轻钢建筑彩涂钢板选用的技术问题探讨

1、轻钢建筑彩涂钢板选用的技术问题探讨刘承宗（上海美建钢结构有限公司 上海 201103）摘 要 本文从彩涂钢板的物理化学构造入手，详细讨论基板、涂层的类型和耐蚀原 理与性能的优劣与等方面的问题，并提出选用的原则和次序。关键词 轻钢建筑，彩涂钢板，钢基基板，预涂层，耐腐蚀性能，使用寿命，彩涂钢板是指由保护性和装饰性有机涂料或薄膜连续涂覆于钢质基板上，经烘烤固化而制成的具有复合材料特性的一种预涂层冶金产品。其经裁剪压型后，广泛应用于轻钢建筑墙面和屋面工程，在耐久性、实用性、经济性和美学等方面均能满足轻钢建筑的使用要求，是一类典范的金属建筑维护材料。当前市场上彩涂钢板品种繁多，性能差异较大，如何根据轻

2、钢建筑的使用环境、制造单位的加工工艺等要求，合理、经济地选用适宜的彩涂钢板，是一亟待解决的问题1。从适用性的技术角度观察，在选用彩涂钢板时，首要关注的是其使用寿命（耐腐蚀性能），其次是加工性能、色彩、花纹等方面的问题。了解了这些，才可以综合分析其性能价格比，进行合理的选择。 本文将从彩涂钢板的物理化学构造入手，详细讨论涂层、基板的类型和耐蚀性能等方面的问题，并提出选用的原则。1、 彩涂钢板抗腐蚀的物理化学原理彩涂钢板的抗腐蚀性能是指其在使用过程中，抵抗环境的影响，维持表观性能、维持使用功能、维持承力性能等等的能力。它是影响压型彩涂钢板的使用寿命，及其在建筑领域推广和应用的主要因素。考虑到压型彩

3、涂钢板的装饰功能和结构功能。彩涂钢板遭受环境腐蚀，由弱到强的表现可依次表述为：涂层表观失色、变色、粉化、龟裂、开裂、鼓泡、锈斑、穿漏等等。1.1彩涂钢板的物理构造典型的彩涂钢板由金属基板、化学转化膜和有机涂层涂层三大部分构成（见图1）。基板是带镀层的钢板基材，因基板镀层生产工艺不同和镀层不同而称为（热/电）镀（铝/锌/铝锌/锌铝/）钢板。基材钢板在根本上决定彩涂钢板的承力性能和压型加工性能。在选用基材等级或牌号时，主要考虑其力学性能，化学成份及其可弯性能。材料的屈服强度越高，同样截面形式的压型彩涂钢板的承截能力越大，但加工所需的力相应也越大；伸长率越大，则板材可经变永久变形的性能越好。化学成份

4、在影响力学性能同时，主要会影响基材的可焊性，以及抗腐蚀能力；可弯性能则保证基材经受大角度弯曲成型而不产生微小裂纹。镀层、化学能化膜和表面涂层的根本目的是保护基材钢板拥有预期的长寿命、不被过早地腐蚀，同是兼具其它较次要的功能。其中有机涂层可配制成各种色彩，并可借助于印花技术形成多种艺术图案和花纹起装饰作用。图1 典型的彩涂钢板物理构造示意图 图2 渗碳钢电化学腐蚀原理示意图1.2钢板基材的腐蚀原理 基材钢板的腐蚀（锈蚀）主要是电化学腐蚀。钢材在冶炼过程中根据钢材性能的需要，往往要渗入或残存一定量的碳（C）及其它微量元素。钢材主体元素铁（Fe）和其元素的标准电极电位不同，从而形成原电池。空气中的水

5、份、氧等介质接触钢材表面时，会使钢材内的原电池形成通路，Fe元素相对C而言，成为阳极，失去电子，转化为水合氧化铁，从而表现出锈蚀（见图1）。大气中存在的H2S, SO2 以及海滨地区的盐雾都会加快电化学腐蚀的过程2。只要钢板基材没有严格地与大气隔绝，电化学腐蚀就不可避免地要发生。彩涂钢板的涂层、化学转化膜以及镀层能阻缓Fe的电化学反应，或阻止铁作为阳极参与电化学反应，从而保护基材免遭快速腐蚀。1.3涂层的物理屏蔽作用 有机涂层可以使基板与外界环境隔离，切断原电池的通路，阻止电化学锈蚀过程，从而保护基板，抵抗环境的腐蚀作用。这种保护作用直接与有机涂层隔离环境的能力和持久力有关。有机涂层的耐用性及

6、可靠性与涂层的成份、层次、厚度、均匀度、可加工性等工艺性能以及使用环境和人力维护等外部因素有密切的关系。破坏涂层物理屏蔽作用的主要是涂层渗透。现有涂料和工艺技术生产的涂层往往存有微小的针孔，或因涂层的老化、龟裂会引起H2O, O2及各种离子的渗透或渗漏。当渗至涂层与基板金属层之间时，就会引起膜下局部原电池反应。基于以上考虑，针对某类基板，当涂层不同时具备良好附着力和耐候性时，可采用多涂层的做法；选用具备良好的附着力的涂料作底漆或涂一层粘结剂，再覆涂以具有良好的耐候性和装饰性的涂料做面漆。适当增加层次和总层厚可以减少针孔数量和渗透。尽量采用烤干型涂料可以比常干型涂料获得更佳的耐候性能。1.4化学

