一些钢结构，可以追溯到几千年前，仍然完好无损，没有失去金属层，光泽，或他们的美学外观。制造优质钢材和保护金属的技术显然已经存在多年。
然而，在今天，由于经济方面的考虑，从管道到桥梁、运输材料、海洋等许多应用领域都使用了各种钢材。然而，由于严重的腐蚀条件，这些金属部件受到许多关键的暴露，如湿度，盐雾，酸/碱性化学烟雾，机械损伤和大气变化。环境由各种各样的材料组成，这些材料会引发和增强腐蚀。严重的情况会进一步加剧并造成损害。下面的讨论涵盖了腐蚀理论和不同的技术，目前可用来对抗腐蚀。
腐蚀理论与概念
各种金属，如钢，是经过特殊的高温处理而形成的。然而，这些金属在普通的水环境中是不稳定的。当暴露在水、湿度、盐水、化学品和化学烟雾中时，金属很快就会受到影响，然后与这些金属化学结合形成化合物，最终导致生锈、腐蚀或失去光泽。
每当金属表面暴露时，腐蚀过程就开始了。化学反应伴随着电流的通过。这是一个电化学过程。腐蚀过程被称为阳极反应过程，由此产生溶解金属的离子。以下因素主要负责并影响腐蚀过程。
- 大气条件、环境循环;
- 过于潮湿、咸的环境;
- 大气化学烟雾;
- 氧的可用性;
- 金属的成分和质量;
- 储存条件、预处理;
- 氯离子的渗透与接触;和
- 硫酸盐含量和向硫化物的转化。
腐蚀类型
第一步是建立阳极或阴极位置。发生在阳极部位的过程是金属以金属离子的形式溶解，并将这些离子转化为不溶性腐蚀产物，如铁锈。在这个阶段，金属的破坏过程开始了。
点状腐蚀
当电化学或化学击穿使金属表面的局部小区域暴露于诸如氯离子之类的有害物质时，就会发生点蚀。凹坑是电化学腐蚀电池的阳极，而电池的阴极是无凹坑的金属表面。
缝隙腐蚀
金属表面的一部分以这样一种方式屏蔽，使得屏蔽部分对周围环境的访问受限。
应力腐蚀开裂
局部腐蚀在金属中产生裂纹，强调金属表面钝化层的破坏。
Inter-Granular腐蚀
形成小晶粒，从而弱化金属表面。
均匀腐蚀
腐蚀均匀地遍及整个表面。
电化学腐蚀
当两种不同的金属表面接触或在组合物中使用时，会产生腐蚀。
侵蚀腐蚀
侵蚀腐蚀是由于钝化保护膜的破坏造成的。由于防止与空气、氧气和其他元素接触，未抑制表面的腐蚀速率更高、更快，而抑制表面的腐蚀速率更慢。
防腐的选择
在过去，防止腐蚀的选择非常有限。今天，由于技术的发展和升级，许多解决方案在实践中得到了应用。以下是广泛使用的四种主要解决方案。
- 金属的成分。在钢中，进一步的修改是通过加入各种其他非腐蚀性金属- SS304, SS316是一些例子。然而，这是一个非常昂贵的建议，但可能需要根据性能期望来使用。
- 塑料或聚合物被熔合、沉积或固定在金属上;例如，各种管道，仪器，机械部件等都可以通过这种方式防止腐蚀。
- 牺牲涂层/沉积的应用，如锌镀锌或镀锡;这个过程非常昂贵。
- 阻隔涂层——最被广泛接受和使用的技术，将聚合物或防腐涂层涂在任何形状或大小的金属表面，以切断导致腐蚀的元素，从而形成阻隔涂层。
防腐涂料系列
过去，醇酸红氧化物底漆、铬酸锌底漆和粘结氧化物底漆是常用的防腐涂料。目前使用的是传统的高固体双组分环氧涂料或无溶剂环氧涂料。即使对于高性能的需求，也可以使用玻璃片环氧涂层。环氧硅酸锌是当今最受欢迎的产品。有时聚氨酯和聚氨酯用于特定的工作。然而，所有这些系统需要太多的表面处理，底漆，中间漆和面漆的应用。复合材料的厚度很高，需要大量的时间、劳动力、技能等。最近流行的补救方案，特别是在美国，是基于凝胶化磺酸钙的防腐涂层。这些涂料的独特之处在于:
- 最少或不需要表面处理;
- 单层，不带底漆，中间应用;
- 膜厚可应用于40-400微米的单涂层;
- 可焊性;
- 抵制削弱;和
- 非常高的耐腐蚀性。
在新泽西州(美国东海岸)，对500微米DFT的环氧树脂涂层板和260微米DFT的凝胶化磺酸钙抑制剂改性的醇酸板进行了50个月的暴露时间比较。暴露50个月后环氧涂层失效，对以磺酸钙改性醇酸膜为基材的面板无影响。
凝胶化硫酸钙的化学特性
胶凝硫酸钙
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触变性过基胶化硫酸钙是通过一系列复杂的化学反应生产的。制造过程中的一些重要步骤如图1-4所示。
磺化
磺酸首先由醇酸苯化合物与三氧化硫反应生成，如图1所示。
中和和过基
