1.2　钢铁的腐蚀与防护

1.2.1　钢铁腐蚀概述

钢铁材料受周围介质的作用而损坏，称为钢铁腐蚀。钢铁锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀产生时，在钢铁的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化（离子）状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成垮塌等灾难性事故。钢铁的腐蚀按其产生机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类，其中以电化学腐蚀为主。以下从产生机理上分别对钢铁腐蚀原因进行阐述。

（1）化学腐蚀

金属材料与干燥气体或非电解质直接发生化学反应而引起的破坏称化学腐蚀。钢铁材料在高温气体环境中发生的腐蚀通常属化学腐蚀，在实际生产过程中（冶炼轧制）常遇到以下类型的化学腐蚀。

①钢铁的高温氧化：钢铁材料在空气中加热时，铁与空气中的O2发生化学反应，在570℃以下反应如下。

3Fe+2O2→Fe3O4

生成的Fe3O4是一层蓝黑色或棕褐色的致密薄膜，阻止了O2与Fe的继续反应，起了保护膜的作用，而在Fe3O4外面往往还包覆有一层Fe2O3。570℃以上生成以FeO为主要成分的氧化皮渣，生成的FeO是一种既疏松又极易龟裂的物质，在高温下O2可以继续与Fe反应，而使腐蚀向深层发展，生成FeO。

图1-1是攀钢轨梁厂加热炉内垫子氧化铁皮截面SEM形貌图。从图中可以看出金属铁的高温氧化过程：金属铁—FeO—FexO［FeO-Fe3O4固溶体］—Fe3O4—Fe2O3。这个过程伴随着体积膨胀，产生微裂纹，气体沿着裂隙浸入，使得氧化铁进一步氧化膨胀而碎裂。

不仅空气中的氧气会造成钢铁的高温氧化，高温环境中的CO2、水蒸气也会造成钢铁的高温氧化，温度对钢铁高温氧化影响极大，温度升高，腐蚀速率显著增加。因此，钢铁材料在高温氧化性介质（O2、CO2、H2O等）中加热时，会造成严重的氧化腐蚀。

②钢的脱碳：钢中含碳量的多少与钢的性能密切相关。钢在高温氧化性介质中加热时，表面的C或Fe3C极易与介质中O2、CO2、H2O和H2等发生反应，反应式分别如下。

上述反应使钢铁工件表面含碳量降低，这种现象称为“钢的脱碳”。钢铁工件表面脱碳后硬度和强度明显下降，直接影响零件的使用寿命，情况严重时，零件报废，给生产造成很大的损失。

③氢脆：含氢化合物在钢材表面发生化学反应。

这些反应中产生的氢，初期以原子态存在，原子氢体积小，极易沿晶界向钢材的内部扩散，使钢的晶格变形，产生强大的应力，降低了韧性，增加钢材的脆性，这种破坏过程称为氢脆。合成氨、合成甲醇和石油加氢等含氢化合物参与的工艺中，钢铁设备都存在着氢脆的危害，特别对高强度钢铁构件的危害更应引起注意。

④高温硫化：钢铁材料在高温下与含硫介质（硫、硫化氢等）作用，生成硫化物而损坏的过程称“高温硫化”，反应如下。

高温硫化反应一般在钢铁材料表面的晶界发生，逐步沿晶界向内部扩展，高温硫化后的构件，机械强度显著下降，以致整个构件报废。在采油、炼油及高温化工生产中，常会发生高温硫化腐蚀，应该引起注意。

（2）电化学腐蚀

在一般的使用环境下，钢铁的腐蚀属于电化学腐蚀。电化学腐蚀是金属与电解质作用所发生的腐蚀，它的特点是在腐蚀过程中伴随着电流的产生。钢材、生铁、熟铁都不是纯铁，是Fe和C的合金，在有水和空气的条件下，Fe和C形成原电池，Fe充当负极，C充当正极，吸收O2，Fe被氧化。原电池反应要比单纯的化学腐蚀快很多，所以铁锈的生成过程主要是Fe-C原电池发生吸氧腐蚀的过程。按照反应过程中氧元素是否有电子得失，可将电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两类。

①析氢腐蚀：水膜中H+在阴极得电子后放出H2，同时H2O不断电离，OH-浓度升高并向整个水膜扩散，使Fe2+与OH-相互结合形成Fe（OH）2沉淀，而Fe（OH）2还可继续氧化成Fe（OH）3。

Fe（OH）3可脱水形成nFe2O3·mH2O，nFe2O3·mH2O是铁锈的主要成分。由于这种腐蚀有氢气析出，故称为析氢腐蚀。

②吸氧腐蚀：水溶液中通常溶有O2，它比H+更容易得到电子，在阴极上进行反应。

阴极产生的OH-及阳极产生的Fe2+向溶液中扩散，生成Fe（OH）2，进一步氧化生成Fe（OH）3，并转化为铁锈，这种腐蚀称为吸氧腐蚀。在较强酸性介质中，由于H+浓度大，钢铁以析氢腐蚀为主；在弱酸性或中性介质中，发生的腐蚀则主要是吸氧腐蚀。

1.2.2　不同环境中钢铁的腐蚀

目前，钢铁材料广泛分布于各类环境中，在国民经济建设中也发挥着越来越重要的作用。但是Fe元素的化学活泼性较强，即便在常温常压下也能与空气中的O2、H2O等发生交互作用而使钢铁材料被腐蚀。环境因素对钢铁制品的腐蚀条件影响非常大，环境不同，其腐蚀机理也不尽相同，因此有必要就具体的使用环境分别阐释其腐蚀机制及影响因素。

1.2.2.1　大气环境中钢铁的腐蚀

大气腐蚀是最古老的腐蚀形式之一，由于金属在自然环境尤其大气环境中使用非常普遍，大气腐蚀一直是金属材料遭到破坏的一个重要原因。全世界在大气中使用的钢材一般超过其每年生产总量的60％，大气腐蚀损失的钢材约占总损失量的50％以上。我国大气污染比较严重，据调查，每年因大气腐蚀而损耗的钢铁就达500多万吨，因酸雨和二氧化硫污染造成的损失每年达1100多亿元人民币。因此，研究钢铁的大气腐蚀是一项十分重要的课题，而有关钢铁腐蚀机理的研究也一直备受关注。

我国是幅员辽阔的国家，气候类型和条件复杂，在不同的大气氛围中，钢铁腐蚀速率不一样，其机理也不尽一致，因此有必要对不同的大气氛围分门别类，研究其腐蚀机制，并对其影响因素作细致探讨。对大气环境中钢铁的腐蚀来进行阐述，以A3钢为例，在我国各主要地区的相对腐蚀率统计如表1-1所示。

