不銹鋼通常是指一組黑色合金，包括至少11%～12%(質量分數(shù))的鉻，主要性能是在相對溫和的氣候環(huán)境中能夠抗腐蝕或者防銹。所有不銹鋼共有的一個特點是有一層薄而極其致密的氧化鉻(Cr2O3)表層，在氧氣的存在下形成，并與基層金屬成為一體。它類似金屬鋁的氧化物表層，而和碳鋼(軟鋼)截然不同，碳鋼(軟鋼)所形成的氧化物及氫氧化物腐蝕產物與鋼材基層不是一體的。在大多數(shù)服務環(huán)境下，如果不銹鋼的品級選擇正確，其氧化層是惰性的，并以不同的方式進行自我保護，能夠減少沾污，防止表面腐蝕，使基層金屬免受腐蝕沖擊。因此在很多情形下，沒有必要對不銹鋼進行涂裝。
但是，為了外觀的需要或者在特定的環(huán)境中有助于提高耐久性，經常有需要對不銹鋼進行涂裝。而且，不同制造商所生產的不銹鋼的配方是千差萬別的，對涂裝材料的選擇也應隨之改變，因此近年對不銹鋼涂料的研究呈現(xiàn)新的熱點。本文從不銹鋼涂裝的必要性著眼，探討了不銹鋼對涂料性能的要求和涂料體系的選擇，并對高性能不銹鋼涂層體系的發(fā)展進行展望。
不銹鋼基材涂裝的必要性
不銹鋼由于出色的抗腐蝕和耐高低溫性能，通常用于化工、加工、電廠領域，尤其適用于貯罐、管線和反應裝置。而食品、醫(yī)藥業(yè)等某些直接接觸產品的器件設計還特別規(guī)定須用不銹鋼材質制造。不銹鋼是含有鉻金屬的一系列合金，其他金屬合鑄進去以提高防腐蝕、耐化學品、耐高低溫度的性能，產生多種的奇異鋼，像蒙耐合金、鉻鎳鐵合金等。工業(yè)上常用的標準不銹鋼是奧氏體不銹鋼，其中316級的不銹鋼最為常用。當正確選用不銹鋼材料時，其設備、構件將具有較長的服役壽命。但是，若使用環(huán)境或操作工藝不當，那么不銹鋼的腐蝕失效現(xiàn)象就會發(fā)生。
由于焊接或者熱加工的原因，奧氏體不銹鋼存在所謂的“阿基里斯之踵”，就是存在潛在的敏感點。在特定的條件及環(huán)境下，這些敏感點就會被激活，形成金屬晶間的開裂。例如，當拉伸應力和氯離子存在，并有時伴有溫度升高時，就會形成“氯化物應力腐蝕開裂”(ClSCC)，致使不銹鋼形成穿晶并發(fā)生高支化開裂。氟化物也會引起“氯化物應力腐蝕開裂”，這點鮮為人知。在特定的環(huán)境中，化學反應會降低不銹鋼的韌性，在應力的作用下儼然變成一種脆性材料。在海洋、某些化工廠、室外游泳池等環(huán)境中，到處充斥的氯化物對不銹鋼是極大的威脅。氯化物應力腐蝕開裂引起的防腐蝕失效通常不具有任何外部的特征和預兆。無論是在石油天然氣廠還是在石化工廠，不銹鋼通常作為管道、容器和加工設備的結構金屬，表層用隔熱材料及套式材料所覆蓋，如果環(huán)境中存在氯氣或者其他因素，就有可能發(fā)生氯化物應力腐蝕開裂。保溫層下腐蝕(CUI)經常是管線和設備發(fā)生泄露的起因，是精煉和化工設備最主要的維修開支，為了檢修不得不停機，并成為最大的風險因素。在CUI狀況下，不銹鋼并沒有發(fā)生明顯的金屬損耗，也沒有產生顏色不同的腐蝕物質，因此沒有任何金屬性能失效的前兆。在沒有任何風險警示的時候，不銹鋼就開裂了。所導致的泄露、起火，甚至爆炸等事件時有發(fā)生。20世紀80年代發(fā)生在瑞典的一起案件，就是一個因不銹鋼支撐的室內游泳池混凝土屋頂完全坍塌，造成的嚴重事故[1]。
因此，不銹鋼涂裝通常就是用來降低氯化物應力腐蝕開裂的風險，提高耐久性及裝飾性能。