彩涂质量标准以及专业知识

彩涂质量标准以及专业知识

4.8.1 前言

彩涂板的品类繁多，在面临国内市场受进口彩涂板的冲击和工程投标竞争激烈的势态下，如何使国内用户对彩涂板在建筑应用中能根据不同的使用环境，不同的加工要求，合理、经济、正确地选用适宜的彩涂板品类，增强使用意识，乃是当前我国彩涂板发展应用中亟待澄清和解决的问题。

4.8.2 彩涂板的耐腐蚀性能

彩涂板是指由保护性和装饰性有机涂料或薄膜连续涂覆于钢或铝带表面制成的预涂层冶金产品。国际上统称其为预涂层卷板。它主要由金属基板、化学转化膜和有机涂层三部分组成。有机涂层可配制成各种色彩，并可借助印花、压花技术制成多种图案花纹，故可取代传统的油漆装饰。这种钢板集有机聚合物和金属二者性能之长，有良好的耐蚀及加工成型等性能。彩涂板耐蚀性的表现形式通常以涂层表观出现失光、变色、粉化、细裂、开裂、鼓泡和锈斑等腐蚀破坏程度表示。影响彩涂板耐蚀性的因素较多，它涉及彩涂板的基板种类及其镀层厚度、涂料种类及涂层层次和厚度、使用环境条件、以及彩涂板应用中的机械加工、运输、保管、施工安装和施工后维护保养等诸多方面的因素。但从彩涂板的涂层特性原理分析而论，决定彩涂板耐蚀性的根本因素是涂层结构特性和基板的耐蚀性；涂层的保护性在大气腐蚀环境下，主要决定于涂料的耐候性或抗老化性。

4.8.2.1 涂层结构特性

由于有机涂层具有使钢材与外界隔离的能力，故可延长钢材的使用寿命。但以现有涂料与涂装技术制成的有机涂层，往往存在微小的针孔，外界的水分、蒸汽、氧及各种离子均能通过针孔渗透，当渗透至钢基与涂层的界面，并形成局部电池时，则使涂层钢材产生膜下腐蚀反应。腐蚀速度除了与有机涂层的物理化学性能有关外，还取决于有机涂层的抗气体、蒸汽、液体和离子的渗透性能。因此，有机涂层的耐用性和可靠性与涂层的成份、层次、厚度、均匀性、加工性及使用环境等因素的选配有着密切关系。

一般说来，采用常干型涂料不及用烤干型的更能获得优异的耐候性；而对于冷轧板或镀锌板有着优良附着性的涂料，不一定就有良好的耐候性。因此，选用与钢板有良好附着性的涂料作底漆，再用有良好耐候性、装饰性的涂料作为面漆，以这种“双涂层”(甚至类同匹配有三层和四层涂层)的方式来制造彩涂板，无论在性能还是在经济性方面，都远比传统的后涂装加工的冷轧板或镀锌板制品优越。适当增加涂层层次和厚度无疑可减少涂层中的针孔数目，有助于提高预涂层钢板的耐蚀性，兼可满足预涂层产品表面特殊性能的要求。目前，彩涂板常用的涂层层次厚度主要由选用的有机卷材涂料种类合理匹配决定。例如，建筑常用的镀锌聚酯彩涂板，其环氧底漆干膜厚度为6.25±1.25μm，聚酯面漆干膜厚度为18.75±1.25μm；又如，最高级的闪光型高性能涂层(PPG商品，名谓Duranar XL)，光亮而具突出的室外耐久性，这个系统由四道涂层组成，每层的干膜厚度：(1)底漆5～7.5μm；(2)屏蔽涂料17.5～20μm；(3)金属闪光清漆17.5～20μm；

(4)清漆11.25～13.75μm；总厚度50～60μm。

化学转化膜是确保彩涂板质量的重要组成部分。转化膜是由钢基表面金属原子参加反应形成的一种惰性金属绝缘膜。膜呈连续的结构，并与钢基表面形成一个整体，而并非属于附着性很差的沉积附加层。液态有机涂料或粘结剂有可能渗入转化膜的微细缝隙中，藉物理缠连的作用，可提高它们之间的粘接强度；同时又可对膜表面具有水合氧化物的金属基材，通过氢键与涂料的化学作用来提高结合力。因此，转化膜主要起着增强与漆的附着性、抗冲击性和可挠性，并可防止漆膜划伤区的膜下锈蚀作用。根据不同用途的彩涂板，随其基板与涂料品种的改变，可选配不同类型的转化膜。这在传统性后涂装加工的金属制品中一般是难以做到的。彩涂板能有独特的优良综合性能耐蚀性、加工性及装饰性，关键也就在于它的涂层结构的合理性和生产工艺的先进性连

