1 引言
涂料作为简单和经济有效的防腐手段已有数千年的历史。自工业革命以来，钢铁等金属材料大规模生产，为了减少金属腐蚀问题，人们采取了许多措施，但迄今为止仍以有机涂层有效、经济也普遍。目前作为钢铁结构的防腐和车间底漆为普遍、为重要的仍然是富锌底漆。现代工业技术的发展不仅为钢结构防腐涂料的发展提供了较好的技术物质条件，也提供了更为广阔的市场，同时也将使防腐涂料趋于成熟完善。

2 富锌涂料
富锌涂料在涂料体系中主要是以富锌底漆的形式用于各种钢铁结构的防腐，因其配方中富含大量的电化学防锈颜料———锌粉，故被称为富锌涂料。富锌涂料漆膜坚硬、附着力好、防锈能力强，具有优异的三防性能和抗氧化防腐蚀性能，以及优良的阴极保护作用和导静电作用，对焊接性能无不良影响，可与大部分涂料配套使用，已经成为钢铁等黑色金属防腐应用领域中普遍、重要的底漆，在大气和海洋防腐领域中几乎没有可与之竞争的对手。只有被涂材质处于酸碱腐蚀的介质环境下，由于这些介质能够渗透进去易与锌粉发生反应而生成氢气，只好采用其它防锈底漆。
富锌底漆在生产和应用方面可分为两大类，即以硅酸盐等无机物为黏结剂的无机富锌底漆和以环氧树脂为黏结剂的有机富锌底漆。在用于防腐领域时，它们都必须满足以下配套要求：①由于底漆中的锌粉要同钢铁紧密接触才能发挥其电化学保护作用，因此对基体表面的前处理要求严格，被涂底材必须进行喷砂处理才能保证其施工质量。②富锌底漆漆膜通常较薄，并易受外部环境介质的影响，故一般不单独使用，必须配以适当的中间漆和面漆，并达到规定的漆膜厚度。由于富锌底漆有良好的耐蚀性和可焊接性，因而也普遍被用于车间底漆，也称为钢材预处理底漆或保养底漆。涂有保养底漆的钢板或钢结构件在预处理、切割和焊接时不发生锈蚀，钢结构部件安装完毕时无需再喷砂，只需用水清除被涂物件表面的污物就可直接进行下道底漆或面漆的涂装。

3 对锌粉的要求
锌粉是重要的电化学防锈颜料，与其它金属相比有如下特点：比铁轻，有良好的延展性，可同铁制成合金。重要的是其电化学活性，其标准电极电位为-0.76 V，较铁的-0.44 V 活泼，富有“自我牺牲精神”。锌被熔融并加工净化成细颗粒的高纯度锌粉，作为重要的防锈颜料用于防腐涂料中，在漆膜受到侵蚀时，锌粉作为阳极会先受到腐蚀，基材钢铁作为阴极而受到保护。由于锌粉作为牺牲阳极形成的氧化产物对涂层起到了封闭作用，因而加强了涂层对底材的保护作用。而锌粉在保护底材免受侵蚀的过程中逐渐被消耗，但速度很慢。其耐腐蚀产物的形成，使涂层与底材的电位差有所减小，当漆膜被损伤时，就又露出新的金属锌，电位差会立即增大，产生新一轮较强的阴极保护作用，所以富锌漆的锈蚀不会从漆膜损伤处向周围扩散。
为确保在富锌底漆中锌粉能同钢铁紧密结合而起到导电和牺牲阳极的作用，保证富锌底漆的工作质量，对富锌涂料中所含锌粉的含量占干膜总质量的百分比，上已作了规定。如美国钢结构涂装协会标准《SSPC－paint 20》中具体规定：无机富锌漆不少于74%，有机富锌漆不少于77%。有机富锌漆中含锌量之所以比无机富锌漆含锌量偏高是由于其导电性较无机富锌漆差。更有许多单道涂层的长效防腐蚀无机富锌涂料产品中锌粉的含量在水溶性漆中达75%，溶剂型涂料中达到82%以上。不同涂装用途对富锌底漆厚度的要求也不同，随之对锌粉颗粒大小和形态的要求也不同，见表1。

