低表面處理涂料，首先要與帶銹涂料區(qū)別開(kāi)來(lái)。帶銹涂料的主要作用是涂覆于殘留銹蝕的鋼鐵表面，而本文所介紹的低表面處理涂料，不僅可以帶銹涂刷，還可以涂覆于其它種類(lèi)的舊涂層上面。在英文中，這類(lèi)涂料叫做Surface-tolerant Coating，直譯過(guò)來(lái)為表面容忍性涂料。
由于這一類(lèi)涂料的特殊性，如果對(duì)于文字有所曲解，就會(huì)帶來(lái)不良后果。比如以前的帶銹涂料，很多人就以為對(duì)于銹蝕產(chǎn)物可以不加處理地用涂料涂刷，或者就是對(duì)于銹蝕的處理程度有著不同的認(rèn)識(shí)。低表面處理涂料，我們必須理解到底可以容忍的底材表面是處于什么狀態(tài)，這是最為重要的。比如說(shuō)，底材表面可能覆蓋有氧化皮、銹蝕、各種成分的舊涂層、水分、鹽分或者油污等。這類(lèi)涂料還可能要求在施工中能夠容忍高溫、低溫、相對(duì)濕度以及表面潮氣等。在使用低表面處理涂料前，對(duì)于這些因素都要作認(rèn)真細(xì)致的考慮。
在實(shí)際的涂裝施工中，有很多情況下不可能對(duì)鋼材進(jìn)行完全的徹底的噴砂處理，除了鋼結(jié)構(gòu)本身的特別情況外，還有日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)和衛(wèi)生安全條例等。比如橋梁的維修涂裝，如果進(jìn)行噴砂就會(huì)影響公眾，就會(huì)污染水源等。
低表面處理涂料的使用，主要會(huì)對(duì)在對(duì)不可能完全達(dá)到噴砂級(jí)別Sa 2 1/2;（ISO 8501-1）的情況下，又要達(dá)到高級(jí)別的防腐蝕保護(hù)要求。另外一個(gè)的要求就是低表面處理涂料要能夠涂覆在不同種類(lèi)的舊涂層上面而不會(huì)產(chǎn)生相容性問(wèn)題。因此，在這種情況下的討論，低表面處理涂料主要指是那些可以涂覆在手工或動(dòng)力工具打磨的表面（St2／St3），舊涂層表面和高壓水噴射除銹表面的涂料產(chǎn)品。
由于低表面處理涂料主要是應(yīng)用于涂裝維修方面，所以這類(lèi)涂料產(chǎn)品還必須比其它類(lèi)的涂料產(chǎn)品更能適應(yīng)多種氣候和施工環(huán)境。那些標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)間內(nèi)施工要求并不適合于低表面處理涂料。高濕度、低溫、風(fēng)力、灰塵以及底材和涂層上的露水微凝等，都可能是鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)會(huì)遇到的問(wèn)題。
高壓水噴射除銹在涂裝維修時(shí)已經(jīng)越來(lái)越多地受到了關(guān)注，因?yàn)樗粫?huì)象噴砂那樣產(chǎn)生大量灰塵而引起環(huán)保問(wèn)題，也無(wú)須搭建嚴(yán)格的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。在船舶維修方面，高壓水噴射除銹有著很多的應(yīng)用，并且取得了極大的成功。低表面處理涂料在高壓水噴射除銹表面的應(yīng)用實(shí)踐表明它是最為適合的涂料產(chǎn)品。
在介紹不同的低表面處理涂料的防腐蝕機(jī)理之前，我們有必要了解低表面處理涂料可能要涂覆的不同表面及其特點(diǎn)。
打磨處理到St2和St3級(jí)的表面
