钢铁桥梁防腐机理及防腐涂装现状

　　摘要：本文简要的介绍了自然腐蚀环境的分类和桥梁的腐蚀发生机理，提出应根据自然腐蚀环境和腐蚀机理选择合适的配套和底材处理方法，通过对已使用桥梁的检查，分析了我国桥梁现在 施工中存在的一些问题，并对桥梁涂料的发展方向做了简要的展望。
　　
　　关键词：桥梁腐蚀腐蚀环境分类、底材处理、防腐涂装、重 防腐涂料
　　
　　目录
　　
　　一．桥梁的腐蚀环境
　　
　　二．涂层下金属腐蚀行为及涂层失效机理
　　
　　三．钢铁桥梁防腐现状
　　
　　四．钢铁桥梁防腐的发展
　　
　　从1797年英国建造了世界上的第一座铁桥开始，桥梁的腐蚀与防护就成为各国建桥工程师不得不考虑的一个主要问题，而涂装一般是最常用最有效的一种方法。桥梁的涂料从最初的天然树脂涂料，到后来的红丹醇酸涂料，到现在的环氧涂料，氟碳涂料等等取得了很大进步，保证的年限也从几年到现在的保证100年。
　　
　　我国的钢铁大桥的大规模发展都是在改革开放以后，尤其近年来随着大规模的桥梁建设，桥梁的防腐涂装工作也取得了长足的进步。
　　
　　但是我国幅员广阔，气候环境千变万化，如何才能选择合适的防腐涂装配套，进行合理的涂装施工作业才能保证钢铁桥梁的使用寿命呢？通过对国内钢铁桥梁的调查，我们认为首先应分析桥梁的腐蚀环境，再根据环境选择合适的涂装配套，最后进行涂装施工才能达到以上的目的。
　　
　　一．桥梁的的腐蚀环境
　　
　　桥梁是横跨海湾或或江河的交通天堑，腐蚀环境非常复杂，包括了大气腐蚀、水的腐蚀和土壤腐蚀三种主要的腐蚀环境。但钢铁结构所受到的腐蚀大部分是在大气环境中的腐蚀。
　　
　　大气的腐蚀环境有两种基本的划分方法。一是按照自然环境的气候特征来划分，另一种则按照环境的腐蚀特性来划分。我国的钢铁桥梁以往在进行涂装 设计时，参考的是自然环境的腐蚀特征。现在的桥梁防腐蚀 设计，无论是铁路桥梁还是公路桥梁，或者是公铁合一桥梁，参考的都是环境腐蚀特征。按照环境腐蚀的严酷性程度，更接近于应用实际，被许多防腐蚀工作者所采用，相关的 标准有我国的GB/T和国际 标准ISO12944
　　
　　1．影响大气腐蚀的主要因素：
　　
　　1．1润湿时间：
　　
　　腐蚀表面的润湿时间是一个关键的参数，它直接决定了电化学腐蚀过程的持续时间。这是一个复杂的变量，因为必须考虑金属表面电解质溶液形成和电解质液挥发的所有方式。
　　
　　显然，润湿时间主要决定于临界相对湿度。除了与清洁表面有关的第一临界湿度，在腐蚀速度突然增大的地方可以定义第二至第三临界湿度。吸湿的腐蚀产物和腐蚀产物里的水分的毛细凝结分别被认为是出现这些临界湿度的原因。毛细凝结机理也可解释电解液在表面微裂缝和金属、灰尘颗粒界面处的形成。表面电解液的其他来源包括化学凝结物（通过氯化物、硫化物和碳酸盐）、吸附水分子层和直接的水分沉积（飞溅的海水、露水和雨水）。雨水对大气腐蚀破坏的影响作用具有两面性。虽然雨水会为腐蚀反应提供电解质溶液，但雨水也能通过洗掉或稀释表面上有害的腐蚀性物质而起到有益的作用。
　　
　　1．2二氧化硫
　　
　　二氧化硫（SO2）是石油、煤等含硫化石燃料燃烧的产物，它在城市和工业型大气的大气腐蚀中起着重要的作用。它可以吸附在金属表面，在水中溶解性高，并且在表面有水膜的条件下易形成硫酸。硫酸根离子是SO2在表面水膜中通过氧化反应而形成：
