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环氧富锌底漆施工“不踩坑” 赛化云防腐蚀技术总监 51防腐蚀论坛网资深版主 张作华 环氧富锌底漆作为钢铁重要的防腐底涂材料，通过牺牲阳极保护阴极的原理，成为钢铁长效防腐三配套的应用经典。其主导海洋工程、石油化工、桥梁钢结构等高要求场景，在新建重防腐项目中配套率超过60%。据相关资料统计分析，2023年环氧富锌底漆在重防腐涂料细分市场占比约31.4%-31.7%，在整体防腐底漆市场占比24%-26%，为钢铁防腐的核心主流产品，因此被誉为钢铁设施长效防腐三配套的“守门员”。
根据有关设计要求，钢铁长效防腐的年限为15-25年，甚至更长的时间。实现并且满足这一要求应用最广，效果最佳的经典钢铁防腐涂层配套为“环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+氟碳漆（聚氨酯或者聚硅氧烷）”涂层结构。三配套实际的使用寿命还需要由环氧富锌底漆含锌量、使用环境、施工质量及涂层厚度等因素决定，其中涂料材料含锌量和涂装施工质量对钢铁的长效防腐占主要的影响因素。国标HG/T 3668-2020《富锌底漆》规定，环氧富锌底漆按照不挥发分中金属锌含量分三类（均为质量分数）：
①含锌量≥80%（高腐蚀环境，如海洋、化工）；
②含锌量≥70%（中腐蚀环境，如工业大气）；
③含锌量≥60%（低腐蚀环境，如干燥室内）。
国际常见标准有ISO 12944-5要求不挥发锌≥80%；SSPC-Paint 20有机富锌≥77%；BS 4652干膜锌含量≥85%。作为“富锌”要求锌粉在涂层中形成连续的导电网络，当钢铁发生腐蚀时，锌会优先发生氧化反应（牺牲阳极），从而保护钢铁不被腐蚀，只有锌粉含量达标时（环氧富锌底漆≥60%），才能形成有效的阴极保护作用。因此“富锌”底漆才能保证钢铁长效的防腐效果，而非“富锌”底漆（含锌量40%≤Zn<60%），其执行的HG/T 4844-2015《低锌底漆》中的“低锌底漆”是不能作为钢铁重防腐底漆使用的，只能起“基础防锈隔离”“封闭底材缺陷”“增强层间附着力”“降低施工成本”的作用。
除了涂料锌粉含量多少决定着钢铁耐蚀时间的长久性因素外，钢铁涂层防腐的施工质量也是影响耐蚀效果的关键性因素，所谓的“三分材料七分施工”对于环氧富锌底漆耐蚀效果的体现非常确切。环氧富锌底漆适用的基材主要以钢铁为主，不适用于混凝土基层（部分防腐人员经常将环氧富锌底漆当做混凝土或者水泥基层底漆使用并不确当），原因是混凝土多孔，碱性强，只能对钢铁基材起到阴极保护作用，无法与混凝土形成稳定附着。因此，环氧富锌底漆的涂装施工是基于钢铁基层，保证施工质量就是保证长效防腐效果。如何做到钢铁长效防腐的年限并符合设计要求？根据笔者施工经验和应用案例，归纳总结的施工技术和节点要求如下：
1.钢铁表面必须进行彻底的处理，通过喷砂工艺达到GB 8923规定的Sa2 1/2级别要求，并且满足合适的粗糙度要求，保证锌粉与钢铁直接接触形成导电网络，发挥阴极保护作用，同时大幅度提升涂层附着力。不提倡钢丝轮打磨除锈，主要是钢丝轮只能去除表面疏松铁锈，无法清除牢固的氧化皮和深层锈蚀，残留杂质会导致涂层下的腐蚀；另外就是打磨后的表面粗糙度低并且不均匀，涂层附着力远低于喷砂处理，在户外或在工业环境中极易脱落，残留的氧化皮会隔绝锌粉与钢材的接触，无法形成导电网络，环氧富锌底漆仅能起到屏蔽作用，丧失核心防腐功能。
2.钢铁表面喷砂处理后，尽量在4小时内涂覆环氧富锌底漆。主要原因是超过4小时后可能因空气湿度影响，导致闪锈的产生，影响环氧富锌底漆与钢铁的结合力，影响阴极保护效果；另外，据相关资料表明喷砂后4小时内的钢铁分子非常活跃，表面能量最高，利于环氧富锌底漆的附着和咬合。
3.施工时注意环境温度和湿度的影响。涂装时，当环境温度低于5℃时，可能出现固化不良现象，条件允许的情况下可以采取保温措施。条件不允许的情况下，冬季施工选择中午时段，使用低温固化型环氧富锌底漆，避免在霜冻和结露的钢铁表面涂装。夏季高温季节，固化干燥特别快，可以避开高温时段，选择早晚时间进行涂装但是不得有露水。施工时的环境湿度<85%，否则喷砂会产生闪锈，涂装会出现气泡等质量缺陷。
4.环氧富锌底漆涂装时选择合适的高压无气喷涂机，如长江GPQ9C/GPQ9C喷涂机，枪嘴0.4-0.5㎜，压力15-20MPa，喷距以30-50㎝为宜,压力比32:1，高粘度厚膜型45:1。喷涂时可以持续的对底漆进行搅拌，以防锌粉的沉淀，导致喷涂后锌粉发布不均匀，涂层防腐能力大幅度下降，也无法形成完整的阴极保护屏障，还可能出现针孔，缩孔等缺陷。锌粉沉淀也会出现堵塞枪嘴和管路，同时造成喷涂膜厚不一致，流挂或干喷问题。