在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 8501-1中所闡述的表面處理標(biāo)準(zhǔn)，打磨處理的標(biāo)準(zhǔn)為St2和St3級(jí)。這兩個(gè)級(jí)別的書(shū)面闡述為：
St2 徹底的手工和動(dòng)力工具除銹
在不放大的情況下進(jìn)行觀察時(shí)，表面應(yīng)無(wú)可見(jiàn)的油脂和污垢，并且?guī)缀鯖](méi)有附著不牢的氧化皮，鐵銹、油漆涂層和異雜物。參見(jiàn)照片B St2、C St2和D St2。
St3 非常徹底的手工和動(dòng)力工具除銹
同St2，但表面處理要徹底得多，表面應(yīng)具有金屬底材的光澤。參見(jiàn)照片B St3、C St3和D St3。
盡管它的描述為徹底的除銹，但是在相對(duì)應(yīng)的照片中，我們可以清除地看到還是有一部分銹蝕殘留物的。
就銹蝕本身來(lái)說(shuō)，組成成份、厚度、與底材的附著力在各種情況下會(huì)有很大的差異。鐵銹具有包容性，它會(huì)從大氣中聚集很多的雜物，包括水汽、灰塵、鹽份、油污和煙灰等。
銹蝕中所包含的這些成分，有些是肉眼不可見(jiàn)的，使用手工或動(dòng)力工具除銹并不能徹底地清除，在除銹過(guò)后，其殘留物的水平很可能對(duì)涂層還具有不良影響。對(duì)于那些嚴(yán)重銹蝕的鋼材，特別是在厚重銹皮下面和蝕坑的底部，最會(huì)積聚可溶性鹽份等最具有危險(xiǎn)性的雜質(zhì)。這種情況下，使用高壓水除銹是比較好的方法。不過(guò)，高壓水除銹對(duì)于復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的干燥和在冬天低溫下也有其操作上的局限性。
鋼材表面上的銹蝕無(wú)論附著牢固與否，涂料覆蓋上去后，很多情況下都會(huì)發(fā)生問(wèn)題。在手工處理到St2級(jí)的表面，使用高固體份低溶劑環(huán)氧涂料施工時(shí)，由于使用的是刷涂，又是在冬季低溫，那么工人會(huì)加入大量稀釋劑以增加刷涂的可操作性。在這種情況下，原本可以用厚漿型環(huán)氧涂料將銹包容的住的效果，就會(huì)被加入的大量稀釋劑所破壞了，稀釋劑會(huì)滲透進(jìn)鐵銹從而減弱其附著力。視其涂層厚度，通常在3－6個(gè)月內(nèi)涂層就可能發(fā)生剝落和鋼材返銹等問(wèn)題。
在對(duì)打磨到St2／St3級(jí)的鋼材表面，使用低表面處理涂料時(shí)，永遠(yuǎn)要記得是涂料滲透進(jìn)鐵銹，將它包容才會(huì)產(chǎn)生良好的效果，而不是稀釋劑。刷涂和無(wú)氣噴涂是最好的施工方法，而輥涂是不適于第一度漆的維修使用的，因?yàn)樗幌笏⑼亢蜔o(wú)氣噴涂那樣良好的滲透性，而不能將殘銹有效地潤(rùn)濕滲透。
使用旋轉(zhuǎn)鋼絲刷打磨時(shí)，很容易對(duì)表面產(chǎn)生拋光作用，在這種的光滑表面上涂漆，總不在粗糙表面那樣對(duì)涂層有良好的附著力。但是，在ISO 8501-1中St2／St3并沒(méi)有說(shuō)明粗糙度的問(wèn)題。在美國(guó)的SSPC標(biāo)準(zhǔn)中，SP11是專(zhuān)門(mén)針對(duì)打磨粗糙度問(wèn)題的，SP11打磨到裸露的金屬表面須具有一定的粗糙度（Rz 25微米以下）。
