氟碳涂层体系在严酷自然环境中的腐蚀行为
朱晓明1，周学杰2，纪方奇1，郑鹏华2，安江峰2，萧以德2，张三平2
(1.中石化武汉分公司，武汉430082；2.武汉材料保护研究所，武汉430030))

0 引言
氟碳树脂因其特殊的树脂分子结构，赋予其独特卓越的性能，如超高耐候性，低表面能(疏水性强)，低摩擦系数(润滑性高)，优异的耐化学品性和防腐性，这使氟碳涂层成为现今各种复合涂层中的面漆。氟碳涂层具有优异的耐蚀性和耐候性能，但在严酷的自然环境中，其耐蚀性与整个涂层体系相关，氟碳涂层一般只作为面涂层使用，选用耐蚀性优良的底涂层和中间涂层配套能增加整体涂层的耐蚀防腐性能，为考察氟碳涂层体系的耐蚀性和耐候性，选用了4种不同底涂层的配套涂层体系在武汉城市大气环境和化工大气环境下进行环境腐蚀试验；选择一种氟碳涂层体系进行水环境进行暴露试验；同时在室内进行盐雾、紫外光老化加速腐蚀试验，研究了不同配套涂层体系的耐蚀性能。大气环境试验从2010年开始历时2 a，水环境腐蚀试验从2002年开始历时9 a，在此对试验结果进行了全面地分析总结。

1 试验
1.1 氟碳涂层体系大气环境暴露腐蚀试验
为了评定氟碳涂层体系在化工大气环境中的耐蚀性能，选择4 种氟碳涂层体系和1 种丙烯酸聚氨酯涂层体系作为对比，在武昌石化厂化工大气环境进行户外大气曝露腐蚀试验，同时在武汉大气环境材料腐蚀国家野外科学观测研究站进行对比试验(城市大气)，大气曝露试验按GB9276—1996《涂层自然气候曝露试验方法》规定进行，试样试验面朝南，与地面呈45°倾斜放置。武汉试验站大气环境特点见表1，大气环境污染因素见表2。


试样规格75 mm×150 mm×3mm，试样基材为Q235碳钢，表面处理采用喷砂去锈，达到GB 8923—1988 中规定的Sa 2.5 级。采用喷涂法制备试样，涂层体系见表3。

试验结果按GB/T 1766—2008《色漆和清漆 涂层老化的评级方法》之规定进行评定。涂层老化评级从下面5方面综合评定：起泡、生锈、开裂、剥落和失光率；破坏程度和数量的评定，以0～5 分级的数字等级的方法评定破坏程度和数量，0 好，5 差。
1.2 氟碳涂层体系在水环境中腐蚀试验
试样基材为普通碳钢。试样尺寸：100 mm×200 mm×3 mm；涂层体系为环氧富锌底漆/环氧涂层/氟碳涂料, 涂膜总厚度250 μm。
曝露试验按GB/T 8424—1996《金属覆盖层和有机涂层 天然海水腐蚀试验法》要求执行，将试样固定在试样框架上，用塑料隔套相互绝缘，分别在青岛海水环境材料腐蚀国家野外科学观测研究站、武汉长江淡水环境材料腐蚀国家野外科学观测研究站进行。在青岛海水曝露腐蚀试验中，进行了飞溅、潮差、全浸3 个条件下的曝露腐蚀试验，在淡水只进行全浸试验。试验站的环境因素见表4。

试样于2002 年10 月在2 个试验站同时投放，按1 a、2 a、4 a、9 a 时间周期进行试验，在规定的试验周期结束后，取出试样，首先观察水生物附着情况，然后去除水生物，并对涂料表面外观及其保护性进行评定。涂层老化性能评级方法按GB/T 1766—2008 涂层老化的评级方法进行。
1.3 氟碳涂层体系耐盐雾性能
为了评价不同涂层体系的耐腐蚀性能，对其进行盐雾加速腐蚀试验，试验方法按GB/T 10125—1997《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》之规定进行，喷雾溶液及浓度：NaCl溶液，5%(质量分数，pH 值7.0)，温度：(35±1) ℃。为评定底涂层的耐蚀性，试样进行划叉处理。
1.4 氟碳涂层体系耐紫外光老化性能
环境曝露试验虽然能较真实地反映涂层材料在使用环境中的服役性能，但所需试验时间较长，而通过实验室加速老化试验，可在较短的时间内得出涂层的耐老化性能结果。试验采用紫外/冷凝加速气候老化方法，按ASTMG-53-88 的规定进行。试验按两个试验操作步骤，即先对涂层试验面进行紫外光照射一定时间，模拟阳光照射环境；然后停止紫外光照射，由于试样表面温度低于试验箱内空气温度，使试样试验面出现水凝结，模拟降水和潮湿环境。2 个试验环境反复循环以加速老化，试验参数如图1。