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        涂層厚度對鋼結構配件結合強度的影響
        - 2020-09-26-

          涂層的厚度對于鋼結構配件結合強度的影響主要體現在:涂層內部應力的大小和分布狀況會隨著涂層厚度的改變而發生變化。對于高聚物涂層來說,涂層附著力隨涂層厚度的增加而降低。在固化過程中,高聚物涂層體系的粘度會增加,聚合物鏈的移動性降低,涂層收縮時體系內收縮程度不同,導致產生內應力。而且隨著溶劑的揮發和交聯反應的進行,上面層涂料越易通過體積收縮來釋放應力,下層涂料則因受到界面的約束作用,其體積收縮程度較小。當涂層厚度較大時,這種收縮變形不均勻趨勢越顯明,其內應力也越大。當產生的內應力大于附著力時,會導致涂層剝落;當內應力小于附著力而大于涂料內聚力時,會導致涂層開裂。

          通常情況下,鋼構件防腐涂層底漆的厚度不應太大。按照相關標準,干膜中含鋅量不低于80%的富鋅底漆,膜厚為75~80μm,如果一次噴漆干膜厚度過厚,會造成漆膜開裂。

          另外,當涂層和基材熱膨脹系數不同以及各道涂層性能不同時,涂層厚度對結合強度的影響規律又有所不同。有研究人員認為,涂層和基體的熱膨脹系數不同導致的熱殘余應力是影響TN這類高硬度涂層和鋼結構配件基體結合強度的主要因素,通過增加過渡層涂層的厚度能顯明減少界面殘余熱應力,提高界面結合強度。

          有學者發現選擇適當的涂層厚度能越大限度削弱由于膨脹系數不匹配造成的影響。有學者研究則表明梯度涂層比傳統單層涂層能減緩界面處的應力集中,其中梯度層成分、層數及厚度對殘余應力有很大的影響。有學者認為增加梯度層厚度可以細化成分分布,使梯度層熱膨脹的系數與楊氏模量得以緩慢過渡,避免物性過渡失配造成的界面應力集中。同時他指出梯度層數增多,有益于涂層中殘余熱應力的緩和,但當梯度層數達到9時,緩和作用變得不顯明。

          值的注意的是,鋼結構配件的腐蝕主要是有水存在條件下的電化學腐蝕,涂層厚度除了影響涂層的應力分布之外,還對涂層的透水性有重要影響,即涂層的厚度與其透水量成反比。當有機涂層厚度達到351μm時,可整體阻止金屬的腐蝕。一般防腐年限長的涂層其要求的涂層厚度比較大,因此,選擇涂層厚度時要對涂層結合性能、使用壽命及經濟性等進行綜合考慮。

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