熱噴涂涂層封孔新技術
來源： 作者： 發布日期：2020-01-08 訪問次數：3688
熱噴涂涂層封孔技術指南
對很多熱噴涂涂層來說，封孔是一項必要的后處理過程。當涂層面臨腐蝕及氧化(有時處于高溫)環境時，封孔是涂層設計必需要考慮的一項內容。本文涉及到封孔作業的目的和要求；介紹了封孔劑的種類、性能、施工要點、選擇依據及應用范圍。
任何一種熱噴涂方法，尤其是燃氣一氧焰噴涂(即火焰噴涂)所沉積的涂層，都是一種有孔結構?？傮w而言，涂層孔隙度范圍相當大。燃氣一氧焰噴涂層有時高達15％以上，而高速氧一燃氣噴涂(HVOF)層則在1％以下。在實際應用中，有孔結構有時是有利的。涂層孔隙有助于貯油，促進潤滑，減少磨損；在某些特殊應用中，利用熱噴涂制取多孔材料，用于熱交換裝置或其它元件。然而，在更多的情況下，涂層的孔隙是不希望的。當涂層暴露于大氣、蒸汽、工業氣氛、化學活性物質、腐蝕氣體及高溫環境中，孔隙引入腐蝕元素，使涂層與基體發生化學或電化學侵蝕，導致涂層失效，在這種情況下，必須對涂層進行封孔。
一、封孔劑的性能要求
封孔劑的種類較多，為了達到良好的封孔效果，封孔劑必須滿足下列要求：
1．有足夠的滲透性
因為孔隙彎曲又細小，沒有足夠高的滲透性，難以充填到必需程度。
2．耐化學溶劑的作用
因為涂層本身就處于某種化學和溶劑的腐蝕介質中，封孔劑若不能經受這些介質的侵蝕，封孔即告無效。
3．能經受一定的機械作用
即封孔劑不因機械作用而脫落或碎裂。
4．在工作溫度下性能穩定
即封孔劑不能在工作溫度下發生溶化、蒸發或分解等物理變化。
5．不能與涂層或基體發生化學反應
在工作環境下與涂層和基體保持化學穩定性。
6．不降低涂層或基體金屬的性能。
7．當涂層用于食品行業時，對食物無毒。
8．施工時，保證安全。
二、封孔劑的選擇及施工要點
一般來說，所有封孔作業應在噴涂之后磨削之前實施。除微晶石臘封孔劑外，其它所有封孔劑應在工件溫度低于80℃時進行，以防溶劑迅速蒸發或封孔劑過早固化?？諝飧稍镄偷母视王渲?，在其機加工時產生的熱會使它過早的非均勻性的固化，因之，該封孔劑應在磨削后固化，除此之外的所有封孔劑，應予磨削前固化。用于防腐涂層的封孔劑，在投入使用前必須充分固化。一般的封孔劑無危險性，但有些是易揮發的和易燃的，在貯存和使用過程中，應格外小心慎重，勿近明火或受熱。使用中要充分通風，以免影響正常呼吸。
封孔劑大體分有機和無機兩種。對封孔劑做出選擇的主要依據是所處介質的腐蝕情況及工作溫度。有機封孔劑主要是乙烯樹脂、酚醛、改進型環氧樹脂及聚氨樹脂等，它們多是用于鋼鐵基體鋅或鋁涂層的封孔，工作溫度不高，處于大氣氧化、工業氣氛、海水等環境；對于高溫氧化介質，則用氧化物陶瓷粉、瀝青基鋁漿、鋁硅酮樹脂及某些硅酸鹽、鉻酸鹽等無機物，不同封孔劑有不同要求，大體遵循以下幾點：
1．很多封孔劑需要稀釋劑沖稀，以保證良好的滲透性。
2．涂層封孔之前，最好用蝕洗涂料(通常是磷酸)作預處理，以形成一種復合的磷酸鹽化合膜，有助于封孔劑的粘結。