維修涂裝時(shí)，很多情況下新的涂層必須覆蓋在舊涂層表面。這時(shí)需要考慮兩個(gè)問(wèn)題，舊涂層的附著力和舊涂層的性質(zhì)，如成份和特性等。
舊涂層的附著力測(cè)試主要有兩種方法，拉開(kāi)法（ISO 4624）、劃格法（ISO 2409，ASTM 3359-95a），劃X法（ISO 2409，ASTM 3359-95a）。
拉開(kāi)法是最適合于舊涂層附著力測(cè)試的方法。它對(duì)于涂層的附著力有著定量的描述（N/mm2），并且它能清楚地看到涂層拉開(kāi)的后的涂層系統(tǒng)的具體情況，即涂層的弱點(diǎn)是在于底漆還是在面漆，以及相應(yīng)的面積范圍。拉開(kāi)法測(cè)試的工具，如型號(hào)Elcometer 106，很方便攜帶，使用也非常簡(jiǎn)單。如果拉開(kāi)法顯示出附著力為2N/mm2以上，則說(shuō)明舊涂層的附著力適宜于進(jìn)行良好的覆涂。
劃格法作為拉開(kāi)法的補(bǔ)充，也需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試。不過(guò)，劃格法對(duì)于漆膜厚度有著限制，最高干膜厚度為250微米。劃X法則沒(méi)有漆膜厚度限制。要想獲得良好的覆涂性能，測(cè)試結(jié)果應(yīng)該為5-3(ASTM 3359)和GT 0-2。不過(guò)，有的時(shí)候劃格法與劃X法的結(jié)果可能不理想，而拉開(kāi)法會(huì)取得較好的結(jié)果。在這三種方法中，如果結(jié)果不一致，以拉開(kāi)法為最佳的參考方法。
舊涂層的成份，即主要類(lèi)別及其相應(yīng)的特性，對(duì)于低表面處理涂料的覆涂也有重要的影響。我們需要知道舊涂層的成膜物質(zhì)（樹(shù)脂），是化學(xué)固化還是物理干燥；熱塑性還是熱固性；粉化程度及其強(qiáng)度；等等。舊涂層和新涂層系統(tǒng)的化學(xué)性能必須進(jìn)行測(cè)試以確定是否相容。新舊涂層的兼容性主要通過(guò)低表面處理涂料的溶劑和樹(shù)脂對(duì)舊涂層的有否局烈反應(yīng)來(lái)判斷。還有的問(wèn)題就是在舊涂層上進(jìn)行覆涂會(huì)使得最終涂層顯得非常厚。因此，需要對(duì)新覆涂的涂層進(jìn)行有效的膜厚控制，最終的總膜厚需要減去原有舊涂層的厚度。
低表面處理涂料應(yīng)該對(duì)各種舊涂層有著很好的兼容性，包括溶劑型和水性涂料。是否真的與舊涂層相容，可以先行進(jìn)行小塊試驗(yàn)來(lái)確定。
高壓水噴射除銹（Waterjetting）在重防腐方面雖然還沒(méi)有十分普遍，但是在表面處理方面的地位越來(lái)越重要。20世紀(jì)80年代高壓水噴射除銹開(kāi)始進(jìn)行研究和應(yīng)用。許多涂料公司開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的低表面處理涂料適應(yīng)于高壓水噴射除銹的表面。到現(xiàn)在為止，已經(jīng)有很多的文件和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)闡述低表面處理涂料和高壓水噴射除銹方面的技術(shù)?，F(xiàn)代的高壓水噴射除銹是采用的超高壓水力噴射UHPWJ（Ultra High-pressure Waterjetting）設(shè)備，它所能達(dá)到的表面清理清潔度和生產(chǎn)率與開(kāi)放式噴砂相似，UHPWJ所產(chǎn)生的壓力在170Mpa以上，通常為250Mpa左右。高壓水噴射除銹的優(yōu)點(diǎn)和缺陷如表3。