（1）大气中钢铁的腐蚀机理

钢铁的大气腐蚀速率与其所处的大气环境密切相关，主要表现为锈蚀。典型的大气腐蚀环境有三种类型：乡村大气、工业大气和海洋大气。在乡村大气中，影响大气腐蚀的主要因素是湿度和温度；在工业大气中，影响大气腐蚀的主要因素是SO2等有害气体；在海洋大气中，影响大气腐蚀的主要因素是氯离子。本节只讨论乡村大气和工业大气，海洋大气则在下一节进行相关论述。

乡村大气：钢铁在乡村大气下腐蚀的主要产物α-FeOOH、γ-FeOOH和Fe3O4。其中外部锈层为γ-FeOOH，内部锈层为α-FeOOH和Fe3O4。大气腐蚀的影响因素很多，而这些因素都会直接影响到大气的腐蚀机理。碳钢在乡村环境下的腐蚀机理可用图1-2表示，在潮湿环境下，由于电化学腐蚀的作用，铁单质会被逐渐腐蚀、溶解，生成Fe2+，而且Fe2+在钢铁腐蚀过程中起着自动催化的作用，加速了钢铁的腐蚀。

其中，反应①表明Fe被电化学腐蚀后溶解生成的Fe2+主要以FeOH+、Fe（OH）2和Fe2+的形式存在。反应②、③和④是Fe2+在空气的氧化作用下，可经Fe（OH）2生成绿锈，绿锈接着氧化，生成铁水石。而反应⑤、⑥则与反应体系的pH值有关，当pH值为近中性时，主要生成γ-FeOOH，并且相转化时间最短。铁水石在酸性条件下可形成α-FeOOH，但其反应速率明显小于反应⑤。反应⑧和⑨是Fe3O4的生成过程，其中反应⑨是在γ-FeOOH形成之后内层发生缺氧腐蚀过程，生成了Fe3O4，因此也主要分布在内层。反应⑧是γ-FeOOH相转化为Fe3O4的过程，而其中Fe2+对γ-FeOOH相转化为Fe3O4有促进作用。反应⑦表明Fe3O4与γ-FeOOH转化过程。这一步也经历了复杂的相转化，Fe3O4转化为γ-FeOOH则发生在由湿变干的初期。

综上所述，在碳钢的乡村大气腐蚀过程中，随着α-FeOOH、γ-FeOOH的生成，Fe2+起着自动催化作用，而Fe3O4的生成也与Fe2+的自动催化有关，所以可以认为在碳钢的腐蚀过程中，Fe2+起着自动催化的作用，加快了碳钢的腐蚀。

工业大气：在SO2环境下，碳钢的大气腐蚀的主要产物是α-FeOOH，γ-FeOOH、β-FeOOH和Fe3O4含量较少，与在乡村大气的腐蚀产物类似。碳钢在SO2环境下的大气腐蚀反应方程式可表示如下。

与乡村大气腐蚀不同的是，在SO2存在的情况下，碳钢腐蚀成铁黄的同时还有着H2SO4的生成，而这些H2SO4则会继续与铁基反应，进一步腐蚀碳钢，形成一个酸的循环生成机制。碳钢在工业大气环境下的腐蚀机理可用图1-3表示。

由于SO2在水中的溶解度比O2大得多，它溶于水后，经进一步空气氧化会生成硫酸，使得金属表面液层的pH值很快降低，所以Fe2+的生成一部分来源于单质铁与酸的反应，另一部分来自于电化学腐蚀。其中，反应①指的是Fe被电化学腐蚀后生成的产物以FeOH+、Fe2+和Fe（OH）2为主，当pH值较小的时候，以Fe2+为主。

反应②与乡村大气中反应基本相同，由于大气中SO2的存在，经氧化溶于水后会有的生成，在的存在下，Fe（OH）2进一步氧化生成GR（Ⅱ）。反应④、反应⑤和反应⑥是Fe（OH）2经铁水石形成α-FeOOH和γ-FeOOH的过程，近中性pH值时转化为γ-FeOOH且所需时间最短，而酸性环境有利于α-FeOOH的形成。反应⑦是γ-FeOOH向α-FeOOH转变的过程。而在含有Fe2+、的条件下，能加速γ-FeOOH的相转化过程，这也是后期很难发现有γ-FeOOH的原因。反应⑧是β-FeOOH的生成过程，β-FeOOH内部及表面吸附可增加锈层的致密度，减慢腐蚀速率。反应⑨是形成Fe3O4的过程。这些产物应该是腐蚀后期在缺氧的内层形成的。

综上所述，在碳钢的工业大气腐蚀中，由于SO2的原因，生成了特有的GR（Ⅱ）。在生成腐蚀产物γ-FeOOH或α-FeOOH过程中，Fe2+起着催化作用，加速了它们的形成。碳钢的腐蚀过程中，Fe2+起着自动催化的作用，加快了碳钢的腐蚀。

（2）大气中的腐蚀影响因素

从前面所描述的钢铁在不同大气环境中的腐蚀行为的研究来看，影响其腐蚀的主要有含氧量、湿度、温度、电解质和pH值等因素，在这里假设常态下大气中的含氧量基本恒定，不予讨论，就其他方面详细叙述。

①湿度的影响。钢铁在潮湿的空气中，表面会形成一层薄水膜，这层水膜的存在，导致钢铁表面产生电化学腐蚀。钢铁腐蚀的产物，是疏松的铁的氧化物的水合物，它不能隔绝钢铁与氧和水的继续接触，因此在潮湿空气中，腐蚀将不断地继续发展。钢铁表面形成引起腐蚀的水膜与空气的相对湿度有关。当空气的相对湿度达到100％，或者钢铁表面温度低于露点时，潮气就会在钢铁表面结露。但当钢铁表面存在疏松的铁锈或易吸湿的固体粒子时，即使不能满足上述条件，只要空气的相对湿度超过某一临界值，钢铁的腐蚀也会得到加速。在大气环境中，当空气中相对湿度超过60％时，钢铁的腐蚀速率呈指数曲线上升，而相对湿度低于50％，腐蚀速率极低（见图1-4）。