3．不少封孔劑摻有片狀鋁粉，以改善封孔劑的耐溫及抗蝕性能。
4．封孔劑可以用噴槍噴涂、用毛刷抹涂或用淹沒進行浸滲，其中有些用上述三種皆可，有些則只能用其中一種或兩種。根據需要，有時只需涂一道，有時兩遍或更多。
5．為加大滲透性，有些采用真空滲透操作。
6．封孔劑有單組份與雙組份、空氣干燥與烘烤固化之分，在使用中一定要正確掌握每步程序。
三、封孔劑主要種類及性能
我國尚未形成系列化、規?；姆饪讋┊a品。由于涂層封孔是熱噴涂技術中的重要一環，這項工作急待開發與推動。參照國外相關產品，將重要的幾種封孔劑介紹如下：
1．空氣干燥型甘油酯樹脂
特 性：樹脂含量高達95％，滲透與填孔能力很高，封孔后可直接加工，機加工性能明顯改善。
工作溫度：連續工作145°C。
封孔劑用量：11．6m2／升／0．6mm
施工方法：浸、刷或噴均可。常溫操作，涂層表面要干燥、清潔。根據需要，實施第一道后，經15分鐘，可再實施第二道。
固化程序：常溫下空氣干燥，需經一周方能完全固化；若在145°C下烘烤，1小時可固化。
典型應用：工作環境為稀酸、溶劑、油類和鹽水等弱腐蝕介質，溫度不超過145°C。
2．空氣干燥型酚醛樹脂
特 性：是一種改性的空氣干燥型酚醛漆。適用于金屬和陶瓷涂層，潤濕性好，粘結性強，化學穩定性好，有較強的耐腐蝕性和抗沖擊性。在很多有機物中保持穩定。
工作溫度：連續工作145～205°C，間斷工作205～260°C
封孔劑用量：7.4～8.0m2/L。
施工方法：刷或噴均可。噴涂時要用甲酮、芳香烴和無水乙醇作稀釋劑進行稀釋，用量為1／2～1／3。
固化程序：空氣干燥30～60分鐘，但完全固化需1～10小時，取決于封孔劑厚度。若在135攝氏度左右溫度下烘烤，只需15～30分鐘。
典型應用：適用于熱水、鹽霧、酸、油、汽油和油脂等工作環境，對高壓工作狀態適應性強。
3．鋁乙烯樹脂
特 性：是一種抗腐蝕性的、空氣干燥型含鋁乙烯共聚物，常用于鋅與鋁的面漆，而與其相對的底漆是鈍化鉻酸鋅漿料。
封孔劑用量：5.5m2/L。
工作溫度：不超過80°C。
施工方法：加壓噴涂或涂刷。
固化程序：干燥30分鐘，稀釋劑為二甲苯或甲酮。
4．鈍化鉻酸鋅
特 性：是針對鋁乙烯樹脂面漆用的底漆?？諝飧稍镄?，因其能生成多孔膜，對面層封孔劑提供強粘結作用。主要成分是鉻酸鋅。
封孔劑用量：6.0～7.4m2/L。
典型應用：作為底漆與鋁乙烯樹脂面漆配合使用，對處于工業大氣、鹽霧氣氛和非飲用水等介質中鋼鐵結構或設備的鋁鋅涂層提供封孔保護。
5．烘烤型的酚醛樹脂
特 性：用于金屬和陶瓷涂層的封孔，是一種烘烤型的合成酚醛料漿。就保護性能來說，烘烤型要高于空氣干燥型。在很多有機物介質中都保持良好的化學穩定性(但不耐堿)，耐熱性好。主要成分是酚醛及芳香烴。
工作溫度：連續工作可達145～205°C，間斷工作為205～260°C。
封孔劑用量：4.6m2/L。
施工方法：刷與噴均可。噴涂時用25％的異丙醇進行稀釋。對單道涂層在230℃烘10分鐘或205°C烘20分鐘；對多道涂層，底層在145°C烘10分鐘，面層190°C烘60分鐘。