高壓水噴射除銹的優(yōu)點(diǎn)和缺陷
優(yōu) 點(diǎn)
不需要粒狀噴射材料（減少了材料費(fèi)）
可以有效地除去可溶性鹽份
使用的時(shí)候?qū)Νh(huán)保有利
安全性與開(kāi)放式噴砂相比要好得多，不能產(chǎn)生粗糙度，只會(huì)恢復(fù)原有的粗糙度
缺 點(diǎn)
會(huì)形成閃銹
難于對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行噴射除銹
要在合適的氣候條件下進(jìn)行
在高壓水噴射除銹的表面進(jìn)行涂漆最大的問(wèn)題就是表面會(huì)有閃銹（flash rust）。形成的閃銹量有著不同的因素，包括除銹到涂漆間的時(shí)間段，氣候條件和空氣流通等有很大關(guān)系。對(duì)于多大閃銹量可以接受，很多涂料廠(chǎng)家制訂了自己的判別標(biāo)準(zhǔn)?？梢詤㈤喌臉?biāo)準(zhǔn)有ISO 8501－4，NACE No.5／SSPC SP12等。
閃銹與通常所說(shuō)的銹蝕有很大的區(qū)別。銹蝕拽的是經(jīng)過(guò)數(shù)周、數(shù)月和數(shù)年的銹層，并且受到鹽分、灰塵、油脂等的嚴(yán)重污染。閃銹是在高壓水噴射除銹后瞬間產(chǎn)生的，它是干凈沒(méi)有受過(guò)的污染的，對(duì)涂層沒(méi)有太大的害處。我們知道氧化鐵也是很多涂料普遍采用的顏料，因此這種閃銹不會(huì)是太大的問(wèn)題。唯一要注意的就是閃銹的量，如果太多的話(huà)就會(huì)象灰塵一樣對(duì)涂層的附著力產(chǎn)生不良影響。
低表面處理涂料的基本要求
低表面處理涂料必須符合以下基本要求：良好的滲透力和附著力；緩蝕性能；對(duì)舊涂層的影響較??；足夠的柔韌性；可以容忍較差的氣候條件。
新涂層必須對(duì)殘銹、具有微孔和毛細(xì)孔的舊涂層等表面具有很好的滲透力。也就是說(shuō)，涂層中必須有一部分樹(shù)脂基料可以有效地滲透進(jìn)這些材質(zhì)。涂料必須含有低分子量的樹(shù)脂，以及相當(dāng)?shù)母稍飼r(shí)間，來(lái)保證足夠的滲透行為。為了保證這個(gè)滲透時(shí)間，除了樹(shù)脂本身的干燥特性外，在顏料的選用中，可以采用葉展型鋁粉和云母氧化鐵等。
緩蝕性能主要是依靠涂料配方中的磷酸鹽、鉻酸鹽、氧化鋅和紅丹等防銹顏料來(lái)獲得的。
涂料配方中采用中性的溶劑，高固體份少溶劑和無(wú)溶劑涂料，選用合適的樹(shù)脂等，都可以有效地減輕新涂層對(duì)舊涂層不良影響（如咬底、起皺等），從而增加兩者間的相容性能。
涂層的柔韌性是非常重要的指標(biāo)，它可以容忍新舊涂層間的膨脹系數(shù)，并且增加了抵抗涂膜開(kāi)裂的性能。選用合適的樹(shù)脂和適當(dāng)?shù)慕宦?lián)度以及使用葉展型顏料等，可以使涂膜獲得有效的柔韌性。
低表面處理涂料通常是在野外施工的，并非在具有良好溫濕度控制的車(chē)間內(nèi)進(jìn)行。因此這類(lèi)涂料須具有低溫施工性能，能夠容忍一定的相對(duì)濕度，甚至是底材上和施工完后的漆面的露水微凝。
在傳統(tǒng)涂料系統(tǒng)中，亞麻油紅丹漆的防銹效果證明比其它，無(wú)論是采用了紅丹還是磷酸鋅顏料的合成樹(shù)脂涂料要好。盡管亞麻油紅丹漆干燥較慢，但是它的滲透潤(rùn)濕作用非常好，能容忍低表面處理的鋼材，亞麻油紅丹生成的鉛皂起到了緩蝕作用。
