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【摘要】在设备表面涂上电镀层、喷镀层以及刷镀层，不仅能够保持设备的美观，同时也能够起到防腐防锈的作用，因此，这种涂层防护措施广泛的被使用在各个方面，但是近年来随着时代发展与研究的深入，金属涂层失效的问题也逐渐凸显出来。文章针对几种常见的金属涂层失效机制进行了探讨，并提出了对金属涂层的保护措施，为提高金属涂层的使用效率提供参考。
【关键词】金属涂层；失效机制；防护对策；防腐防锈
一、前言
金属涂层的主要作用是防止设备等与空气中的水分接触，生锈或者被腐蚀。由于这一特性，金属涂层在与空气接触时间久之后就会出现不同程度的褪色、老化、脱落等现象，并且这种现象受到不同环境因素的影响，表现也有所不同。在相同地区不同材料的损坏程度也是不尽相同。因此，涂层本身的性质以及环境因素是决定涂层使用效果与使用寿命的决定性因素。
有机涂层老化的主要原因是受到太阳辐射、环境温度和环境湿度；次要原因是指空气污染、生物现象、酸雨、风沙等，这些因素的综合作用导致了涂层的老化也即防腐蚀涂层的失效[1]。金属涂层的失效是指由于金属长期暴露于大气中，引起涂层的各种物理和化学性能的衰变，并使其失去原有性能，部分或全部失去对基体金属材料的保护作用[2]。
二、金属涂层失效机制的研究
在对金属涂层的失效机制与保护性能等方面，我国相关工作人员与科研人员开展了长期的研究工作，取得了较大进展。失效机制研究主要有光化学老化以及水解老化等方面的问题。
1、光化学老化研究
在对金属涂层失效的主要因素进行研究中，太阳辐射导致的材料老化是导致金属涂层失效的主要原因。在老化过程中产生一定的自由基反应，受到紫外线的影响，材料在光化学反应过程中产生很多易流失的小分子，如酸、醇等，这些小分子形成后不断被水分带走，导致涂层的质量以及涂层机理发生较大变化，出现涂层的开裂、脱皮等现象。这种现象在含有颜料的涂层中表现得较为明显。由于涂层中的高聚物损失导致颜料的体积增加，出现脆化现象。表层材料的质地较硬，下底层材料的质地较软，容易开裂。
2、由水降解引起的老化研究
涂层在户外环境中不仅受到太阳辐射影响发生降解反映，同时也会受到环境中水分作用的影响导致涂层材料出现水降解的反应。涂层材料中如果存在容易被水分降解的胺，醚等分子，受到环境中水降解的影响就更大，在研究中发现，排除紫外线的影响下，在湿润环境中的材料比在干燥环境中的材料老化更快。大部分金属涂层在受到太阳辐射的影响后，产生降解反应，降解后在涂层中产生较多的亲水性分子，同时又产生水降解反应。在涂层老化的过程中，光化学老化与水降解同时存在与材料老化过程中，不能割裂开来[3]。
3、涂层起泡导致的失效研究
从扩散角度分析涂层的失效。涂层的失效是一个从量变到质变的过程。同时也是一个包含诸多因素、相当复杂的过程。在材料降解过程中，首先与水分以及氧气发生反应，产生腐蚀，并逐渐扩散到涂层中，水分在金属材料中不断渗透，由于水分的作用，涂层对材料的附着能力持续降低引起涂层的脱落现象；另一种是对于强势附着力体系或由于形成腐蚀产物，侧向压力小于水侧向发展的阻力，使得水只能在原始位置积累，从而引起局部起泡[4]。
三、金属涂层失效的对策分析
普通涂层的防护方式是在金属材料的表面进行喷涂，涂层主要有底漆、中层漆以及面漆三部分组成，这三部分按照不同的特性共同发挥作用以保护材料使用效果。底漆能够起到一定的防锈作用，具有较强的附着力，中层漆主要是防止外界水分子渗透，表面的漆则是起到抵抗外部材料腐蚀的作用。因此，在对预防涂层失效方面，着重从以下结构方面入手：
1、注意漆层厚度对失效机制的影响
