[摘要] 本文對(duì)體現(xiàn)TY-3318內(nèi)防腐涂層防腐能力的交流阻抗性能、影響涂層熱傳導(dǎo)的阻垢性能、以油為熱媒的涂層的導(dǎo)靜電性能進(jìn)行了研究。試驗(yàn)證明：TY-3318內(nèi)防腐涂層具有極好的抵抗Cl-的水溶液腐蝕的能力、阻垢性能優(yōu)良，同時(shí)具有一定的導(dǎo)靜電能力。
關(guān)鍵詞 內(nèi)防腐 防結(jié)垢 導(dǎo)靜電 熱傳導(dǎo) 防腐涂料

前 言

散熱器的使用介質(zhì)的 pH值大于10、溫度范圍在50~95℃、含氧量高、鹽度大（尤其是Cl-的含量高）、易結(jié)垢、具有一定的壓力。用不經(jīng)過(guò)內(nèi)防腐處理的鋁合金或普通碳鋼制作是不合適的，因?yàn)樗鼰o(wú)法承受這些強(qiáng)介質(zhì)的腐蝕。從使用的情況看：未作內(nèi)防腐的散熱器經(jīng)過(guò)供暖后遭到了不同程度的腐蝕，散熱器的壽命也很有限，這給使用帶來(lái)了安全隱患，造成的結(jié)果是很多地方出現(xiàn)滲漏，更為嚴(yán)重的是：局部出現(xiàn)大面積開(kāi)裂。同時(shí)也給企業(yè)造成很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。鑒于此，若能研制出一種能耐這種介質(zhì)和溫度的涂料，在散熱器內(nèi)腔進(jìn)行涂裝，用以抵抗腐蝕介質(zhì)的侵蝕。在普通碳鋼上用這種涂料進(jìn)行涂覆便可使用，則可大大降低這些換熱器的制造成本，同時(shí)提高運(yùn)行的安全性。隨著該行業(yè)的快速發(fā)展，開(kāi)發(fā)出耐蝕性好、防結(jié)垢（或結(jié)垢很少）的涂層，延長(zhǎng)換熱器的使用壽命，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性已是勢(shì)在必行。作為換熱器的專用涂料，除了應(yīng)具有一般涂料的性能外，還應(yīng)擁有以下特性：1、漆膜表面光滑、表面能低，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和硬度，憎水性強(qiáng)，阻垢性好；2、化學(xué)穩(wěn)定性好，耐腐蝕介質(zhì)范圍廣，能耐大部分的酸、堿、鹽及有機(jī)溶劑；3、有較好的傳熱性能，導(dǎo)熱系數(shù)大于1 W/m?K；有一定的耐濕熱性及溫變性，能在100℃下長(zhǎng)期使用不老化、不失效，并能經(jīng)受冷熱的巨烈變化。TY-3318內(nèi)防腐涂料就是本著這一原則研制而成。

試驗(yàn)部分
1、TY-3318內(nèi)防腐涂層的交流阻抗性能試驗(yàn)
將TY-3318內(nèi)防腐涂料(未加入導(dǎo)電填料)，在鋁板上涂刷，涂層干膜厚度為(13±2)μm，然后按下列步驟測(cè)涂層的交流阻抗：（1）分別用蒸餾水和含180ppmNaCl的水溶液浸泡試樣；（2）用PARC-M368交流阻抗測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量涂層在不同浸泡時(shí)間下的交流阻抗譜圖。涂層浸泡55天后，測(cè)得的阻抗譜圖見(jiàn)圖1。

