“假面飾金銀,盛服搖珠玉”——自古以來,金銀這種自帶奢侈、永恒象征的金屬色彩就在人們心中有著崇高的地位。作為一種極為重要的表達方式,由片狀金屬或片狀合金粉末構(gòu)成的金屬顏料在生活中的點綴處處可見,它不僅能使被涂裝的物品絢麗多彩,還具有明亮的金屬光澤和金屬閃光效果。
早在千百年前,金屬顏料就已用于壁畫和雕塑上
(左:永樂宮壁畫朝元圖 右:敦煌壁畫觀音菩薩)
但隨著新品種和市場的綜合開發(fā),如今的金屬顏料已不再局限于“古法”,正逐漸向高性能、高質(zhì)量方向發(fā)展,據(jù)GMI統(tǒng)計,到2024年金屬顏料市場規(guī)模更是將超過23億美元。對于這種讓人“紙醉金迷”的顏料,下文便就其發(fā)展至今衍生出的種類與功能做個簡單了解。
一、金屬顏料特性
只憑肉眼,也能知道金屬顏料與其他顏料相比有一定的特殊性。托它這種“特殊之處”的福,金屬顏料的各方面性能都迥異于其他顏料。
①組成:金屬顏料均由金屬或合金組成,具有金屬色相和光澤,起裝飾性作用;
②性狀:金屬顏料大多是極微細粉末,粉末顆粒形狀差異性很大,有規(guī)則的球形、水滴形、樹枝狀、鱗片狀或切屑狀等,均與其制造方式有關(guān);
③防腐蝕能力:鱗片狀結(jié)構(gòu)的金屬顏料在涂裝成膜時有與被涂物平行的特性。金屬顏料在成膜物內(nèi)多層排列,阻斷涂膜的氣孔,阻止大氣中的水分和有害氣體滲透涂膜;
④保溫能力:色淺、高光澤的金屬顏料幾乎不吸收光線,能把可見光、紫外線和紅外線反射回去,可用于需要保溫、防止光和熱輻射的物品上。
需要注意的是,多數(shù)金屬顏料經(jīng)過表面處理才具有顏料特性,如分散性、遮蓋力等,不同的表面處理劑和處理方法可使金屬顏料親油或親水,以適應(yīng)涂料特定的要求。
二、金屬顏料生產(chǎn)方法
古時的金屬顏料,大多通過先制出金屬箔片,再將其粉碎成粉末而成。而如今,大多數(shù)金屬顏料也一樣是以物理加工方式進行生產(chǎn):使純金屬或合金加工成為特定的粉末,或從固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)金屬轉(zhuǎn)化為粉末。
通常來說,金屬顏料會根據(jù)被加工金屬的物理特性(熔點、氣化溫度、硬度和延展性等)和粉末粒子的結(jié)構(gòu)要求(顆粒度、粒子形狀等)來確定不同的生產(chǎn)方式。
①機械粉碎
適用原材料 | 加工方法 | 粉末類型 | |
金屬粉末 | 合金粉末 | ||
金屬或合金 | 機械研磨 | Al、Cu、Zn | Cu、Zn、Al |
旋渦研磨 | Fe、Al |
| |
氣流粉碎 | Fe | 不銹鋼 |
②霧化法
適用原材料 | 加工方法 | 粉末類型 | |
金屬粉末 | 合金粉末 | ||
液態(tài)金屬或合金 | 氣體霧化 | Al、Pb、Cu、Zn、Fe | 黃銅、青銅、合金鋼l |
水霧化 | Cu、Fe | 黃銅、青銅 |
③氣相沉積
適用原材料 | 加工方法 | 粉末類型 | |
金屬粉末 | 合金粉末 | ||
氣態(tài)金屬 | 氣體霧化 | Zn、Mg |
|
④還原法
適用原材料 | 加工方法 | 粉末類型 | |
金屬粉末 | 合金粉末 | ||
金屬化合物 | 金屬熱還原 | Ti |
|
三、常見金屬顏料種類及功能
與過去單調(diào)的金銀兩色不同,如今的金屬顏料,除了裝飾作用外,往往還承擔(dān)了耐腐蝕、抗光老化、耐酸堿、耐熱等功能,在國家經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。下列便是部分常見的金屬顏料的功能概括:
①鋁粉及鋁粉漿