7、转化膜的物理化学保护作用化学转化膜实际上是一层钝化膜，由基板金属原子参与化学钝化反应而形成的一种惰性金属绝缘膜，如磷化膜或络合物等。化学转化膜呈连续分布，不同于一般的层积附着层的是，它与基板具有可靠的联系并与基板表面形成一个整体。液态有机涂料或粘结剂可以渗入化学转化膜的微小裂缝，通过物理缠连作用，增强涂层与转化膜层间的粘接强度；另外，可通过化学转化膜表面的水合氧化物的氢键与涂料的化学作用提高涂料的附着力。化学转化膜的主要作用之一就是增强基板与涂层的附着力，改善彩涂钢板的抗冲击与压型弯曲加工性能。 化学转化膜相对基板而言，也是一层物理屏蔽。而且，由于化学转化膜如钝化膜或铬合物的标准电极电位较Fe

8、元素为正，当涂层渗透发生后可作为牺牲阳极而延缓基板的膜下化学腐蚀过程。可见，化学转化膜是保证彩涂钢板质量的重要组成部分。化学膜通常是基板与铅系防绣底漆、铬酸盐防绣底漆或磷酸盐防绣底漆中的金属盐类反应而生成的。其中，前二者因毒性大而基本上被淘汰了。磷酸盐防绣底漆（如三聚磷酸铝防绣颜料）因安全无毒，防绣性能好而得到推广应用。1.5基板镀层的物理化学保护作用 彩涂钢板基板本身必须具备较强的抗腐蚀能力。涂层的抗腐蚀能力总是会因时间的延续而逐渐耗尽的，此时，镀层将存担主要的抗腐蚀任务。镀层是覆盖在基材表面的一层致密的金属或合金膜，其表层可与磷酸盐或环境介质共同参与钝化或氧作用，并起化学转化膜的作用。另外

9、，镀层金属还可起一种特殊的切边牺牲性阴极保护作用。1.6小结 彩涂钢板基板的耐腐蚀性能主要包括相互关联的三个环节：裸板（无涂层）耐腐蚀性能，成型后基板耐腐蚀性以及切边牺牲性保护性能。基板的耐腐蚀性能是决定了彩涂钢板的一次性终极寿命的最主要因素，优良的涂层只有配以优良的耐蚀基板才可获得具备优良耐腐蚀性能的彩涂钢板。每块压型彩涂钢板，总是存在折弯部分和切边部分等抗蚀薄弱部分。具备优良镀层和优良的压型曲加工性能钢板，将能保持压弯部分镀层和涂层和涂层的完整性，同时保证切边部分的腐蚀不会快速地扩展到板面的中间区域。从而使压型彩涂钢板具备优良的综合抗腐蚀能力。彩涂钢板的断面在物理构造和物理、化学工艺方面，

10、针对钢板的腐蚀原理，采取了多方面的措施；如涂层、化学转化膜、镀层的物理屏蔽作用保护，牺牲阳极保护、切边牺牲性阴极保护作用等，同时充分考虑了基材镀层，涂层，化学转化膜等的可加工性以及涂层作为保护材料和装饰材料的持久性或耐候性。2、 彩涂钢板基板的类别与性能典型的彩涂钢板主要由带镀层基板与涂层组成。基板因镀层具有重要保护作用，主要按镀层区分。目前国内市场上建筑用彩涂钢板呈现进口为主、国产为辅的格局，品种较多，性能各异。21彩涂钢板基板的类别 1）热镀铝锌合金钢板（Galvalume）Galvalume3是一种含55%AL，43.5%(或43.6%)Zn, 1.5%(或1.4%)Si合金的双面热浸镀

11、层钢板产品。由美国BIEC公司开发，现全球有29家厂商购买了此项专利，获准生产镀铝钢板。亚洲以韩国联合钢厂的产品较佳（另有澳洲的BHP钢厂），在中国市场占较大份额。其标准为ASTM 792 / A792。双面镀层三点测试重量为150，165，189 g/m2三种（SI单位制），相应的单点测试值分别为130,150,155g/ m2。2） 热镀锌铝合金钢板（Galfan） Galfan4是一种含Zn，以及5% Al和混合稀土合金的双面热浸镀层钢板产品。其标准为ASTM A875 / A875M和Euronorms，三点测试双面镀层重量为50350g/ m2之间。3） 热镀锌钢板（Hot-Dip

12、Galvanized） Hot-Dip Galvanized 5是一类标准的连续双面热浸锌镀层钢板产品。其镀层重量变化幅较大。按ASTM标准三点测试双面镀层重为75700 g/m2，按中国宝钢企业标准Q/BQB 420 - 1999，三点测试双面镀层重量为100450 g/m2.4） 热镀锌合金化钢板（Galvanneal） Galvanneal是一种将热镀锌钢板进行热处理，使其表面之纯锌镀层全部转化为Zn-Fe合金层1相的双面镀层钢板产品。但现有工艺条件下其转化镀层重量按Zn计算最大只有180g/m2左右。5） 热镀铝钢板（Aluminized） Aluminized是一种热浸双面镀铝钢板产