在进行金属涂层保护过程中，注意对金属涂漆的厚度进行取舍，涂层太厚或者太薄都会对材料作用的发挥造成影响。如果涂的太厚，一方面会造成材料的浪费，另一方面会降低涂层的使用性能，使涂层的防腐特性不能得到有效发挥，影响了涂层使用效果。涂料太薄则更容易失效，不能达到预期的使用效果，因此，涂层的厚度应当依据金属材料的使用环境与使用条件进行选择，环境腐蚀性的强弱与材料的用途都会对漆层的涂刷厚度造成影响。
2、注重对金属表面作除锈处理
在对金属涂层失效的研究中，发现有一部分涂层失效是由于金属表面的除锈工作不恰当导致的。金属表面的除锈是保障金属涂层能够有效发挥作用的基础。在金属材料的表面如果有浮灰、氧化皮等附着物，在进行涂刷前，要注意将附着物清理掉，否则即使有金属涂层保护材料不受外界的环境因素的腐蚀，也会由于材料本身存在的灰尘等导致材料起皮，达不到保护材料的效果。涂装施工质量的好坏，对漆膜的使用寿命有较大的影响。而施工质量则受到漆膜的质量以及金属材料的除锈工作、漆膜种类与施工工艺等的影响，因此要特别注重对金属材料的除锈与选择。
在对材料的表面进行处理的过程中，要注意遵循一定的处理方法，首先，对材料的打磨最好使用喷砂的方式，这种方法能够增加喷漆表面的粗糙程度，且处理时金属表面粗糙度不宜超过漆膜厚度的1/3，这样的话可增加漆膜和金属表面结合力，延长金属涂层的使用寿命，从而更好的延长金属的使用寿命。
四、总结
综上所述，延长金属涂层使用寿命与使用效果的主要方法是注意涂层的厚度的选择以及加强对金属表面的防锈处理。在施工中注意金属涂层的厚度要适宜，依据环境以及材料要求来选择施工厚度。对材料的表面处理也是涂层质量好坏的主要影响因素之一，受到施工中对材料表面处理不当而导致的涂层失效问题占涂层问题中的一半以上，因此要加强对这一问题的认知。
参考文献
[1]陶蕾，宋诗哲，金威贤.基于图像颜色特征的涂层老化失效检测方法[J].化工学报，2010，61（2）：410-418.
[2]庞然，左禹，唐聿明等.环氧/聚氨酯涂层在4种环境中失效行为的EIS[J].化工学报，2010，61（10）：2657-2659.
[3]刘纯波，林锋，蒋显亮.热障涂层的研究现状与发展趋勢[J].中国有色金属学报，2011，17（1）：2-3.
[4]何毅，徐中浩，陈航宇，唐艳丽，陈丹.金属材料防腐技术的研究进展[J].应用化工，2013，42（11）：2065-2067.
【关键词】金属涂层；失效机制；防护对策；防腐防锈
一、前言
金属涂层的主要作用是防止设备等与空气中的水分接触，生锈或者被腐蚀。由于这一特性，金属涂层在与空气接触时间久之后就会出现不同程度的褪色、老化、脱落等现象，并且这种现象受到不同环境因素的影响，表现也有所不同。在相同地区不同材料的损坏程度也是不尽相同。因此，涂层本身的性质以及环境因素是决定涂层使用效果与使用寿命的决定性因素。
有机涂层老化的主要原因是受到太阳辐射、环境温度和环境湿度；次要原因是指空气污染、生物现象、酸雨、风沙等，这些因素的综合作用导致了涂层的老化也即防腐蚀涂层的失效[1]。金属涂层的失效是指由于金属长期暴露于大气中，引起涂层的各种物理和化学性能的衰变，并使其失去原有性能，部分或全部失去对基体金属材料的保护作用[2]。
二、金属涂层失效机制的研究
在对金属涂层的失效机制与保护性能等方面，我国相关工作人员与科研人员开展了长期的研究工作，取得了较大进展。失效机制研究主要有光化学老化以及水解老化等方面的问题。
1、光化学老化研究
在对金属涂层失效的主要因素进行研究中，太阳辐射导致的材料老化是导致金属涂层失效的主要原因。在老化过程中产生一定的自由基反应，受到紫外线的影响，材料在光化学反应过程中产生很多易流失的小分子，如酸、醇等，这些小分子形成后不断被水分带走，导致涂层的质量以及涂层机理发生较大变化，出现涂层的开裂、脱皮等现象。这种现象在含有颜料的涂层中表现得较为明显。由于涂层中的高聚物损失导致颜料的体积增加，出现脆化现象。表层材料的质地较硬，下底层材料的质地较软，容易开裂。
2、由水降解引起的老化研究