②温度的影响。温度与湿度相互间的协同效应，影响钢铁的腐蚀速率，在高温高湿环境下，金属的电化学反应加速，使钢铁的腐蚀加快。另外，环境温度升高，使空气中饱和蒸汽的含水率大大增加，一旦温度降低，马上形成冷凝水附着在锈蚀裂缝中或形成电解液加速电化学腐蚀或造成压力促进腐蚀的进行。

③电解质的影响。如所处环境空气中含有较多的盐、碱类电解质污染物，就会提高冷凝露水的电导率，增大钢铁的腐蚀速率。总之，电解质加上水和氧，就会促进电化学腐蚀反应的发生。

④酸性气体的影响。在某些地理环境中，受地质条件、工业污染等影响导致大气中酸性气体如SO2、CO2、NO等浓度较高，容易形成酸雨腐蚀，或使冷凝水的pH值偏酸性，容易将金属Fe或Fe（OH）2、Fe（OH）3溶解，增加反应单元数目使腐蚀加剧。

1.2.2.2　海洋环境中钢铁的腐蚀

海水的成分极为复杂，还有大量的无机盐类，是含盐浓度极高的天然电解质溶液，金属结构部件在海水中的腐蚀情况，除一般电化学腐蚀外，还有其特殊性。海洋环境下的腐蚀可分为海洋大气和冲击区的腐蚀，下面将分别叙述。

（1）海洋中不同环境下的腐蚀

①海洋大气中的腐蚀。海洋大气中相对湿度较大，同时由于海水飞沫中含有氯化钠粒子，所以对于海洋钢结构来说，空气的相对湿度都高于它的临界值。因此，海洋大气中的钢铁表面很容易形成有腐蚀性的水膜。薄水膜对钢铁作用而发生大气腐蚀的过程，符合电解质中电化学腐蚀的规律。这个过程的特点是氧特别容易到达钢铁表面，钢铁腐蚀速率受到氧极化过程控制。空气中所含杂质对大气腐蚀影响很大，海洋大气中富含大量的海盐粒子，这些盐粒子杂质溶于钢铁表面的水膜中，使这层水膜变为腐蚀性很强的电解质，加速了腐蚀的进行，与干净大气的冷凝水膜比，含有周期性饱和海雾的大气冷凝水膜能使钢的腐蚀速率增加8倍。图1-5是海洋大气环境下碳钢的腐蚀机理图。

其中，反应①、②与乡村大气中行为相似，但是在反应③中，由于有Cl-的存在，Fe（OH）2进一步被氧化成GR（Ⅰ），这与前面两种气氛有所区别。反应⑨和反应过程较快，生成的绿锈可快速生成β-FeOOH和Fe3O4，由于β-FeOOH不稳定，很快便会转变成α-FeOOH。当反应腐蚀速率较快时，容易导致缺氧形成Fe3O4。反应④、⑤和⑥是FeOH+和Fe（OH）2经GR（Ⅰ）和Ferrihydrite形成γFeOOH和α-FeOOH的过程。反应⑦和⑧表明γ-FeOOH与Fe3O4之间的相互转化。在强还原条件下，近铁表面的内层产生Fe3O4。

在氧流动并干燥时（外层）继续发生氧的还原去极化。

综上所述，在碳钢的海洋大气腐蚀中，由于Cl-的原因，生成了特有的GR（Ⅰ）。在生成的腐蚀产物α-FeOOH或γ-FeOOH过程中，Fe2+起着催化作用，加速了它们的形成。

②潮差区和飞溅区的腐蚀。在海洋环境中，受潮汐和波浪作用而干湿交替的区域为飞溅区。该区域是一个特殊的腐蚀环境，钢结构表面由于受到海水周期湿润、风浪冲击，所以经常处于干湿交替状态。通常在海平面以上、8m以下的空间，大气中的盐雾浓度最高，氯离子浓度也高。氯离子是一种穿透力极强的腐蚀介质，接触到钢铁表面，便迅速破坏钢铁表面的钝化层，先形成一个小阳极，金属铁溶解，形成一个腐蚀坑，亦称为点腐蚀。盐雾浓度越高，冷凝后的电阻率越低，导电性增大，加速电化学腐蚀。由于腐蚀介质厚度较小，以及在蒸发过程中加强了介质的混合，因此向钢铁表面供氧的速度大大加快，从而加速了钢铁表面的阴极腐蚀。另外，在飞溅区的钢结构上形成的腐蚀产物二价铁，在海水薄膜下的空气中进行强烈氧化变成三价铁。这样，这个部位的腐蚀产物不仅不能抑制腐蚀程度，反而由于三价铁的还原导致阴极过程的去铁化，从而对腐蚀过程起了促进作用，这些原因致使钢结构在飞溅区腐蚀特别严重。

（2）海洋环境下的腐蚀影响因素

海洋环境下的腐蚀因素除了常见的湿度、温度、含氧量和pH值外，还有含盐量（以Cl-计）、海浪的冲击等，下面将重点叙述。

①Cl-浓度。Cl-是具有极强腐蚀活性的离子，可致使碳钢、铸铁、合金钢等材料的表面钝化失去作用，甚至对高镍铬不锈钢的表面钝化状态也会造成严重腐蚀破坏。

②海浪。海浪的冲击作用对构件表面电解质溶液起了搅拌和更新作用，同时海浪的冲刷使已锈蚀的锈层脱落，加速了腐蚀的进度。

③海洋生物的影响。金属结构部件表面（如船舷的水下部分）海洋生物的生长会严重破坏原物体的保护层（如涂料），使构件受到腐蚀破坏，同时海洋生物的代谢产物（含有硫化物）使金属构件的腐蚀环境进一步恶化，导致了腐蚀作用的加剧。

总的来说，随着海水中含盐量的升高，海水的导电性增大，腐蚀加速；而溶氧量越大，铁锈生成越快、越多，也会加速阳极的腐蚀。特别是桥梁和海上钻井平台的飞溅区，海水的含氧量更高，腐蚀更严重；不同海域水质的pH值也有差异，pH值越低的海域，越有利于铁锈的溶解，这将加速电化学反应，使腐蚀严重。近年来，我国正在建造和准备建造的跨海大桥有10余座，海洋环境十分严酷，对大型桥梁主体结构的设计使用年限大都要求在100年以上。因此，如何科学合理地设计、选择长效型钢结构配套防腐涂料，需要经过慎重考虑和反复论证，才能作出决定。