13、品。按ASTM A463 / A463M标准生产。建筑所用的为在工业纯铝液中热镀生产的II 型产品（I 型产品热镀液中含约8%的硅）。 6）电镀锌钢板（Electrogalvanized） Electrogalvanized是一种纯电镀锌镀层钢板产品。双面镀层重量最大可达180g/m2，Q/BQB4301999，规定可达160g/m2。 上述5类基板中，电镀锌钢板主要用于建筑物室内使用，其余几类可用于室内和室外使用。除此外，不锈钢板亦可用作彩涂钢板的基板。目前，国产的彩涂钢板基板有第3）、第4）、第5）、第6）四类。生产厂家主要是宝钢和武钢。第1）、第2）类产品完全依赖于进口。2.2铝及锌镀层

14、的抗腐蚀能力铝和锌这两种白色轻金属作为钢材的防护性涂层或镀层材料已有一百多年的历史，并已被证明是一种经济和有效的措施。这是因为从防腐蚀机理的角度来讲，铝和锌在多数大气环境中都具备较高的稳定性，适当的工艺和采用合金镀层能进一步改善相应镀层基板的抗蚀能力。1） 锌镀层的抗腐蚀能力 锌镀层在腐蚀性环境介质中会形成一层厚度薄、致密且有很强附着力的腐蚀产物，如ZnO，Zn(OH)2，ZnCL2，ZnCO3等氧化物、氢氧化物或碱性盐，进而起物理屏蔽作用，阻止镀层或基材的进一步腐蚀。再者，Fe元素的标准电极电位为（- 0.44V），Zn的为（- 0.76V），从而镀锌层可作为Fe元素的牺牲保护阳极。 根据锌

15、镀层的抗蚀原理可知，在一定厚度范围内（镀层太厚则不能成其为镀层钢板）镀层厚度/重量越大，防蚀效果越好。同时，抗腐蚀能力随气候环境的变化会发生较大的变化。据ASTM发表的结果，为了维持10年的使用寿命，钢板表面锌镀层的重量应为130 g/m2，（约18微米厚）（乡村大气）或910 g/m2（恶劣的工业气氛）。若要维持20年寿命，则分别需要270 g/m2和1800 g/m2（外推值）镀层6。 电镀工艺一般只能生产出约18 g/m2的镀锌层，只适用于室内环境。热镀工艺的限制则较松。 2）铝镀层的抗腐蚀能力 铝具备级强的耐大气腐蚀能力。通常在相同条件下，热浸镀铝层的耐大气腐蚀能力是热浸镀锌层29倍。

16、这是由于铝镀层表面极易形成一层极其致密的AL2O3膜。尽管AL的标准电极电位（- 1.66V）比Zn和Fe元素的标准电位要低，但通常它并不做为牺牲阳极来保护基材Fe元素。因为Al2O3膜的化学性质十分稳定，即使Al2O3膜表层被划伤破坏，新的膜很快又会产生，从而起到了极好的隔离保护作用。另外，铝具备远比锌强的抗硫化物腐蚀特性，还在高达500C时具备良好的抗氧化性能（指内层氧化，表层一旦氧化形成Al2O3膜，就起隔离保护内层的作用）和高达80%的辐射能反射率（高温条件下使用含硅的I型镀铝钢板）.但纯铝和纯锌镀层在大气环境中仍然存在着自身的电化学腐蚀而逐渐被消耗掉，因而其寿命也是有限的。2.3合金

17、(化)镀层工艺对抗腐蚀能力的改善 采用的新工艺，可进一步提高铝锌镀层的抗腐蚀能力。1） 热镀锌钢板的合金化工艺 通过热外理后，Fe原子向Zn层渗透形成新的Zn合金化1相，从而在基板表面形成一层较厚的、致密的、不溶水的非活性氧化膜。且表层的标准电极电位降到Zn与Fe之间，电化学腐蚀速度较Zn慢，但相对Fe而言，是牺牲保护阳极。同时，韧性依旧良好，且可焊性较纯锌层有显著提高。合金化处理后的镀锌钢板表面较粗糙，有微小的疏松和空洞，并有微裂纹贯穿于镀层厚度方向，这为涂装提供了良好的粘附作用。但同时也表明，这种基板裸板不适宜于直接应用。2） 热镀锌铝混合稀土合金镀层（Galfan） Galfan是国际铅

18、锌组织（ILZRO）70年代未开发的热镀锌换代产品，其Zn镀层中加入了5%AL和微量的混合稀土元素，极大地改善了钝锌镀层的抗腐蚀性能，达24倍。而在同时，却保持了热镀锌层的其它优点：加工性能不低于最优质的纯锌镀层，成本维持不变。 Galfan具备比较优良的综合耐腐蚀效果，包括裸板、切边、成型后和涂装后的耐腐蚀能力等方面，单纯从技术角度上讲，具备最理想的选择优势。3） 热镀铝锌合金镀层钢板（Galvalume） Galvalume是八十年代国际上大力发展并推广的高抗腐蚀镀层新产品。它综合了镀铝层和镀锌层的优越性能，同时又弥补了两者的缺点。 锌层可为钢板表面提供较好的抗腐蚀性能，但更重要的是在含离

