[摘要] 本文对体现TY-3318内防腐涂层防腐能力的交流阻抗性能、影响涂层热传导的阻垢性能、以油为热媒的涂层的导静电性能进行了研究。试验证明：TY-3318内防腐涂层具有极好的抵抗Cl-的水溶液腐蚀的能力、阻垢性能优良，同时具有一定的导静电能力。
关键词 内防腐 防结垢 导静电 热传导 防腐涂料
前 言
散热器的使用介质的 pH值大于10、温度范围在50~95℃、含氧量高、盐度大（尤其是Cl-的含量高）、易结垢、具有一定的压力。用不经过内防腐处理的铝合金或普通碳钢制作是不合适的，因为它无法承受这些强介质的腐蚀。从使用的情况看：未作内防腐的散热器经过供暖后遭到了不同程度的腐蚀，散热器的寿命也很有限，这给使用带来了安全隐患，造成的结果是很多地方出现渗漏，更为严重的是：局部出现大面积开裂。同时也给企业造成很大的经济负担。鉴于此，若能研制出一种能耐这种介质和温度的涂料，在散热器内腔进行涂装，用以抵抗腐蚀介质的侵蚀。在普通碳钢上用这种涂料进行涂覆便可使用，则可大大降低这些换热器的制造成本，同时提高运行的安全性。随着该行业的快速发展，开发出耐蚀性好、防结垢（或结垢很少）的涂层，延长换热器的使用寿命，提高设备运行的安全性和可靠性已是势在必行。作为换热器的专用涂料，除了应具有一般涂料的性能外，还应拥有以下特性：1、漆膜表面光滑、表面能低，具有较高的机械强度和硬度，憎水性强，阻垢性好；2、化学稳定性好，耐腐蚀介质范围广，能耐大部分的酸、碱、盐及有机溶剂；3、有较好的传热性能，导热系数大于1 W/m•K；有一定的耐湿热性及温变性，能在100℃下长期使用不老化、不失效，并能经受冷热的巨烈变化。TY-3318内防腐涂料就是本着这一原则研制而成。
试验部分
1、TY-3318内防腐涂层的交流阻抗性能试验
将TY-3318内防腐涂料(未加入导电填料)，在铝板上涂刷，涂层干膜厚度为(13±2)µm，然后按下列步骤测涂层的交流阻抗：（1）分别用蒸馏水和含180ppmNaCl的水溶液浸泡试样；（2）用PARC-M368交流阻抗测试系统测量涂层在不同浸泡时间下的交流阻抗谱图。涂层浸泡55天后，测得的阻抗谱图见图1。
由图1可知，涂层浸泡55天后的阻抗值仍达109Ω数量级，涂层对电解质溶液穿透的阻力很大，阻抗谱仍为半圆，且图1(2)的半圆直径大于图1(1)，这说明TY-3318散热器内防腐涂料所形成的涂层耐NaCl溶液渗透能力极强，TY-3318是一种屏蔽性能优良的涂料。
2、TY-3318散热器内防腐涂层传热性能的研究
（1）不加入导热填料的TY-3318内防腐涂层的热工性能
取TY-3318内防腐涂料，按照内防腐的工艺要求固化成膜，根据GB/T10297-88规定的方法测定涂层的导热系数，该涂层导热系数的测试结果如图6-6所示。
（2）锌粉对散换热器内防腐涂料传热性能的影响
在TY-3318散热器内防腐涂料涂中加入不同质量的锌粉，所得到的含锌粉内防腐涂料所形成的涂层的导热系数如表1所示：
从表1可以看出：当在TY-3318内防腐涂料中添加70%质量份的锌粉时，其涂层的导热系数比没有添加锌粉的内防腐涂层提高了近30倍。
（3）铝粉对换热器内防腐涂料传热性能的影响
实验过程同含锌粉涂层。当铝粉含量为10%质量份时，TY-3318内防腐涂料所形成的涂层的导热系数为：2.85 W/m•K，与没有添加铝粉的TY-3318内防腐涂层的导热系数（1.32 W/m•K）提高了1倍，通过添加铝粉来提高TY-3318内防腐涂层的导热系数也是十分有效的。铝粉虽对提高TY-3318涂层的热传导系数有很好的效果，但铝粉的密度（比重）较小，铝粉加入后常常漂浮于树脂的表面，不易分散，同时铝粉也难于加入较大的含量，往TY-3318涂料中加10%以上的铝粉将很难分散，成膜差，所以对于传热系数要求较大的场所不宜选用铝粉作传热的填料。
3、TY-3318散热器内防腐涂层阻垢性能的研究
通常散热器冷却水都来自自来水或工业用水，水中含有各种无机盐，如碳酸氢盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐等。碳酸氢盐不稳定，受热后易分解，其反应如下：
Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2↑ + H2O
Mg(HCO3)2 → MgCO3↓ + CO2↑ + H2O
碳酸盐溶解度很小，从水中沉积到冷却器管壁表面形成水垢。在碱性条件下，碳酸氢盐发生如下：
Ca(HCO3)2 + 2OH- → CaCO3↓CO32- + H2O
Mg(HCO3)2 + 2OH- → MgCO3↓CO32- + H2O
当水中含有较多的钙、镁离子时，发生如下反应：
Ca2+ + CO32+ → CaCO3↓
Mg2+ + CO32+ → MgCO3↓
