行业标准《锌基料》编制说明.docx
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行业标准《锌基料》编制说明
行业标准《锌基料》的编制说明
一、工作简况
二、
1.任务来源
2.
根据全国有色金属标准化技术委员会《关于转发2013年第一批有色金属国家、行业标准制（修）订计划的通知》（有色标委[2013]19号文件），行业标准《锌基料》将由优美科富虹（湖南）锌业有限公司和深圳市中金岭南有色金属股份有限公司共同起草，计划编号2013-0337T-TS，并于2014年底前完成。
3.起草单位
4.
优美科富虹（湖南）锌业有限公司是优美科集团锌化学事业部全球五家专业涂料级锌基料生产工厂之一。
公司位于湖南长沙，于1996年投产，采用先进的设备和工艺技术生产高品质、全规格的锌基料，年生产能力近3万吨。
作为中国涂料级锌基料行业的领导者，优美科富虹致力于为中国重防腐事业提供高品质的涂料级锌基料，不断引进先进的生产设备，加大研发投入，为客户提供满意的产品和称心的服务。
公司通过了ISO9001质量管理体系认证和ISO14001环境管理体系认证。
产品被广泛应用于各种富锌底漆涂料的生产，是众多世界知名涂料企业的战略合作伙伴。
同时，公司在冷喷锌、机械镀、渗锌、达克罗等新型防腐工艺领域也被大范围应用。
公司始终追求优异的产品品质和持续改进的客户服务，以满足中国重防腐行业对各种高端涂料级锌基料的需求为己任。
深圳市中金岭南有色金属股份有限公司是以铅、锌、铜等有色金属生产为主业国际化经营的上市公司。
公司集有色金属采、选、冶、加工、科研、建材、房地产开发、贸易仓储、金融为一体多行业综合经营。
公司总部位于广东省深圳市，产业分布在中国和澳大利亚、加拿大、多米尼加、爱尔兰、马来西亚等国。
公司于1984年9月在深圳成立，注册资本20亿元，总资产143亿元。
1997年1月在深圳证券交易所挂牌上市，连续11年位列中国企业500强。
2010年被中央电视台评为“中国最受机构关注十大上市公司”之一。
2011年入选《财富》中国企业500强第216名，深圳市100强企业第13名。
2012年被评为“中国100大跨国公司跨国指数”第9名，入选深圳市“走出去”十大先锋企业。
公司拥有国家级技术中心，设立了“博士后科研工作站”。
多年来，共获得省部级以上科技奖励近100项。
其中，国家级奖励12项：
科技进步一等奖二项、二等奖六项、三等奖三项，技术发明二等奖一项。
公司秉承“做不到，没有理由”的企业核心价值观，以铅、锌、铜为主，坚持多金属、国际化、一体化、集约化的经营理念，努力打造国际矿业旗舰企业。
3.产品概况
锌基料物理化学性质：
灰色粉末，微溶于水，能溶于酸和碱，具有强还原性。
在潮湿空气中生成白色的碱式碳酸盐覆盖于表面。
产品用途：
被广泛应用于涂料产品的生产，如无机硅酸锌车间底漆、环氧富锌底漆、水性无机富锌底漆、无机硅酸锌防锈漆、机械镀等领域的应用。
生产工艺：
蒸馏法：
将锌锭熔融并加热到907℃以上，挥发出锌蒸气，经过冷凝获得微细的金属粉末。
空气雾化法：
将锌锭熔融并加热到419℃以上，由高压气体介质将锌液喷吹雾化成微细的金属粉末。
4.本项目意义
5.
我国是全球最大的富锌防腐涂料和锌基料的生产国，用锌基料作为主要原料制成的富锌涂料的防腐蚀性能优异，广泛应用于集装箱、船舶及恶劣腐蚀环境下（如海洋、近海区域和工业大气）对使用寿命要求高的钢铁构件与制品的防腐。
目前没有关于锌基料的国标，制定此行业标准旨在规范锌基料的质量标准，引导锌基料的产品市场，保护消费者利益，保证锌基料的防腐性能，同时促进相关行业的产品发展和技术创新，并与锌基料的国际标准接轨。
6.主要工作过程
7.
