[摘要] 本文對體現TY-3318內防腐涂層防腐能力的交流阻抗性能、影響涂層熱傳導的阻垢性能、以油為熱媒的涂層的導靜電性能進行了研究。試驗證明：TY-3318內防腐涂層具有極好的抵抗Cl-的水溶液腐蝕的能力、阻垢性能優良，同時具有一定的導靜電能力。
關鍵詞 內防腐 防結垢 導靜電 熱傳導 防腐涂料
前 言
散熱器的使用介質的 pH值大于10、溫度范圍在50~95℃、含氧量高、鹽度大（尤其是Cl-的含量高）、易結垢、具有一定的壓力。用不經過內防腐處理的鋁合金或普通碳鋼制作是不合適的，因為它無法承受這些強介質的腐蝕。從使用的情況看：未作內防腐的散熱器經過供暖后遭到了不同程度的腐蝕，散熱器的壽命也很有限，這給使用帶來了安全隱患，造成的結果是很多地方出現滲漏，更為嚴重的是：局部出現大面積開裂。同時也給企業造成很大的經濟負擔。鑒于此，若能研制出一種能耐這種介質和溫度的涂料，在散熱器內腔進行涂裝，用以抵抗腐蝕介質的侵蝕。在普通碳鋼上用這種涂料進行涂覆便可使用，則可大大降低這些換熱器的制造成本，同時提高運行的安全性。隨著該行業的快速發展，開發出耐蝕性好、防結垢（或結垢很少）的涂層，延長換熱器的使用壽命，提高設備運行的安全性和可靠性已是勢在必行。作為換熱器的專用涂料，除了應具有一般涂料的性能外，還應擁有以下特性：1、漆膜表面光滑、表面能低，具有較高的機械強度和硬度，憎水性強，阻垢性好；2、化學穩定性好，耐腐蝕介質范圍廣，能耐大部分的酸、堿、鹽及有機溶劑；3、有較好的傳熱性能，導熱系數大于1 W/m?K；有一定的耐濕熱性及溫變性，能在100℃下長期使用不老化、不失效，并能經受冷熱的巨烈變化。TY-3318內防腐涂料就是本著這一原則研制而成。
試驗部分
1、TY-3318內防腐涂層的交流阻抗性能試驗
將TY-3318內防腐涂料(未加入導電填料)，在鋁板上涂刷，涂層干膜厚度為(13±2)μm，然后按下列步驟測涂層的交流阻抗：（1）分別用蒸餾水和含180ppmNaCl的水溶液浸泡試樣；（2）用PARC-M368交流阻抗測試系統測量涂層在不同浸泡時間下的交流阻抗譜圖。涂層浸泡55天后，測得的阻抗譜圖見圖1。
由圖1可知，涂層浸泡55天后的阻抗值仍達109?數量級，涂層對電解質溶液穿透的阻力很大，阻抗譜仍為半圓，且圖1(2)的半圓直徑大于圖1(1)，這說明TY-3318散熱器內防腐涂料所形成的涂層耐NaCl溶液滲透能力極強，TY-3318是一種屏蔽性能優良的涂料。
2、TY-3318散熱器內防腐涂層傳熱性能的研究
（1）不加入導熱填料的TY-3318內防腐涂層的熱工性能
取TY-3318內防腐涂料，按照內防腐的工藝要求固化成膜，根據GB/T10297-88規定的方法測定涂層的導熱系數，該涂層導熱系數的測試結果如圖6-6所示。
（2）鋅粉對散換熱器內防腐涂料傳熱性能的影響
在TY-3318散熱器內防腐涂料涂中加入不同質量的鋅粉，所得到的含鋅粉內防腐涂料所形成的涂層的導熱系數如表1所示：
從表1可以看出：當在TY-3318內防腐涂料中添加70%質量份的鋅粉時，其涂層的導熱系數比沒有添加鋅粉的內防腐涂層提高了近30倍。
（3）鋁粉對換熱器內防腐涂料傳熱性能的影響
實驗過程同含鋅粉涂層。當鋁粉含量為10%質量份時，TY-3318內防腐涂料所形成的涂層的導熱系數為：2.85 W/m?K，與沒有添加鋁粉的TY-3318內防腐涂層的導熱系數（1.32 W/m?K）提高了1倍，通過添加鋁粉來提高TY-3318內防腐涂層的導熱系數也是十分有效的。鋁粉雖對提高TY-3318涂層的熱傳導系數有很好的效果，但鋁粉的密度（比重）較小，鋁粉加入后常常漂浮于樹脂的表面，不易分散，同時鋁粉也難于加入較大的含量，往TY-3318涂料中加10%以上的鋁粉將很難分散，成膜差，所以對于傳熱系數要求較大的場所不宜選用鋁粉作傳熱的填料。
3、TY-3318散熱器內防腐涂層阻垢性能的研究
通常散熱器冷卻水都來自自來水或工業用水，水中含有各種無機鹽，如碳酸氫鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等。碳酸氫鹽不穩定，受熱后易分解，其反應如下：
Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2↑ + H2O
Mg(HCO3)2 → MgCO3↓ + CO2↑ + H2O
碳酸鹽溶解度很小，從水中沉積到冷卻器管壁表面形成水垢。在堿性條件下，碳酸氫鹽發生如下：
Ca(HCO3)2 + 2OH- → CaCO3↓CO32- + H2O
Mg(HCO3)2 + 2OH- → MgCO3↓CO32- + H2O
當水中含有較多的鈣、鎂離子時，發生如下反應：
Ca2+ + CO32+ → CaCO3↓
Mg2+ + CO32+ → MgCO3↓