由圖1可知，涂層浸泡55天后的阻抗值仍達(dá)109?數(shù)量級(jí)，涂層對(duì)電解質(zhì)溶液穿透的阻力很大，阻抗譜仍為半圓，且圖1(2)的半圓直徑大于圖1(1)，這說(shuō)明TY-3318散熱器內(nèi)防腐涂料所形成的涂層耐NaCl溶液滲透能力極強(qiáng)，TY-3318是一種屏蔽性能優(yōu)良的涂料。
2、TY-3318散熱器內(nèi)防腐涂層傳熱性能的研究
（1）不加入導(dǎo)熱填料的TY-3318內(nèi)防腐涂層的熱工性能
取TY-3318內(nèi)防腐涂料，按照內(nèi)防腐的工藝要求固化成膜，根據(jù)GB/T10297-88規(guī)定的方法測(cè)定涂層的導(dǎo)熱系數(shù)，該涂層導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試結(jié)果如圖6-6所示。

（2）鋅粉對(duì)散換熱器內(nèi)防腐涂料傳熱性能的影響
在TY-3318散熱器內(nèi)防腐涂料涂中加入不同質(zhì)量的鋅粉，所得到的含鋅粉內(nèi)防腐涂料所形成的涂層的導(dǎo)熱系數(shù)如表1所示：

從表1可以看出：當(dāng)在TY-3318內(nèi)防腐涂料中添加70%質(zhì)量份的鋅粉時(shí)，其涂層的導(dǎo)熱系數(shù)比沒(méi)有添加鋅粉的內(nèi)防腐涂層提高了近30倍。
（3）鋁粉對(duì)換熱器內(nèi)防腐涂料傳熱性能的影響
實(shí)驗(yàn)過(guò)程同含鋅粉涂層。當(dāng)鋁粉含量為10%質(zhì)量份時(shí)，TY-3318內(nèi)防腐涂料所形成的涂層的導(dǎo)熱系數(shù)為：2.85 W/m?K，與沒(méi)有添加鋁粉的TY-3318內(nèi)防腐涂層的導(dǎo)熱系數(shù)（1.32 W/m?K）提高了1倍，通過(guò)添加鋁粉來(lái)提高TY-3318內(nèi)防腐涂層的導(dǎo)熱系數(shù)也是十分有效的。鋁粉雖對(duì)提高TY-3318涂層的熱傳導(dǎo)系數(shù)有很好的效果，但鋁粉的密度（比重）較小，鋁粉加入后常常漂浮于樹(shù)脂的表面，不易分散，同時(shí)鋁粉也難于加入較大的含量，往TY-3318涂料中加10%以上的鋁粉將很難分散，成膜差，所以對(duì)于傳熱系數(shù)要求較大的場(chǎng)所不宜選用鋁粉作傳熱的填料。
3、TY-3318散熱器內(nèi)防腐涂層阻垢性能的研究
通常散熱器冷卻水都來(lái)自自來(lái)水或工業(yè)用水，水中含有各種無(wú)機(jī)鹽，如碳酸氫鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等。碳酸氫鹽不穩(wěn)定，受熱后易分解，其反應(yīng)如下：
Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2↑ + H2O
Mg(HCO3)2 → MgCO3↓ + CO2↑ + H2O
碳酸鹽溶解度很小，從水中沉積到冷卻器管壁表面形成水垢。在堿性條件下，碳酸氫鹽發(fā)生如下：
Ca(HCO3)2 + 2OH- → CaCO3↓CO32- + H2O
Mg(HCO3)2 + 2OH- → MgCO3↓CO32- + H2O
當(dāng)水中含有較多的鈣、鎂離子時(shí)，發(fā)生如下反應(yīng)：
Ca2+ + CO32+ → CaCO3↓
Mg2+ + CO32+ → MgCO3↓
當(dāng)水中含有SO42-、SiO42-、PO43-等時(shí)，與鈣、鎂離子發(fā)生反應(yīng)生成難溶的硫酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽，當(dāng)這些難溶鹽濃度超過(guò)溶度積時(shí)會(huì)產(chǎn)生沉淀，沉淀在冷卻器壁表面上形成垢。
TY-3318散熱器內(nèi)防腐涂料的阻垢試驗(yàn)。將TY-3318涂料涂刷于散熱器內(nèi)。將有涂層保護(hù)和無(wú)涂層的散熱器聯(lián)接于動(dòng)態(tài)模擬工況槽中，通過(guò)定期測(cè)量涂層的熱導(dǎo)系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)涂料的防腐、阻垢和導(dǎo)熱性能，結(jié)果見(jiàn)如圖3。