19、子和水的环境介质中它能为钢板切边提供断面阴极保护这一独特作用（图3），而铝却不能。但是随着Zn层牺牲性阴极保护的消耗的增加，需要保持的裸稳钢板基板面积也越大，这种保护功能将不能持久。 图3 镀Zn层切边牺牲性阴极保护示意图 图4 55%Al Zn镀层切边牺牲性阴极保护示意图 镀铝锌合金镀层则可弥补这一缺点（图4）。铝锌镀层中的富Zn相首先被腐蚀，镀层中的富Al相呈空间树枝状，仍保持稳定状态。富Zn相的稳定的腐蚀物不仅覆盖了断面裸露的基材，同时，填充于富Al相稳定组织间因富Zn相共析物减少而留下的间隙之中。需要保护的裸露的钢板基板面积并不增加。 铝锌镀层中锌的消耗速度取决于镀层与钢材之间潜在的差

20、别，以及外部的腐蚀环境（水温、离子含量）。镀铝锌镀层与基材差别较小，Zn的消耗缓慢，牺牲阴极保持时较长。当Zn被消耗完后，镀层就处于较不稳定的状态，从而演变为与镀铝层相似的情况。故其具有比镀锌层更好的耐蚀性能和抗高温氧化性能，以及比镀铝层更好的阴极牺牲性断面（切边）保护性能。3、 各种基板的综合性能比较及选用标准根据产品开发的时间顺序就可看出，作为原型产品的替代产品而开发成功的Galvalume和Galfan在抗腐蚀性能方面显然要优于传统的镀锌和镀铝钢板。近二十多年来，大量的试验和工程实测数据也证明了这一点。3.1耐大气腐蚀性能比较 1）Galfan与镀锌镀层的比较相关试验数据表明Galfan

21、的抗腐蚀性能明显优于常规的热镀锌镀层（图5，6，7） 图5 ILZRO发布的Galfan与镀锌镀层抗腐蚀实验数据 图6 比利时冶金中心（CRM）发布的5年户外腐蚀实验数据图7 新日铁公司发布的户外腐蚀实测数据 注：1.远海指离海岸243.8m的陆地，近海指离海岸22.4的陆地； 2.当厚度损失达0.7in时，停止实验图8 Galvalume与镀铝、镀锌基板大气腐蚀实测结果 2）Galvalume与镀铝、镀锌镀层的比较 在美国Bethlehem PA一个工业区进行的比较试验表明，55%Al-Zn镀层钢板22年后无生锈迹象，镀锌钢板10年后生锈，4%Al-Zn镀层钢板9年后生锈。其它结果参见图8和

22、表1。 另外Cleveland冷柜试验（相对湿度100%，60OC）表明，150g/m2镀层的Galvalume在35.3千小时内，未出现红色氧化锈，而275g/m2镀锌钢板在6千小时内出现了红色锈斑。按ASTM B-117-73进行的盐雾试验表明，镀锌出现红修历时仅300小时，而Galvalume则为5.5千小时。下面表2-4列出了部分上海美建钢结构有限公司（SABC）提供的相关试验数据。 表1三类基板大气腐蚀结果外部腐蚀环境热镀锌275g/m2首次生锈时间Galvalume(150g/m2)首次生锈时间镀锌:Galvalume13年镀层损失厚度比库里沙滩（离海岸4.4m）4年15年4.2

23、: 1库里沙滩（离岸243.8m）16年无锈蚀2.0 : 1工业环境 (Bethlehem.PA）10年无锈蚀有尘埃6.2 : 1田园环境（Saylorsburg.PA）14年无锈蚀3.4 : 1 注： 以上结果引自文献7,8表2 周期性水汽/浸泡试验材料(镀层重量）22个循环75个循环116个循环备注红锈外观红锈外观红锈外观镀锌钢板（275 g/m2）1/0断面有红锈/ -100/10- / 表面变红100/10 -0100描述红锈严重程度；暴露22小时,再干燥2小时为一个循环;箱温55 OC镀铝钢板（150 g/m2）0/1断面有红锈/表面变红10/5有红锈/表面变红20/5断面弯折处有红

24、锈/表面变红Galvalume(150 g/m2)0/1表面光亮 /-0/-暗淡/表面氧化变白1/0断面处有红锈/面有绣迹产生表3 抗泡实验的镀层厚度损失和3个月后的外观样本PH=3PH=5PH=7PH=9厚度损失外观厚度损失外观厚度损失外观厚度损失外观镀锌钢板25um生锈25um光滑23um光滑25um光滑Galvalume20um生锈5um有斑点3um有斑点3um有斑点表4 模拟工业环境下断面抗腐蚀试验实 验 样 本4个循环10个循环20个循环备 注275 g/m2镀锌层电化学表现优越快速腐蚀100%红锈按德国标准DIN50018进行的抗SO2腐蚀试验表明了同样的趋势.150 g/m2镀铝

25、层断面完全出现生锈断面生锈10%红锈150 g/m2 Galvalume电化学表现优越电化学表现优越断面0.1%红锈特别地, Galvalume在模拟工业环境下也具备较好的切边抗腐蚀能力(表4)，在乡村大气条件下也具有同样的结果。图3、4已介绍了镀锌层和Galvalume的牺牲性阴极切边断面保护作用，镀铝钢板则没有。这是因为Al2O3隔离膜阻止了铝原子对铁原子的电偶活化，但在海洋气候条件Cl-离子可以破坏Al2O3膜，铝则恢复对铁的电偶活化作用,发生牺牲性阴极保护效应,防止镀铝钢板切边断面的腐蚀向板内部蔓延。总体上讲，Galvalume的切边保护性能优于镀铝钢板,略比镀锌钢板差。3.2综合比较