長(zhǎng)油度醇酸紅丹漆相比之亞麻油紅丹漆來(lái)說(shuō)，提高了干燥性能和硬度，使用較為廣泛。但是長(zhǎng)油度醇酸樹(shù)脂不耐水和化學(xué)品，因此不能用于水下環(huán)境和化學(xué)環(huán)境。
紅丹漆由于其毒性，很多國(guó)家已經(jīng)限制了它的使用。 英國(guó)的國(guó)際油漆公司（International Paint）在1978年進(jìn)行了一項(xiàng)試驗(yàn)，銹蝕鋼材打磨到St2級(jí)，用水沖洗后再刷除銹粉后涂漆，沖水是為了除去鹽份。這種表面處理方法是實(shí)際施工中所能達(dá)到的最好結(jié)果。與亞麻油紅丹漆＋氨酯油改性長(zhǎng)油度醇酸面漆（干膜厚度75微米）相配套的涂層作對(duì)比試驗(yàn)，
這個(gè)試驗(yàn)還表明：
（1） 磷酸鋅底漆的防銹效果要強(qiáng)于那些為了成本而降低紅丹含量以及為提高干燥性能而進(jìn)行改性的紅丹漆系統(tǒng)；
（2） 桐油酚醛系統(tǒng)有著良好的表面潤(rùn)濕性，但是在薄漆膜狀態(tài)下的保護(hù)效果不佳；
（3） 試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際的結(jié)果是一樣的；
（4） 鋼梁作為試件最適宜于進(jìn)行試驗(yàn)，而平板很容易產(chǎn)生誤導(dǎo)；
（5） 短油度醇酸磷酸鋅底漆，采用合適的溶劑，得到相當(dāng)好的結(jié)果；
（6） 實(shí)際維修涂裝過(guò)程中采用重鏟和輕微的鋼絲刷除銹，也能取得較好的防銹結(jié)果。
具有良好耐蝕性能的紅丹的使用受到了限制，取代它的是磷酸鋅，因此，醇酸磷酸鋅防銹底漆是目前具有一定前途的產(chǎn)品。上面所提到的短油度醇酸樹(shù)脂磷酸鋅底漆，采用低揮發(fā)生的芳香族溶劑，加入60％的磷酸鋅顏料，PVC為40％。該涂料不僅可以用于手工除銹St2的表面，還能用于大多數(shù)涂料表面，并且是唯一可以使用環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂和氯化橡膠涂料進(jìn)行復(fù)涂的產(chǎn)品。
改性環(huán)氧涂料被認(rèn)為是低表面處理涂料中性能最好的涂料品種。目前市場(chǎng)上廣泛使用的以下幾種，焦油環(huán)氧涂料、碳?xì)錁?shù)脂改性環(huán)氧樹(shù)脂涂料（Hydrocarbon Modified Epoxy）、內(nèi)部增塑環(huán)氧樹(shù)脂涂料和改性酚醛胺固化環(huán)氧樹(shù)涂料。
焦油環(huán)氧涂料被認(rèn)為可以涂刷于打磨處理的鋼材表面，因?yàn)榻褂陀兄芎玫臐B透性而環(huán)氧樹(shù)脂涂料又有著很強(qiáng)的附著力。
碳?xì)錁?shù)脂改性的環(huán)氧樹(shù)脂涂料由于低分子樹(shù)脂的作用，具有卓越的表面潤(rùn)濕性和表面滲透力，因此帶來(lái)了優(yōu)良的表面附著力和優(yōu)異的耐久性。它采用的是外部增塑的技術(shù)路線(xiàn)。這類(lèi)涂料作為低表面處理涂料，可以涂覆于St2的表面，并能用于高壓水除銹后具有一定的閃銹的表面。這類(lèi)涂料的體積固體份含量可高至80－100％，降低了VOC，被稱(chēng)為Mastic環(huán)氧涂料，目前已經(jīng)成為了維修涂裝時(shí)的首選涂料產(chǎn)品。Mastic環(huán)氧涂料可以在一次噴涂時(shí)得到很高的干膜厚度100－400微米，節(jié)省涂裝時(shí)間，減少涂裝費(fèi)用。在維修舊漆膜時(shí)方便的很，可以在醇酸和環(huán)氧等涂料上面覆涂，對(duì)于熱塑性的氯化橡膠等涂料，則要嚴(yán)格控制舊涂層厚度，并且如果以涂層有破損的話(huà)，該處會(huì)是一個(gè)薄弱點(diǎn)。