续性、可控性及均一性，二者有机统一，存在着好比“皮毛依附”有机结合的关系。

4.8.2.2 基板的耐蚀性

彩涂板的基板耐蚀性主要包括：裸板耐蚀性、成型后耐蚀性和切边牺牲性保护性。这三种性能随基板的种类不同而有差异。基板的耐蚀性是决定彩涂板一次性终极寿命的基础。通常情况下，没有优良耐蚀性的基板，即使配以再好的涂层结构，依然不会获得优良耐蚀性的彩涂板。即使基板具有优良的裸板的耐蚀性，但其加工成型性能或剪切边保护性能差，同样也会影响其彩涂板原板的耐蚀性和使用寿命。

目前，国际上建筑用彩涂板的基板种类主要有：

热镀锌钢板(Hot Dip Galvanized) 指标准的热浸锌镀层钢板产品。现有镀层重量范围按ASTM定为75～700g/㎡。

热镀锌合金化钢板(Galvanneal)指热镀锌钢板通过热处理方法，将其表面的纯锌层全部转化为锌-铁合金层δ1相的镀层钢板产品。现有镀层重量可达180g/㎡。

热镀铝钢板(Aluminized)指热浸铝镀层钢板产品。现有Ⅰ型和Ⅱ型产品的不同镀层的重量可根据ASTM A463规定(Ⅰ型产品是在含约8%硅的铝液中制成，Ⅱ型产品是在工业纯铝液中制成。供建筑用彩涂板的基板主要为Ⅱ型)。

热镀锌铝合金钢板(商名：Galfan)是一种含Zn-5%Al-混合稀土合金的热浸镀层钢板产品。现有镀层重量范围按ASTM A875和Euronorms定为50～350g/㎡。

热镀铝锌合金钢板(商名：Galvalume) 是一种含55%Al-1.5%Si-43.5%Zn合金的热浸镀层钢板产品。现有镀层重量按ASTM A792规定为AZ50(0.50oz/ft2)～AZ60 (0.60oz/ft2)，或对应为AZ150(150g/㎡) ～AZ180(180g/㎡)。

电镀锌钢板(Electrogalvanized)是一种电镀锌的镀层钢板产品。现有镀层重量最大可达180g/㎡。

此外还有铝板和不锈钢板。

上述几类钢板，除电镀锌钢板主要专供建筑户内使用外，其余几类主要可供户外选用，也可作户内使用。目前，国产可供建筑用彩涂板的基板种类有热镀锌、热镀锌合金化和电镀锌三种镀层钢板(表4-8-1)；热镀铝钢板生产线在湖北黄石刚竣工投产；对Galfan，Galvalume钢板及其彩涂板产品根据需要暂由国外进口解决。国内通常生产的镀层钢板产品，电镀锌钢板的锌层重量为20/20g/㎡(单面)，热镀锌钢板的锌层重量为200g/㎡(双面)，户外建筑用的热镀锌钢板的锌层重量最高为275g/㎡(双面)，如有特殊要求，可另专为生产。

从防腐机理的角度看，锌、铝在多数大气环境下具有较高的稳定性，利用它作为钢铁基体的防护性涂(镀)层是普遍公认的有效经济的方法，其应用历史已达一百多年。锌在腐蚀环境介质中会形成一层薄且致密的附着性很强的腐蚀产物(氧化锌，氢氧化锌，碱性盐：Zn(OH)2和ZnCl2或ZnCO3)。这些产物覆盖在其表面对周围环境介质起着屏蔽作用，从而阻止进一步腐蚀。此外，锌的电极电位较铁为负，属于阳极性镀层，它具有牺牲自身的保护作用。镀锌层在大气环境中的腐蚀尽管随气候类型的变化发生很大变化(一般在海洋性气候中很严重)，然而在相同的环境条件下，其寿命正比于镀锌层的附着量。图4-8-1为美国ASTM发表在《金属手册》中的结果。可见欲延长其寿命，可用增加镀锌层厚度的方法来实现。而这一点在一定的极限厚度内，用热浸镀锌的工艺是易于实现的，电镀锌工艺相对受到了限制，其镀锌层厚度较之极薄，一般最大约为18g/㎡。这也就是以电镀锌钢板为基板的彩涂板，为什么不宜供作户外建筑使用的根本原因所在。

热浸镀铝层是另一种常用的金属镀层。由于铝表面极易形成一层非常致密的氧化铝层，具有极其优异的耐大气腐蚀性能，其耐蚀性是相同情况下的热镀锌层的2倍以上。虽然铝的标准电极电位(-1.66伏)比铁(-0.44伏)和锌(-0.76伏)低，但氧化膜十分稳定，它可起着隔离膜的作用。

美国钢铁公司在1954年于美国南方，实验了镀铝钢板用作屋顶板时的寿命。经过23年连续使用证明，镀铝钢板在工业大气、海洋与乡村环境中耐蚀性约为热镀锌钢板的5～9倍。镀铝钢板还具有优良的抗硫化物腐蚀特性，其抗硫化物腐蚀性能比镀锌钢板强好多倍。此外，镀铝钢板在温度高达500℃的环境中具有良好的抗氧化性能，可以长期使用，在日本大面积用于工业厂房。因此，可以单独用它代替价格昂贵的不锈钢和耐热钢使用。镀铝钢板还具有良好的热反射性。这种材料甚至在高达500℃仍能反射80%的辐射能，所以在节约能源上成为一种重要的材料。在要求耐热的条件下，常常采用镀层中含硅的I型镀铝钢板。Ⅱ型镀铝钢板主要供作屋顶材料以及其他建筑方面的应用。

