從能量變化的觀點看問題,金屬遭受腐蝕之后,把存在于內部的化學能轉變成電能(電化學腐蝕)或熱能(化學腐蝕)而放出。結果使金屬從熱力學不穩定的原子態,轉化成熱力學穩定的離子態,金屬的能量降低。顯然,這是一個自發發生的過程,因此,要防止鋼材生銹,就必須設法阻止其表面腐蝕電池的電化學反應過程,或者以另一種電極更低的金屬原子代替鐵原子作為陽極,而鐵原子受到保護不發生電極反應。根據以上原理,鋼材的防腐方法主要有以下幾種:
1)物理屏蔽作用的防銹漆。例如鐵紅底漆、云母氧化鐵底漆、鋁粉漆等。這類防銹漆的防銹顏料有良好的屏蔽作用,能阻擋水分等化學介質滲到鋼鐵表面,因而減緩電化學反應的速度和延遲發生銹蝕的時間。其特點是價格便宜,但防銹期限僅在5年左右,不適合用于鋼結構住宅建筑中。
2)依靠化學鈍化作用,使鋼材表面形成一層鈍化膜。如磷化膜或具有阻蝕性的絡合物,這些在鋼材表面形成的鈍化膜或絡合物的標準電極電位較鐵為正,從而能延緩鋼材的腐蝕過程。這類防銹漆主要有紅丹漆、鉛酸鈣漆、含磷酸鹽防銹顏料的油漆等,這類防銹漆防銹性能好,價格便宜,但鉛系防銹漆和鉛酸鹽防銹漆的毒性大,亦不適合用于住宅建筑中。
3)陰極保護型防銹漆———富鋅底漆。當防銹漆整層漆膜的電極電位比鐵元素更負時,鋼結構中的鐵成分便變成陰極,受到電化學保護不會腐蝕。富鋅漆就是利用鋅的電極電位是-0.76V,比鐵的電極電位-0.44V更低,當富鋅漆底漆中的鋅足量時,即在鋼材表面形成一層鋅粉膜,并與底層鋼材緊密接觸,這樣,鋅作為陽極被腐蝕,而鐵作為陰極受到保護。富鋅底漆一般分為環氧富鋅底漆和無機富鋅底漆2種。環氧富鋅底漆以環氧樹脂作為主要成膜物質對鋼材表面有極強的附著力,與適宜的面漆配套,其防護期可達10年以上。無機富鋅底漆又分為溶劑型與水基型兩類。與優良面漆配套后,前者防護期可達15年以上,后者更長。
4)金屬鍍層保護。在鋼材表面施加金屬保護層,以提高鋼材表面的抗腐蝕能力。最常用的是鍍鋅,鍍鋅主要是通過形成致密的保護膜和鋅置換作用來防腐蝕。鍍鋅包括熱浸鍍鋅和常溫鍍鋅。
a.熱浸鍍鋅是將經過脫脂、酸洗、溶劑處理等前處理工序的鋼材迅速投入460℃左右的熔融鋅中進行熱浸,經過適當的時間后,清除掉鍍鋅槽表面上的懸浮的氧化物,并從干凈的熔融鋅液中將鍍鋅件提出。熱浸鍍鋅面有金屬光澤,屬活性較大的表面,涂膜的粘結力不是很好,為加強涂膜質量應加強對基底處理和底漆的涂料選擇。
b.所謂熱噴鍍鋁鋅就是向高速氣流中滴入熔融狀態的鋁鋅等金屬,金屬被粉碎成微小的粒子噴敷在構件上,形成金屬保護膜,這就是噴鍍,屬于電弧噴鍍的范疇。這種方式防腐效果很好,一般可達30 年以上,適合用于鋼結構住宅中。
防銹蝕是鋼結構建筑中的重要的部分,他們關系到建筑物的造價和使用壽命,對于住宅鋼結構而言,也是房地產商和購房者非常關心的方面。根據鋼結構住宅的具體情況選擇,不同的防腐措施,是可以在滿足要求下降低造價的。建筑防腐蝕工程質量檢驗評定標準GB50224-95《建筑防腐蝕工程質量檢驗評定標準》中3.2.1條規定,一級鋼結構表面的質量,規定為:合格—表面無可見的油脂、污垢、氧化皮、鐵銹和油漆涂層等附著物。優良—在合格的基礎上, 任何殘留的痕跡只能是點狀或條紋狀的輕微色斑。二級鋼結構表面的質量規定為:合格—表面無可見的油脂、污垢,沒有附著不牢的氧化皮、鐵銹和油漆涂層等附著物。優良—在合格的基礎,緊附氧化皮、點蝕銹坑或舊漆等斑點狀殘留物在10000平方毫米的面積內不超過1/3。表面處理是涂料防腐蝕工程施工的重要工序,表面處理可列為獨立工程,不論作何種安排,表面處理是涂裝防護工程的質量控制的關鍵點,作為獨立工程,環環抓住,才能保證表面處理質量,保證整個住宅鋼結構防護工程的質量要求。