　　
　　SO2+O2+2e→SO42-
　　
　　所需电子被认为是来自于阳极溶解反应，就铁而言，是来自于亚铁离子变成铁离子的氧化反应。对于铁，形成硫酸根离子被认为是SO2的主要腐蚀加速作用。硫酸根离子的出现最终导致生成硫酸亚铁（FeSO4）。已知硫酸亚铁是工业大气中形成的腐蚀产物的组分之一，它主要存在于金属表面的腐蚀产物层中。硫酸亚铁会发生如下水解反应：
　　
　　FeSO4+H2O→FeOOH+SO42-+3H++e
　　
　　该反应促进腐蚀的硫酸根离子又被释放出来，导致钢铁的自催化腐蚀破坏。可证明的是电解质溶液的酸化也能导致腐蚀速率的加快。但是，由于氢氧化物和氧化物腐蚀产物的缓冲作用，这种影响可能是次要的。
　　
　　1．3氯化物
　　
　　大气中的盐分会显著提高大气腐蚀速率。除了通过吸水性盐如NaCl和MgCl2增强表面电解质溶液的形成外，氯离子直接参与电化学腐蚀也是有可能的。关于铁金属，为了与阳极化反应生成的Fe2+结合，已知Cl-和OH-会相互竞争，就OH-而言，易于形成稳定的化合物。相反，铁的氯化络合物往往是不稳定的（可溶），会进一步导致加速腐蚀破坏。
　　
　　1．4其他大气污染物：
　　
　　大气中存在的H2S、HCl和Cl2会加重大气腐蚀破坏，但这些物质在天然大气中的含量很少，基本不会影响腐蚀的进程，但是在一些局部的大气环境下受工业排放的影响，这些物质在大气中的含量会很大提高，并且由于以上的物质在有水存在情况下都呈现出较强的酸性特征，所以对金属/合金都有比“氯化物盐”更强的腐蚀性。
　　
　　以NOx形式存在的氮氧化合物也会加快大气腐蚀。NOx排放物主要来源于燃烧过程，有报道指出，相对于SO2，大气中NOx含量已经增高。但是，测得这些氮化物的沉积速率却明显低于SO2的沉积速率，这可能就是通常认为这些氮化物的重要性较小的原因。
　　
　　大气中固体物质的沉积对大气腐蚀速率的影响很大，特别是在腐蚀初期。这样的沉积物可通过下面三种机制促进大气腐蚀：
　　
　　①通过潮解降低临界湿度；
　　
　　②提供促进金属溶解的阴离子；
　　
　　③通过比腐蚀金属更为惰性的沉淀物形成微电偶效应
1．5温度
在实际中，温度对大气腐蚀速率的影响较为复杂。温度升高会加快电化学反应和扩散过程，从而促进腐蚀破坏。在恒定湿度下，温度升高使腐蚀速度增大。但是，温度升高通常将导致相对湿度下降和表面电解质溶液更快地挥发。以此方式降低润湿时间，会使总的腐蚀速率降低。
2．大气腐蚀环境的分类
大气环境分类一般有两种方法，一种是按照气候特征划分，即自然环境分类：另一种是按照环境腐蚀严酷性划分。后者更接近于应用实际而被普遍采用。国际标准ISO9223-92便是根据金属标准试片在环境中自然暴露试验获得的腐蚀速率及中和环境中大气污染物浓度和金属表面润湿时间进行分类。将大气按腐蚀性高低分为5类，即：

C1	C2	C3	C4	C5
很低	低	中	高	很高

2．1在涂料界常用的环境分类
主要依据ISO12944–2的标准，该标准是在国际防腐界通行的、权威的防护涂料与涂装技术指导性国际标准。（表1）
表1ISO12944-2中大气腐蚀环境分类及典型地区 表 1 ISO 12944-2 中大气腐蚀环境分类及典型地区