经过合金化处理的热镀锌钢板，其表面能获得一层较厚的、很致密的、不溶解于水的非活性氧化膜，它能阻止氧化进一步发生，同时合金层的标准电极电位介于铁与纯锌层之间，它比铁活泼，但是比纯锌层迟钝，由此，电化学腐蚀速度就比纯锌慢。大气中的腐蚀主要是电化学腐蚀，所以合金化处理后的镀层就比纯锌层耐腐蚀。另外，这种镀锌层的韧性与处理前相比无显著变化，可以进行较复杂的弯曲成型加工，并具有良好的焊接性能，焊接质量较纯锌层有了显著的提高。经合金化处理的热镀锌钢板，其表面比未经合金化处理的粗糙，镀层表面显微特征呈凹凸不平，有显微疏松和空洞，也有某些显微裂缝贯穿整个镀层厚度方向，这些表面为之后的涂装提供良好的粘附性。此外，这种镀锌层的耐热性较好，纯锌的熔点为419℃，锌合金化δ1相的熔点为640℃左右，纯铝的熔点为650℃，可见经合金化处理之后的镀锌板，其耐热性能可接近镀铝钢板，它的价格比镀铝钢板便宜很多。

热镀锌铝混合稀土合金镀层(Galfan) 是国际铅锌研究组织(ILZRO)于七十年代末开发的新一代热浸镀层，它是热镀锌的换代(第二代)产品。Galfan镀层不但保持了热镀锌层的各种优点，而且由于加入了含量为5%的铝以及微量的混合稀土元素，其性能特别是耐蚀性能大大提高，接近2～4倍，加工成型性能与最高质量的电镀锌层相当，并且保持其成本几乎不变。表4-8-2为Galfan与其它镀层的综合比较，可见它具有综合优势。Galfan镀层尽管应用的时间不长，但已推广到汽车、建筑、结构、高速公路工程和海洋工程等领域。据国外资料介绍，就高速公路护栏而言，由于冬季撒盐和汽车尾气中CO2、SO2等腐蚀性物质影响，在如此苛刻的环境下，采用Galfan 镀层外加涂装的双层或三层联合保护层，其使用寿命在不需补修的情况下可望达到100年。

关于Galfan的耐蚀性，国内外做了很多试验，表4-8-3～4-8-8及图4-8-2是国际铅锌研究组织提供的数据。从这些数据中不难看出，在相同条件下的海洋性气候中，Galfan镀层的耐蚀性是热镀锌层的2倍以上；在工业性或乡村气候中，Galfan镀层的有效使用寿命是热镀锌层的约3倍以上。到目前为止，Galfan镀层的综合耐腐蚀效果(包括裸板耐蚀性、切边部位牺牲性保护性能、加工成型后耐蚀性和涂装后耐蚀性)在前述的各种镀层钢板中具有最理想选择的优势。

热镀铝锌合金镀层钢板是国际上八十年代大力发展并迅速推广的高耐蚀镀层新产品，它是由美国伯利恒钢铁公司于1972年6月正式投产闻世，其商品名称为“Galvalume”，合金成份为55%Al，1.5%Si，43.5%Zn。铝锌镀层钢板是在热镀锌和热镀铝的基础上开发研制成功的。它兼具了镀锌和镀铝的性能优点，同时也弥补了两者的某些缺点(参考表4-8-2)。镀锌层不仅为钢板提供很好的耐腐蚀性，而且也提供一种被称之为阴极保护的独特能力，在裸露的边缘处或在镀层疵点处，通过腐蚀锌镀层来对钢板起保护作用。镀铝层可在不同的腐蚀性大气中为钢板提供更高的耐腐蚀性，然而，在大多数环境中，镀铝层不提供阴极保护，因此，划伤和剪切了的镀铝钢板在这些裸露处便呈现出红锈。结合这两种镀层的保护机制，保证55%AlZn 比单镀铝性能更好(图

4-8-3)。

热镀铝锌合金镀层钢板具有比镀锌钢板更优异的耐蚀性和抗高温氧化性。与镀铝钢板相比，

它具有较好的牺牲性保护性能。

⑴耐蚀性。在美国的海洋、大气、城市和乡村四个试验站中，用镀层厚度为25μm的铝锌合金镀层钢板，G90的热镀锌钢板和镀层厚度为50μm的Ⅱ型镀铝钢板，经过13年暴露试验，结果如下：

①在苛刻的海洋气氛中，镀锌钢板经4年暴露试验后，就开始生锈；暴露了13年，严重锈蚀。但是，铝锌合金镀层钢板与镀铝钢板仍保护良好状态。

②在离海岸243.8m的海洋大气中，这三种镀层均保持良好状态。

③在工业气氛中，大部分镀锌层腐蚀掉，3/4以上的表面生锈。铝锌合金镀层钢板和镀铝钢板，除了由于附近炼钢厂尘埃落在表面上，形成薄薄的浅棕色氧化物锈斑外，仍保持良好状态。