26、前一节对最为重要的抗腐蚀性能进行了详细的比较.对于相关的其它方面,这里引用ILZRO的结论 (表5)。它从纯粹技术的角度和成本角度对各类镀层板（含富锌涂层）的性能作了较全面评论,具有一定的科学性和权威性(引自GALFAN TM Improved Galvanizing)。表5 各类镀层(涂层)钢板综合评级等 级:5=最好4=良好,3= 好2= 差;1=最差热镀锌铝合金热镀锌电镀锌热镀锌合金化热镀铝锌合金热镀铝富锌涂层用于屋面和墙面的评价权重因子*加工成型性能53533250.8裸板耐腐蚀性43325521.5切边牺牲性保护55553120.6成型后耐腐蚀性53333221.2漆膜附着力5455

27、4250.6涂漆后耐蚀性54454321.2可焊性44552120.0耐热性/反射性33324511.0美国成本经济性34243350.5采购综合经济性*34245351.5综合评价指标*4.23.63.43.54.03.13.0 国内/国际采购点*台/泰/澳宝钢武钢宝钢武钢韩/澳黄石国内 上表数据与作者掌握的大量试验数据是基本相符的。但ILZRO对自己开发的产品Galfan的评价稍有偏高的趋向。其中，带*项为作者根据轻钢建筑面板系统的特定应用环境和条件，以及在大陆地区进行国内和国际采购的现状等条件进行分析后所添加。其综合选用指数的大小代表着选用的优先次序。 1）关于镀层性能权重因子的说明对于

28、面板系统，其抗腐蚀性能最为重要。而基板裸板的耐腐性能尤其重要，它与涂层是“皮与毛”，“唇与齿”的关系，是彩涂钢板使用寿命的根本决定因素，故权重因子加大，取为1.5；另两项，如成型后耐蚀性和涂漆后的耐蚀性分别取为1.2。由于面板系统的切边不是直接裸露在室外大气中，在构造上一般进行折边或覆盖处理，故其切边牺牲性保护性能的重要性相对下降，权重因子取为0.6。漆膜附着力的大小在一定程度上不是关键因素，因为涂装工艺的改善可弥补这方面的缺陷，故权重因子也相应减少，取为0.6。加工成型性能影响的是机械加工性能，不直接影响其抗腐蚀性能，适当的工艺调整可解决相关问题。故权重因子稍下降，取为0.8。耐热性/反射性

29、，在通常使用环境中不是主要考虑因素，但从建筑节能的角度考虑，其具备较重大的意义。故权重因子取为1.0。相应成本经济性（主要指美国市场）对国内市场和部分国际市场只具备局部的参考价值，故权重因子取为0.5。由于面板系统不涉及焊接加工，故可焊性权重因子取为0。在中国采购的综合经济性，主要涉及价格、交货周期、运作成本等方面，在经济性和合理性方面，它是最重要的两个因素之一，故其权重因子加大取为1.5。基板的评价指标为各项性能等级的加权等级，其计算式为（各项性能等级*权重因子）/总权重因子之和。2） 关于基板镀（涂层）选用的说明 基于本文的评价，Galvalume和Galfan是最优良的彩板基板，其次是热

30、镀锌和热镀锌合金化钢板，然后是热镀铝钢板，电镀锌因镀层厚度的限制，一般只用于室内。 事实上，在具体选择面板时，某些性能的权重会因具体的要求而有所调整，不同类别的基板可以互换使用。例如，当处于干燥的、无污染的环境时，Galvalume和热镀锌镀层基板可互换应用。当使用寿命要求不长，各种基板均可达到时，各内基板可互换使用。 在通常的要求约20年使用寿命的条件下，本文推荐按表5的综合评价指标选用。基于各类彩涂钢板在轻钢建筑中应用的实践经验和在市场上获得的方便性、可靠性以及经济性，应优先选用Galvalume，然后是镀锌、镀锌合金化和镀铝镀层基板。4、 彩涂钢板的预涂层彩涂钢板的预涂层不仅要求具备良好

31、的抗腐蚀能力和/或良好的物理屏蔽能力，更需要具备良好的弯、压等可加工性能，后一项要求是不同于一般的后涂装涂层的。除却可加工性外，其它方面可用“耐候性”来概述。褪色是最轻微的老化表现，直接影响建筑的外观形象。较严重的老化现象是粉化，硬化，龟裂，从而导致涂层丧失对基极的物理屏蔽保护能力。彩涂钢板以采用液体涂料（有些添加固体粉末，如富锌底漆等）和贴膜涂料为主，是一个纷繁复杂的大家族9。41涂料的类型及性能 彩涂钢板中所用的液体涂料主要有如下几类：1）聚酯（RMP）漆；2）改良型聚酯类（改性有机硅聚酯（SMP）；3）氟碳树脂类（聚氟乙烯，聚偏二氟乙烯）；4）聚氯乙烯涂料类（溶剂型、有机溶胶型和塑溶胶等