腐蚀级别	暴露一年后单位面积的质量/厚度损失	温性气候下的典型环境
低碳钢	锌	外部	内部
质量损失 g/m2	厚度损失 ?m	质量损失g/m2	厚度损失?m
C1很低	≤10	≤1.3	≤0.7	≤0.1	---	具有干净空气的建筑，如办公室、商店、学校
C2 低	10~200	1.3~25	0.7~5	0.1~0.7	空气低污染，主要在乡村地区	会发生结露的建筑，如体育馆、航空站
C3 中等	200~400	25~50	5~15	0.7~2.1	在城市中，有工业气体，受SO2污染程度中等或低盐份的滨海地区	湿度高有一些空气污染的生产车间，如食品加工厂、洗衣店、酿酒厂、奶厂等
C4 高	400~650	50~80	15~30	2.1~4.2	工业区和具有中等盐分的沿海地区	化工厂、游泳池、海船、码头等
C5-I 很高（工业）	650~1500	80~200	30~60	4.2~8.4	高湿度的工业区，空气污染严重	温度通常在露点以下，高污染地区
C5-M 很高（海洋）	650~1500	80~200	30~60	4.2~8.4	高盐分沿海或海上	同上

2．2我国在上世纪九十年代也制定并颁布了类似标准，即GB/T15957-1995《大气环境腐蚀性分类》。该标准以裸露的碳钢（以A3钢为基准）在不同大气环境下腐蚀等级划分和保护涂料及其类似保护 材料品种选择为重要依据。该标准主要根据碳钢在不同大气环境下暴露第一年得腐蚀速率（mm/a）,将腐蚀环境类型分为：无腐蚀、弱腐蚀、轻腐蚀、中腐蚀、较强腐蚀、强腐蚀六大类，并给出不同腐蚀环境下的腐蚀速率等。该标准按照影响钢铁腐蚀的气体成分与含量，将腐蚀性气体分为A/B/C/D四类。
表2GB/T15957-1995大气腐蚀环境类型的技术指标及相应典型地区

腐蚀类型	腐蚀速率 mm/a	腐蚀环境	典型地区
等级	名称	环境气体类型	相对湿度（年平均）%	大气环境
I	无腐蚀	＜0.001	A	＜60	乡村大气	新疆、西藏、青海、宁夏、甘肃、内蒙
II	弱腐蚀	0.001~0.025	A B	60~75 ＜60	乡村大气城市大气	黄河以北广大地区
III	轻腐蚀	0.025~0.050	A B C	＞75 60~75 ＜60	乡村大气城市大气和工业大气	黄河以南，长江以北广大地区
IV	中腐蚀	0.050~0.20	B C D	＞75 60~75 ＜60	乡村大气工业大气和海洋大气	长江以南广大地区
V	较强腐蚀	0.20~1.00	C D	＞75 60~75	工业大气	海南岛、雷州半岛及西双版纳热带润湿地区
VI	强腐蚀	1~5	D	＞75	工业大气

注：摘自GB/T15957
表3. GB/T 15957-1995环境气体分类

气体类别	腐蚀性物质名称	腐蚀性物质含量（g/m3）	气体类别	腐蚀性物质名称	腐蚀性物质含量（g/m3）
A	二氧化硫	＜0.5	C	二氧化硫	10~200
氟化氢	＜0.05	氟化氢	5~10
硫化氢	＜0.01	硫化氢	5~100
氮的氧化物	＜0.01	氮的氧化物	5~25
氯	＜0.01	氯	1~5
氯化氢	＜0.05	氯化氢	5~10
B	二氧化碳	＞2000	D	二氧化硫	200~1000