涂层在户外环境中不仅受到太阳辐射影响发生降解反映，同时也会受到环境中水分作用的影响导致涂层材料出现水降解的反应。涂层材料中如果存在容易被水分降解的胺，醚等分子，受到环境中水降解的影响就更大，在研究中发现，排除紫外线的影响下，在湿润环境中的材料比在干燥环境中的材料老化更快。大部分金属涂层在受到太阳辐射的影响后，产生降解反应，降解后在涂层中产生较多的亲水性分子，同时又产生水降解反应。在涂层老化的过程中，光化学老化与水降解同时存在与材料老化过程中，不能割裂开来[3]。
3、涂层起泡导致的失效研究
从扩散角度分析涂层的失效。涂层的失效是一个从量变到质变的过程。同时也是一个包含诸多因素、相当复杂的过程。在材料降解过程中，首先与水分以及氧气发生反应，产生腐蚀，并逐渐扩散到涂层中，水分在金属材料中不断渗透，由于水分的作用，涂层对材料的附着能力持续降低引起涂层的脱落现象；另一种是对于强势附着力体系或由于形成腐蚀产物，侧向压力小于水侧向发展的阻力，使得水只能在原始位置积累，从而引起局部起泡[4]。
三、金属涂层失效的对策分析
普通涂层的防护方式是在金属材料的表面进行喷涂，涂层主要有底漆、中层漆以及面漆三部分组成，这三部分按照不同的特性共同发挥作用以保护材料使用效果。底漆能够起到一定的防锈作用，具有较强的附着力，中层漆主要是防止外界水分子渗透，表面的漆则是起到抵抗外部材料腐蚀的作用。因此，在对预防涂层失效方面，着重从以下结构方面入手：
1、注意漆层厚度对失效机制的影响
在进行金属涂层保护过程中，注意对金属涂漆的厚度进行取舍，涂层太厚或者太薄都会对材料作用的发挥造成影响。如果涂的太厚，一方面会造成材料的浪费，另一方面会降低涂层的使用性能，使涂层的防腐特性不能得到有效发挥，影响了涂层使用效果。涂料太薄则更容易失效，不能达到预期的使用效果，因此，涂层的厚度应当依据金属材料的使用环境与使用条件进行选择，环境腐蚀性的强弱与材料的用途都会对漆层的涂刷厚度造成影响。
2、注重对金属表面作除锈处理
在对金属涂层失效的研究中，发现有一部分涂层失效是由于金属表面的除锈工作不恰当导致的。金属表面的除锈是保障金属涂层能够有效发挥作用的基础。在金属材料的表面如果有浮灰、氧化皮等附着物，在进行涂刷前，要注意将附着物清理掉，否则即使有金属涂层保护材料不受外界的环境因素的腐蚀，也会由于材料本身存在的灰尘等导致材料起皮，达不到保护材料的效果。涂装施工质量的好坏，对漆膜的使用寿命有较大的影响。而施工质量则受到漆膜的质量以及金属材料的除锈工作、漆膜种类与施工工艺等的影响，因此要特别注重对金属材料的除锈与选择。
在对材料的表面进行处理的过程中，要注意遵循一定的处理方法，首先，对材料的打磨最好使用喷砂的方式，这种方法能够增加喷漆表面的粗糙程度，且处理时金属表面粗糙度不宜超过漆膜厚度的1/3，这样的话可增加漆膜和金属表面结合力，延长金属涂层的使用寿命，从而更好的延长金属的使用寿命。
四、总结
综上所述，延长金属涂层使用寿命与使用效果的主要方法是注意涂层的厚度的选择以及加强对金属表面的防锈处理。在施工中注意金属涂层的厚度要适宜，依据环境以及材料要求来选择施工厚度。对材料的表面处理也是涂层质量好坏的主要影响因素之一，受到施工中对材料表面处理不当而导致的涂层失效问题占涂层问题中的一半以上，因此要加强对这一问题的认知。
参考文献
[1]陶蕾，宋诗哲，金威贤.基于图像颜色特征的涂层老化失效检测方法[J].化工学报，2010，61（2）：410-418.
[2]庞然，左禹，唐聿明等.环氧/聚氨酯涂层在4种环境中失效行为的EIS[J].化工学报，2010，61（10）：2657-2659.
[3]刘纯波，林锋，蒋显亮.热障涂层的研究现状与发展趋勢[J].中国有色金属学报，2011，17（1）：2-3.
[4]何毅，徐中浩，陈航宇，唐艳丽，陈丹.金属材料防腐技术的研究进展[J].应用化工，2013，42（11）：2065-2067.