1.2.2.3　土壤环境中钢铁的腐蚀

土壤是一类具有毛细管的多孔性物质，空隙中充满了空气和水，土壤中含有的盐类溶解在水中，成为电解质溶液，因此，埋设在土壤中的各类管道及金属设备，具备了形成电化学腐蚀的条件而发生腐蚀损坏。钢铁制品在土壤中主要受电化学腐蚀（吸氧腐蚀），受土壤中不同物理化学性质影响，分别产生阳极区和阴极区，经土壤介质形成通路，形成腐蚀电池并产生电流。电化学反应式如下。

土壤腐蚀是一种情况比较复杂的腐蚀过程，土壤中各部分含氧量不同，不同区域土壤的均匀性不同，金属零件或管材在土壤中埋没的深度不同，土壤的电导率、透气性、湿度、酸度、可溶盐含量和温度等均影响腐蚀电池的工作特性，甚至土壤中的微生物对金属腐蚀也有影响，下面将简要叙述各因素的具体影响机制。

（1）可溶盐含量

盐分溶解在土壤中的水分中，形成土壤电解质溶液，含氧量越高，土壤电阻率越小，土壤的腐蚀性就越大，并且盐分溶解时产生的、Cl-、（特别是Cl-）对钢管表面氧化膜以及其他保护膜有破坏作用，加速了钢管的腐蚀。

（2）透气性

氧浓差是引起埋地金属管道腐蚀的主要原因，氧含量又与土壤透气性密切相关，土壤透气性好，氧含量高，吸氧腐蚀进行得越快。除此之外，由于地下掩埋的特殊性，物件上半部分的土壤透气性好于下半部分的土壤，又因为上半部分氧扩散途径比下半部分远，这样氧容易扩散到钢管的上半部分形成阴极区，而难以扩散到的钢管底部为阳极区，阳极和阴极之间产生氧浓度差电池，便会引起管道阳极区腐蚀。

（3）湿度

湿度是决定金属土壤腐蚀行为的重要因素之一。一方面水分使土壤成为电解质，为腐蚀电池的形成提供条件；另一方面湿度的变化显著影响土壤的理化性质，进而影响金属的土壤腐蚀行为。一般来说碳钢在不同湿度的土壤中有着如下腐蚀规律：①在恒温、恒湿中性土壤中碳钢的腐蚀发展趋于一个稳定腐蚀状态；②土壤湿度决定着中性土壤中碳钢的腐蚀形态，高湿度条件下发生均匀腐蚀，而中、低湿度条件下发生局部腐蚀；③碳钢在中性土壤中的腐蚀速率随湿度的变化存在一个最大值，中等湿度土壤中腐蚀速率较大，高湿度和低湿度土壤中腐蚀速率较小，湿度对中性土壤中碳钢腐蚀过程的控制有显著影响。

（4）温度

温度的提高通常会加快金属的腐蚀速率。其对腐蚀过程的影响主要是通过加快阴极的扩散过程、阳极的离子化过程和改变微生物的生长活动以及体系的氧容量等起作用。碳钢的腐蚀速率随着温度的升高而增大，但在正常含水率（21％ WHC）土壤中，温度对碳钢腐蚀速率的影响明显大于高含水率时的影响，这一现象与氧容量和氧气的传输阻力的变化有关。

（5）微生物的影响

土壤中滋育了大量的微生物，凡是同土壤接触的金属或非金属结构的腐蚀除了受土壤理化性质的影响外，还与土壤中微生物的活动有关。参与钢铁腐蚀的微生物主要有硫酸还原菌（SRB）和腐生菌（TGB），其中SRB可以促使土壤-钢铁界面产生H2S气体，造成腐蚀；而TGB则促进土壤氧浓差腐蚀电池的形成，加快了产品的腐蚀速率。

其余的如pH值等与前面所描述的影响机理相似，这里不再赘述。总的来说，土壤中的腐蚀与大气中的腐蚀最大的不同就是它处于土壤的包裹之中，这也使得各种因素如温度、氧含量、湿度等有着不同的影响机制。

1.2.3　常用钢铁表面防腐蚀技术

从前面的原理分析可以看出，钢铁的腐蚀总的来说是由于Fe和环境中的腐蚀介质发生接触而被侵蚀，在这个过程中金属Fe在原电池中充当了阳极而被氧化。对钢铁材料的腐蚀防护主要采用表面保护的方法，可以分为外加有机或无机耐蚀涂层和利用牺牲阳极保护阴极法原理的金属覆盖层两种。至于结构成分改变，如在冶炼时添加耐蚀元素如Gr、Ni、Si等形成耐蚀钢的研究，不在讨论之列。

1.2.3.1　耐蚀材料涂覆

目前国内外使用最多的钢铁结构件防腐方法是涂料涂装，其具有适用面广、成本低、可操作性强等优点。不同类型的涂料对金属的保护原理却不尽相同。按涂料对金属的保护作用，将涂料从以下两个方面进行分类。

（1）屏蔽类涂料

这类涂料通常是涂覆在钢铁结构表面把金属表面和环境隔开了，相对来说环境的各类腐蚀因子如O2、H+等较难通过这层隔膜与基体发生作用，而这种保护作用可称为屏蔽作用。但是必须指出，薄薄的一层涂料不可能起到绝对的屏蔽作用。因为高聚物都具有一定的透气性，而水和氧分子直径通常只有几埃（1Å=1×10-10m），所以在涂层很薄时，它们是可以自由通过的。

有机涂料如环氧树脂类、氯磺化聚乙烯类、聚氨酯类、氯化橡胶类、不饱和聚酯类、聚氟橡胶类等与铁基有着较强的黏合力，同时有着良好的疏水性，可以有效地将基体与外界环境隔离开来，但是由于大多数的有机涂料含有醚键（环氧树脂类）和酯键（聚氨酯类），不耐户外久晒或皂化，因此对于有机涂料的选择应该综合考虑其使用环境，选择比较对应的涂料，如海洋环境中应选择耐皂化、结合力强的氯化橡胶涂料。

（2）缓蚀类涂料

这类涂料通过内部组分与金属反应，使金属表面钝化或生成保护性的物质以提高涂层的防护作用。按照缓蚀剂的化学组成分类，可以分为有机缓蚀剂，如羧酸盐类、有机氮化物锌盐类、碱式磺酸盐类等；无机缓蚀剂，如磷酸盐类、硼酸盐类、钼酸盐类等。而按照作用机理则可分为阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂，其作用机理简述如下。①阳极型缓蚀剂：在金属表面生成薄的氧化膜，把金属和腐蚀介质隔离开来；因特性吸附抑制金属离子化过程；使金属电极电位达到钝化电位。②阴极型缓蚀剂：改变阴极反应；影响腐蚀产品或被腐蚀金属的结构；改变表面上金属氧化物的性质；金属表面上不溶性屏障层的沉积或形成；复杂的金属间化合物的形成；金属基材上阳离子或金属原子的吸附。③混合型缓蚀剂：与阳极反应产物生成不溶物；形成胶体物质；有些缓蚀剂在金属表面吸附。