二氧化硫	0.5~10	氟化氢	10~100
氟化氢	0.05~5	硫化氢	＞100
硫化氢	0.01~5	氮的氧化物	25~100
氮的氧化物	0.1~5	氯	5~10
氯	0.1~1
	氯化氢	0.05~5

注：摘自GB/T 15957
二．涂层下金属腐蚀行为及涂层失效机理
1．涂层下的金属腐蚀
涂层下的金属腐蚀为电化学腐蚀，有机涂层是一种高聚物薄膜，能不同程度地阻缓但并不能完全隔绝H2O、O2和离子的渗透。H2O、O2和离子渗透到涂层／金属界面后，形成腐蚀介质；由涂层微观缺陷和基体金属表面的不均匀性而导致的涂层／金属界面的不均匀性使阳极区和阴极区得以形成，从而发生电化学腐蚀。
阳极反应：Me→Me n+ +ne(1)
阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH- （2）
或：2H2O+2e→2OH- + H2 (3)
阴极反应与电位有关，当电位高于-0.8V时，主导反应为氧还原反应（式２），而当电位低于1.0V时主导反应为析氢反应（式３）。
2．涂层失效机理
暴露引起的老化和涂层下的金属腐蚀是引起涂层失效最重要的两个因素，此外还有化学侵蚀、物理机械侵蚀等。
2．1老化失效：
涂层老化常表现为失去光泽、变色、粉化、变脆、开裂等。影响涂层老化的因素很多，但是现在一般认为最关键的因素是紫外线，经紫外线暴晒的涂层用红外光谱仪（FTIR）测试成分已经发生了变化，吸水率也增加了。如：暴晒725h的涂层吸水率约为曝晒前的５倍，说明曝晒后形成了一些亲水基团（羟基、烷基过氧化氢、羰基等）。一般认为光老化为自由基反应：
引发：R→R+hv→2R?
增长：R?+O2 →ROO?
ROO?+RH→ROOH+R?
ROOH→RO?+HO?
2ROOH→ROO?+RO?+H2O
RO?+RH→ROH+R?
HO?+RH→H2O+R?
终止：2自由基→产物
自由基浓度通常是一个非常低的恒稳态值，因此自由基与自由基相遇较自由基与分子相遇机会少得多，使得上述反应得以不断进行。在光老化过程中产生了一些小分子如酮、醇、酸等，这些小分子很容易被水冲刷掉，由于不断损失成分，涂层就会收缩，厚度减小，这样就导致脆化、开裂。若涂层含有颜料，涂层高聚物的损失会有效地增加颜料在涂层表面的体积浓度，结果是表层相对较脆，里层较有弹性，这样导致涂层表层粉化、深层开裂。
2．2涂层下金属腐蚀引起的失效：
当涂层金属发生电化学腐蚀时，阴极反应或阴极反应产物会影响涂层与基体金属的键合，致使涂层从基体金属分离，这种分离叫做阴极剥离。阴极反应可能是在自然腐蚀状态下发生的，也可在阴极保护状态下发生；前者主导反应为氧还原反应（式２），后者主导反应为析氢反应（式３），无论是哪种反应都使阴极区的ｐＨ值升高，可达13~14，剥离发生前的ｐＨ值甚至高于14。
已有证据表明这种强碱性环境可能进攻界面的金属氧化物，也可能进攻高聚物分子。观察碳钢上聚丁烯涂层被剥离前后的状况可以观察到：当聚丁二烯涂层在空气中固化时基体钢表面发生轻微氧化，透过涂层可见到一层淡草黄色。当剥离过程开始后这种淡草黄色消失了并可看到金属Fe的颜色这表明氧化物膜被强碱性环境破坏掉了。采用表面分析技术可证明界面上产生了羧酸盐，而且抗碱性强的涂层在划痕盐雾实验中有更好的表现，表明OH一离子也可进攻高聚物分子。利用水溶液金属的Pourbaiｘ图（电位ｍｐＨ图）可预测金属的抗碱性．当ｐＨ值较高时常见金属在常用电位范围内都有可溶产物：Fe、HFeO 2- ；Sn、HSnO 2-和SnO32- ；Zn、HZnO2-；Al、AlO2- ；Cu、HCuO2-和CuO22-。