32、）；5）其它涂料（如富锌底漆、丙烯酸涂料）；6）板背面涂料（聚酯型、环氧型、丙烯酸型等）；7）聚氨酯型面漆。 常用的贴膜材料有3类：1）聚氯乙烯基贴膜；2）聚氟乙烯基贴膜；3）丙希酸基贴膜。4.2涂料的性能 1）聚酯、改良型聚酯和氟碳类 对正面涂料的要求通常要比对背面涂料的要求要高，因为其所处的大气环境不同。对于较常用的聚腊类、改良聚酯类和氟碳类涂料：1）前者成本最低，后者成本最高，改良聚酯类居中；其褪色度和耐腐蚀能力则刚好相反。聚酯类油漆属可透水性油漆，水分子易渗致钢基板而产生膜下化学腐蚀反应。氟碳类则为非透水性油漆，在自身被腐蚀之前，能为基板提供良好的物理屏蔽保护作用。2）油漆一旦暴露在紫

33、外线下，必定会褪色：聚酯漆7年褪色度达50%，改良聚酯（硅化聚酯）15年褪色度约40%，某些氟碳类产品15年褪色度约20%，优质的氟碳类产品可达到20年褪色度小于5E（据ASTM）。可见要求彩涂钢板20年完全不褪色是不科学的。图10是几种涂料的褪色度比较。3）在可加工性方面，聚酯类具有良好的附着力（一般配以环氧树酯作底漆）和柔韧性，改良型聚酯稍差，氟碳类最好。4）在色彩方面，氟碳类涂料本身只有深色和白色，不够丰富，对其广泛的选用稍有限制。2) 聚氯乙烯涂料 溶剂型乙烯可加工性（柔韧性）和耐化学药品性能优良。该类涂料不挥发，含量低，需多道涂装才能达到所需涂膜厚度。主要用于抗深冲和成型苛刻的彩涂钢

34、板。有机溶胶型乙烯彩涂板较少用于屋面、墙面系统，它适于室内使用的金属器具。塑溶胶型各方面的性能都很优良（耐蚀、可加工性，耐损伤）是一种优良的抗损伤性的装饰性户外型多用途彩钢板涂料。3) 丙烯酸与富锌底漆丙烯酸涂料单体种类多，用作面漆，对铝材具有良好附着力。主要用于外墙装饰板，性能一般，价格中等，加工性较差，发展不大。富锌底漆的可加工性，可焊性和耐蚀性较佳，主要用了汽车工业。4) 聚氨酯面漆 聚氨酯改性的有机硅聚酯涂料，专门作为面漆使用，色谱齐全，抗紫外性好，与环氧底漆配合使用时，抗大气腐蚀性能与聚偏氟乙烯相近，成本却很低。5) 贴膜类 贴膜一般具有良好的附着力、可弯可压（纹）性能以及在使用环境

35、下的稳定性。其质量等级和表观类别很多，可供挑选的余地很大。主要有聚氯乙烯（PVC）基，聚氟乙烯（PVF）基和热塑性丙烯酸基三类。另外，不同种的贴膜可叠合使用，也可在膜外表面涂一层清漆后作为单体贴膜使用，如PVC一聚酯膜，PVCPVF贴膜，PVC一丙烯酸贴膜等。PVC基贴膜根据增塑剂含量的大小可制成刚性的或柔性的，通常膜厚100250mm，光泽中下（注：光泽过高不好，建筑应具备明快的色彩，但不能眩目），色彩多样，可压花，与基板附着力高，可加工性优良，但耐有机溶剂性差。可采用特定配方满足特定的要求。PVF基贴膜厚38m m，光泽中下，无压花，色彩有限，其他名项性能都较好，适于户外使用。丙烯酸基贴膜

36、厚75 m m，与PVC基贴膜性能基本相同，但不耐有机溶剂。4.3各类涂料（贴膜）的综合比较 涂料种类繁多，要详细描述各种性能总是困难的。根据美国国家卷材涂装协会发布的报告（表6），我们可以根据其评级对各类涂料的综合性能有一个较为全面的了解。这些标准涵盖了技术、经济、审美、生态等方面的因素，在选用涂料时，可依具体条件根据某一或某几项标准综合考评，而无须顾及全部的性能，这有如前面选用基板镀层时引进了权重因子一样。涂料的使用寿命（指严重硬化、粉化时的寿命）比较见表7表6 各类卷材/钢板涂料性能参考表涂 层施工难度固化速度60秒固化时最低金属温度保光保色性（烘烤时间加倍）热塑性热固性涂膜硬度涂膜附着

37、力涂膜柔韧性保光保色性（烘烤温度提高）涂膜贮存老化保色性耐磨损性（指甲试验）取得60度大于85%高光泽的能力老化后加工能力耐潮性耐油酯性耐溶剂性（酯肪烃）耐溶剂性（芳香烃）耐溶剂性（酮类或含氧溶剂）耐一般化学药品性（酸碱点滴试验）室外耐久性（色漆）室外耐久性（清漆）耐褪色性（正确着色）单位涂装成本压花适应性（连同金属）压花适应性（只有涂膜）抗金属划痕性卷材在压力下耐发雾性耐磨耗性耐沾污性（家用物品、食品）耐盐雾性氨基醇酸12171322322214222332232L4-22333聚酯（无油）22204111222211121222232M2-22221乙烯醇酸1217132222222212