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然后，通过中和磺酸并使金属盐与过量的氢氧化钙和氧化钙反应形成过基络合物，将磺酸转化为磺酸-碳酸盐岩络合物。在这个反应中形成的碳酸盐在结构上是无定形的(图2)
碳酸盐岩修改
改性步骤将小的无定形碳酸盐颗粒结构(平均9 nm)转化为大粒径的板状方解石晶体(平均200-250 nm)。这种方解石结构，如图3所示，赋予所有产品触变粘度特性。
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| 图3按此放大 |
磺酸盐复杂
碳酸钙颗粒与磺酸盐复合物结合在一起，不会沉淀在涂料配方中(图4)。竞争性材料通常是通过将干燥的碳酸钙(非常细的网状粉末)分散到磺酸盐基中来制造的，以降低成本。这种外部添加的碳酸盐与磺酸盐骨架没有化学键合，因此可以从悬浮液中沉淀下来。
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| 图4按此放大 |
产品的各种功能
该产品含有触变的过基硫酸钙-碳酸钙复合物，分散在矿物油或油中。这些材料表现出多种功能，这些功能与过基凝胶化硫酸钙的化学结构有关:疏水性、极性和缓蚀性。图5所示的结构说明了这一点。
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| 图5按此放大 |
疏水性
附着在芳环上的烷基朝向远离底物的方向，并排斥水分的进入。这些大多数饱和的脂肪链是完全非极性的，赋予络合物一端是极性的，另一端是非极性的二元性。它们还能使蜡、氧化凡士林、油和沥青等疏水化合物与日本涂料配方相容。
极性
芳香环和附着的SO3基团形成了一个高度极性的实体，这使得涂层具有优异的金属润湿和排湿性能。磺酸盐/碳酸盐络合物的极性端附着在金属基底上，即使涂层被损坏也能表现出优异的附着力。在ASTM B 117盐雾测试中，非常薄，小于1mil的涂层可以提供长达1000小时的保护。水分置换特性允许在低于最佳条件下应用涂层。
腐蚀抑制作用
碳酸钙复合物的部分功能主要是作为碱度储备。碳酸盐微溶于水，通过缓冲金属表面的pH值起到缓蚀剂的作用。在涂层/金属界面处可以保持约10.0的pH值，这延缓了腐蚀过程的开始。
防腐蚀屏障涂料
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在合成过程中控制碳酸钙颗粒的大小和形状，形成血小板结构。这些扁平的薄片形成一道屏障，阻止空气、水分和二氧化碳到达金属表面，从而阻止电化学反应过程，从而防止腐蚀。触变性凝胶化硫酸钙比常用的硫酸钙要好。凝胶化硫酸钙的特点和好处见表1。
在美国演出
为了修复高架桥，联邦公路管理局(FHWA)研究了美国20万座桥梁中的2000座，这些桥梁的状况非常危急。他们寻求聚合物科学和各种实验室的帮助，包括特纳-费尔班克公路研究中心(TFHRC)、Powertech实验室。
测试由不列颠哥伦比亚省萨里市的Powertech实验室公司进行，在那里测试了16种涂层系统。包括许多多涂层系统，其中一些是单组分。每种涂层都采用了广泛的实验室测试标准。
特别感兴趣的是耐久性测试进行了老化的醇酸基材以及喷砂钢。其中一个更有趣的测试是环境/风化测试，“Envirotest”是由宾夕法尼亚州匹兹堡的KTA Tator公司开发的。
该测试包括浸泡在盐水中，暴露在高温和潮湿环境中以及紫外线照射下。测试周期包括在60°C下暴露，使用4%的盐溶液并暴露在UVB灯下。该腔室通过每2小时循环420°来交替暴露于各种环境。
在四项耐久性测试中，硫酸钙(醇酸)体系在两项测试中排名第一，其中包括对喷砂钢的环境测试(SSPC-SP6)，测试持续时间超过4400小时。
结论
基于凝胶化磺酸钙的防腐涂料是一种经过验证的新型体系，目前在美国和其他发达国家使用，具有许多额外的优点，例如易于应用并具有高耐腐蚀性。
Ninad Kondekar博士在不同的公司工作了38年，包括亚洲涂料印度公司;Pidilite产业;阿联酋国家涂料公司;和印度Apcotex。
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