當水中含有SO42-、SiO42-、PO43-等時，與鈣、鎂離子發生反應生成難溶的硫酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽，當這些難溶鹽濃度超過溶度積時會產生沉淀，沉淀在冷卻器壁表面上形成垢。
TY-3318散熱器內防腐涂料的阻垢試驗。將TY-3318涂料涂刷于散熱器內。將有涂層保護和無涂層的散熱器聯接于動態模擬工況槽中，通過定期測量涂層的熱導系數來評價涂料的防腐、阻垢和導熱性能，結果見如圖3。
從圖3可知，無涂層的散熱器早期傳熱性能好，但很快因結垢和腐蝕產物的形成而使傳熱效率急劇下降。盡管最初TY-3318涂層對傳熱稍有影響，但隨時間的推移，由于結垢層及腐蝕物的增厚而使無涂層散熱器的傳熱系數急劇下降；而對于有TY-3318涂層的散熱器來說，由于TY-3318涂層的阻垢及防腐作用使散熱器的表面狀態不變，因此管子的傳熱系數變化不大，隨時間的延長，無涂層的散熱器的傳熱系數將大大低于有涂層的散熱器。在實際使用過程中，涂有TY-3318涂料的涂層的散熱器因不易結垢、腐蝕，其導熱系數基本為一常數，對散熱器的傳熱很有利。
4、TY-3318散熱器內防腐涂層導靜電性能的研究
對于以水為傳媒的散熱器來說內防腐涂層導靜電性能表現得不明顯，因為水在高電壓下的電阻小、為良導體、水在內腔產生的靜電不易積累，不會產生靜電災害；但對以油為媒介的散熱器或換熱器，其內防腐涂層除了應具有良好的防腐和傳熱性能之外，涂層的導靜電性能是十分重要的，內涂層防靜電是換熱器安全使用的重要保證。在熱油媒介的傳熱過程中，散熱器內壁不停地經受著介質的沖刷，傳媒介質與換熱器內壁產生的相對運動，時時會有靜電的產生，使換熱器內壁的靜電壓升高，如果不及時排除，當靜電累積到一定程度就容易引發事故，產生燃燒和爆炸，其后果不堪設想。所以對以油介為熱媒的散熱器內防腐涂層、其導靜電性能也是很重要的。
涂層導靜電的原理是由于涂層中導電粒子間相互接觸而形成連續網鏈，載流子可在網上自由運動，從而使涂層導電。當涂層固化干燥后，基體樹脂與填料混合固化，導電填料相互接觸連接成網鏈結構，從而產生導電性。導靜電涂料的導電性與導電填料的種類、形狀、用量、分散狀態、基體樹脂的種類以及助劑和溶劑的性能等因素有關。導電涂料的導電性主要取決于填料在聚合物基料中的分散狀態。如果導電添料未分散開，則這個復合體系談不上導電性；即使分散均勻，如果填料顆粒被絕緣性的聚合物基料嚴密包裹，互相隔離狀態分布，系統也不含具有導電性。TY-3318散熱器內防腐涂層本身的電阻率是很高的，其表面電阻在1012—1014Ω，可視為絕然體。但通過加入了鋅粉的辦法既可增大涂層的傳熱系數也可提高涂層的抗靜電性。鋅是熱的良導體，也是電的良導體。表2是在TY-3318散熱器內防腐涂料中添加不同的鋅含量時、涂層電阻率的變化。
從表2可以看出，當在TY-3318內防腐涂料中添加70%質量份的鋅粉時，其涂層的電阻降低9個數量級，使TY-3318涂層變成了電的良好導體；既使添加10%的鋅粉、TY-3318內防腐涂層的電阻也會降低1000倍，可見鋅粉對提高內防腐涂層的導靜電性能是十分有效的。
5、器內防腐涂層（SHPUT）常規性能測試
將TY-3318散熱器內防腐涂料涂刷在標準試樣上進行各種常規性能測試。結果如表3所示。
從表3的數據可看出，TY-3318內防腐涂料所形成涂層的常規性能優良。進一步將TY-3318內防腐涂料與國內外主要換熱器涂料的性能進行比較（見表4）可以看出，武漢材料保護研究所研制的TY-3318內防腐涂料的性能優于國內外同類涂料，無論是防腐性能、熱導系數、體積電阻還是適用的介質范圍都較同類的其它涂料好；該涂料的成膜性也很好，有利于在形狀復雜的散熱器內壁涂裝。
表4國內外主要換熱器內防腐涂料的性能比較
注：TY-3318涂料是加有10%鋅粉所測試的性能。
結 論
1、TY-3318內防腐涂層進行了交流阻抗試驗，電化學交流阻抗值達109?數量級，阻抗譜為半圓，涂層耐NaCl溶液滲透能力強，是一種屏蔽性能優良的涂料。
2、在TY-3318涂料中加入熱導系數較大的鋅粉可提高內防腐涂層的導熱性能，達到了使內防腐涂層變成了熱的良導體的目的。
3、涂有TY-3318涂料的涂層的散熱器因不易結垢、腐蝕，其導熱系數基本為一常數證明該內防腐涂料的阻垢性能優良。
4、通過在TY-3318內防腐涂料中層添加適量的鋅粉，內防腐涂層的電阻會降低，適宜于導靜電。
5、TY-3318內防腐涂層的常規性能優良，性能優于國內外同類涂料，無論是熱導系數、體積電阻還是適用的介質范圍都較同類的其它涂料好；并且該涂料的流平性好便于施工，有利于在形狀復雜的散熱器內壁涂裝。
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