38、2332333M3-22232溶剂型乙烯11149321132221112422233MH1-22221有机溶胶21177321132331111411232L1-32121纯环氧21177332132341111411232L1133121塑溶胶22204311233113111111444H4-11211环氧酯22204321233222111222444MH3-22221热固丙烯酸12221121221112121222222M3-22221硅改性醇酸23216222321213222222121H4-22222硅改性丙烯酸23232122311213222222121H4-22222硅

39、改性聚酯23232122221212121222121H3-22221聚氟乙烯23232122121341121111111VH1-32111聚偏氟乙烯23232222121341111111111VH1-32111聚氟乙烯贴膜21149-22121-41111111111VH1132111丙烯酸贴膜21199-207-21132241111411242H1133121聚氟乙烯贴膜21199-203-11111221111411111H1112121 说 明涂有底漆的热镀锌钢板；涂有底漆；较大的涂膜厚度；大于150微米；对贴膜而言，指黏结剂的固化。符号含义：1=优；2=良；3=可；4=劣。涂装

40、单位：L=低，不超过0.07USD/sqm；M=中，0.07-0.09USD/sqm ；MH=中高，0.09-0.12USD/sqm；H=高，0.12-0.27USD/sqm；VH=很高，超过0.24USD/sqm（相对于干膜厚度2.5微米而言）。 表7各种（涂料使用寿命）涂 料涂 料（层）使 用 寿 命 (年)据宝钢资料英国化学工业（ICI）公司产品上海ABC采用丙烯酸类5-85-7_聚酯类8-127-10_聚氨酯类8-10_ABR（聚酯或聚氨酯拼合）_10-12_硅改性聚酯8-1512-15_HDP高耐久聚酯_=15PVC塑溶胶8-12_聚偏二氟乙烯类（PVDF）2015(B级),20(A

41、级)=254.4 彩涂钢板的涂层工艺彩涂钢板涂料的性能是以适当的涂装工艺为基础的（如配漆、涂层、涂厚、均匀度、烤漆控时控温等）。故彩涂钢板作为一种工业产品，其性能不仅由基本材料的物理化学性能决定，也由生产工艺水平来决定。配方的差异会导致产品性能的差异，即使按同样的配方，不同厂家生产的产品质量也不一致。表7的数据也说明了这一点。作为示例，这里列出满足上海ABC保用担保书要求，并由韩国联合钢铁公司具体生产供货的两种彩涂钢板的工艺及相关性能。1）PVDF烤漆层PVDF烤漆层是一种在行业中处于领先地位的新颖烤漆层，它属于工业级优质氟碳涂料系统，可保证屋、墙面系统的涂膜完整性达25年之久。PVDF烤漆层

42、是特殊底漆和足70% Kynar500 基顶面漆配合而成。全球范围的露晒试验证明，即使是暴晒或暴露于紫外线或污染物之下，PVDF烤漆层也不易起泡、剥落或褪色。这种优越性与Pennwalt 公司的产品Kynar500 基顶面漆有关。PVDF烤漆层具被极好的耐久性，不沾污，易清洁，几乎不用维护。微小的擦伤可以现场修补，经久耐用，这种烤漆层同时备有多种标准色彩可供选择，配色完美。相关描述见表8和9。表8 PVDF烤漆层产品规格树脂PVDF烤漆层至少用70% Kynar500树脂（Pennwalt氟化聚乙烯）基材镀铝锌钢板（Galvanume）预处理表面按照制造商说明和规范要求处理底漆按规定在涂层和加

43、强涂层之前用建议的底漆打底加强涂用合格的兼容性涂料加强涂覆应用PVDF烤漆层系统需用经久涂覆Kynar500型涂料的卷材涂覆装置施涂颜色PVDF烤漆层按上海ABC特殊色彩供货随问询和同意的配色可能不同光泽PVDF烤漆层按60o光泽度305范围供货，遵照ASTM D523规定表9 PVDF烤漆层性能指标试验实验方法PVDF烤漆层性能干膜厚度ASTM D1400-81ASTM D1005-84NCCA II-13, II-14, II-15底漆0.25-0.35面漆0.7-0.9加强涂0.3-0.4颜色均匀度ASTM D22479仪表可控和目测反射光泽ASTM D52380中等光泽 2535 60

44、干膜硬度ASTM D336474 NCCAII12H8H 膜粘合力（干/湿/沸水)ASTM D335983 NCCAII5佳不脱落直接冲击柔性ASTM D279484 NCCAII6佳不脱落反冲击柔性ASTM D279484 NCCAII6佳不脱落成型性NCCA II191 弯曲不脱落耐腐性（落砂）ASTM D96881 不腐蚀裸金属达25年耐化学和洗涤剂ASTM D130879 佳，无侵蚀耐喷盐ASTM D11773 通过1000小时HDG耐温ASTM D224768 通过1000小时HDG经风雨佛罗里达着色性20年ASTM D68980 最大4E单位(亨得)变色抗剥落20年ASTM D65

45、980 最低9级膜完整性25年不会剥离、剥器、裂开或脱屑2）HDP烤漆层普通聚酯（RMP）彩涂钢板具有一层有弹性的树脂，弯折加工性好，但其紫外线防护作用差。硅聚酯（SMP）则与RMP相反。从单一产品而言，PVC PLASTISOL具有良好的柔性、氟碳化合物PVDF具有良好的抗紫外性能、聚酯具有良好的光泽度和弹性、硅具有良好的硬度和抗腐蚀性。理想的涂层应该尽可能结合所有这些特性。从而，HDP作为RMP、SMP的换代。迄今为止，大多数涂料制造商（KANSAI、BACKER、DURACOAR等）均发展了这种类型的涂料，并向卷材涂料制造商供应了大量的涂料。这种产品的特点是：使用新的DURAGLE涤剂，