理想的涂料缓蚀剂应该是在宽pH范围内有效；与金属表面反应，其所生成的产物比未反应的缓蚀剂的溶解度应低得多；有足够的溶解度，以维持其在涂料中的贮备；涂在基材界面而形成的缓蚀剂，不应该降低涂料基材的附着力；缓蚀剂因对阳极和阴极均有效，能防止水和氢还原阴极反应。

目前国内外使用最多的钢铁结构件防腐方法是有机涂料涂装。涂装防腐主要基于隔离机理，显然只有当涂层将钢铁基体与腐蚀环境完全隔离时，涂层才能有效地保护钢铁材料免于腐蚀。但是事实上几乎所有的有机涂料相层都存在一些微小的“针孔”。当外界的腐蚀介质通过这些通道到达钢铁基体时，就在涂层与基体的界面处发生腐蚀。钢铁腐蚀所产生的腐蚀产物将使体积膨胀20倍，其结果是在涂层中出现蚀痕、鼓泡和剥脱，最终导致腐蚀防护体系的失效。为了维持涂层对钢铁基体的保护作用，通常每隔几年就要对钢铁构件重新涂装一遍，在腐蚀严重的环境下甚至每年都要涂装一遍，涂装的另一个缺点是污染环境。因此，目前许多国家对使用有机涂料的限制越来越严格。

1.2.3.2　金属覆盖层

金属覆盖层保护是将金属或合金材料通过某些方法覆盖于钢铁表面，并以原电池理论为原理对金属进行防腐保护，可分为阳极保护和阴极保护两个类别，其中阴极保护应用较多，阳极保护在实际中运用很少。阴极保护法指的是把一种（或多种）活泼性强于Fe的金属通过一定的工艺方法牢固地附着在其他Fe基体上，而形成几十微米乃至几个毫米以上的功能覆盖层，通过自身的氧化而保护Fe基体。钢结构用金属覆盖层大多为锌及其合金，常采用的工艺有电镀、热浸、喷涂、扩散和机械镀等。铝及其合金也在钢结构有应用，其工艺为喷涂、热浸、扩散、包覆和气相沉积等，铝的耐蚀性远高于锌，但其工艺性能不如锌覆盖层，特别是在喷厚之后，其韧性以及其与基体的结合能力较差，在建筑结构中较少应用。我国在19世纪五六十年代就开始了锌金属覆盖层的应用，主要为热喷和热浸工艺。近年来随着技术的交流和进步，在国外广泛使用的冷涂锌技术也开始在国内电力工程等建设中应用。

1.2.4　防腐蚀涂料及涂装

防腐涂料，一般分为常规防腐涂料和重防腐涂料，是涂料中必不可少的一种。常规防腐涂料是在一般条件下，对金属等起到防腐蚀的作用，保护有色金属使用的寿命；重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言，能在相对苛刻腐蚀环境中应用，并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。近年来，有机重防腐涂料的研究开发发展迅猛，在传统的常规有机防腐涂料的基础上，研究出了众多性能优异的品种，其中最为常见的有机重防腐涂料有环氧类重防腐涂料、聚氨酯重防腐涂料、氟碳涂料和聚脲重防腐涂料等。

（1）环氧类重防腐涂料

环氧树脂是大分子链上含有两个或两个以上的环氧基团的热固性树脂，具有良好的成膜性能和优异的耐腐蚀特性。每年全球大概40％以上的环氧树脂用于生产环氧防腐涂料，广泛应用于各种严重腐蚀环境中钢铁建筑物的防腐。目前国内外已开发出众多性能优异的环氧类防腐涂料，如环氧沥青、熔结环氧粉末、环氧玻璃鳞片、环氧云铁、环氧铝粉和环氧聚硅氧烷重防腐涂料等。

（2）聚氨酯重防腐涂料

聚氨酯树脂的分子结构中的活性氰酸根基团决定了其具有许多优异的特性——柔韧性好、黏结力强、耐磨性和力学性能优异、漆膜防腐性能好。自20世纪70年代以来，世界各国相继对聚氨酯重防腐涂料进行了研究，并开发出众多新型聚氨酯重防腐涂料。目前，为了进一步增强和扩大聚氨酯涂料的防腐性能以及应用范围，许多研究者都着眼于对聚氨酯涂料的改性。

（3）氟碳涂料

氟碳涂料主要是以有机氟聚合物为成膜树脂的一种常温固化涂料。当前市场上常见的常温固化型氟碳涂料主要以采用树脂氟烯烃-乙烯基醚共聚物（FEVE）和端羟基全氟聚醚（PF-PE）为主。由于氟碳树脂含有特殊的C—F基团，赋予氟碳涂料既有优越的耐候性、耐化学品性和耐热性，又有优异的防腐性能，因而氟碳涂料逐渐成为目前长效免维护工程外用涂料和高性能防腐涂料的主要代表。

（4）聚脲重防腐涂料

20世纪80年代末，美国Huntsman公司自主开发了一种创新性喷涂聚脲弹性体技术。该技术基于端氨基聚醚、二胺扩链剂的活性氢组分和异氰酸酯组分进行反应，具有固化快速、施工时受环境影响小、耐磨性极高、抗老化性以及耐腐蚀等优点。因其优异的防腐综合性能，在电力建设、石油石化防腐、建筑防水等领域得到了较为广泛的应用。目前，利用新型结构的聚天门冬氨酸酯为主体成膜物质开发出来的聚脲防腐蚀涂料已逐渐受到许多国内外学者的关注。

1.2.5　钢铁表面外加锌覆盖层保护技术

人类从开始使用金属的那天起，就开始了与腐蚀的对抗。200多年前，意大利科学家Luigi Galvani教授对电化学的研究，开辟了人类利用“阴极保护”对抗金属腐蚀的新途径，而锌作为一种优异的金属阴极保护材料，已在防腐工业中得到了广泛的应用。与其他防腐金属相比，锌是一种相对价廉而又易镀覆的金属，属低值防蚀镀层。当在钢铁基材上形成全金属覆盖涂层时，在大气腐蚀条件下锌层表面有ZnO、Zn（OH）2及碱式碳酸锌保护膜，一定程度上减缓了锌的腐蚀，这层保护膜（也称白锈）受到破坏又会形成新的膜层。当锌层破坏严重、危及铁基体时，锌对基体产生电化学保护。因此，在包含如H2O、CO2、Cl-、SO2等各种腐蚀介质的环境中，锌与铁可形成微电池，锌可以发挥牺牲阳极保护阴极铁基的作用，从而大大延长钢构件的使用寿命。此后，热浸锌以及热（电弧）喷锌的相继出现，不断推动了防腐技术水平的发展。下面将分别介绍已经得到实际应用的各种锌保护方法。