典型應用：與空氣干燥型酚醛樹脂相同，適用于沸水、鹽霧、酸、油、汽油和油脂等介質。
6．瀝青基鋁漿
特 性：是一種高熔點、含瀝青的漆料，主要成分是片狀鋁粉、瀝青煤焦油及相應溶劑。
封孔劑用量：4.9～7.4m2/L。
工作溫度：870～980°C。
施工方法：噴或刷均可。噴涂時用礦物醇稀釋，以二道為宜。
典型應用：當基體是鋼鐵、鎳或鎳鉻合金，涂層是鋁，而且處于高溫氧化、高溫含硫氣體腐蝕的環境下，這種封孔劑為首選者。
7．硅鋁樹脂
特 性：是一種空氣干燥型的含片狀鋁粉的硅樹脂，在抗氧化氣氛中較為耐高溫的封孔 劑。
封孔劑用量：3.6m2/L。
工作溫度：480°C。
施工方法：刷或噴，每道厚度0.018 - 0.02mm。刷涂不用稀釋，噴涂時則需用乙醇、芳香烴與甲酮沖釋，稀釋劑用量為1／3。
8．空氣干燥型硅樹脂
特 性：為雙組份的硅樹脂，推薦用于中等腐蝕或在205°C以下的溫度并長期暴露于空氣中的環境中，耐稀酸、堿、油類、液流、水和鹽水等介質的腐蝕。固體含量為25％。
封孔劑用量：5.0 - 11.6m2/L(與涂層孔隙度有關)。
工作溫度：長期工作溫度為205°C。
施工方法：雙組份，可用噴涂法或浸泡法，在室溫下空氣干燥約1小時，但充分固化需3天，在145°C烘2小時可加速固化。
9．烘烤型聚酰亞胺樹脂
特 性：屬于烘烤型聚酰亞胺樹脂，用于較弱或中等程度的腐蝕環境。固體含量高達30％，粘度低、滲透性好、成膜堅固。對水、溶劑、有機物、無機油類、燃料、液流和稀酸等介質十分穩定。
封孔劑用量：5.3 - 9.5m2/L／0.6mm。
工作溫度：長期工作溫度260°C。
施工方法：可浸泡、噴涂或刷抹。在室溫中操作，直到涂層表面不吸收為止，15分鐘之后，再封一次。室溫固化時間8小時，180°C則需2小時。
典型應用：適用于石化系統及造紙工業中的輸送泵類，具有耐腐蝕性及耐磨性。這些泵在蘇打灰漿、氫氧化鈣、氫氧化鎂和氫氧化鈉等堿性料液中運轉。
10．微晶石臘
特 性：是一種隋性的、石油基微晶石臘，對涂層提供封孔和潤滑。在淡水、海水和幾乎所有的酸與堿中都保持穩定，但不耐溶劑及烴類物質的腐蝕，特別適用于高壓潤滑環境。在不能施加潤滑劑的情況下，它能提供有效的“干潤滑”。
封孔劑用量：10m2／kg。
工作溫度：不超過80°C。
施工方法：將工件預熱到95°C之后，在表面直接涂抹。
典型應用：通常用來對軸類或其它工件封孔，以確保車削或磨削清整，防止砂粒進入孔隙，同時又具有良好的抗腐能力。
11、氧化物陶瓷無機封孔劑
特性：主要成分為氧化鋯微粉、氧化鋁微粉和三元分散劑等，主要用于鍋爐等高溫爐窯內金屬噴涂后封孔。其與噴涂層無化學反應作用，具有滲透力強，耐高溫，高溫成膜效果好等特點。
用法與用量：將A、B組紛按1：1的比例現場調配均勻，用刷子或噴槍均勻涂刷到金屬噴涂層表面即可。每平方米用量為1公斤左右。
工作溫度：300°C -1250°C