46、防止表面金属刮伤，本身具有抗紫外线功能；无须改变机械和化学性能，它可以降低10%的光泽度；不能使用形状尖锐的褪光工具，应使用专用的褪光工具。相关性能见表10。PVDF 和HDP烤漆层的厚度参见表11。表10 HDP烤漆层的机械和物理性能测试项目标准结果光泽：60o光泽（全范围）10%70%5%90%硬度测试H2H(一些颜色)横切拉伸性能（6cm）10/1010/10冲击（1/2x50gx50cm）无剥落无裂纹T型弯折（3T，180 o）无剥落无剥落HCL 5%(48小时抽样测试）无气泡，无绣裂良好NaOH 5%(48小时抽样测试)无气泡，无绣裂良好MEK (甲基乙基酮)摩擦50次100次NaC

47、L 5% 1000小时喷雾ASTM 8 FEW8 FEW水喷雾1000小时ASTM 8 FEWASTM 8 FEW抗光照1000小时DE3.02.0表11 烤漆层厚度种 类正 面反 面底 漆面 漆高耐久聚酯烤漆HDP环氧聚酯5m高耐久聚酯(HDP)15m改良聚酯10-15m(包括5m底漆)氟碳烤漆（聚氟乙二烯）PVDF特种环氧聚酯5m聚氟乙二烯（PVDF）20-25m改良聚酯5-15m(包括5m底漆特种环氧聚酯),5mPVDF）,总厚 10-20m 这里，特别讨论涂层厚度问题。原则上，在其他条件相同的情况下，涂层越厚越好，彩涂钢板的耐腐蚀性能越好。但从经济合理的角度来讲，只要满足寿命要求，涂层

48、越薄越好。当前国内国际市场上的优质彩涂钢板的正面涂层总厚通常为20-25，反面涂层总厚10-20。这些优质彩板完全可以满足一般的工业与民用建筑的要求。至于特别的腐蚀环境，则以采用涂层总厚45-50的彩板为宜。至于正面涂层总厚为12.5-17的彩涂钢板，则仅限于在大气环境良好的条件下使用。在选用彩涂钢板时，不能仅仅只关注涂层厚度，涂层厚度的大小并不能完全决定彩涂钢板的综合耐腐蚀性能的优与劣。应综合考虑涂层与基板的配合10，涂装工艺，以及基板等其他方面的因素。5、 彩涂钢板的选用问题5.1使用寿命彩涂钢板作为一种轻钢建筑业的原材料产品，其选用的标准是总体的性能和价格比。使用寿命作为彩涂钢板综合技术

49、性能的直观表现，得到了业内人士的重视。这里有必要首先明确“使用寿命”的定义。（1）从装饰美学的角度讲，压型彩涂钢板的使用寿命应指彩涂钢板完全褪色时的持续时间，使用寿命完全由涂料性能和大气环境决定。（2）从可维修保养角度讲，使用寿命应指彩涂钢板涂层已经龟裂，需要进行重涂维护的时间历程。此时涂层应无大面积脱落，表观形象完整，但有局部的渗水与基板接触，基材靠镀层保护，基板表面出现局部绣斑。此使用寿命由涂料耐蚀性能决定，但与基板镀层的耐蚀性有联。基板耐 蚀性越好，容许涂层局部龟裂脱落的面积越大，持时越长。（3）从房屋的使用功能的角度来讲，使用寿命应指彩涂钢板丧失使用性能时的极限寿命。此时表现为钢基板已

50、严重绣蚀，甚至出现穿孔漏水。建筑业主、建筑生产商以及彩板生产商站在不同角度，对使用寿命会有不同的理解。基于以下考虑：1）油漆涂层在紫外线照射下，褪色是必然的过程 。2）建筑在使用过程中一般要进行至少一次以上重涂，以维护保养或改变风格，此时把使用寿命定义为第（2）类为佳。这样定义同时考虑到了涂层和镀层的抗腐蚀性能。涂料的使用寿命只能是一个预期值，其与真实值会有较大差异，这是因为建筑所处的大气环境的变化是不确定的。当使用环境腐蚀性很弱时，其实际寿命将较长，这样，采用第（2）类，可避免因采用第（1）类定义而导致两者差别过大，造成浪费；当使用环境恶劣时，实际寿命可能比第（2）类预期寿命短，此时，可由基板镀层来抵抗环境的腐蚀作用，从而做到物尽其用。实践表明，优质的彩涂钢板作为屋墙面板，在较严重的工业大气环境下，可保证20年的第（2）类使用寿命；在乡村大气环境下，甚至可维护3040年的（2）类使用寿命。5.2彩涂钢板的选用标准选用彩涂钢板时，要考虑以下方面：1）基材的等级，它确定彩板的承力性能 ；2）基板镀层种类及厚度，以及其耐腐蚀性能、可加工性能等等； 3）涂层种类及厚度； 4）基板与涂层的配合（与吸附力，加工成型后的质量等方面有关）； 5）生产厂家和工艺（决定质