（1）电镀锌

电镀锌在行业内又称之为冷镀锌，是利用电化学原料，通过电沉积或非电沉积在钢构件表面形成一层均匀、致密、结合良好的金属锌沉积层。电镀锌涂层厚度为5～15μm。电镀锌镀覆技术包括适合小零件的滚镀、槽镀（挂镀）、蓝镀、自动镀以及线材、带材的连续镀。目前国内所使用的电镀溶液主要包括氰化物镀锌、锌酸盐镀锌、氯化物镀锌和硫酸盐镀锌。电镀锌生产工艺属于锌酸盐镀锌和低铬钝化的金属外层表面镀锌工艺。

由于锌在干燥空气中不易变化，而且在潮湿的环境下更能产生一种碱式碳酸锌薄膜，这种薄膜就能保护好内部零件而不被腐蚀损坏。即使在锌层被某种因素破坏的情况下，锌和钢经过一段时间结合会形成一种微电池，从而使钢基体成为阴极而受到保护。总的来说，电镀锌有以下特点：

①抗腐蚀性好，结合细致均匀，不易被腐蚀性气体或液体进入内部；

②由于锌层比较纯，无论在酸或碱环境下都不易被腐蚀，能长时间有效地保护钢体；

③经铬酸钝化后可形成各种颜色供使用，客户能根据喜好挑选，镀锌美观大方，具有装饰性；

④锌镀层具有良好的延展性，在进行各种折弯、搬运撞击等情况下都不会轻易掉落。

但电镀锌生产工艺繁琐、复杂，需要控制和平衡的因素很多，例如要合理地控制锌、铁、氢氧化钠、光亮剂的含量，以及注意温度和阴极移动的影响。由于人工操作失误所造成的任何一个因素的失调，都会使得电镀锌产品出现缺陷。同时，电镀生产过程中的废水，会产生大量的污染物，这些污染物主要来自镀锌部件、金属镀料和电镀工艺中使用的化学药剂、酸碱物质。因此，在电镀行业中，人们采取了各种各样的方式减少电镀所带来的污染问题，如对那些耗能大、污染严重、使用过程中有危害生态环境的产品予以更新，调整产品结构；开发和选用无害或低害的原材料替代有毒的原材料；精料替代粗料，提高产品合格率，减少污染；在生产过程中实施工艺优化，改革高能耗、高物耗的工艺技术，改革设备，实现生产自动化，并优化工艺条件；改变生产线和设备布局，采用连续闭路生产流程，减少原材料流失和污染物排放，提高原材料利用率。

（2）热喷涂锌

热喷涂锌属于表面工程技术，是以细微而分散的熔化或半熔化状态金属锌为涂层材料，经过高压喷涂，沉积到基体表面形成锌喷涂沉积层。它是以燃料气或电弧等提供的能量，利用电弧、等离子喷涂或燃烧火焰将锌金属粉末加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰流本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种技术。热喷涂按热源种类可分为：火焰类，包括火焰喷涂、爆炸喷涂、超声速喷涂；电弧类，包括电弧喷涂和等离子喷涂；电热类，包括电爆喷涂、感应加热喷涂和电容放电喷涂；激光类，即激光喷涂。

热喷涂的技术特点有：

①基体材料不受限制，可以是金属或非金属，可以在各种基体材料上喷涂；

②可喷涂的涂层材料极为广泛，热喷涂技术可用来喷涂几乎所有的固体工程材料，如硬质合金、陶瓷、金属、石墨等；

③喷涂过程中基体材料温升小，不会产生压力和变形；

④操作工艺灵活方便，不受工件形状限制，施工方便；

⑤涂层厚度可以从0.01mm至几毫米；

⑥涂层性能多种多样，可以形成耐磨、耐蚀、隔热、抗氧化、绝缘、导电、防辐射等具有各种特殊功能的涂层；

⑦具有适应性强及经济效益好等优点。

热喷涂锌是在高速气流的作用下使锌雾化成微细熔滴或高温颗粒，以很高的飞行速度喷射到经过处理的工件表面，形成牢固的覆盖层，从而使工件表面获得不同硬度、耐磨、耐腐、耐热、抗氧化、隔热、绝缘、导电、密封、消毒、防微波辐射以及其他各种特殊物理化学性能。它可以在设备维修中修旧利废，使报废的零部件“起死回生”，也可以在新产品制造中进行强化和预保护，使其“益寿延年”。

但是，热喷涂也存在一些缺陷，例如喷涂工艺需要融化金属粒子，导致喷涂温度高，使基体内部产生热应力，基体表面产生热变形。并且因为除火焰喷涂外都无法人工操作，操作危险。此外，传统热喷涂工艺很难控制喷涂面积与厚度，所以喷涂效果差，并且设备不便携带。而且，在热喷涂操作过程中，会存在高速、高温的喷射流对人体和设备易造成伤害的风险，而喷涂粉尘、喷涂噪声以及喷涂弧光的辐射都会对人体产生潜在的健康威胁。

（3）冷喷涂

冷喷涂是一种金属喷涂工艺，20世纪80年代，前苏联科学院的理论和应用力学研究所在空洞试验中发现，当超声速气流吹过涂覆金属粉末的基体表面时，金属粒子能够在基体表面牢固黏附，并拥有致密性好、适用基材广（适用于任何金属、玻璃、陶瓷和岩石表面喷涂）的特点，因此便开启了冷喷涂（GDS）这种金属喷涂工艺。有别于传统的热喷涂工艺（如超速火焰喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂等传统热喷涂）的是，它不需要将加工喷涂的金属粒子融化，只需用常温金属粒子便可应用。冷喷涂的理论基础是压缩空气加速金属粒子到临界速度（超声速），金属粒子直击到基体表面后发生物理形变。金属粒子撞扁在基体表面并牢固附着，整个过程金属粒子没有被融化，但如果金属粒子没有达到超声速则无法附着。