本标准由优美科富虹（湖南）锌业有限公司和深圳市中金岭南有色金属股份有限公司起草。
主要起草过程如下：
接受本标准的制定任务后，起草单位首先成立了《锌基料》编制小组，共同研究确定编制方案；
2012年10月起草单位收集了行业内几家规模较大的生产厂家的产品技术指标，整合国际标准的内容，根据标准的起草原则和企业的一些内控技术指标及检验数据，撰写了标准的讨论稿。
2013年10月14日-17日在山东东营召开了《锌基料》标准第一次工作会议，与会专家对标准的讨论稿进行了认真、热烈的讨论，提出了一些意见和建议，起草单位在此基础上对标准进行了认真修改，形成了征求意见稿。
2014年3月起草单位广泛征求同行和使用单位的意见，发出征求意见函30份，收到回函13份，并根据相关单位的意见，对标准进行了修订。
2014年6月24日-26日在山东泰安召开《锌基料》预审会，与会专家对标准进行进一步的讨论。
二标准的编制原则和主要内容的论据
1.标准的编制原则
2.
考虑到锌基料的生产、检验、加工以及应用领域的特点，本标准归纳提炼了锌基料生产企业生产的共性、用户对锌基料的普遍要求，以各项指标提出的依据和意义为主线，突出本标准与已有国家或国际标准的不同之处。
并旨在积极采用国际标准和国外先进标准，如ASTMD520和ISO3549；有利于促进技术进步，提高产品质量；满足国家安全和环保法律法规要求；有利于合理利用资源，提高经济效益；符合用户要求，保护消费者利益。
2.编制依据
2.1国内外标准指标对比表。
（见附表1）
2.2国内外标准试验方法对比表.（见附表2）
2.3国内外部分生产厂家产品质量表。
（见附表3）
2.4跨国集团用户对锌基料的验收指标。
（见附表4）
3．主要内容的分析
3.1标准标题的确定
将本标准的标题定为《锌基料》主要是考虑到，一方面体现出产品的物理属性，突出主成分锌；另一方面是此产品的主要用途是作为防腐涂料的基础原料，与其他诸如化工冶金用的产品有较大差异。
3.2主要内容与使用范围
本标准规定了锌基料的要求、试验方法、检验规则及包装、标志、运输和贮存、质量证明书、合同或订货单内容等要求。
本标准使用于以锌锭或含锌物料为原料，用蒸馏法和雾化法生产的锌基料。
主要供涂料、颜料等工业部门使用。
与其他相关标准相比，本标准对锌基料的使用范围进一步明确，突出其在涂料方面的用途，与国标锌粉的使用范围进行了区分。
3.3技术指标
3.3.1产品分类
锌基料按化学成分分为TypeⅠ、TypeⅡ和TypeⅢ三个等级。
这一分类保留了ASTMD520的分类方式，此为行业内较为通用的说法，跨国集团公司可以直接与国外厂家所用锌基料类别直接对应。
锌基料按粒度分为FZ325（45）、FZ500（25）、FZ800（15）和FZ1000（12）四种规格。
国内常用325目，500目等对粉末粒径进行区分，但“目”并非国际单位。
本标准使用这一分类结合了国内市场对粒度描述的习惯方法和国外标准ASTME11以及BS410中提及的标准筛对应的筛网孔径的特点，从规格分类中直接标识出产品的最大粒径，避免各厂家对粒径描述方式的不同的理解不同造成误解。
