涂层起泡的原因分析

张斌

技术经理
工业涂料  
“起泡”,区别于“气泡”,专指施工时正常,漆膜服役一段时间后出现的起泡现象。起泡的形式及原因分析。
研究课题:工业涂料

这里说的“起泡”,区别于“气泡”,专指施工时正常,漆膜服役一段时间后出现的起泡现象。

一、起泡的形式

1、根据泡内介质分类

——存在液体(湿泡)

——存在空气/气体(干泡)

——存在结晶体(先湿后干)

2、起泡发生的空间分类

——发生在涂层与底材之间

——发生在涂层与涂层之间

——发生在单一涂层内

3、起泡发生的环境分类

——潮湿/大气环境

——浸渍环境

——干燥大气环境

——积水面

——拐角处

——接地处或接湿处

二、起泡的原因分析

1、吸湿性物质或水份残留

这些物质包括:

——下涂层中的可溶性颜填料;一些有机缓蚀型底漆含具有腐蚀抑制功能的颜料,当与潮气接触时,能够形成碱性或离子环境以延缓基底金属腐蚀。因为这类底漆通常含有活性(反应型)颜料并只是防护涂层体系的一部分,它们必须被覆涂以有效地和环境隔离。

——底材或涂层表面的可溶性盐份,多由磨料及环境污染所致。富锌底漆暴露后也会产生可溶性锌盐。

——其它吸湿性物质,可能包括:缓蚀剂/防锈剂、不恰当的表面处理剂或清洗剂等等。

——在表面有水、冰及表面结露的情况下涂装。

A、由于吸湿性物质的存在,水汽透过漆膜,在内部形成相对浓缩的溶液,造成因渗透压引导起的起泡,这种泡的典型特征是里面有液体。

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2、表面杂质

这些表面杂质,除了前述所说的可溶性盐类可能引起渗压起泡外,还包括表面油污、灰尘、石蜡等非吸湿性物质,这些物质的存在会导致涂层薄弱部位的产生,潮气会向着涂层附着力低的地方渗透而起泡。

3、不恰当的配套

包括:

——不适当的车间底漆

——含缓蚀剂的涂层用于不适用的环境

——析氢腐蚀的发生

NACE、IMO等相关组织对此有充分的认识,因而,在PSPC等相关标准中,建议对含缓蚀剂的油漆谨慎用于浸渍环境。缓蚀剂是英文“Inhibitor、corrosion inhibitors”翻译过来的。它并不是单指一种助剂,它涵盖了在“阴极保护、屏蔽和缓蚀”3种防锈原理中,以缓蚀为防锈机理的油漆中物质。

4、阴极保护不兼容

阴极保护太过或涂层耐阴极剥离性能差,钢板上产生足够量的氢气,导致压力积聚而起泡(干泡)。

5、点蚀坑

产生点蚀的钢材(C、D级),或者锈蚀严重的表面,很溶易残留可溶性盐份和氧化产物。腐蚀性气体,如二氧化硫、酸、二氧化碳等,穿过涂层并被吸收而起泡。这种起泡发生在涂层服役的后期(先湿后干)。

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6、溶剂残留

溶剂残留会引起两种情况下的起泡:

——溶剂对水敏感而使涂膜增加吸水性,如果涂层的附着力不强,就会引起水泡;

——温度的升高,使残留溶剂产生足够的蒸汽压力而起泡(干泡)。

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7、内应力

涂层固化收缩产生内应力,当涂层过厚、涂装间隔短,后道涂层比前道涂层固化快,内应力会将涂层从基材表面拉脱离而起泡。这种泡是大的“干泡“,集中于内角部位。

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例:某工程车涂层起泡原因分析

一、起泡形式

细小、泡内有液体、未发现分布规律,发生在底漆与底材之间、底漆与电泳底漆之间、原子灰与中间漆之间。自2012年春季(温度、湿度上升期)开始密集发生。据质量部人员反应,以前存放于潮湿仓库的车辆也曾发生。

应属典型的渗透压起泡现象,它多在湿热环境下发生。

应是存在吸湿性物质或水份残留造成。

二、存在吸湿性物质或水份残留的原因分析

1、不恰当的车间底漆、底漆、腻子、中间漆。含过多水溶性/吸湿性颜填料或物质。

2、底材或涂层表面的可溶性/吸湿性物质,可由以下原因而存在:

——喷射清理用磨料含盐量高;

——化学表面处理后(酰洗、磷化等)后的表面中和及清洗不倒位;

——使用过不恰当的缓蚀剂/防锈剂、清洗剂、表面处理剂等而未进行恰当后处理;

——涂面漆前暴露于化学性污染大气环境,化学盐类及灰尘在表面积聚;

3、水份残留

——在表面有水、冰及表面结露的情况下涂装。涂装时,表面温度不能满足高于涂装环境露点至少3℃这一条件。

——湿打磨原子灰时,水份有残留情况下涂装后道漆;

文章来自”工业涂料工程师“公众号


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