从原苏联解体技术被公开后，经过20多年的研究，该技术被分为两个研究方向，分别是高压与低压气体动力冷喷涂技术。高压冷气动力喷涂使用的压缩空气为15个大气压（psi）以上，DYMET低压冷气动力喷涂使用的压缩空气为10个大气压（psi）。对比传统热喷涂技术，高压以及低压冷气动力喷涂的技术有以下共同优势：一是喷涂基体的表面瞬间温度不超过150℃，体感温度为70℃；二是喷涂致密性好，可喷涂任意厚度的涂层；三是可以在任何金属、玻璃、陶瓷和岩石表面喷涂。虽然这种冷喷涂工艺得到的涂层性能优良，但因其仍需要气体喷涂设备方可应用，使用不便，耗能较高。

（4）渗锌

渗锌将钢铁制件和渗剂按一定比例装入滚动（或旋转）炉罐中，加热滚动炉罐，实现“动态”下的扩散渗锌，在钢铁制件表面形成锌铁合金层。锌铁合金的电极电位高于铁、低于锌，从而能达到牺牲阳极保护阴极的防腐作用。目前采用最多的渗锌工艺为粉末渗锌，即将渗锌剂与钢铁制件置于渗锌炉中，加热到400℃左右，活性锌原子则由表及里地向钢铁制件渗透。与此同时，铁原子由内向外扩散，这就在钢铁制件的表层形成锌铁金属间化合物，即镀锌层。

粉末渗锌产品的性能良好，概括起来有以下优点。

①耐腐蚀性强。实践证明，在海洋大气、恶劣的工业大气等多种环境下，渗锌层的耐蚀性优于热、电镀锌和不锈钢。在同一种工业大气中，不锈钢腐蚀600天，表面就布满锈点，而镀锌产品腐蚀1600多天，其表面没有一点锈迹。

②耐磨、抗擦伤性能好。渗锌层表面硬度能达到HV250～400，而热、电镀锌制件表面为纯锌，镀层硬度仅为HV70左右，因此渗锌比热、电镀锌的耐磨和抗擦伤性能好得多。

③生产基本无污染。在一般情况下，渗锌生产的前处理只采用抛丸机除锈、清油，且用布袋除尘，能达到国家三级标准。生产中以油燃料作为主要能源，采用循环燃烧无烟排放技术，粉末渗锌技术为锌固体渗，没有锌蒸气产生，工件与助剂又在密闭的器具中进行渗透和分离，对周围环境没有污染。

④锌消耗量比较低。据了解，热镀锌的锌消耗量吨产品为100kg左右，而粉末渗锌仅为30kg左右，只占热镀锌的30％。另外，也没有锌锅腐蚀这一热镀锌的老大难问题。

⑤涂漆后能实现复合防护。渗锌产品的渗锌层均匀且与油漆的结合力为一级，其复合防护层的耐腐蚀性均优于热、电镀锌和渗锌层。

⑥经渗锌处理的钢材制件不影响材料的力学性能。渗锌处理的温度比热镀锌低100～280℃，此温度下吸入钢基体的氢原子已扩散逸出，因此在应用中没有氢脆的危害，也能避免弹簧等一些高强度件因处理温度高造成力学性能下降的弊端。

纳米复合粉末渗锌技术为目前国际及国内最新科研成果，该技术利用纳米粉末特殊的热学性能及化学性能，从而获得比传统粉末渗锌更优异的耐腐蚀性、耐磨性、抗高温氧化性，而且具有保持材料力学性能不变，提高涂装结合力等特性。

渗锌产品的性能优势决定了其应用广阔，效益显著。如室外钢结构及紧固件、高速公路护栏、桥梁，水暖器具和建筑五金、汽车、工程机械等零部件，粉末冶金制品以及化工、海洋、冶金、发电等工程中的耐蚀、耐高温零部件都可采用渗锌钢材产品，其经济效益是很可观的。

然而，由于渗锌工艺也需要高温处理，易造成环境污染和能源浪费，并且渗锌工艺对于设备及操作人员的素质要求较高，因此也带来了使用不便的缺陷。

（5）热浸镀锌

热浸镀锌又叫热浸锌或热镀锌，是通过将除锈的不锈钢、铸铁、钢构件浸入到温度高达500℃的熔融态锌液或合金液中，从而使得产品表面附着锌层，达到防腐的目的。热浸镀锌层一般在35μm以上，并经过特殊工艺，可达200μm。1836年，法国首次将热浸镀锌应用于工业防腐中，到目前为止已经拥有180多年的发展历史。目前，热浸镀锌约占镀锌总量的95％，热浸镀锌用锌量在世界范围内约占锌产量的40％，在国内约占锌产量的30％。

由于热浸镀锌涂层制备过程中钢铁基体与纯锌层形成锌-铁合金，热浸镀锌中的锌涂层与钢铁基材有良好的附着力。工件表面在热浸镀锌时形成铁-锌合金层的过程可简单地叙述为：当钢铁构件浸入熔融的锌液时，首先在界面上形成锌与α铁（体心）固溶体。这是金属铁在固体状态下溶有锌原子所形成的一种晶体，两种金属原子之间融合，原子之间引力比较小。因此，当锌在固熔体中达到饱和后，锌铁两种元素原子相互扩散，扩散到（或叫渗入）铁基体中的锌原子在基体晶格中迁移，逐渐与铁形成合金，而扩散到熔融的锌液中的铁就与锌形成金属间化合物FeZn13，沉入热镀锌锅底，即为锌渣。当工件从浸锌液中移出时表面形成纯锌层，为六方晶体。

鉴于热浸镀锌产品的屏蔽保护和电化学保护性能，以及能够控制较大的涂层厚度，因此，热浸镀锌产品的优点也显而易见。

①处理费用低。热镀锌防锈的费用要比其他漆料涂层的费用低。

②初期成本低。一般情况下，热浸锌的成本比施加其他保护涂层的要低，原因很简单，其他保护涂层如打砂涂料是劳动力密集的工序，而热浸锌的工序为高机械化，紧密控制的厂内施工。