④在乡村气氛中，三种材料均保持良好状态，仅镀铝钢板的边部有些锈斑出现。

图4-8-4是三种镀层钢板经13年暴露后的腐蚀时间的关系曲线。为了比较铝锌合金镀层与镀锌层的耐蚀性，表4-8-9示出了这两种镀层经过13年的暴露后，腐蚀损失的比值。由表中数据可知，铝锌合金镀层钢板耐大气腐蚀性能，比热镀锌钢板高2～6倍。

图4-8-5是铝锌合金镀层钢板和热镀锌钢板同样在上述四个试验站，经过18年和22年暴露试验的表观状态。

图4-8-6是铝锌合金镀层钢板和热镀锌钢板在瑞典Scandinavia四个试验站，经过8年暴露试验的镀层平均腐蚀速率。结果表明：铝锌合金镀层的腐蚀速率比镀锌层低3～7倍。

铝锌合金镀层的使用寿命随特殊环境而变化，通常与其它镀层产品一样，在没有污染的条件下使用寿命长，在恶劣的工业海洋性环境下使用寿命短。这可从瑞典腐蚀研究所制作的图4-8-7中得到解释。

图中以对数座标指示铝锌合金镀层钢板和热镀锌钢板在不同地区的概率寿命。这些数据与以前曾使用过10年之久的建筑物所作的分析结果相吻合。

铝锌合金镀层钢板室内应用的概率寿命往往会比户外使用长很多。然而在腐蚀性环境下使用，如室内游泳池、洗衣房、化学工厂等，欲推荐这种镀层钢板，应先征求材料生产厂家的意见。正如所有的铝锌合金镀层技术文献中所指出的，应用这种镀层钢板应避免与混凝土、铜和铅接触。对于铝锌合金镀层钢板剪边暴露部位的耐蚀性，伯利恒钢铁公司历经几年试验，结果如下：

①1～7%AlZn合金镀层保护剪边的能力与镀锌钢板相当，且明显地优于镀铝钢板。这种保护尤其是在55%AlZn合金镀层时更为突出，发现55%AlZn对于提供最佳的耐蚀性和最好的剪切电化学保护是最优的组合。

②在标准工业大气中，腐蚀6年后，镀铝钢板的剪边显出很重的锈蚀并锈蚀蔓延，55%AlZn 合金镀层和镀锌的镀层钢板仅显出少量局部锈蚀，没有由于锈斑生成引起毛边粗糙。这种锈蚀特征在乡村试验站可以看到同样结果。

因此，事实可以证明，无论在工业还是乡村大气中，镀锌层和55%AlZn合金镀层都对钢板剪边有电化学保护作用；而镀铝钢板却没有这种保护作用，这是由于Al2O3薄膜在铝上形成，从而阻止了铝对钢的电偶活化。而在另一方面，在海洋大气中，氯离子破坏了这种薄膜，铝对钢基的电偶活性又能够自由出现，从而防止了在镀铝钢板剪边上锈蚀蔓延的发展。由此可见，在海洋大气中，所有三种镀层都对剪边有电化学保护作用。以上这些电化学行为的结果，是基于前期建筑物屋顶使用的薄钢板进行长期观察取得的。但是必须承认，随着钢板厚度的增长，电效应发挥作用的面积和距离也增长。尽管55%AlZn合金镀层钢板对剪边的保护能力低于镀锌钢板，但仍然明

显地优于镀铝钢板。

⑵抗高温氧化性。铝锌合金镀层钢板在350℃下，可连续使用，与镀铝钢板相当。用它制作汽车的排气管，平均使用寿命达4年以上。

⑶热辐射及热反射性。铝锌合金镀层钢板在太阳光照为850watt/㎡的环境下，热传导只有65watt/㎡，与镀铝钢板(Ⅱ型)相当(40watt/㎡)，但镀锌钢板却高至120watt/㎡。它是一种良好的隔热、隔光材料。

纵贯上述各类镀层钢板性能特点，就其综合的耐蚀性能(包括裸板耐蚀性、剪边部位牺牲性保护性、成型部位耐蚀性和涂漆后耐蚀性)对比而言，在不需求抗高温(350～500℃)氧化性能的工况条件下，荐以选用Galfan最为领先，它比热镀锌钢板的耐蚀性能提高2～4倍，虽没有比铝锌合金镀层钢板相应提高得多，但Galfan的剪边保护性能比铝锌合金镀层强得多，Galfan的加工成型性又在所有其它镀层钢板类中，与最高质量的电镀锌层相当，并保持其成本几乎与热镀锌钢板一样。