对阴极剥离过程可归纳为３种机理：（１）由阴极反应产生的碱性物质进攻涂层有机分子使之降解失去与基体金属的粘合力而剥离；（２）碱性物质进攻界面金属氧化物使之溶解导致剥离；（３）由于界面高ｐＨ水溶液使涂层发生位移引起剥离。
3．影响涂层下金属腐蚀和涂层失效的各种因素
涂层下金属发生电化学腐蚀必须有３个条件：（１）H2O；（２）去极化剂；（３）电解质。涂层的保护作用主要来自两方面：（１）对腐蚀介质的阻挡和屏蔽（２）高电阻对腐蚀电流的阻挡。因此，涂层性能是影响涂层下金属腐蚀的首要因素，气体污染物、基体金属上可溶盐的污染、涂装前金属的预处理和表面状态等多种因素都有不可忽视的影响。
3．1涂层性能
涂层对腐蚀介质的阻挡能力是评价涂层性能好坏的重要条件之一。涂装工艺对涂层性能有很大影响，通过严格控制可避免涂层宏观缺陷，但是微观缺陷却是不可避免的。微观缺陷是指溶剂挥发后形成的孔、涂膜结构中的空隙以及分子振动产生的空穴等。蒸气压较低、半径较小的分子可以通过这些微观缺陷扩散到涂层／金属界面；而电解质如NaCl、H2SO4等蒸气压较高、半径较大的分子一般认为是不能通过涂层扩散到界面的。只是涂层起泡形成缺陷后才沿缺陷边缘扩散到腐蚀前沿的。但是通过用不同厚度的不同涂层进行实验证明，在涂层下金属微阴极极化的情况下Na+确实通过涂层传输到了界面上。Z.Nemeth【1】等用放射性同位素法 研究了Cl-和SO42-通过涂层的传输，证实了这两种离子能够通过涂层扩散到涂层金属界面。V.G.Lambrev【2】等用中子激活方法 研究了镀锡合金钢和镀铬合金钢中各种元素的腐蚀产物通过涂层的扩散和传输也证实了Fe2+ 、Sn2+ 、Cr3+、Na+ 、Mn 2+ 、Cu2+ 、Co3+等离子也能通过涂层进行传输。这就说明涂层对电解质的阻挡能力也是有限的，并不能完全隔绝其通过涂层的扩散和传输。
单独水的扩散就有可能引起涂层起泡、剥离、加速氧和电解质的扩散，从而加速涂层下金属的腐蚀和涂层的失效。因此涂层的吸水能力可作为其防腐能力的标志。水剥离是由于在金属与涂层界面上形成了几个分子厚的连续水膜使涂层和金属变成不接触。水的渗透性、温度、基体金属、涂料种类等都影响到剥离速度。
3．2气体污染物
研究较多的气体污染物是SO2.，通过研究SO2在碳钢表面醇酸涂层上的沉积来分析腐蚀产生的原因。结果表明在产生露滴环境中水平放置的样品移到干燥器中几天后出现了变色点（棕色），这种棕色不仅局限于涂层表面，而是向涂层内部延伸。经XPS（光电子能谱）分析棕色点部分含硫量比其他部分高得多，Ｓ以硫酸盐形式存在，这说明当露滴形成时吸收的SO2，起初以H2SO3的形式存在，之后被氧化成了H2SO4；当露滴蒸发时H2SO4浓缩，与涂层分子反应形成变色点。
XPS（光电子能谱）分析表明：非露滴环境中的样品也吸收了SO2，最初几天吸收速率最快，很快就达到分子百分数１～２at%S，之后平稳上升至约4at%(28day)。紫外线预晒过的样品比不预晒的吸收量多约70%。