典型應用：燃煤鍋爐采用熱噴涂技術制作的防磨、防腐涂層。
對很多熱噴涂涂層來說，封孔是一項必要的后處理過程。當涂層面臨腐蝕及氧化(有時處于高溫)環境時，封孔是涂層設計必需要考慮的一項內容。本文涉及到封孔作業的目的和要求；介紹了封孔劑的種類、性能、施工要點、選擇依據及應用范圍。
任何一種熱噴涂方法，尤其是燃氣一氧焰噴涂(即火焰噴涂)所沉積的涂層，都是一種有孔結構?？傮w而言，涂層孔隙度范圍相當大。燃氣一氧焰噴涂層有時高達15％以上，而高速氧一燃氣噴涂(HVOF)層則在1％以下。在實際應用中，有孔結構有時是有利的。涂層孔隙有助于貯油，促進潤滑，減少磨損；在某些特殊應用中，利用熱噴涂制取多孔材料，用于熱交換裝置或其它元件。然而，在更多的情況下，涂層的孔隙是不希望的。當涂層暴露于大氣、蒸汽、工業氣氛、化學活性物質、腐蝕氣體及高溫環境中，孔隙引入腐蝕元素，使涂層與基體發生化學或電化學侵蝕，導致涂層失效，在這種情況下，必須對涂層進行封孔。
一、封孔劑的性能要求
封孔劑的種類較多，為了達到良好的封孔效果，封孔劑必須滿足下列要求：
1．有足夠的滲透性
因為孔隙彎曲又細小，沒有足夠高的滲透性，難以充填到必需程度。
2．耐化學溶劑的作用
因為涂層本身就處于某種化學和溶劑的腐蝕介質中，封孔劑若不能經受這些介質的侵蝕，封孔即告無效。
3．能經受一定的機械作用
即封孔劑不因機械作用而脫落或碎裂。
4．在工作溫度下性能穩定
即封孔劑不能在工作溫度下發生溶化、蒸發或分解等物理變化。
5．不能與涂層或基體發生化學反應
在工作環境下與涂層和基體保持化學穩定性。
6．不降低涂層或基體金屬的性能。
7．當涂層用于食品行業時，對食物無毒。
8．施工時，保證安全。
二、封孔劑的選擇及施工要點
一般來說，所有封孔作業應在噴涂之后磨削之前實施。除微晶石臘封孔劑外，其它所有封孔劑應在工件溫度低于80℃時進行，以防溶劑迅速蒸發或封孔劑過早固化?？諝飧稍镄偷母视王渲?，在其機加工時產生的熱會使它過早的非均勻性的固化，因之，該封孔劑應在磨削后固化，除此之外的所有封孔劑，應予磨削前固化。用于防腐涂層的封孔劑，在投入使用前必須充分固化。一般的封孔劑無危險性，但有些是易揮發的和易燃的，在貯存和使用過程中，應格外小心慎重，勿近明火或受熱。使用中要充分通風，以免影響正常呼吸。
封孔劑大體分有機和無機兩種。對封孔劑做出選擇的主要依據是所處介質的腐蝕情況及工作溫度。有機封孔劑主要是乙烯樹脂、酚醛、改進型環氧樹脂及聚氨樹脂等，它們多是用于鋼鐵基體鋅或鋁涂層的封孔，工作溫度不高，處于大氣氧化、工業氣氛、海水等環境；對于高溫氧化介質，則用氧化物陶瓷粉、瀝青基鋁漿、鋁硅酮樹脂及某些硅酸鹽、鉻酸鹽等無機物，不同封孔劑有不同要求，大體遵循以下幾點：
1．很多封孔劑需要稀釋劑沖稀，以保證良好的滲透性。
2．涂層封孔之前，最好用蝕洗涂料(通常是磷酸)作預處理，以形成一種復合的磷酸鹽化合膜，有助于封孔劑的粘結。
3．不少封孔劑摻有片狀鋁粉，以改善封孔劑的耐溫及抗蝕性能。
