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仉小猛研究員：每年海上裝備腐蝕損失超2萬(wàn)億，金屬表面改性及涂層防護(hù)技術(shù)至關(guān)重要

2021-09-16 15:51:29 作者：腐蝕與防護(hù) 來(lái)源：腐蝕與防護(hù) 分享至：

近日，在由上海有色網(wǎng)（SMM）舉辦的“2021第四屆中國(guó)國(guó)際熱鍍鋅技術(shù)與市場(chǎng)應(yīng)用發(fā)展論壇”上，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所、中國(guó)科學(xué)院贛江創(chuàng)新研究所的仉小猛研究員表示，目前金屬表面改性及涂層防護(hù)技術(shù)對(duì)于海上裝備防護(hù)而言至關(guān)重要，其需求領(lǐng)域包括活化、敏化、鈍化，表面功能化，鋼鐵防護(hù)，合金防護(hù)以及苛刻環(huán)境防護(hù)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每年海上裝備腐蝕損失約占GDP的3%，而這些裝備市場(chǎng)總量超過(guò)2萬(wàn)億元，且其中的高端材料對(duì)進(jìn)口的依賴(lài)十分嚴(yán)重。因此，行業(yè)對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)升級(jí)換代及高值化產(chǎn)品需求十分迫切！

但是目前金屬表面處理及涂裝行業(yè)卻面臨著環(huán)境污染重、生產(chǎn)工藝落后、安全隱患多以及產(chǎn)品檔次低等種種問(wèn)題，特別是近幾年隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境問(wèn)題的愈加重視，行業(yè)面臨著越來(lái)越大的環(huán)保壓力，部分金屬表面處理及涂裝企業(yè)由于環(huán)保監(jiān)管問(wèn)題已經(jīng)關(guān)閉。

由國(guó)內(nèi)外該行業(yè)的各方面對(duì)比不難看出，相比于國(guó)外企業(yè)高成本、小規(guī)模和高附加值，國(guó)內(nèi)雖然成本更低，量大面廣，但是嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題卻不容忽視。

圍繞上述一系列問(wèn)題，目前誕生了三種相關(guān)防護(hù)技術(shù)：

1. 熱浸鍍鋅環(huán)保助鍍技術(shù)

該技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，只需將工件浸入熔融鋅液處理。目前在此鍍鋅工藝中，95%以上為熱浸鍍鋅。市場(chǎng)規(guī)模方面，其年加工量超1億噸—50萬(wàn)噸助鍍劑，用鋅量全球范圍內(nèi)占比達(dá)40%，中國(guó)約占30%。不過(guò)目前該行業(yè)普遍存在數(shù)量多、分布廣以及產(chǎn)業(yè)集中度低的問(wèn)題。此外，整體工藝落后、環(huán)保壓力大，清洗、助鍍、鋅液合金、鋅鍋、鍍鋅設(shè)備均需技術(shù)革新等，都是該行業(yè)亟待解決的技術(shù)缺陷。

行業(yè)共性問(wèn)題：煙霧污染與成本控制

調(diào)控表面反應(yīng)與合金化過(guò)程，實(shí)現(xiàn)熱鍍鋅過(guò)程控污、降耗、提質(zhì)！而在經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最終在實(shí)驗(yàn)室合成的復(fù)鹽+表面活性劑，實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱鍍鋅過(guò)程的控制，得到了連續(xù)工業(yè)試驗(yàn)驗(yàn)證，已在多條生產(chǎn)線穩(wěn)定運(yùn)行。

據(jù)悉，新技術(shù)可減少熱浸鍍鋅過(guò)程煙霧80%以上，節(jié)約鋅錠3%~5%！

2. 電沉積涂層防護(hù)技術(shù)

復(fù)合電沉積技術(shù)是提高金屬表面耐摩擦以及耐腐蝕性能的有效手段，但是復(fù)合電沉積鍍層也存在著比如脆性大、耐摩擦性能欠佳以及耐腐蝕性能欠佳等種種問(wèn)題。經(jīng)過(guò)一系列研究，最終在以下方面得到了改善：

① Ti3C2Tx/MoS2復(fù)合顆粒可以結(jié)合Ti3C2Tx和MoS2顆粒優(yōu)異的力學(xué)性能，協(xié)同提高Ni-P鍍層的力學(xué)性能；

② Ti3C2Tx/MoS2復(fù)合顆粒的摻雜可以提高鍍層的硬度以及增加鍍層的耐摩擦和耐腐蝕性能；

③ Ni-P-Ti3C2Tx/MoS2復(fù)合鍍層的性能提高依賴(lài)于Ti3C2Tx/MoS2復(fù)合顆粒在鍍層中的潤(rùn)滑減磨以及物理屏障作用。

3. 新型熔結(jié)性重防腐環(huán)氧粉末涂料

目前行業(yè)中比較常見(jiàn)的金屬防護(hù)措施大致有以下幾種：

無(wú)溶劑熔結(jié)性環(huán)氧粉末涂料：

突出特點(diǎn)：壽命長(zhǎng)、耐腐蝕性強(qiáng)（現(xiàn)有行標(biāo)的2~3倍）、耐候性?xún)?yōu)異及裝飾性好

熔結(jié)性重防腐環(huán)氧粉末涂料實(shí)驗(yàn)室制備流程

高分散表面處理和熔融混合技術(shù)：

針對(duì)過(guò)程中存在的一些問(wèn)題，研制出高分散表面處理添加劑并設(shè)計(jì)了相關(guān)裝備，通過(guò)混煉將粉末涂料各組分在樹(shù)脂熔融狀態(tài)下達(dá)到均勻分散。

醚鍵（-O-）和羥基（-OH）活化技術(shù)：

將功能分子接枝到疏水性的聚合物中，使涂層與基體之間形成化學(xué)鍵，涂層與基體結(jié)合更加緊密、更致密、結(jié)合力強(qiáng)，防護(hù)壽命和效果大幅提升。

納微尺度高耐磨顆粒、固化添加料：

通過(guò)溶膠凝膠手段，制備了納微尺度彌散顆粒，添加到涂料中，大幅提高了涂料耐磨性、流平裝飾性與使用壽命。經(jīng)過(guò)不懈努力，相關(guān)技術(shù)的關(guān)鍵指標(biāo)已經(jīng)遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于石油石化管道及海洋裝備防腐領(lǐng)域。

金屬表面前處理

鹽酸添加劑產(chǎn)品

針對(duì)鹽酸添加劑的優(yōu)缺點(diǎn)，研發(fā)了復(fù)合酸緩釋機(jī)制。該技術(shù)采用復(fù)合酸絡(luò)合緩釋的原理，利用研發(fā)的專(zhuān)用緩沖介質(zhì)對(duì)基體酸進(jìn)行包覆、吸附或交聯(lián)，“收放自如” 地緩釋因子，“定向”地鎖住易揮發(fā)組分——大幅度降低了酸性氣體的揮發(fā)。同時(shí)根據(jù)加工工件銹跡程度“智能”地釋放適量的反應(yīng)離子參與除油、除銹——提高了除銹效率，控制了過(guò)腐現(xiàn)象。

產(chǎn)品主要特點(diǎn)包括：無(wú)異味、無(wú)煙霧；速度快，使用周期長(zhǎng)；無(wú)過(guò)腐，表面質(zhì)量高；強(qiáng)化除銹，凈化表面油質(zhì)。游離H+智能控制，鹽酸高效抑煙、強(qiáng)化除銹，減少?gòu)U酸排放50%以上。

金屬表面預(yù)處理產(chǎn)品：