SO2对涂层结合力有很大影响，SO2环境中只需5d涂层结合力就降至原来的1/3,之后不再下降，而对照样品（无SO2环境）需28d，表明单独水吸收就可引起涂层下降，SO2更能加剧这种下降。涂层结合力下降就意味着涂层保护能力的下降，当进一步向内进行达到涂层金属界面时，就可能引起基体金属的腐蚀和涂层的剥离。
3．3基体金属上可溶盐污染
可溶盐的影响主要有３个方面：增加H2O通过涂层渗透的动力；提供传导腐蚀电流的离子；某些离子可能对腐蚀反应起催化作用，E.L.Koehlev【3】研究了NaCl、Na2SO4、(NH4)2SO4、KCl、K2SO4的污染对改性醇酸、环氧和聚丁二烯涂层下碳钢腐蚀和涂层失效的影响。他采用的可溶盐浓度为10-2mol/L、10-4mol/L和10-6mol/L，每种浓度的盐滴到试祥表面，形成直径约3mm的污染点，干燥后涂上涂层，高温（220℃）固化后放入38℃、90%RH的环境中暴露1~2个月。结果10-6mol/L几乎无腐蚀，10-4mol/L有零星腐蚀发生，10-3mol/L普遍发生较严重的腐蚀和剥离，而腐蚀表现为3种类型：
（１）局部点状腐蚀：
主要发生在盐污染的初始点，表现为被锈覆盖的局部腐蚀，污染盐未发生扩散引起腐蚀扩展，环氧涂层抗腐蚀能力最好，醇酸涂层最差．(NH4)2 SO4对所有涂层都有几乎相同的不良影响。
（２）丝状腐蚀：
硫酸盐比氯化物产生的丝状腐蚀较少，腐蚀丝也较细，用X一射线检测丝头，发现只有相应的阴离子（Cl-和SO42-）存在，而没有污染盐的阳离子；丝干部分既无阴离子，也无阳离子。这表明阴离子通过电化学传输移动了丝头，丝头的阳离子为腐蚀一次产物Fe2+ ，采用含放射性同位素Cl36的盐酸引发涂层下Al的丝状腐蚀，也证明丝头部分含有氯离子。M.Vanloo【4】等认为丝头由于O2不足表现为阳极，而丝头后部为阴极，丝状腐蚀为阳极侵蚀（anodicundermining）。
（３）晕状剥离：
指初始盐污染点周围涂层的环状剥离。实验结果表明晕状剥离为阳离子参与的阴极碱性剥离，因为钾盐和钠盐（可形成强碱）污染的样品产生明显的晕状剥离，而铵盐污染的样品不产生晕状剥离，只产生局部点状腐蚀和丝状腐蚀。
3．4可溶性盐影响的机理：
可溶盐的影响主要有两方面：由于降低水蒸气凝结所需的临界相对湿度而增加涂层吸水的速率，从而加速渗透起泡；污染盐参与腐蚀反应，起催化加速作用。通过用盐雾实验研究了不同预处理的镀锌钢上涂层的行为，发现在海边大气中暴露６个月的镀锌钢涂上涂层后腐蚀速度比新镀锌钢样品的腐蚀速度低，而涂层的粘结力却是新镀锌钢高。通过许多实验都证实了可溶盐可引起镀锌钢上涂层起泡，但氯化物比硫酸盐程度低，国内科研人员也证实在裸露的Zn表面有NaCl污染时腐蚀速率反而比新鲜的Zn表面腐蚀速率低，这可能是因为Zn和Cl能生成难溶的腐蚀产物如［Zn5(OH)8Cl2］的缘故。
可溶盐污染物一般分布于金属／腐蚀产物界面上坑凹点的底部，通过用ｘ一射线衍射发现FeSO4?4H2O存在于锈层下面的浅坑中。这些区域为空气浓差微电池的阳极点，SO4-2离子通过电化学过程向这些点运动形成阳极产物FeSO4，Cl一也被证实是在金属／氧化物界面聚积而不是存在于氧化物膜的表面。