4．封孔劑可以用噴槍噴涂、用毛刷抹涂或用淹沒進行浸滲，其中有些用上述三種皆可，有些則只能用其中一種或兩種。根據需要，有時只需涂一道，有時兩遍或更多。
5．為加大滲透性，有些采用真空滲透操作。
6．封孔劑有單組份與雙組份、空氣干燥與烘烤固化之分，在使用中一定要正確掌握每步程序。
三、封孔劑主要種類及性能
我國尚未形成系列化、規?；姆饪讋┊a品。由于涂層封孔是熱噴涂技術中的重要一環，這項工作急待開發與推動。參照國外相關產品，將重要的幾種封孔劑介紹如下：
1．空氣干燥型甘油酯樹脂
特 性：樹脂含量高達95％，滲透與填孔能力很高，封孔后可直接加工，機加工性能明顯改善。
工作溫度：連續工作145°C。
封孔劑用量：11．6m2／升／0．6mm
施工方法：浸、刷或噴均可。常溫操作，涂層表面要干燥、清潔。根據需要，實施第一道后，經15分鐘，可再實施第二道。
固化程序：常溫下空氣干燥，需經一周方能完全固化；若在145°C下烘烤，1小時可固化。
典型應用：工作環境為稀酸、溶劑、油類和鹽水等弱腐蝕介質，溫度不超過145°C。
2．空氣干燥型酚醛樹脂
特 性：是一種改性的空氣干燥型酚醛漆。適用于金屬和陶瓷涂層，潤濕性好，粘結性強，化學穩定性好，有較強的耐腐蝕性和抗沖擊性。在很多有機物中保持穩定。
工作溫度：連續工作145～205°C，間斷工作205～260°C
封孔劑用量：7.4～8.0m2/L。
施工方法：刷或噴均可。噴涂時要用甲酮、芳香烴和無水乙醇作稀釋劑進行稀釋，用量為1／2～1／3。
固化程序：空氣干燥30～60分鐘，但完全固化需1～10小時，取決于封孔劑厚度。若在135攝氏度左右溫度下烘烤，只需15～30分鐘。
典型應用：適用于熱水、鹽霧、酸、油、汽油和油脂等工作環境，對高壓工作狀態適應性強。
3．鋁乙烯樹脂
特 性：是一種抗腐蝕性的、空氣干燥型含鋁乙烯共聚物，常用于鋅與鋁的面漆，而與其相對的底漆是鈍化鉻酸鋅漿料。
封孔劑用量：5.5m2/L。
工作溫度：不超過80°C。
施工方法：加壓噴涂或涂刷。
固化程序：干燥30分鐘，稀釋劑為二甲苯或甲酮。
4．鈍化鉻酸鋅
特 性：是針對鋁乙烯樹脂面漆用的底漆?？諝飧稍镄?，因其能生成多孔膜，對面層封孔劑提供強粘結作用。主要成分是鉻酸鋅。
封孔劑用量：6.0～7.4m2/L。
典型應用：作為底漆與鋁乙烯樹脂面漆配合使用，對處于工業大氣、鹽霧氣氛和非飲用水等介質中鋼鐵結構或設備的鋁鋅涂層提供封孔保護。
5．烘烤型的酚醛樹脂
特 性：用于金屬和陶瓷涂層的封孔，是一種烘烤型的合成酚醛料漿。就保護性能來說，烘烤型要高于空氣干燥型。在很多有機物介質中都保持良好的化學穩定性(但不耐堿)，耐熱性好。主要成分是酚醛及芳香烴。
工作溫度：連續工作可達145～205°C，間斷工作為205～260°C。
封孔劑用量：4.6m2/L。
施工方法：刷與噴均可。噴涂時用25％的異丙醇進行稀釋。對單道涂層在230℃烘10分鐘或205°C烘20分鐘；對多道涂層，底層在145°C烘10分鐘，面層190°C烘60分鐘。
