成蒸汽膨胀或挥发时，潮气很可能会利用该处附着力不好的弱点，进而形成起泡。

2.2 溶剂挥发、涂膜固化起泡

涂料形成保护涂膜时的形成方式将影响涂膜的表面状态。涂料制造工业普遍认为涂料固化基本上可分为非转化型和转化型两大类。这两种固化方式的涂料在特定的条件下都会产生起泡现象。

（1）非转化型涂料。非转化型涂料内的溶剂随涂层固化和温度升高而释放，经过涂装形成的湿膜时，尚有部分的挥发溶剂，其他溶剂已在涂装过程中挥发到大气中，另外一些涂料中溶剂不适当的挥发也会造成溶剂残留。溶剂的保留能力除与溶剂的挥发速度和外部条件有关外，还与它们与溶质的相互作用及填料的吸附性等有关。涂料中残留的溶剂就像增塑剂一样，会使涂膜变软。由于溶剂对水有一定的敏感性，残留溶剂能增加涂膜对水的吸收和涂料中潮气的转移。如果涂料
本身的粘结不牢，则其耐水性下降，会引起附着力丧失，致使涂层起泡。

（2）转化型涂料。转化型涂料在固化过程中，可能会因钢铁表面温度低于环境温度，导致表层涂料温度高迅速固化成膜，在下层涂料的固化反应中挥发的溶剂或稀释剂在涂层表面顶出而产生起泡。

2.3 化学反应起泡

涂层搭配不合理，被涂表面残存部分和涂料反应产生的化学物质也会导致起泡。

（1）涂层的不相容性。有时选择底漆时不知将使用何种面漆。如果使用了不合适的底漆(例如：醇酸通用底漆)，然后用高性能涂料复涂，该系统可能因没有必需的附着力或物理性能为高性能涂料提供合适的附着，而导致某些高性能涂料中的溶剂会使底漆从底材上脱离起鼓，起泡。

（2）做特殊处理的表面，如镀锌表面，新鲜的镀锌表面可能残存做钝化处理时残留在镀锌表面的酸或碱，当其表面进行新的涂层施工时可能会发生反应，形成起泡现象。

2.4 阴极保护起泡

阴极保护（CP）系统常用于增强作浸渍使用或埋藏使用的涂层。起泡通常与靠近牺牲阳极所产生的较高电压（或超电压）有关，或者与外加电流设置太高有关。在这些条件下，起泡的部分原因是由于超高电压触及钢板底材产生氢气所致。这通常是因为涂层存在诸如针孔或涂膜厚度低等缺陷，在这些地方阴极保护系统可聚集其能量损坏涂层。对于采用阴极保护系统的涂层应先测试其抗阴极剥离性能。这种涂层应具有高附着强度和高绝缘强度。

2.5 不良的被涂表面状态起泡

多孔性底材残留的气体也会引起涂膜起泡。通常有机涂料涂布在无机底材上，且表面温度较高时
易出现起泡现象。此时泡的生成速度极快，易破裂而露出底材。这类泡可通过施涂渗透型底漆而消除。渗透型底漆通常黏度低，成膜薄，能迅速干燥，并有足够时间渗透。避开高温时间施工等也可避免此类气泡。

涂覆特殊表面状态的涂层时也容易产生起泡现象，如无机锌涂料吸收水分固化后，其表面状态多
孔，并附着大量锌盐，如不进行处理直接涂装下度涂层常会因其多孔的表面状态产生大量的气泡。施工人员可施工稀薄涂料（添加大量稀释剂稀释的涂料），能够渗透无机锌涂料多孔表面，这种特殊设计的涂料称作过渡涂层或者防泡层。

2.6 涂装的不正确操作造成起

（1）快干涂料如乙烯和氯化橡胶涂料最易出现起泡。由于采用了不适当的喷涂压力产生喷雾或溶剂逃逸，快干表面使油漆中的空气不能带走，从而形成起泡，此种表面气泡产生较多，容易产生泡沫。

（2）在涂料喷涂施工中由于喷枪离被涂表面太近，而迫使气泡进入涂层也是涂层起泡的一个重要原因。施工人员应保证适当调节喷枪，在距表面的最佳距离施工涂料，确定涂料在表面上充分流动，润湿表面并以多道薄层和重叠50％的方式施工涂料也能有效地防止起泡。

（3）为使涂料充分固化，所有溶剂必须全部挥发，所以，挥发型涂料不应施工太厚的涂膜。如果施工过厚涂膜，可能会有溶剂残留在涂层内部。残留溶剂处在溶剂挥发后最终变为空隙，形成气泡。

3 涂层起泡的控制

综上所述，根据涂层起泡的原因分析涂层起泡控制可从下面三个方面下手：一是涂料生产过程控
制，比如溶剂挥发率或树脂含水率、颜填料吸湿性等；二是涂层设计，比如不同类型涂层的搭配、阴极保护区域内涂料的选择等；三是涂料施工时的控制。首先，要加强生产管理。涂料生产时，严格控制所用颜料、填料及溶剂的含水量；在底漆配方中，尽量避免使用可溶性的填料；使用溶剂要兼顾其挥发平衡，避免溶剂过多残留；在高湿环境中，使用渗透性低的基料。其次，应尽量按照专业涂层设计人员的设计进行施工，或尽量采用具有认证机构认证的涂装配套系统，避免因不搭配的涂层施工造成涂装缺陷。最后要加强施工管理。施工时要避免高温、潮湿等不良气候环境，被涂装表面温度应保持在露点温度3摄氏度以上，相对湿度不高于85％；施工前如果涂层遇雨或凝露、结霜等，要使其干燥后，方可涂刷下一道涂料；施工时应根据涂料说明书在涂
料公司的技术服务的指导下进行施工，采用合理的施工修补方法相搭配，特别注意双组分涂料应有一定的熟化期，从而避免混合不均匀和反应产生热，引起气泡；控制涂层厚度，降低其透水性；控制表面处理的最终状态，注意表面粗糙度、表面清洁度。粗糙度太大易产生漏涂、空穴，必然引起气泡；待涂表面一定要保持清洁，不得留下电解质、粉尘、油脂等影响涂料附着力
的杂质；制品使用和保存时，尽量避免高温、高湿环境，减少直接与水接触的机会；涂刷多孔性基材时，应先涂刷渗透性好的封闭底漆或喷涂防泡层，尽量驱除孔内残留空气、溶剂等残留物。

4 结语

综上所述，涂层的起泡原因比较复杂，我们应针对不同成因造成的起泡缺陷进行分析，根据其产生的原因采取控制措施，避免在生产和使用中的涂层起泡现象，从而得到一个完美的涂层，取得装饰和防护俱佳的效果。