氯化物和硫酸盐的协同效应，固定一种污染物的浓度，而改变另一种的浓度，发现两者之间具有准加速效应，通过研究污染盐与锈的协同效应得出了如下结果：
（１）与未污染的不带锈的样品相比未污染的带锈样品有明显的腐蚀这是因为锈作为涂层下腐蚀反应的阴极反应物（去极化剂）参与了反应：
阳极：Fe→Fe2++2e
阴极：2δ-FeOOH+2H+ +2e→2Fe(OH)2
2δ-FeOOH+Fe2+ →Fe3O4+H+
此时腐蚀速率不取决于氧通过涂层传输的速率。
（２）对可溶盐污染的界面来说腐蚀速率与是否有锈无关．
3．5基体金属表面状态和预处理
涂层与基体金属的粘结力是涂层与基体金属间机械和化学作用的结果，机械作用与基体金属的表面形貌有关。一般来说表面越祖糙真实表面积越大可以咬合涂层的锚点就越多；化学作用是指涂层分子中各种极性基团与金属表面氧化物极性基团之间通过范德华力的结合，结合活性点的数目与表面污染程度和真实表面积有关：污染程度越小，真实表面积越大，则活性点越多；反之越少。但是真实表面积增大也会使吸附氧的点增加所以祖糙度并不是越大越好，而是应该有一个最佳值。
而良好的底材处理的作用主要分为以下三方面：
提高涂层对材料表面的附着力
根据吸附理论，物理吸附强度与距离的六次方成反比，所以涂料应该与底材有充分的浸润才能形成良好的涂膜附着。浸润是在接触表面上发生的，与不同物体间不同的内聚能和表面张力有关。当接触角越小时，涂料与底材越能充分浸润，产生良好的附着力。通常清洁的钢铁表面的表面张力比任何涂层的表面张力都高，因而可以较好的被涂料润湿。而当底材上附着一些油污、油脂时，这些污染物会使表面张力变得非常低，从而使涂层不能充分润湿底材，导致附着不好，使涂膜整片脱落或产生各种外观缺陷，所以涂装前必须将底材表面的污染物彻底地清除干净。
提高涂层对金属基体的防腐蚀保护能力
钢铁生锈以后，锈蚀产物中含有很不稳定的铁酸（α-FeooH），它在涂层下仍会使锈蚀扩展和蔓延，导致涂层迅速破坏而丧失保护功能。虽然可以使用带锈涂料，但带锈涂料的长期可靠性仍然缺少保证。如果经过除锈处理后再涂装，那么涂层保护的可靠性会大幅度提高。
提高基体表面的平整度
铸件表面的型砂、焊渣及铁锈等严重影响涂层的外观，必须喷砂、打磨除去；粗糙表面经过涂漆后，光泽会受到表面凹凸不平的影响而变得暗淡无光；但是如果表面过于光滑又会影响附着力，又需要打磨拉毛。
三．钢铁桥梁防腐的现状：
随着我国桥梁的发展，桥梁的防腐也越来越受到了重视，尤其是桥梁涂料取得很大的进步。由简单的天然原料到醇酸系列，有单一的一种品种的配套到根据不同使用年限、使用环境来选择的多种配套，由有毒的红丹底漆到现在的金属伪合金底漆，从几年就需要大面维修到可以保证100年的防腐质量，新的涂料不断地涌现，施工方法也再不断地发展，从简单的打磨处理到喷砂除锈，从滚涂刷涂到高压无空气的喷涂等等，可以说发生了翻天覆地的变化，现在我国的桥梁的防腐基本上已经达到了国际先进水平。
1．涂装配套的选择：