顏料鋁粉用途廣,需求量大,品種多,是金屬顏料中的一大種類。由于薄片狀鋁粉能在涂料成膜物內(nèi)多層排列,起到屏蔽作用,因此含鋁粉的涂料具有良好的防腐蝕性能。鋁粉又能反射各種光線,降低可見光、紅外線和紫外線對涂膜的老化作用,同時反射一部分光波時能產(chǎn)生“雙色效應(yīng)”,故常用于裝飾性涂料,如金屬閃光漆。
涂裝金屬漆后Bling Bling的汽車
②鋅粉
鋅粉為藍灰色球形顆粒狀粉末,按細度分為3個等級:普通細度級粒徑7~8μm,細微級粒徑5~6μm,超細級粒徑3~4μm。具有物理性隔離作用和陰極保護作用,其經(jīng)化學(xué)反應(yīng)在涂層表面形成鋅鹽及鋅絡(luò)合物等,這些生成物極難溶、很穩(wěn)定并沉淀在涂層表面,可防止氧、水和鹽類侵蝕,使鋼鐵得到有效保護免于銹蝕,廣泛應(yīng)用于鋼鐵結(jié)構(gòu)、船舶和橋梁等。
常見的城市風(fēng)景——鋼鐵大橋
③鋅鋁合金粉
鋅鋁合金粉綜合了鋁和鋅的優(yōu)點,在大氣、水溶液和工業(yè)化學(xué)物質(zhì)中具有優(yōu)良的耐蝕性,對基體起犧牲陽極保護作用,且具有良好的延展性,鱗片規(guī)格容易控制,可方便獲得較高的鱗片比表面積,常用于汽車\摩托車、風(fēng)力發(fā)電、軌道鐵路等領(lǐng)域。
各種“耐”的鐵路軌道
④不銹鋼粉
不銹鋼粉具有不銹鋼化學(xué)成分和物理性能,顆粒呈不規(guī)則鱗片狀,粒徑一般為33μm左右,主要用于配制極具應(yīng)用前景的高效防腐蝕涂料。這種涂料能形成鈍化防銹膜,阻礙腐蝕介質(zhì)的滲透,并自行修復(fù)損傷,具備耐酸堿、涂層致密性、耐熱、耐磨性、耐候和抗紫外線性能,被廣泛應(yīng)用于化工設(shè)備、船舶、輸電鐵塔、排氣管道等戶外環(huán)境下工作的大型設(shè)備的表面涂層防護中。
風(fēng)雨不懼的輸電鐵塔
⑤銅鋅粉
銅鋅粉是銅鋅合金制成的鱗片狀結(jié)構(gòu)微細粉末,俗稱金粉,于18世紀最早出現(xiàn)在德國。由于含銅鋅粉的基料成膜可形成金屬膜,能反射出閃閃金光,顯得富麗華貴,因此常用于制造裝飾涂料和金色油墨等。
基督教圣經(jīng)邊上常涂的“金粉”
⑥鈦粉
鈦粉是難熔金屬,熔點1677℃,在常溫下對各種酸、堿類物質(zhì)都有很好的耐腐蝕性,對氧的親合力很強,在其表面生成致密的氧化膜,具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性且無毒。鈦粉在化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)方面的涂裝應(yīng)用范圍廣泛。
⑦鉛粉
鉛粉是灰色光澤金屬,熔點327℃,具有較好的耐腐蝕性,在大氣、海水和淡水中穩(wěn)定,對硫酸、磷酸、氫氟酸及鉻酸有抗腐性。鉛粉用于粉末冶金、無油潤滑劑的組分,與成膜物質(zhì)混合用于防腐蝕涂層。
⑧鎂粉
鎂粉為六方晶系銀白色金屬光澤粉末,在干燥空氣中并不喪失金屬光澤,但在潮濕空氣中氧化成灰色氧化膜。由于鎂粉犧牲陽極可防止金屬腐蝕,在噴涂、防腐行業(yè)中的應(yīng)用越來越多,廣泛用于地下鐵制管道、石油管道、儲罐、海上設(shè)施、軍民用裝備等。
四、展望
目前我國金屬顏料工業(yè)已經(jīng)具有一定規(guī)模,品種豐富,產(chǎn)量可觀,基本滿足市場需求。但隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,金屬顏料已逐漸以功能性應(yīng)用為重心,對性能也提出更高的要求,因此如何進一步加強涂料的作用機理、減低成本將是接下來的研究開發(fā)重點。
資料來源:
1.金屬顏料概述,張亨。
2.片狀金屬顏料在防腐蝕涂層中的應(yīng)用,焦志偉,劉葵。
粉體圈小榆整理
作者:粉體圈
總閱讀量:3519供應(yīng)信息
采購需求