3.3.2化学成分
锌基料主要成分是单质锌。
富锌底漆中含有大量锌基料，锌由于比铁的电极电位更低，与钢铁在潮湿环境发生的电化学反应中作为阳极失去电子先被腐蚀掉，而在阴极区钢铁表面不断得到电子从而得到保护，同时锌的腐蚀产物填充了涂料的孔隙而起到一定的屏蔽作用，加强涂层对底材的保护。
富锌涂料中的锌基料在保护过程中逐渐被消耗，但速度很慢。
其腐蚀产物的形成，使涂层与底材的电位差减少，当涂膜被损伤时，又露出新的金属锌，电位差立即增大，产生较强的阴极保护作用，所以富锌涂料的修饰不会从损伤处向周围扩散。
腐蚀反应：
Fe→Fe2++2e-
O2+2H2O+4e-→4OH-
Fe2++2OH-→Fe（OH）2→Fe2O3（铁锈）
锌保护的反应：
Zn→Zn2++2e-
O2+2H2O+4e-→4OH-
Zn2++2OH-→Zn（OH）2→ZnO（氧化锌保护层）
锌基料在自然环境中的腐蚀化学反应过程如下：
Zn+2H2O→Zn（OH）2+H2↑
Zn（OH）2→ZnO+H2O
5Zn（OH）2+2CO2→2ZnCO3·3Zn（OH）2+2H2O
5Zn（OH）2+2CO2+3H2O→2ZnCO3·3Zn（OH）2
为了确保富锌底漆的防腐蚀性能，对于富锌底漆中锌含量占干膜总质量的百分比，美国钢结构涂装协会标准《SSPC规范油漆-20》中有明确的规定：
1级，锌粉含量≥85%；2级，77%≤锌粉含量＜85%；3级，65%≤锌粉含量＜77%。
行业标准HG/T3689-2009《富锌底漆》中对不挥发分中金属锌含量分为1类≥80%，2类≥70%，3类≥60%。
与化工冶金用的较粗的锌粉相比较，由于锌在其中起的反应类型不同，对金属锌的含量要求不同，且粒径越细，活性大，表面越容易被氧化。
如GB/T6890《锌粉》中1级要求金属锌≥96%，而ISO3549和ASTMD520（TypeⅠ和TypeⅡ型）两个涂料用锌粉的标准中都要求金属锌≥94%即可，用户可根据需达到的不挥发分中金属锌含量的等级选择不同锌含量的锌基料或调整涂料配方。
本标准中对全锌和金属锌的指标规范主要参考标准ASTMD520-00，并对三个类别体现出一致的梯度。
本标准对锌基料中化学成分的规定如下：
表1
类别
化学成分%
主品位不小于
杂质不大于
全锌
金属锌
Pb
Fe
Cd
As
TypeⅠ
98.0
94.0
0.1
0.05
0.1
0.0005
TypeⅡ
98.5
95.0
0.01
0.005
0.01
0.0005
TypeⅢ
99.0
96.0
0.002
0.002
0.001
0.0005
对于锌基料中的杂质种类，ASTMD520-00和ISO3549-2002都对Pb,Cd,Fe的含量做出了要求，在ISO3549-2002和GB/T6890-2012也对有害元素As的含量做出了规定。
基于欧盟指令对色漆和清漆对影响环境因素的限制，涂料行业大部分跨国集团公司都遵照ASTMD520标准，从职业健康和环境影响等方面考虑，主要关注Pb和Cd.
