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低調奢華有內涵——金屬顏料的數千年變遷

發布時間 | 2018-08-10 11:53 分類 | 粉體應用技術 點擊量 | 3579
涂料 顏料 干燥
導讀:但隨著新品種和市場的綜合開發,如今的金屬顏料已不再局限于“古法”,正逐漸向高性能、高質量方向發展,據GMI統計,到2024年金屬顏料市場規模更是將超過23億美元。

“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,如今的金屬顏料已不再局限于“古法”,正逐漸向高性能、高質量方向發展,據GMI統計,2024年金屬顏料市場規模更是將超過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;

③防腐蝕能力:鱗片狀結構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,多數金屬顏料經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,以適應涂料特定的要求。

 

二、金屬顏料生產方法

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,大多數金屬顏料也一樣是以物理加工方式進行生產:使純金屬或合金加工成為特定的粉末,或從固態、液態或氣態金屬轉化為粉末。

 

通常來說,金屬顏料會根據被加工金屬的物理特性(熔點、氣化溫度、硬度和延展性等)和粉末粒子的結構要求(顆粒度、粒子形狀等)來確定不同的生產方式。

 

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,往往還承擔了耐腐蝕、抗光老化、耐酸堿、耐熱等功能,在國家經濟建設中發揮著重要作用。下列便是部分常見的金屬顏料的功能概括:

 

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。由于薄片狀鋁粉在涂料成膜物內多層排列,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生“雙色效應”,故用于裝飾性涂料,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,其經化學反應在涂層表面形成鋅鹽及鋅絡合物等,這些生成物極難溶、很穩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,廣泛應用于鋼鐵結構、船舶和橋梁等。

 

常見的城市風景——鋼鐵大橋

 

③鋅鋁合金粉

鋅鋁合金粉綜合了鋁和鋅的優點,在大氣、水溶液和工業化學物質中具有優良的耐蝕性,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、風力發電、軌道鐵路等領域。

 

各種“耐”的鐵路軌道

 

④不銹鋼粉

不銹鋼粉具有不銹鋼化學成分和物理性能,顆粒呈不規則鱗片狀,粒徑一般為33μm左右主要用于配制極具應用前景的高效防腐蝕涂料。這種涂料能形成鈍化防銹膜,阻礙腐蝕介質的滲透,并自行修復損傷,具備耐酸堿、涂層致密性、耐熱、耐磨性、耐候和抗紫外線性能,被廣泛應用于化工設備、船舶、輸電鐵塔、排氣管道等戶外環境下工作的大型設備的表面涂層防護中。

 

風雨不懼的輸電鐵塔

 

⑤銅鋅粉

銅鋅粉是銅鋅合金制成的鱗片狀結構微細粉末,俗稱金粉,于18世紀最早出現在德國。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。

 

基督教圣經邊上常涂的“金粉”

 

鈦粉

鈦粉是難熔金屬,熔點1677℃,在常溫下對各種酸、堿類物質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,具有良好的化學穩定性且無毒。鈦粉在化學工業、食品工業方面的涂裝應用范圍廣泛。

 

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,與成膜物質混合用于防腐蝕涂層。

 

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、防腐行業中的應用越來越多,廣泛用于地下鐵制管道、石油管道、儲罐、海上設施、軍民用裝備等。

 

 

四、展望

目前我國金屬顏料工業已經具有一定規模,品種豐富,產量可觀,基本滿足市場需求。但隨著現代科技的發展,金屬顏料已逐漸以功能性應用為重心,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用,焦志偉,劉葵。

 

粉體圈小榆整理


作者:粉體圈

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