從圖3可知，無(wú)涂層的散熱器早期傳熱性能好，但很快因結(jié)垢和腐蝕產(chǎn)物的形成而使傳熱效率急劇下降。盡管最初TY-3318涂層對(duì)傳熱稍有影響，但隨時(shí)間的推移，由于結(jié)垢層及腐蝕物的增厚而使無(wú)涂層散熱器的傳熱系數(shù)急劇下降；而對(duì)于有TY-3318涂層的散熱器來(lái)說(shuō)，由于TY-3318涂層的阻垢及防腐作用使散熱器的表面狀態(tài)不變，因此管子的傳熱系數(shù)變化不大，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，無(wú)涂層的散熱器的傳熱系數(shù)將大大低于有涂層的散熱器。在實(shí)際使用過(guò)程中，涂有TY-3318涂料的涂層的散熱器因不易結(jié)垢、腐蝕，其導(dǎo)熱系數(shù)基本為一常數(shù)，對(duì)散熱器的傳熱很有利。
4、TY-3318散熱器內(nèi)防腐涂層導(dǎo)靜電性能的研究
對(duì)于以水為傳媒的散熱器來(lái)說(shuō)內(nèi)防腐涂層導(dǎo)靜電性能表現(xiàn)得不明顯，因?yàn)樗诟唠妷合碌碾娮栊?、為良?dǎo)體、水在內(nèi)腔產(chǎn)生的靜電不易積累，不會(huì)產(chǎn)生靜電災(zāi)害；但對(duì)以油為媒介的散熱器或換熱器，其內(nèi)防腐涂層除了應(yīng)具有良好的防腐和傳熱性能之外，涂層的導(dǎo)靜電性能是十分重要的，內(nèi)涂層防靜電是換熱器安全使用的重要保證。在熱油媒介的傳熱過(guò)程中，散熱器內(nèi)壁不停地經(jīng)受著介質(zhì)的沖刷，傳媒介質(zhì)與換熱器內(nèi)壁產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，時(shí)時(shí)會(huì)有靜電的產(chǎn)生，使換熱器內(nèi)壁的靜電壓升高，如果不及時(shí)排除，當(dāng)靜電累積到一定程度就容易引發(fā)事故，產(chǎn)生燃燒和爆炸，其后果不堪設(shè)想。所以對(duì)以油介為熱媒的散熱器內(nèi)防腐涂層、其導(dǎo)靜電性能也是很重要的。
涂層導(dǎo)靜電的原理是由于涂層中導(dǎo)電粒子間相互接觸而形成連續(xù)網(wǎng)鏈，載流子可在網(wǎng)上自由運(yùn)動(dòng)，從而使涂層導(dǎo)電。當(dāng)涂層固化干燥后，基體樹(shù)脂與填料混合固化，導(dǎo)電填料相互接觸連接成網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生導(dǎo)電性。導(dǎo)靜電涂料的導(dǎo)電性與導(dǎo)電填料的種類、形狀、用量、分散狀態(tài)、基體樹(shù)脂的種類以及助劑和溶劑的性能等因素有關(guān)。導(dǎo)電涂料的導(dǎo)電性主要取決于填料在聚合物基料中的分散狀態(tài)。如果導(dǎo)電添料未分散開(kāi)，則這個(gè)復(fù)合體系談不上導(dǎo)電性；即使分散均勻，如果填料顆粒被絕緣性的聚合物基料嚴(yán)密包裹，互相隔離狀態(tài)分布，系統(tǒng)也不含具有導(dǎo)電性。TY-3318散熱器內(nèi)防腐涂層本身的電阻率是很高的，其表面電阻在1012—1014Ω，可視為絕然體。但通過(guò)加入了鋅粉的辦法既可增大涂層的傳熱系數(shù)也可提高涂層的抗靜電性。鋅是熱的良導(dǎo)體，也是電的良導(dǎo)體。表2是在TY-3318散熱器內(nèi)防腐涂料中添加不同的鋅含量時(shí)、涂層電阻率的變化。