铝锌合金镀层钢板的耐大气腐蚀性能，虽比热镀锌钢板提高2～6倍(其中在海洋性气候中提高2倍，工业性气氛中高约6倍)，但其剪边保护性能却不如热镀锌，介乎热镀锌和热镀铝之间，弥补了镀铝钢板此项性能之不足。镀铝钢板的剪边保护性能在上述各类镀层钢板中最差。铝锌合金镀层钢板的加工成型性与热镀锌相当，但不如Galfan。而镀铝钢板的加工成型性又属最差。由于镀铝钢板的抗高温氧化性能在上述各类镀层中独占优势，因此，它往往一般不涂漆直接可供作屋面板之类构体使用。铝锌合金镀层钢板的抗高温氧化性能与镀铝钢板相当，由于其表观锌花细密，光泽美观，且具有较高的耐大气腐蚀性能，也可不经涂漆直接供作屋顶瓦垅板、外侧墙板、新型墙体轻钢龙骨、吊顶龙骨等类似室内外建筑构件使用，具有较好的建筑效应。尽管铝锌合金镀层钢板具有上述各种性能特点，但价格尚不算昂贵，如按当前国内进口市场价估算，它比对应规格(0.6mm厚钢板)热镀锌板每吨贵约60～70美元。

热镀锌合金化钢板的综合性能一般比热镀锌钢板强，尤其在涂漆性和焊接性能上较为突出。在加工成型性方面，虽与热镀锌钢板相当，可进行较复杂的弯曲成型，但在成型苛刻的部位，锌合金化层因加工不当容易产生“粉化”脱落，影响该部位的耐蚀性。在耐蚀性方面，理应比热部位的耐蚀性。在耐蚀性方面，理应比热镀锌钢板强，但在表2中所示的有关对比等级，它却比热镀锌钢板差，锌合金化的裸板耐蚀性对比等级为2，热镀锌竟为3，推测可能与引据的资料不同有关，暂难作定论。凡需点焊连接的镀锌构件，选用锌合金化钢板较适宜。

电镀锌钢板的耐蚀性能等同于热镀锌。由于电镀锌钢板的锌层厚度主要受生产工艺装备条件的限制，通常产品的锌层厚度仅为20/㎡(单面)，而热镀锌钢板的锌层厚度一般为200～275g/㎡(双面)，因此，电镀锌钢板的使用寿命在相同工况环境条件下比热镀锌差很多，它一般不宜作建筑户外构件长期暴露使用。

建筑用彩涂板的基板品类选择，原则上首先应以彩涂板构件加工状况及使用环境对寿命的要求作为主要依据。在权衡基板综合耐蚀性能前提下，剪边部位的保护性能应作为选择镀层种类的一项至关重要的性能质量依据加以考虑，因为镀层钢板（或彩涂板）在加工、安装和使用全过程中，必然会造成许多切口或冲孔，甚至板面难免也会遭受机械损伤，以致这些部位率先诱发局部锈蚀，蔓延至其它部位，后果切勿低估。基板加工成型性能关联着镀层及其涂漆后（即彩涂板）的成型耐蚀性能，这也应作为一项重要依据兼并考虑。在上述几点选择依据的基础上，可再考虑价格因素，综合调整，作出最后选择。值得指出的是，各类镀层钢板的耐蚀性基本与其镀层厚度成正比关系，根据这一规律，在选择合乎要求的镀层种类时，尚需进一步明确所指的镀层厚度（或重量）规格等级，100g/㎡锌层重量的热镀锌钢板的耐蚀性就比275g/㎡的镀锌板几乎降低3倍，因此，笼统地选认某类镀层钢板的简单做法是不确切、不科学的。同时，根据这一规律，在缺乏镀层钢板多品类的情况下，也可起着镀层品类之间耐蚀性能的互补作用。

4.8.2.3 基板预涂层后的耐蚀性比较

建筑用彩涂板的基板，最普通采用的是纯锌热镀锌钢板。自从改进型热镀锌钢板Galfan开发以后，引起国际上对Galfan、热镀锌以及其它锌基镀层(如电镀锌、铝锌合金镀层、锌合金化镀层)钢板预涂层后的耐蚀性进行比较和讨论。

据新西兰钢铁公司于1981年报导，Galfan彩涂板与其它锌基镀层的彩涂板经户外暴露试验对比，结果表明：在多种多样的预涂层系列中，要属Galfan彩涂板的耐蚀性能最好，最引以注视的是Galfan彩涂板的成型边部具有极好的保护特性，在剪边部位仅出现5～10mm宽的白色腐蚀产物蔓延，而未见有红锈或损坏钢基体。在对建筑用其它涂料系列对比试验中，Galfan与热镀锌之间的性能关系上，同样与上述结果相似。试验同时证明，磷酸盐预处理往往能增强涂漆系统的性能。

图4-8-8表示各种镀层钢板的彩涂板耐蚀性综合试验评定结果。试验采用两种热镀锌钢板，镀层厚度均为12μm，一种16μm的热镀锌合金化钢板，16μm的Galfan钢板和16μm的铝锌合金镀层钢板。全部试样的化学预处理采用磷酸盐型，然后进行同样的底漆和涂面漆，综合厚度为100μm。在各个预涂层板（彩涂板）表面，刻上两条交叉的划线透过漆层至钢基界面，一条划线的宽度为1mm，交叉的一条为0.4mm。将这些预涂层板置于恶劣的海洋性地区和污染严重的工业环境中进行暴露试验。