4 有机富锌涂料
有机富锌涂料常用的是环氧富锌涂料。此外还有氯化橡胶富锌涂料等，但因其是热塑性树脂，遇热时会变软，所以应用的不多。环氧富锌底漆是以锌粉为防锈颜料、环氧树脂为黏结基料、聚酰胺树脂或胺加成物为固化剂，加以适当的混合溶剂配制而成的。它具有优异的阴极保护性、耐机械磨损性、耐热性和焊割时漆膜烧损面积小等特点。各种资料表明，在钢铁上涂覆环氧富锌底漆经焊接后接头的抗拉、冷弯、焊接中心冲击值和焊缝金属的屈服点、抗拉伸强度、延伸率及断面收缩率等各项技术数据与同样条件下未涂覆底漆的数据相似，证明该产品对钢材的焊接工艺质量无不良影响。加上它干燥迅速、重涂间隔时间相对较短、附着力好、耐碰撞、耐热可达120 ℃，并能和大多数面漆配套（除醇酸漆会皂化外），因而是多道涂层系统中很好的底漆。不论是新建还是在现场维修等施工，都由于环氧富锌底漆所具有的突出的防腐蚀性能而被。特别是作为桥梁、海上设施、隧道等钢铁结构上的防腐施工。环氧富锌底漆的优异性能除了其配方中锌粉的重要作用外，主要取决于环氧树脂成膜后本身的分子链上所含有的很稳定的碳-碳键和醚键以及苯环，而使涂膜结构致密、屏蔽性好，经固化后抗渗透性能优异，并具有很好的耐水性、耐盐雾性和优良的耐化学品性。另外，环氧涂膜分子中极性较大的羟基与相临界面产生的引力与金属表面上的游离键起反应，形成牢固的化学键从而大大加强了涂膜的附着力，扩大了对底材的适应性。同时，成膜后苯环上的羟基已被醚化，所以质量稳定、涂膜刚柔结合、耐磨性能好、涂料固体含量高，在固化过程中没有大量的小分子副产物生成，因此还具有体积收缩性小、热膨胀系数低等特点。
有机富锌涂料和无机富锌涂料相比较，它的不足之处是其耐腐蚀性稍逊于无机富锌涂料。因为它的导电性能相对较低，所以阴极保护作用相对较弱；其次是可接受的氯化物含量较低，在电焊切割时产生的微细氧化锌烟雾相对要大些，不利于环保。但其对被涂覆的钢铁底材的喷砂前处理要求则比无机富锌涂料低，其耐机械碰撞性能也要好些，其上罩面漆也较易配套，所以应用很广泛。

5 无机富锌涂料
无机富锌涂料的成膜基料主要是各种硅酸盐系列：如硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂、硅酸胺、硅溶胶以及聚硅酸和磷酸盐等。
硅酸钠：成膜性好、易溶于水、极易制成涂料、价格低，但易被碳化，制成单组分涂料时漆膜耐水性很差。
硅酸钾：易溶于水、成膜性好、价格适中。
硅酸锂：较难溶于水、不易得到较高的浓度、能耐较高的温度，但热应变性差。
硅酸胺：耐水性良好、成膜性差、高温易变色、溶液不稳定。
聚硅酸：成膜性好，耐高温，但价格较高、生产工艺复杂。
上述硅酸盐系列基料自固化模数顺序为：硅酸锂≥2；硅酸钠≥4；硅酸钾≥6。
作为水溶性无机富锌涂料使用的硅酸钾，其模数为2.2 ～ 5.0 时，附着力好。随着模数的提高，硅酸钾、硅酸钠的黏度增大，呈现不稳定性。而硅酸锂虽较难溶于水，不易得到较高的浓度，但能制得1 ～ 25 模数的稳定溶液。模数小于2.2 时易沉淀；模数大于10 时附着力有所下降；模数在3.9 ～ 4.7 时性能好。目前，硅酸锂是水性无机富锌涂料常用的基料。无机富锌涂料结合了热喷锌（铝）与有机富锌涂料的优点，性价比高，是目前上具发展前途的环保型防腐涂料。无机富锌底漆具有长久的耐腐蚀性能、高硬度、耐磨、耐候性、耐热性、耐溶剂性和不燃不爆、可焊接性、零VOC 排放等特点，使其在许多重防腐领域的应用日益广泛，特别是在大气和海洋重防腐领域，得到越来越多的业内人士的认可。
无机富锌涂料中的主要颜料是锌粉。为确保锌粉在富锌底漆中能够同被涂基层钢材紧密结合而起到导电和牺牲阳极的作用，上对不同类型的富锌底漆的锌粉含量也做了相应的规定。如在无机富锌底漆中，锌粉在干膜中的总含量应不少于74%。对锌粉细度的选择，应大于325 目，锌粉细度并不是越细越好，而是以500 目为佳。