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密封剂对热喷涂涂层的附着力

参考的产品。

由于运输业设施的所有者希望保护他们的结构免受腐蚀,同时减少对旅行者的不便,许多人正在转向热喷涂涂料,而不是更传统的液体涂料。热喷涂涂层在任何地方都有持续30至50年才需要维修的历史;因此,TSC较高的前端成本是值得的,而且由于所需的维修工作较少,公众也不会经常感到不便。

美国运输业最常使用的热喷涂涂层(TSC)材料是85/15锌铝。TSC要么暴露在空气中,通过锌和铝的氧化形成自然密封,要么在涂抹TSC后不久使用渗透性密封剂进行密封。TSC的附着力测试通常要求按照ASTM D4541,即使用便携式附着力测试器进行拉拔强度的测试方法。根据SSPC-CS 23.00(I),铝、锌及其合金和复合材料的热喷涂涂层(金属化)应用于钢铁腐蚀保护的临时规范,85/15 Zn/Al TSC的最小附着力值为700 psi。以下是一个项目如何促使我们研究TSC或渗透性密封剂的氧化是否影响TSC的粘附值。尽管粘合机制和粘合力提高的持续时间还不完全清楚,但我们的现场测试表明,密封剂可以提高TSC的粘合力。更重要的是,我们意识到,当指定对TSC进行附着力测试时,指定者应说明测试是在密封或未密封的涂层上进行。

该项目

2002年,尼亚加拉瀑布大桥委员会着手在其交通繁忙的彩虹桥上实现TSC的长期效益,该桥连接了美国纽约州的尼亚加拉瀑布和加拿大安大略省的尼亚加拉瀑布。我们公司负责管理这个45万平方英尺(40,500平方米)的项目。

生产工作由安大略省雷湾的克拉拉工业服务有限公司负责。MISCO Inspection Services Co.安大略省皮克顿市的MISCO检测服务有限公司为承包商提供质量控制。该项目规格要求在整个结构上使用8-12密耳的85/15锌/铝,然后在TSC应用的8小时内使用0.5-1.5密耳的渗透性密封剂。合同还规定了按照驻地工程师的要求定期进行附着力测试。在进行附着力测试时,检查人员注意到在密封前将测试滑轮放在表面上的附着力值与密封后的值相比有很大的不同。虽然所有的数值都符合规定的700psi的最低要求,但我们还是感到好奇,并设置了额外的现场测试

后续的实地测试

现场测试的目的是确定TSC的氧化产生的天然密封剂或渗透性密封剂对TSC的附着力值有什么影响(如果有的话)。一个测试是用三个独立的板子进行的。所有的板子都按照SSPC-SP 5,白色金属抛丸清理,使用20号镍渣进行研磨抛丸清理。锚的轮廓是4.0-4.5密耳。用双组分的环氧树脂粘合剂来固定滑轮。根据ASTM D4541的测试方法E,用PosiTest® AT-M自对准附着力测试仪进行了附着力测试。1号板(图1)上的TSC平均厚度为12.8密耳;在该板上放置了三个滑轮,并在第二天拉动,代表1A。三者的平均附着力值为733psi,结果是涂层与基材的附着力失效,TSC内部的内聚力失效。该板在65至80华氏度(18至27摄氏度)和50-70%相对湿度(RH)的温度下放置了三个月,使TSC发生了氧化作用。在1号板上再次放置三个滑轮,并在第二天拉动,代表1B。三者的平均粘附值为767 psi,结果是涂层与基材的粘附失败,TSC内部的粘附失败(表1A和1B)。粘附值只增加了5%,失败模式没有变化,这表明在TSC内自然形成的氧化密封剂对TSC的粘附性没有直接影响。

图1:图版1
图1-3由Randell Smith提供

2号板(图2)的TSC平均厚度为12密耳;在该板上放置了三个滑轮,并在第二天拉动以代表2A。三者的平均附着力值为620psi,结果涂层与基材的附着力失效。板子放置了三个月(65-80 F [18-27 C],50-70% RH),允许氧化发生。然后使用厚度为0.5-1.5密耳(13-38微米)的Corothane I Preprime(在800华氏度[427摄氏度]和60%相对湿度下固化)的渗透性密封涂层。在2号板上放置三个滑轮,并在第二天拉动以代表2B。三者的平均粘附值为1,133 psi,100%粘附失败(表2A和2B)。这些结果表明,密封剂对TSC的粘附力有一定的影响,粘附值增加了83%。

图2:板块2

3号板(图3)在10.4密耳处涂有TSC。该板被遮盖起来,分成两个部分。在暴露的TSC上涂抹密封剂,厚度为0.5-1.5密尔。密封剂固化后,在每个部分放置三个滑轮,并在第二天拉动,未密封部分代表3A,密封部分代表3B。未密封部分的平均粘附值为753磅/平方英寸,基材处的涂层粘附失败。密封部分的平均粘附值为2,127psi,有粘附失败(表3A和3B)。密封部分与未密封部分相比,附着力值增加了183%,这表明当密封剂在TSC后不久就被应用时,附着力值有了大幅增加。

图3:板块3

我们了解到的情况

我们的现场测试发现,在TSC的孔隙中形成的天然氧化物并不影响其粘附值。液体密封剂即使在最小的氧化发生后使用,也会影响TSC的粘着力值。我们的测试发现,当在TSC之后不久使用时,它们也会对粘附值产生影响。具有良好润湿性的密封剂可以渗透到松散区域(或裂缝),并密封TSC的空隙和孔隙。可能当渗透性密封剂涂在TSC上时,密封剂会渗入TSC的孔隙和空隙中,形成更强的粘合。

当考虑对TSC进行腐蚀控制时,业主应研究在TSC上涂抹液体密封剂的好处。SSPC-CS 23.00(I)建议在TSCs后尽快使用密封剂,或在8小时内使用。在这些参数内涂抹密封剂,TSC的附着力值的增加是显而易见的,应该引起注意。当在一个项目上指定附着力测试时,一定要说明测试是在未密封或密封的TSC上进行。

书目

Robert H. Unger,"桥梁的热喷涂",热喷涂。涂料技术的进展,全国热喷涂会议记录,美国佛罗里达州奥兰多,9月14-17日,1988-8708-011。

Joseph T. Butler, 《腐蚀控制的金属化》,第1卷,第1期(2000年1月)。

SSPC-CS 23.00(I), 铝、锌及其合金和复合材料的热喷涂(金属化)应用于钢铁防腐蚀的临时规范,SSPC涂装手册,SSPC。匹兹堡,宾夕法尼亚州(2000年3月)。

Eric C. Lohrey,《现场金属化钢桥》,JPCL(1995年5月),第39-50页。

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