我国钢桥的大规模建设开始于20世纪80年代后期，主要是大跨度桥梁的建设。而同期的桥梁防护涂料形成了环氧富锌、无机富锌、环氧涂料、氯化橡胶等产品大量应用的局面。氯化橡胶面漆由于耐候性不特别强，2~3年后会粉化，于是在90年代以后，耐候性突出的脂肪族聚氨酯面漆，特别是有着良好重涂性能的丙烯酸改性聚氨酯面漆，很快就取代了氯化橡胶面漆的使用。比如江阴长江大桥、润扬长江大桥、南京二桥、三桥和广东虎门大桥、武汉白沙洲大桥、云南小湾桥等等使用的面漆都是丙烯酸改性聚氨酯面漆。从世界各国钢桥涂料防护涂装应用经验来看，富锌底漆，尤其是高锌含量的无机（或有机）富锌底漆＋环氧（云铁）中间漆＋脂肪族聚氨酯面漆配套体系在桥梁防护体系中是很优秀的涂料防腐蚀体系。国际标准ISO14713和英国标准BS5493以及美国高速公路 管理局钢桥防腐维修报告经验证明，此种体系的耐候性在一般的乡村大气环境下至少20年以后才需考虑是否重新涂装的问题（Re3，1%锈蚀面积）；若在海洋环境和工业污染地区，一般情况下至少也有15年的防护期，是否需要第一次全面重新涂装，也要根据涂层劣化实际情况确定（Re3，1%锈蚀面积）。
锌粉具有阴极保护作用，所以被用来制成富锌底漆（ZincRichPrimer），成为重防腐蚀涂装体系中的首选底漆。富锌底漆主要有环氧富锌底漆和无机硅酸锌漆两种。无机硅酸锌漆除了用作重防腐底漆外，还可以作为 钢结构中栓板的防锈防滑涂料，摩擦系数不低于0.45。无机硅酸富锌车间底漆在桥梁 钢结构建筑过程中，也取代了以往使用的长效磷化底漆和环氧类车间底漆等，成为桥梁用钢板预处理的必选车间底漆。钢铁桥梁使用的富锌漆主要有两种：无机富锌和有机富锌。在多道漆系统中，富锌漆直接与 钢材表面接触。无机富锌漆的锌粉混合于硅酸乙酯粘结剂中，它有两种，水性和溶剂型。锌粉含量大于80％时，性能最好。有机富锌是锌粉混合于环氧或聚氨酯等粘结剂中。这些涂料中的高锌粉含量可以使其产生阴级保护作用。最常见的配套方案为富锌底漆＋环氧中间漆＋聚氨酯面漆。尽管使用富锌底漆的价格要高，但是比起喷砂出白等，所有因为使用富锌而增加的费用不会超过整个费用的2％。
FHWA发起的正在进行和已经完面的研究表明，在喷砂处理的钢材表面(SSPCSP-10orSP-5)，使用富锌底漆的涂层系统有着相当好的性能，即使在海洋环境中也是。三道涂层系统（环氧／无机）富锌底漆+环氧中间漆+聚氨酯面漆的测试试板表面，其性能超过了其它所有传统的涂层系统（没有锌粉底漆）。富锌漆系统和屏蔽型和缓蚀型系统的主要的区别在于耐阴极剥离和漆膜下锈蚀方面，特别是在有着针孔或漆膜缺陷时，以及在钢结构的角落和边缘。对于环氧富锌来说，锌粉一定要有足够的含量保证能够有电位接触，因而在SSPCPAINT20中要求环氧富锌的含量应大于70%，无机富锌大于80%。水性无机硅酸锌涂料在近年来应用很多，由于其0VOC，可以满足有关的法规要求，但是由于其在低温下的施工性能，导致其使用受到限制。在7年的海洋环境的测试中，喷砂到SSPCSP10，（环氧／无机）富锌底漆＋环氧中间漆＋聚氨酯面漆，性能最好。CentralNewJersey的钢铁桥梁上测试了47种涂料系统，8年的测试表明，使用富锌底漆的系统表现非常突出。在FHWA和NACE发起的研究中，相同条件下，富锌底漆与其它涂料的对比，性能最好。这个研究表明，富锌底漆可以有效地用于多种环境下，海洋和工业环境。测试结果和户外经验说明，使用富锌底漆在桥梁上，特别是在盐雾环境下，能获得长效的保护。
　　
　　表4.不同配套体系户外曝晒后对比