由图4-8-8可看出，Galfan 彩涂板的剪边部位保护性和表面划线部位的耐蚀性，在四种镀层钢板中属最好，铝锌合金镀层钢板最差，热镀锌、电镀锌和锌合金化钢板均介乎Galfan和铝锌合金镀层之间，而偏近于Galfan。

日本Sumitomo Metal Industries也做过类同的对比试验，结果证明：镀层钢板的镀层厚度影响其彩涂板的剪边部位腐蚀蔓延性能(没有考虑镀层钢板的类型)。试验同时表明：磷酸盐预处理比铬酸盐预处理对彩涂板剪边腐蚀蔓延性能稍有好处。

在恶劣的海洋环境中三种基板的彩涂板边部腐蚀蔓延表观对比和蔓延性能对比分别见图

4-8-9，4-8-10。图4-8-11为基板的镀层厚度对彩涂板边部腐蚀蔓延性能的影响。这些户外长期暴露试验的结果非常接近于实验室快速腐蚀试验的结果。

4.8.2.4 涂料的耐候性

涂料的耐候性或称抗老化性是指在大气环境长期暴晒下或模拟气候加速老化试验条件下，涂料(膜)抗粉化、颜色变化、硬化(龟裂)等能力。它直接影响彩涂板使用寿命、彩涂板建筑物的形象和审美性。

彩涂板液体涂料类包括：(1)聚氯乙烯涂料，主要分为溶剂型乙烯涂料、有机溶胶和塑溶胶三类；(2)聚酯涂料；(3)有机硅改性聚酯涂料；(4)聚偏氟乙烯涂料；(5)其它涂料，如富锌底漆、丙烯酸涂料、背面涂料(有醇酸脲醛型、聚酯型、环氧型、丙烯酸型等)；(6)聚氨酯型面漆等。彩涂板贴膜涂料类包括：⑴聚氯乙烯基贴膜；⑵聚氟乙烯基贴膜；⑶丙烯酸基贴膜。

彩涂板涂料（面漆、背面漆）种类的选择，应根据用途、加工成型工艺性能、使用环境介质条件（气候、腐蚀性和化学药品介质、温度等）、预期使用寿命（抗老化性）、成本等诸多方面的因素综合考虑酌定。尽管涂层的保护性在大气腐蚀环境下主要取决于涂料的耐候性，但决不能仅以此项性能作为选择涂料的唯一决定依据。

国内外涂料和彩涂板厂为推荐产品，综合技术、经济、审美、生态（防污染）等方面，制定出产品性能（或等级对比）技术指标，供用户选材参考。例如，美国国家卷材涂装协会收集了不少资料，编制了各种类型卷材涂料性能对比参考(表4-8-10)。

表中所列的室外耐久性（色漆、青漆）和耐退色性就是指涂料（膜）的耐候性，耐盐雾性和

耐潮性是指涂料（膜）的耐蚀性。上述各类涂料的彩涂板性能特点概述如下：溶剂型乙烯彩涂板具有优良的柔韧性、良好的耐化学药品性、涂层硬度中等，由于涂料不挥发，含量低，多道涂装才能达到所需涂膜厚度，故主要使用于抗深冲或要求成型苛刻的制品，如天花板、悬梁等。

有机溶胶彩涂板具有优良的加工成型性和良好的装饰性，通常应用的涂层厚度为50μm，主要适用于金属罐、罩、盖之类的深冲件，供室内应用。

塑溶胶彩涂板具有很强的耐腐蚀性，异常的附着力和柔韧性，良好的耐损伤性、耐化学药品性和耐油脂性，优良的耐候性；涂层厚度最高可达300μm；涂层表面可以压花，也可利用塑溶胶特有的流变性能自动收缩形成条纹状；涂层断裂伸长率达180%。因此，塑溶胶彩涂板是一种具有优良的抗损伤性、装饰性和突出的户外使用寿命的多用途材料。典型应用于建筑墙面、屋面、桥面板、间壁、搁板、电气箱体等。

聚酯彩涂板具有良好综合的室外耐久性和涂膜性能（柔韧性、硬度等）；中等程度的耐化学药品性能；成本中等；涂层一般配以环氧涂料作底漆，附着力优良。主要适用于建筑用屋面、墙面、活动房屋、遮阳篷、旅游汽车外壁板等，不适用于严重腐蚀环境。

有机硅改性聚酯彩涂板具有优良的室外耐久性（保光保色）；良好的涂膜性能：硬度、耐磨损性、耐热性；柔韧性比聚酯彩涂板稍差；成本中到高；涂料配方正确时耐化学药品性良好。主要用于户外建筑。

聚偏氟乙烯彩涂板具有最佳的室外耐久性；涂料选用最耐久的颜料，方能耐紫外线侵蚀；良好的柔韧性；色谱不齐，仅有不鲜艳的深色和白色；价格昂贵；一般只作室外用。主要用于工业和商业建筑金属外墙板、幕板、屋顶、柱的包覆物等。