船舶涂料中的重金属最受关注的是Pb,Cd,Cr,Hg等元素，水体中的重金属可在微生物作用下转化为毒性更强的金属化合物。
生物从环境中摄取重金属可以经过食物链的生物放大作用，在较高级生物体内成千万倍富集起来，然后通过食物链进入人体，造成慢性中毒，危害人体健康。
铅在涂料中主要以氧化铅、铬酸铅、硫酸铅等形态存在。
铅是唯一的人体不需要的微量元素，它几乎对人体的所有器官都能造成损害。
镉在涂料中主要以硫化镉的形态存在，镉是一种毒性很大的重金属，其化合物也大都属于毒性物质。
铬在涂料中以三氧化二铬的形态存在，铬的化合物中以六价铬毒性最强，三价铬次之。
基于国际海事组织（IMO）对船舶涂料的相关要求和国际安全与环境无害化拆船公约，船漆和箱漆厂商对原材料中的Pb,Cd,Cr,Hg也非常重视。
由于锌基料的生产是一个物理变化的过程，在生产过程中未添加有机或无机的化学品，其中的杂质成分主要来自于原材料，在GB/T470-2008《锌锭》标准中对只Pb,Cd,Fe,Cu,Sn,Al等元素做了限量规定。
我司锌基料多次在SGS检测中心的RoHS四项（Pb,Cd,Cr6+，Hg）的测试报告中Cr6+和Hg均未检出（低于2ppm）,远远低于船舶涂料中有害元素限值1000mg/kg。
因此未将Cr6+和Hg列入到锌基料的技术指标中，供方可根据需方要求提供定期检测报告以验证符合性。
随着限制涂料生产企业染污物排放的标准《涂料工业水污染物排放标准》的出台，各涂料企业越来越重视对重金属的来源进行控制。
所以本标准对TypeⅠ中各杂质元素的含量采用了比国际标准含量更低的数值，与GB/T6890-2012的杂质含量数值一致。
近年来国内外使用TypeⅠ类别产品的用户也在逐步减少。
由于铁对涂料的防腐性能起负作用，按照TypeⅠ和TypeⅡ中Pb和Cd的倍数关系，本标准对TypeⅡ中的Fe也按照10倍降低，比ASTMD520中规定的数值更低。
TypeⅢ类别的杂质含量沿用了ASTMD520的数值，此标准中的Pb和Cd的含量要求甚至比国标Zn99.995牌号的锌锭（Pb含量不大于0.003%，Cd含量不大于0.002%，Fe含量不大于0.001%）更严格，因此要生产更环保的TypeⅢ产品需要选择更高品质的原材料。
锌金属颜料国际标准中化学成分对照表如下表：
表2
标准号
ASTMD520
ISO3549
类别
TypeI
TypeII
TypeIII
全锌（%）min
97.5
98.0
99.0
98
金属锌（%）min
94.0
94.0
96.0
94.0
Pb（%）max
…
0.01
0.002
0.2
Fe（%）max
…
0.02
0.002
0.05
Cd（%）max
…
0.01
0.001
0.1
Cl（%）max
…
0.01
…
0.005
Ca,以CaO计算（%）max
0.7
0.7
…
…
S，以SO2计算（%）max
…
0.01
…
…
水分或其他可挥发物（%）max
0.1
0.1
0.1
…
油脂（%）max
...
0.05
...
...
ZnO（%）max
6.0
余数
余数
…
3.2.3粒度
锌基料的粒度应符合表3的规定：
表3
规格
粒度分布
细度
筛余物，不大于
D50，µm
D99.5，µm
µm，不大于
45µm筛余物，%
FZ325（45）
6.0-9.0
45
-
0.05
FZ500（25）
3.0-6.0
25
40
0.02
FZ800（15）
2.5-4.5
15
35
0.01
FZ1000（12）
2.0-3.5
12
35
0.01
目前与锌基料相关的国际标准未对粒度分布和细度进行规定，而粒度分布和细度却是所有涂料厂家都关注的项目，甚至有些用户只关注细度和金属锌。
由于富锌涂料能起到防腐作用主要依靠于锌与钢铁发生的电化学反应，涂料中除了含有锌基料外，还含有其他的基料，以包裹住锌基料，使得电阻提高到一定程度，电导率降到临界值以下，因为电导率处于临界值时，涂料不能起到电化学保护的作用。
当涂膜中锌基料粒子紧密接触时，涂膜具有较好的导电性，当涂膜受到破坏时才可以保证良好的牺牲阳极保护的电流回路，充分发挥富锌涂料的电化学保护作用。