③省时省力。镀锌过程比其他的涂层施工法更快捷，并且可避免安装后在工地上涂刷耗费时间。

④全面性保护。镀件的每一部分都能镀上锌，即使在凹陷处、尖角处及隐藏处都能受到全面保护。

⑤持久耐用。在郊区环境下，标准的热镀锌防锈厚度可保持50年以上而不必修补；在市区或近海区域，标准的热镀锌防锈层则可保持20年而不必修补。

⑥可靠性好。镀锌层与钢材间是冶金结合而成为钢表面的一部分，因此镀层的持久性较为可靠。

⑦镀层的韧性强。镀锌层会形成一种特别的冶金结构，这种结构能承受在运送及使用时受到的机械损伤。

⑧检验简单方便。热浸锌层可以通过目视及简单的非破坏性涂层厚度表作测试。

⑨可靠性。热浸镀锌的规格一般按照BS EN ISO 1461：2009《钢铁制品热浸电镀层规范和试验方法》执行，规定其最低的锌层厚度，所以其防锈年限及表现是可靠并可预计的。

随着工业发展，热浸镀锌的长效保护性能能够应用于各种领域，包括通信铁塔、电力铁塔、铁路、路灯杆、船用构件、公路防护、变电站附属设施、建筑钢结构构件等。

但热浸镀锌也存在一些不可忽视的缺陷：一是热浸镀锌技术需要将锌通过高温熔化，造成巨大的能源消耗，不利于节能环保；二是钢构件只能在工厂中进行浸镀锌处理，当产品在应用过程中，由于电焊、切割等不可避免因素所造成的镀锌层破损，要通过重新运送工厂返工修复是几乎不可能的。而采用普通的涂料进行修补，却达不到热镀锌的防护效果，容易生锈；三是施工要求高，周期长；四是高温加工，钢构件易变形。目前国家已经立法逐步限制热浸镀锌的发展。

（6）达克罗

达克罗是DACROMET的译音和缩写，又简称达克锈、迪克龙，国内命名为锌铬涂层，是一种以锌粉、铝粉、铬酸和去离子水为主要成分的新型防腐涂料。达克罗技术所用涂料种类繁多，但基本上是由超细鳞片状锌、超细鳞片状铝的金属物、惰性有机溶剂、无机酸及纤维类特殊有机物组成。达克罗膜层对钢铁基体的保护作用与冷涂锌涂料防腐原理类似，即通过片状锌、铝层状重叠，阻碍了水、氧等腐蚀介质到达基体的壁垒效应，以活泼锌作为阳极的阴极保护作用，以及达克罗的处理过程中，铬酸与锌、铝粉和基体金属发生化学反应，生成致密的钝化膜的钝化保护作用。

达克罗是一种新型的表面处理技术，与传统的电镀工艺相比，达克罗是一种“绿色电镀”。其具备超强的耐蚀性能、无氢脆性、高耐热性、结合力及再涂性能好、渗透性良好、无污染、无公害等优点。

达克罗虽然有许多优点，但它也有一些不足之处，主要体现为：

①部分达克罗中含有对环境和人体有害的铬离子，尤其是六价铬离子具有致癌作用；

②达克罗的烧结温度较高、时间较长，能耗大；

③达克罗的表面硬度不高、耐磨性不好，而且达克罗涂层的制品不适合与铜、镁、镍和不锈钢的零部件接触与连接，因为它们会产生接触性腐蚀，影响制品表面质量及防腐性能；

④达克罗涂层的表面颜色单一，只有银白色和银灰色，不能满足汽车发展个性化的需求。不过，可以通过后期处理或复合涂层获得不同的颜色，以提高载重汽车零部件的装饰性和匹配性；

⑤达克罗涂层的导电性能不是太好，因此不宜用于导电连接的零件，如电器的接地螺栓等。

（7）富锌涂料

早在1920年，澳大利亚和美国等国就开始研发用锌粉漆保护钢铁，锌粉漆的应用开拓了“锌保护”的新领域。锌粉漆即富锌涂料，在市场应用主要以富锌底漆为主。现在，富锌底漆已成为保护钢铁最普遍、最重要的底漆，从大的船舶到小的零件，可以说在大气和海洋重防腐领域，几乎没有可竞争的对手。此外，由于富锌底漆的良好耐蚀性和可焊性，目前也普遍用于车间底漆。涂有保养底漆的钢板或结构件在预处理、切割和焊接时，不发生锈蚀，待结构安装完毕时，无需喷砂，只需用水清除表面污物，就可进行下道底漆或面漆的涂装。其主要防腐作用有：屏蔽作用、电化学防护、涂膜自修复和钝化作用。

富锌涂料通常可分为无机富锌涂料和有机富锌涂料两种类型，无机富锌涂料又有溶剂型和水性两类。溶剂型无机富锌涂料以正硅酸乙酯为基料，因为正硅酸乙酯可以溶于有机溶剂，喷涂后，在溶剂挥发的同时正硅酸乙酯中的烷氧基吸收空气中的水分并发生水解反应，交联固化成高分子硅氧烷聚合物，也就是硅酸乙酯水解缩聚形成网状高聚物涂膜的过程。

水性无机富锌涂料是由水性无机硅酸盐（钠、钾、锂）树脂、锌粉、助剂组成的双组分涂料。现在也开发出了磷酸盐类的富锌涂料。水性无机富锌涂料已有50多年的发展历史，该产品最早由美国航空航天总署（NASA）研发而成，用于太平洋小岛卫星接收站的防锈。水性无机富锌涂料分为后固化型和自固化型两种。后固化型无机富锌涂料漆膜干燥后，需要加热或者涂上酸性固化剂（稀磷酸或者MgCl2水溶液），施工较为复杂，漆膜较脆。目前市场上广泛应用的是水性自固化无机富锌涂料。有机富锌涂料常用环氧树脂、氯化橡胶、乙烯基树脂和聚氨酯树脂为成膜基料。最为常用的是环氧富锌涂料，其中聚酰胺固化环氧富锌底漆是有机富锌底漆中应用最大的品种。有机富锌涂料中有机成膜物的导电性能差，必须增加锌粉含量以保证导电性。美国钢结构涂装协会SSPC Paint-20中规定，有机富锌涂料锌粉占干膜质量不得少于77％，无机富锌涂料锌粉占干膜质量不得少于74％。此规定就是为了增加涂膜的导电性。此外，有机树脂的黏结性优于无机树脂，这样也为高含量锌粉附着提供了更好的保证。有机型涂料的防锈性能比无机型稍差，导电性、耐热性、耐溶剂性不如无机型涂料，但施工性能好，对钢材表面的处理质量容忍度较大。同时环氧富锌底漆与大多数涂料可以兼容，且配套涂层之间有着协同作用，使配套涂层的寿命较单独使用时提高1.5～2.4倍。

综上所述，为了克服传统锌保护技术所存在的问题和不足，冷涂锌涂料已逐渐受到重视，并成为一个新的锌保护发展方向。