富锌底漆的彩涂板可加工成型，可焊接，耐腐蚀，并可清洗除面漆。主要用于汽车工业。

丙烯酸彩涂板，由于丙烯酸涂料的单体种类繁多，可制备多种性能的涂料，主要用作面漆，也可作底漆，价格中等，可制成水性漆，对铝材有良好附着力，涂层硬度高，但柔韧性略差。主要用于装饰性嵌板、住宅外墙板等。由于丙烯酸涂层钢板的柔韧性不及聚酯涂层，近年丙烯酸彩涂板无多大发展。而丙烯酸涂料对铝材有良好附着力，因此，主要用于铝板。

原则上凡各类面漆均可作背面涂料，但涂膜厚度低于其面漆以降低成本。专用背面涂料有醇酸-脲醛型、聚酯型、环氧型、丙烯酸型等。

在面漆方面开发了聚氨酯改性的有机硅聚酯涂料，色谱齐全，与环氧底漆配套，其彩涂板的室外耐久性接近聚偏氟乙烯涂料，但成本却低得多。主要用于抗紫外线强的室外建筑和抗污性高的家用器具。

涂层板用的贴膜主要归入三类有机化合物，即聚氯乙烯(PVC)基、聚氟乙烯(PVF)基和热塑性丙烯酸基。然而，在某些情况下，也有由不同种类的膜重叠混合组成作为贴膜，或膜的外侧表面涂上清漆后作为贴膜，这类贴膜有PVC-聚酯膜、PVC-PVF膜和PVC-丙烯酸膜。

贴膜的基本特性：具有良好的附着性、可弯性和压纹性以及应用条件下的稳定性。

供彩涂板应用的贴膜在质量和表观形貌上选择范围很广。在质量方面，对户外使用的膜、具有特殊性能（如耐火、耐沾污、耐磨损）的膜、与食品接触毒性低的膜等各类之间有所差异。

PVC基贴膜类型：刚性的或柔性的（根据增塑剂含量）；厚度：100～600μm，通常为100～250μm；表面：低或中等光泽；颜色：不限，某些颜色适于户外使用；压花：规则形或几何形；耐化学药品性：耐酸、碱性良好，耐有机溶剂和溶有染料的有机溶剂性能很差；抗磨损性：良好，压花膜更好；弯曲性：抗任一弯曲半径，贴膜与金属基板间保持牢固结合；特种性能：根据膜的配方和厚度，可满足特种需求，如抗磨损和抗划伤，抗沾污，抗化学药品，耐火和燃烧时烟气散发低，长时间与食品接触不影响食品的鲜味。

PVF基贴膜厚度：38μm；表面：中和低光泽，只有光滑面；颜色：有限，特别适于户外使用；抗化学药品性：优良，对众多的化学物种包括有机溶剂类和染色剂都不起化学作用；抗磨损。

丙烯酸基贴膜厚度：75μm；表面：低至中光泽，光滑面；颜色：有限，大多数适于户外使用；抗化学药品性：对大多数无机化学药品的抗药性良好，但对许多有机溶剂易被溶解；抗磨损性：中等。

4.8.3 彩涂板的使用寿命

影响彩涂板使用寿命的因素比较多，简单地回答使用多少年是不够确切的。由于彩涂板的用途和使用环境条件不同，同一种类型的彩涂板，使用年限也会不同。目前，人们对彩涂板的使用寿命这个概念尚无统一的明确含义，认识上也比较模糊，是否值得开展这方面的技术探讨或应用性研究工作，有待与涂料和彩涂板生产厂、用户和设计部门共同商榷。现从建筑业应用彩涂板的角度，谈谈我们对彩涂板使用寿命这个概念的理解和粗浅的看法，与大家讨论。

彩涂板的使用寿命从彩涂板的涂层结构特性及其机制的基础上分析，实质上是指在实际应用工况条件下，彩涂板的耐蚀性和有机涂膜的耐候性二种性能有效使用极限的统一体现。使用极限的衡量标准不统一，使用寿命的概念也就不可能一致。彩涂板的使用寿命，规范采用在各种典型大气环境和腐蚀介质工况条件下的户外挂片长期暴露试验，并结合实验室模拟使用环境加速抗气候性能试验二种结果综合评定取得。即使这样取得的寿命数据，也只说明或推测在设定的工况环境条件下的概率寿命，与彩涂板在建筑中的实际使用寿命仍然会有差距。彩涂板的品类繁多，其基板的种类规格（不同金属镀层及其镀层厚度）已不下十余种，同样热镀锌钢板，不同规格的镀锌量，其耐蚀寿命也不一样，何况彩涂板的涂料种类又有十余种之多，这样即使仅将基板与涂料这二大类排列组合所得各类彩涂板的概率寿命而论，估计也不是一个简单数学模式所能概括清楚的。这是一项很有实用价值的基础性研究工作。