從表2可以看出，當(dāng)在TY-3318內(nèi)防腐涂料中添加70%質(zhì)量份的鋅粉時(shí)，其涂層的電阻降低9個(gè)數(shù)量級(jí)，使TY-3318涂層變成了電的良好導(dǎo)體；既使添加10%的鋅粉、TY-3318內(nèi)防腐涂層的電阻也會(huì)降低1000倍，可見(jiàn)鋅粉對(duì)提高內(nèi)防腐涂層的導(dǎo)靜電性能是十分有效的。
5、器內(nèi)防腐涂層（SHPUT）常規(guī)性能測(cè)試
將TY-3318散熱器內(nèi)防腐涂料涂刷在標(biāo)準(zhǔn)試樣上進(jìn)行各種常規(guī)性能測(cè)試。結(jié)果如表3所示。

從表3的數(shù)據(jù)可看出，TY-3318內(nèi)防腐涂料所形成涂層的常規(guī)性能優(yōu)良。進(jìn)一步將TY-3318內(nèi)防腐涂料與國(guó)內(nèi)外主要換熱器涂料的性能進(jìn)行比較（見(jiàn)表4）可以看出，武漢材料保護(hù)研究所研制的TY-3318內(nèi)防腐涂料的性能優(yōu)于國(guó)內(nèi)外同類涂料，無(wú)論是防腐性能、熱導(dǎo)系數(shù)、體積電阻還是適用的介質(zhì)范圍都較同類的其它涂料好；該涂料的成膜性也很好，有利于在形狀復(fù)雜的散熱器內(nèi)壁涂裝。
表4國(guó)內(nèi)外主要換熱器內(nèi)防腐涂料的性能比較

注：TY-3318涂料是加有10%鋅粉所測(cè)試的性能。
結(jié) 論
1、TY-3318內(nèi)防腐涂層進(jìn)行了交流阻抗試驗(yàn)，電化學(xué)交流阻抗值達(dá)109?數(shù)量級(jí)，阻抗譜為半圓，涂層耐NaCl溶液滲透能力強(qiáng)，是一種屏蔽性能優(yōu)良的涂料。
2、在TY-3318涂料中加入熱導(dǎo)系數(shù)較大的鋅粉可提高內(nèi)防腐涂層的導(dǎo)熱性能，達(dá)到了使內(nèi)防腐涂層變成了熱的良導(dǎo)體的目的。
3、涂有TY-3318涂料的涂層的散熱器因不易結(jié)垢、腐蝕，其導(dǎo)熱系數(shù)基本為一常數(shù)證明該內(nèi)防腐涂料的阻垢性能優(yōu)良。
4、通過(guò)在TY-3318內(nèi)防腐涂料中層添加適量的鋅粉，內(nèi)防腐涂層的電阻會(huì)降低，適宜于導(dǎo)靜電。
5、TY-3318內(nèi)防腐涂層的常規(guī)性能優(yōu)良，性能優(yōu)于國(guó)內(nèi)外同類涂料，無(wú)論是熱導(dǎo)系數(shù)、體積電阻還是適用的介質(zhì)范圍都較同類的其它涂料好；并且該涂料的流平性好便于施工，有利于在形狀復(fù)雜的散熱器內(nèi)壁涂裝。

本文來(lái)自：http://www.mirshow.cn/news/1/342.html