当水中含有SO42-、SiO42-、PO43-等时，与钙、镁离子发生反应生成难溶的硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐，当这些难溶盐浓度超过溶度积时会产生沉淀，沉淀在冷却器壁表面上形成垢。
TY-3318散热器内防腐涂料的阻垢试验。将TY-3318涂料涂刷于散热器内。将有涂层保护和无涂层的散热器联接于动态模拟工况槽中，通过定期测量涂层的热导系数来评价涂料的防腐、阻垢和导热性能，结果见如图3。
从图3可知，无涂层的散热器早期传热性能好，但很快因结垢和腐蚀产物的形成而使传热效率急剧下降。尽管最初TY-3318涂层对传热稍有影响，但随时间的推移，由于结垢层及腐蚀物的增厚而使无涂层散热器的传热系数急剧下降；而对于有TY-3318涂层的散热器来说，由于TY-3318涂层的阻垢及防腐作用使散热器的表面状态不变，因此管子的传热系数变化不大，随时间的延长，无涂层的散热器的传热系数将大大低于有涂层的散热器。在实际使用过程中，涂有TY-3318涂料的涂层的散热器因不易结垢、腐蚀，其导热系数基本为一常数，对散热器的传热很有利。
4、TY-3318散热器内防腐涂层导静电性能的研究
对于以水为传媒的散热器来说内防腐涂层导静电性能表现得不明显，因为水在高电压下的电阻小、为良导体、水在内腔产生的静电不易积累，不会产生静电灾害；但对以油为媒介的散热器或换热器，其内防腐涂层除了应具有良好的防腐和传热性能之外，涂层的导静电性能是十分重要的，内涂层防静电是换热器安全使用的重要保证。在热油媒介的传热过程中，散热器内壁不停地经受着介质的冲刷，传媒介质与换热器内壁产生的相对运动，时时会有静电的产生，使换热器内壁的静电压升高，如果不及时排除，当静电累积到一定程度就容易引发事故，产生燃烧和爆炸，其后果不堪设想。所以对以油介为热媒的散热器内防腐涂层、其导静电性能也是很重要的。
涂层导静电的原理是由于涂层中导电粒子间相互接触而形成连续网链，载流子可在网上自由运动，从而使涂层导电。当涂层固化干燥后，基体树脂与填料混合固化，导电填料相互接触连接成网链结构，从而产生导电性。导静电涂料的导电性与导电填料的种类、形状、用量、分散状态、基体树脂的种类以及助剂和溶剂的性能等因素有关。导电涂料的导电性主要取决于填料在聚合物基料中的分散状态。如果导电添料未分散开，则这个复合体系谈不上导电性；即使分散均匀，如果填料颗粒被绝缘性的聚合物基料严密包裹，互相隔离状态分布，系统也不含具有导电性。TY-3318散热器内防腐涂层本身的电阻率是很高的，其表面电阻在1012—1014Ω，可视为绝然体。但通过加入了锌粉的办法既可增大涂层的传热系数也可提高涂层的抗静电性。锌是热的良导体，也是电的良导体。表2是在TY-3318散热器内防腐涂料中添加不同的锌含量时、涂层电阻率的变化。
从表2可以看出，当在TY-3318内防腐涂料中添加70%质量份的锌粉时，其涂层的电阻降低9个数量级，使TY-3318涂层变成了电的良好导体；既使添加10%的锌粉、TY-3318内防腐涂层的电阻也会降低1000倍，可见锌粉对提高内防腐涂层的导静电性能是十分有效的。
5、器内防腐涂层（SHPUT）常规性能测试
将TY-3318散热器内防腐涂料涂刷在标准试样上进行各种常规性能测试。结果如表3所示。
从表3的数据可看出，TY-3318内防腐涂料所形成涂层的常规性能优良。进一步将TY-3318内防腐涂料与国内外主要换热器涂料的性能进行比较（见表4）可以看出，武汉材料保护研究所研制的TY-3318内防腐涂料的性能优于国内外同类涂料，无论是防腐性能、热导系数、体积电阻还是适用的介质范围都较同类的其它涂料好；该涂料的成膜性也很好，有利于在形状复杂的散热器内壁涂装。
表4国内外主要换热器内防腐涂料的性能比较
注：TY-3318涂料是加有10%锌粉所测试的性能。
结 论
1、TY-3318内防腐涂层进行了交流阻抗试验，电化学交流阻抗值达109Ω数量级，阻抗谱为半圆，涂层耐NaCl溶液渗透能力强，是一种屏蔽性能优良的涂料。
2、在TY-3318涂料中加入热导系数较大的锌粉可提高内防腐涂层的导热性能，达到了使内防腐涂层变成了热的良导体的目的。
3、涂有TY-3318涂料的涂层的散热器因不易结垢、腐蚀，其导热系数基本为一常数证明该内防腐涂料的阻垢性能优良。
4、通过在TY-3318内防腐涂料中层添加适量的锌粉，内防腐涂层的电阻会降低，适宜于导静电。
5、TY-3318内防腐涂层的常规性能优良，性能优于国内外同类涂料，无论是热导系数、体积电阻还是适用的介质范围都较同类的其它涂料好；并且该涂料的流平性好便于施工，有利于在形状复杂的散热器内壁涂装。
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