在一些国外资料报道中，曾提出彩涂板的耐久年限是指涂膜严重硬化、粉化以前的时间，即指规定年限内不龟裂、不脱落。因此，用不同种类的涂料生产的彩涂板，其使用寿命也各不相同。据宝钢资料报道，各类涂料在相同的使用条件下（城市环境），其使用寿命示于表4-8-11。据英国卜内门化学工业公司（ICI）卷材涂料产品资料介绍，其典型产品的预期寿命示于表4-8-12。又据资料报导，由于户外使用彩涂板，受污染和气候条件变化的侵蚀，当有机涂膜长期遭阳光照射而致硬化和粉化，因湿气而至膨出和松孔，最终渐失去涂膜的保护作用时，需要作重新涂漆维护处理。在这处理以前的使用时间作为使用寿命又是一种使用寿命的概念。依这种概念，国外对当今涂料发展的水平，认为有可能确定彩涂板的涂膜在某些重污染气候环境下的一次使用寿命为20年，乡村地区为30～40年。

由此看来，对彩涂板使用寿命的衡量标准不同，其结果也不一致。实际上，涂料或彩涂板生产厂家与彩涂板应用部门由于各自视角不同，对评定使用寿命的衡量标准要求自然不可能完全一致。就以上述的二种使用寿命为例，对比一下我国宝钢一、二期工程中使用的约60万㎡的彩涂板（日本产）锈蚀情况。1993年宝钢调查结果表明：一期工程用彩涂板的锈蚀率约为0.3%，在环境最恶劣的气候处内侧为1%(丙烯酸树脂)；二期工程中，聚酯彩涂板在连铸、热轧厂使用五年，其锈蚀率约为0.3%。至今，这些彩涂板已使用了约12～15年，虽说已远超过了第一种使用寿命概念期限，但还一直在使用中。以上彩涂板使用的事实可以说明，彩涂板的使用寿命在通常环境下应不成问题。但在设计选材时，必须根据加工和使用工况条件，正确选择适当的基板和涂料品种，这是使用年限的可靠保证。

建筑业彩涂板应用幅度广，工况条件苛刻多变，建设投资大，对彩涂板使用寿命的要求随建筑物的类型、地区环境条件、审美标准和经济效果等多方位的不同要求差别很大。但是，从我国现实经济状况和对建筑业彩涂板应用的使用寿命的理解和要求出发大体可归纳如下几类：

①装饰性使用寿命。指彩涂板表观出现退色、粉化、龟裂、局部脱落等缺陷，影响建筑物的形象和审美性的使用时间。尚未达到涂膜大片失去保护作用的程度。②一次翻修以前的使用寿命。指彩涂板表观出现大部分脱层、锈斑等缺陷，影响彩涂板的基板进一步腐蚀的使用时间。③极限

使用寿命。指彩涂板不经翻修长期使用，直至出现严重腐蚀的使用寿命。

以上①类寿命其实是指国外资料中的涂膜严重粉化以前的时间，或指涂料厂和彩涂板生产厂一般认可的质量保证寿命。作为彩涂板应用部门，除了必须保证①类寿命外，还应兼顾②类寿命预测的实用性，作为概算依据。从宝钢一、二期工程彩涂板应用状况实例中可以看出，彩涂板的应用寿命早已超过其①类寿命，有的彩涂板已接近或达到二倍的①类寿命，还未达到②类寿命的严重程度。应当指出，建筑用彩涂板的使用寿命固然主要取决于彩涂板材料的品类质量，但也不应忽视其它的影响因素，如彩涂板构件的结构、节点、安装技术等务须正确处理和同步保护，保证彩涂板固有寿命的充分发挥。

4.8.4 小结

本文针对预涂层卷板（彩涂板）的名称、镀层基板性能、涂层性能及其综合性能，根据国内外大量资料和应用经验作了全面分析和论述，提出了我们的一些看法，其目的是为建筑设计的工程技术人员、彩涂板制品的厂家及最终用户的管理人员提供选择建筑用彩涂板种类的基本依据。避免选择中的盲目性和因某些厂家出于经营需要的误导造成的决策性问题，以保证投资的经济合理和取得满意的应用效果。

综合本文，可概括归纳如下基本观点：

⑴预涂层卷板（彩涂板）是在专门的生产工厂内经过专门的连续生产工艺生产出的产品，产品质量必须达到国家的检验标准。

⑵彩涂板的镀层、涂层种类繁多，应按使用环境和使用要求，综合技术、经济诸因素全面权衡考虑。

⑶彩涂板的使用寿命（建筑制品的使用寿命）要按工业或民用建筑不同、使用环境条件不同、使用功能与装饰功能主次地位不同及投资能力与资金回收要求不同诸多因素确定寿命界限，决定彩涂板的选择。

⑷正确分析生产彩涂板的厂家、彩涂板制品生产厂家和各国或地区彩涂板研究机构提供的彩涂板性能资料在充分认识各机构所处的经营位置、责任、利益及科学态度等因素的情况下作出选择。

本文力图以尽量客观的科学的态度来论述当前我国建筑业选用彩涂板的几个中心问题，以使彩涂板在建筑业应用中更加经济合理，使建筑投资发挥其应有的经济效益和社会效益。