5.环氧富锌底漆涂装固化干燥后，尽快涂覆中间漆和面漆，防止产生“锌白”。常温环境下（25℃）湿度>85%时，钢板表面会“结露”，漆膜发白、起泡，锌粉提前氧化形成锌盐层，也就是俗称的“锌白”。一般环氧富锌底漆未进行有效的覆盖7d后就会产生锌盐层，就会影响下道涂层（中间漆和面漆）的附着力。因此环氧富锌底漆干燥固化后，7d内必须涂覆中间漆，超过7d就需要打磨清理掉“锌白”后再进行下一道涂层施工。根据笔者经验，建议底漆、后续的中间漆、面漆尽量在7d内完成全部的配套涂层的施工，形成一个紧凑的防腐涂层结构。
6.环氧富锌底漆涂层厚度是阴极保护的重要指标，涂层厚度过薄或者过厚都不利于钢铁长效防腐的实现。当环氧富锌底漆涂层太薄（<40μm）就会丧失阴极保护的作用（形成太薄的主要原因就是喷涂时走枪太快或者添加稀释剂太多）；当环氧富锌底漆太厚（>150μm）会造成内应力增大，漆膜开裂，因为锌粉堆积过密导致附着力下降。
7.环氧富锌底漆与环氧云铁中间漆和氟碳漆（聚氨酯或者聚硅氧烷面漆）经典配套赋予钢铁“坚如磐石”。环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+氟碳漆（聚氨酯或者聚硅氧烷）之所以成为“经典”，是因为这套“绝配”经过多年的实践和大量的应用案例，无论是在国家重大项目工程中的应用，还是普通的钢铁设施维护保养，历经风雨和时间的磨炼，体现出其无与伦比的性价比和可靠性能。这种“铁三角涂层关系”分工明确，步步为营，既解决了钢铁的电化学防腐问题，又通过物理屏障和耐候防护实现了钢铁重防腐的长效性和低廉的成本效益。环氧富锌底漆虽然对钢铁具有阴极保护作用，是钢铁的耐蚀的“保护伞”；但是不能抵抗紫外线的侵蚀，长期暴露在如户外的紫外线环境下，就会逐渐老化、粉化，表面形成一层疏松的粉末，失去完整性的涂层，防腐性能也会一落千丈，另外就是环氧富锌底漆如果没有中间漆和面漆的封闭保护，锌粉就会直接暴露与空气中，风吹雨淋，加速了锌的消耗，使得原本可以保护钢铁25年乃至以上年限不被腐蚀的效果，可能5年左右就消耗殆尽，大大缩短了其防腐寿命。环氧富锌底漆如果不被中间漆和面漆保护，直接置于户外，不仅会粉化脱落而且当成面漆使用干燥固化后，表面通常是灰色或者是深灰色，而且表面非常粗糙，对于许多有美观要求的场景是不能满足要求的，因此必须使用配套面漆进行覆盖，达到各种色彩鲜艳的美观度需求。如果从成本效益来看，将环氧富锌底漆单独使用，表面上看似节约了材料和人工成本；但是实际情况并不是如此，首先是涂层提前失效，导致3-5年内就需要进行大面积的维修或者全部重新涂装，期间产生的停工损失，打磨清理成本，二次施工成本等综合起来成本远远高于当初一次性做好配套涂装（即：环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+氟碳漆（聚氨酯或者聚硅氧烷））的费用。
8.环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆、氟碳漆（聚氨酯或者聚硅氧烷）配套的干膜厚度最佳方案（按照大气/工业腐蚀常见的场景，总厚度适配普通至中强腐蚀）如下：
①环氧富锌底漆70-80μm（1道）；
②环氧云铁中间漆80-120（1-2道）；
③面漆（氟碳漆2道60-80μm、脂肪族聚氨酯漆2道60-70μm、聚硅氧烷面漆1-2道70-100μm）。
这种“铁三角”的涂层配套结构号称是钢铁保护的“铠甲”，坚不可摧，确保了钢铁几十年完好无损，安然无恙。经典的涂层配套在“各自的工作岗位”自发挥着优异的不同的作用，具体性能表现如下：
①环氧富锌底漆，提供最基础的附着力和牺牲阳极，保护阴极（钢铁）不受腐蚀；
②环氧云铁中间漆，增加涂层总厚度，增强屏蔽阻隔效果，承上启下，提升涂层整体的防腐效果；
③面漆（氟碳漆/脂肪族聚氨酯漆/聚硅氧烷面漆），耐候耐紫外线和化学品，保护底漆中间漆不被粉化并且提供所需的各种色彩和光泽，赋予美观度。
环氧富锌底漆虽然属于最传统的防腐蚀底涂材料，与中间漆和面漆配套形成经典的最有效的钢铁防腐层；但是因为各种因素的影响而造成不一样的耐蚀效果和使用寿命，甚至导致防腐失败的案例有很多。造成这种现象的大部分原因除了受到材料质量影响外，关键是施工质量因素造成的，因此“三分材料七分施工”并不是一句空话，而是实实在在的施工质量控制宝典。如何做到环氧富锌底漆施工“不踩坑”确保经典涂层配套达到最佳效果，使其成为钢铁保护真正的“铠甲”，笔者认为值得所有防腐涂装技术人员深思、探讨并不断创新、突破，文中几点经验总结和归纳算是一个尝试和引导，最终目的就是从施工技术的角度解决环氧富锌底漆施工“不踩坑”难题，实现人们对钢铁“永不生锈”的美好愿景。
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