改性液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂涂料，使用內(nèi)部增塑交聯(lián)的環(huán)氧樹(shù)脂和鋁粉顏料，固化劑采用芳香胺的DDM（4,4’-二胺基二苯基甲烷），是低表面處理涂料中的重要品種。與純環(huán)氧涂料和碳?xì)錁?shù)脂改性環(huán)氧涂料相比，它的柔韌性相當(dāng)好。在長(zhǎng)期重涂性方面，它也要強(qiáng)于碳?xì)錁?shù)脂改性環(huán)氧涂料。因?yàn)樘細(xì)錁?shù)脂改性涂料采用有胺固化劑在低溫高濕或通風(fēng)不良的情況下，有著胺起霜的問(wèn)題，會(huì)影響與后道涂層的附著力。
在對(duì)暴露于外部環(huán)境6個(gè)月的氯化橡膠涂料加上用醇酸面漆涂覆一半面積的試樣，分別用內(nèi)部增塑環(huán)氧涂料和碳?xì)錁?shù)脂改性環(huán)氧涂料復(fù)涂，經(jīng)過(guò)五天的熱循環(huán)測(cè)試（52℃／8小時(shí)，－20℃／16小時(shí)，）和兩天的浸水試驗(yàn)，結(jié)果表明2－13個(gè)循環(huán)后碳?xì)錁?shù)脂改性環(huán)氧涂料就開(kāi)始出現(xiàn)漆膜缺陷，而內(nèi)部增塑環(huán)氧涂料在20個(gè)循環(huán)后還沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題。這說(shuō)明使用內(nèi)部增塑性環(huán)氧涂料可以涂覆于醇酸樹(shù)脂涂料，特別是氯化橡膠類(lèi)涂料表面，而不會(huì)引起明顯的的開(kāi)裂，多年來(lái)的應(yīng)用實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)。
對(duì)經(jīng)噴砂處理后分別涂上內(nèi)部增塑環(huán)氧涂料和碳?xì)錁?shù)脂改性環(huán)氧涂料，在長(zhǎng)達(dá)18個(gè)月的沿海環(huán)境暴露后，碳?xì)錁?shù)脂改性環(huán)氧涂料所表現(xiàn)出來(lái)的耐蝕性能要好得多。這在實(shí)際的使用中，可以把碳?xì)錁?shù)脂改性環(huán)氧涂料作為大氣環(huán)境和浸水環(huán)境下的通用型涂料來(lái)使用。
卡德萊固化劑是由腰果殼油改性的天然長(zhǎng)鏈取代酚醛胺，其結(jié)構(gòu)上的長(zhǎng)碳鏈，不僅提高了固化體系的柔韌性，而且提高了固化體系的憎水性，降低了水的表面張力，從而增大了該固化體系在被涂表面的流動(dòng)性和滲透性。當(dāng)用這種固化劑和環(huán)氧樹(shù)脂配伍成的涂料用于銹蝕和帶水表面時(shí)，可以很好地滲入銹表面，并將水分?jǐn)D出銹和鋼鐵表面，隨溶劑一起揮發(fā)，對(duì)濕表面有很好的附著力，從而特別適用于帶濕和帶銹表面的涂裝，而且該固化劑還具有低溫固化性能。
