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涂层厚度对钢结构配件结合强度的影响
- 2020-09-26-

  涂层的厚度对于钢结构配件结合强度的影响主要体现在:涂层内部应力的大小和分布状况会随着涂层厚度的改变而发生变化。对于高聚物涂层来说,涂层附着力随涂层厚度的增加而降低。在固化过程中,高聚物涂层体系的粘度会增加,聚合物链的移动性降低,涂层收缩时体系内收缩程度不同,导致产生内应力。而且随着溶剂的挥发和交联反应的进行,上面层涂料越易通过体积收缩来释放应力,下层涂料则因受到界面的约束作用,其体积收缩程度较小。当涂层厚度较大时,这种收缩变形不均匀趋势越显明,其内应力也越大。当产生的内应力大于附着力时,会导致涂层剥落;当内应力小于附着力而大于涂料内聚力时,会导致涂层开裂。

  通常情况下,钢构件防腐涂层底漆的厚度不应太大。按照相关标准,干膜中含锌量不低于80%的富锌底漆,膜厚为75~80μm,如果一次喷漆干膜厚度过厚,会造成漆膜开裂。

  另外,当涂层和基材热膨胀系数不同以及各道涂层性能不同时,涂层厚度对结合强度的影响规律又有所不同。有研究人员认为,涂层和基体的热膨胀系数不同导致的热残余应力是影响TN这类高硬度涂层和钢结构配件基体结合强度的主要因素,通过增加过渡层涂层的厚度能显明减少界面残余热应力,提高界面结合强度。

  有学者发现选择适当的涂层厚度能越大限度削弱由于膨胀系数不匹配造成的影响。有学者研究则表明梯度涂层比传统单层涂层能减缓界面处的应力集中,其中梯度层成分、层数及厚度对残余应力有很大的影响。有学者认为增加梯度层厚度可以细化成分分布,使梯度层热膨胀的系数与杨氏模量得以缓慢过渡,避免物性过渡失配造成的界面应力集中。同时他指出梯度层数增多,有益于涂层中残余热应力的缓和,但当梯度层数达到9时,缓和作用变得不显明。

  值的注意的是,钢结构配件的腐蚀主要是有水存在条件下的电化学腐蚀,涂层厚度除了影响涂层的应力分布之外,还对涂层的透水性有重要影响,即涂层的厚度与其透水量成反比。当有机涂层厚度达到351μm时,可整体阻止金属的腐蚀。一般防腐年限长的涂层其要求的涂层厚度比较大,因此,选择涂层厚度时要对涂层结合性能、使用寿命及经济性等进行综合考虑。