锌基料中的大小不一的粒子组成最小孔隙的填充方式来保证其良好的导电性。
另外，锌基料的粒径细，粒子的比表面积大，活性高，对提高防腐性能有一定的帮助。
用户可根据其用途选择合适粒径分布的锌基料。
锌基料的粒径分布还直接影响其吸油量，进而影响到涂料的粘度，粘度太大，对涂料生产时的搅拌条件考验大，不易分散。
若粘度太低，则在储存时容易出现沉降现象。
在不同的富锌涂料中，由于涂装用途不同，对涂层的膜厚要求不同随之对锌基料的粒径和粒径分布有不同的要求。
如车间底漆一般要求涂层膜厚为15-20um，集装箱防护漆一般要求涂层膜厚为20-30um，钢结构防护漆一般要求涂层膜厚为60-80um，桥梁防护漆一般要求涂层膜厚为100um以上。
厚涂层适当选择粒径范围大的锌基料，薄涂层适当选择粒径范围小的锌基料。
涂料的细度又称为研磨细度，是颜料、填充料在涂料中分散程度的一种量度。
细度对涂料的成膜质量、颜色、色泽、耐久性以及贮存稳定性等都有很大的影响。
颗粒细、分散程度好的色漆，颜料的润湿性好，颜料颗粒间未被漆料充满的空间少，这样制得的漆膜颜色均匀、表面平整、光泽好，且在贮存过程中颜料不易产生沉淀、结块等现象，提高了贮存稳定性。
在细度检测中，测得的数值是颜料分散后存在的凝聚团的大小，所以并不等同于粉末的最大粒径。
目前常用的细度测定方法有GB/T1724-1979（1989）《涂料细度测定方法》、GB/T6753.1-2007《色漆、清漆和印刷油墨研磨细度的测定》（等效采用ISO1524：
2000）。
涂料涂装施工时会用到喷枪，基料的凝聚团太大将堵塞喷嘴影响施工，这也是涂料厂商对锌基料细度提出要求的一个重要原因。
锌基料的D50、细度和筛余物的指标设定主要来自于用户的要求，D99.5的数值取自ASTME11和泰勒标准检验筛的数值。
同时，由于锌基料的生产特点，如蒸馏法中锌蒸汽急速冷却凝华成固体锌颗粒变成锌基料半成品，半成品需通过旋风分离筛选出不同粒径分布的产品，由于需控制各规格产品D99.5的数值，使得D50的数值在一个相对固定的范围内波动，而也正是这样的波动范围，恰好能满足细度指标的要求，D50，D99.5，细度这三个项目的数值相互制约，相互影响。
部分大型用户对锌基料的验收指标为：
表4
用户名称
Hemple
Kansai
Kansai
PPG
CMP
AkzoNobel
Jotun
所用锌基料规格
FZ500（25）TypeⅠ
FZ500（25）TypeⅡ
FZ500（25）TypeⅠ
FZ500（25）TypeⅠ
FZ500（25）TypeⅠ
FZ500（25）TypeⅡ
FZ800（15）TypeⅡ
金属锌,%,min
94
96
95
94
95
94
94
Pb,%,max
0.15
0.01
0.06
0.15
0.01
0.01
Cd,%,max
0.1
0.01
0.1
Fe,%,max
0.05
0.02
0.02
D50,µm
2-6
3.2-4.5
3.5-6
D99.5,µm,max
25
25
细度,µm,max
40
30
30
40
40
40
30
45µm筛余物,%,max
3
0.05
0.05
trace
0.02
0.5
由于各用户按照各自的配方将锌基料制成涂料后测试其细度，和直接用锌基料和分散剂两个组分测试的细度有少许差异，但根据双方多次实验，本标准中各规格对应的细度值都能符合用户的要求。
3.3试验方法
3.3.1化学成分的检验
锌基料的全锌的检验分析方法按照GB/T6890附录A的规定进行。
金属锌的检验分析方法按照GB/T6890附录B的规定进行，其中二氧化碳的制备按照B4.1.1操作。
压缩的二氧化碳气体在市场上容易获取，且成本低，按照此方法操作更为简便，且减少了一个可能产生误差的环节。
杂质的检验分析方法按照GB/T12689.12的规定进行，此标准使用电感耦合等离子体原子发射光谱分析仪进行检测，原有国际标准为使用原子吸收光谱仪检测。
相对于原子吸收光谱仪，电感耦合等离子体原子发射光谱分析仪的检出限更低，可以同时分析多个元素，检测效率高，已被检测机构和生产企业单位广泛使用。
3.3.2粒度的测定方法