典型應用：與空氣干燥型酚醛樹脂相同，適用于沸水、鹽霧、酸、油、汽油和油脂等介質。
6．瀝青基鋁漿
特 性：是一種高熔點、含瀝青的漆料，主要成分是片狀鋁粉、瀝青煤焦油及相應溶劑。
封孔劑用量：4.9～7.4m2/L。
工作溫度：870～980°C。
施工方法：噴或刷均可。噴涂時用礦物醇稀釋，以二道為宜。
典型應用：當基體是鋼鐵、鎳或鎳鉻合金，涂層是鋁，而且處于高溫氧化、高溫含硫氣體腐蝕的環境下，這種封孔劑為首選者。
7．硅鋁樹脂
特 性：是一種空氣干燥型的含片狀鋁粉的硅樹脂，在抗氧化氣氛中較為耐高溫的封孔 劑。
封孔劑用量：3.6m2/L。
工作溫度：480°C。
施工方法：刷或噴，每道厚度0.018 - 0.02mm。刷涂不用稀釋，噴涂時則需用乙醇、芳香烴與甲酮沖釋，稀釋劑用量為1／3。
8．空氣干燥型硅樹脂
特 性：為雙組份的硅樹脂，推薦用于中等腐蝕或在205°C以下的溫度并長期暴露于空氣中的環境中，耐稀酸、堿、油類、液流、水和鹽水等介質的腐蝕。固體含量為25％。
封孔劑用量：5.0 - 11.6m2/L(與涂層孔隙度有關)。
工作溫度：長期工作溫度為205°C。
施工方法：雙組份，可用噴涂法或浸泡法，在室溫下空氣干燥約1小時，但充分固化需3天，在145°C烘2小時可加速固化。
9．烘烤型聚酰亞胺樹脂
特 性：屬于烘烤型聚酰亞胺樹脂，用于較弱或中等程度的腐蝕環境。固體含量高達30％，粘度低、滲透性好、成膜堅固。對水、溶劑、有機物、無機油類、燃料、液流和稀酸等介質十分穩定。
封孔劑用量：5.3 - 9.5m2/L／0.6mm。
工作溫度：長期工作溫度260°C。
施工方法：可浸泡、噴涂或刷抹。在室溫中操作，直到涂層表面不吸收為止，15分鐘之后，再封一次。室溫固化時間8小時，180°C則需2小時。
典型應用：適用于石化系統及造紙工業中的輸送泵類，具有耐腐蝕性及耐磨性。這些泵在蘇打灰漿、氫氧化鈣、氫氧化鎂和氫氧化鈉等堿性料液中運轉。
10．微晶石臘
特 性：是一種隋性的、石油基微晶石臘，對涂層提供封孔和潤滑。在淡水、海水和幾乎所有的酸與堿中都保持穩定，但不耐溶劑及烴類物質的腐蝕，特別適用于高壓潤滑環境。在不能施加潤滑劑的情況下，它能提供有效的“干潤滑”。
封孔劑用量：10m2／kg。
工作溫度：不超過80°C。
施工方法：將工件預熱到95°C之后，在表面直接涂抹。
典型應用：通常用來對軸類或其它工件封孔，以確保車削或磨削清整，防止砂粒進入孔隙，同時又具有良好的抗腐能力。
11、氧化物陶瓷無機封孔劑
特性：主要成分為氧化鋯微粉、氧化鋁微粉和三元分散劑等，主要用于鍋爐等高溫爐窯內金屬噴涂后封孔。其與噴涂層無化學反應作用，具有滲透力強，耐高溫，高溫成膜效果好等特點。
用法與用量：將A、B組紛按1：1的比例現場調配均勻，用刷子或噴槍均勻涂刷到金屬噴涂層表面即可。每平方米用量為1公斤左右。
工作溫度：300°C -1250°C
典型應用：燃煤鍋爐采用熱噴涂技術制作的防磨、防腐涂層。