3.3.2.1锌基料粒度分布的检验分析方法按照GB/T21782.13（等效采用ISO8130-13）的规定进行。
由于粉末颗粒本身形状的复杂性，使得粒度的分析及其表征涉及诸多理论和测试方法。
为了不断满足现代科学技术和生产实践发展中对颗粒粒度测试的需要，已经发张了许多基于不同工作原理的颗粒粒度测试仪器，它们各有不同的特点和应用范围。
由于粉末实际颗粒的形状通常不是标准的球形，因此在颗粒粒径测试领域，对非球形颗粒，通常以等效粒径来表征颗粒的粒径。
等效粒径是指当一个颗粒的某一物理特征与同质球形颗粒相同或相近时，就用该球形颗粒的直径代表这个实际颗粒的直径。
因此，粒径是表征单个颗粒大小的参数，对非球形颗粒它是一个相对值。
而粒径分布是表征颗粒群的参数，是一个统计值，反映了组成颗粒群中所有颗粒大小的规律。
根据不同的测试方法，等效粒径可分为等效筛分径（筛分法的粒径）、等效沉速径（沉淀法的粒径）、等效投影面积径（显微镜法的粒径）、等效体积径（光学法的粒径）等。
基于不同物理原理的测试方法对等效粒径的定义不同，因此各种测试方法得到的测量结果之间无直接的对比性。
本标准所采用的激光法是基于颗粒能使光产生散射这一物理现象来测量颗粒的粒径及粒径分布的，来自光源的光束穿过待测颗粒产生散射，用多元检测器测量颗粒在各个角度的散射光信号，然后用合适的光学模型和数学程序将散射信号进行转换和处理，就可以得出此颗粒群在各粒径范围的百分数。
按仪器接收的散射信号可以分为衍射法，角散射法，全散射法，光子光谱法等。
其中以激光为光源的激光衍射法发展最为成熟，在颗粒测量技术中已经得到普遍的应用。
与上述筛分法、沉淀法、显微镜法等各种方法相比，激光衍射法的特点是：
（1）适用性广；
（2）测试范围广，国际标准ISO13320-1ParticleSizeAnalysis-LaserDiffractionMethod中规定激光衍射散射法的应用范围为0.1-3000um；（3）准确性高，重复性好；（4）测试速度快；（5）可进行在线测量；（6）干法的测试不产生废液，更环保。
以下为FZ500（25）型锌基料的激光衍射法粒径分布图：
图1
HELOS（H3103）&RODOS,R3:
0.5/0.9...175µm2014-05-28,10:
42:
56,218
x10=2.08µmx50=4.20µmx90=8.27µmSMD=3.66µmVMD=4.81µm
x99=14.44µmx99.5=16.21µm<10um=94.86%
cumulativedistribution
x0/µmQ3/%x0/µmQ3/%x0/µmQ3/%x0/µmQ3/%
0.900.003.7040.7715.0099.2761.00100.00
1.100.054.3051.8818.0099.8473.00100.00
1.300.715.0063.2221.00100.0087.00100.00
1.502.236.0075.7225.00100.00103.00100.00
1.805.687.5087.0330.00100.00123.00100.00
2.2011.789.0092.7936.00100.00147.00100.00
2.6019.0810.5095.8943.00100.00175.00100.00
3.1028.9412.5098.0651.00100.00
densitydistribution（log.）
xm/µmq3lgxm/µmq3lgxm/µmq3lgxm/µmq3lg
0.670.003.391.5413.690.1555.780.00
0.990.013.991.7016.430.0766.730.00
1.200.094.641.7319.440.0279.690.00
1.400.255.481.5822.910.0094.660.00
1.640.436.711.1727.390.00112.560.00
1.990.708.220.7332.860.00134.470.00
2.391.019.720.4639.340.001
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