锌铝材料的热喷涂

电弧喷涂防腐技术经济效益分析
4 热喷涂防腐技术的应用
➢ 桥梁工程 英国的许多大桥都有25年以上的喷锌防腐蚀经验 国内自90年代起，千岛湖南浦大桥、长江黄柏河 大桥、下牢溪大桥、广州机场三元里立交桥、徐 连高速公路邳州运河大桥
➢ 水利电力工程 输电铁塔 水工钢结构防腐：淮河入海水道滨海枢纽、三峡 水利枢纽
锌、铝及其合金的热喷涂 钢结构防护技术
主要内容
1. 热喷涂技术简介 2. 防护原理与材料 3. 电弧喷涂工艺 4. 应用
1 热喷涂技术简介
热喷涂技术简介 个热喷涂方法概述 热喷涂涂层特点 热喷涂防腐
1.1 热喷涂技术按热源分类
1.2 火焰喷涂 Flame spraying
氧乙炔火焰喷涂是最早的一种喷涂方法，具有设 备简单、工艺成熟、操作灵活、投资少、见效快 的特点
1.4 等离子体喷涂
当某种气体如氮、氩、氢及氦等通过一压缩电弧 时产生电离而形成电中性的等离子体(是物质除气、 液、固态外的第四态)
温度高、结合强度高 是制备陶瓷涂层的最佳工艺
2 防护原理与材料
腐蚀原理：电化学腐蚀 锌铝层的两种基本防护作用
机械隔离、阴极保护 金属材料选择 封闭材料
铝喷涂层厚度为0.08mm ~0.15mm时，可以在海 水、苛刻的海洋与工业大气中提供19年以上的完 全的基体金属防护
未封闭的锌喷涂层厚度至少需要0.30mm，才可以 在海水中提供19年以上的完全的金属防护。在苛 刻的海洋与工业大气中厚度至少需要0.23mm，封 闭的锌喷涂层厚度需要0.08mm ~0.15mm
钢与锌覆盖层构成微电池，锌的电极电位比铁较负， 锌覆盖层成为牺牲性阳极(Sacrificial anode/ coating) 受到腐蚀，钢基体为阴极，只起传导电流的作用， 受到保护
铝的电极电位比锌更负，应该有更强的阴极保护作 用。但有研究认为，铝表面生成的三氧化二铝薄膜 使覆盖层电极电位Leabharlann Baidu高，影响了铝的阴极保护作用
2.1 电化学腐蚀
阳极：氧化反应 Fe – 2e = Fe2+ 阴极：还原反应 1/2O2 + H2O +2e = 2OH-
形成铁锈： 2 Fe2+ + 1/2O2 + 4OH- = Fe2O3 + 2 H2O
2.2 机械隔离
表1 铝、锌、碳钢在几种大气中的腐蚀速率
2.3 阴极保护 Cathodic protection
市场开发建议
热喷涂防腐前景无疑是光明的，应该面向重点建 设工程，如：跨海大桥、海上工程、水利工程 （运河）、大型石油化工设备设施
如何取得工程业主、设计方、施工方（防腐工程 公司）的认可
产品要获得的质量许可与认证，应该进一步了解 相关标准或规范：防腐、热喷涂
调研喷铝方面的应用或复合喷涂
2.4 金属材料选择
普通大气中，锌(99.9%) 覆盖层的腐蚀速度较慢， 而且有阴极保护作用，可得到理想的防腐效果
在工业大气和海洋大气环境中，不宜选用锌覆盖层 防腐, 可选择铝(99%)或铝合金(如Zn-Al15, Al-Mg5)
锌铝合金覆盖层可以保持锌铝各自的优点，使覆盖 层有更卓越的防护性能，更长的使用寿命
4 热喷涂防腐技术的应用
➢ 海洋钢结构工程 海军舰船、海上钻井平台 石油化工设备、黄岛油库油罐浮船
➢ 市政工程 照明钢结构、天安门广场国旗杆、 东方明珠的顶部钢结构及三套平台
4 热喷涂防腐技术的应用
➢ 建筑装潢医疗卫生方面 沈阳市国际商场的孔雀开屏大型壁画、 生物领域用热喷涂方法，制造人工骨骼、 医疗方面使用热喷涂方法制造的人工牙齿
可制备各种金属、合金、陶瓷及塑料涂层 但是，涂层孔隙度较大, 与基体材料的结合强度也
较低
1.3 电弧喷涂
两根丝状的金属材料之间产生电弧，产生的热使 金属丝熔化, 熔化部分由压缩空气气流雾化并喷 向基体表面而形成涂层
原理与电容器端面喷金相同 它的高效率使得它在喷涂Al、Zn 及不锈钢等大
面积防腐应用方面成为首选工艺
3.2 电弧喷涂防腐技术特点
➢ 防腐寿命长： 是重防腐油漆的 4~5 倍、热浸镀锌的 2~3 倍 与金属基体的结合力高 是火焰喷涂的 3 倍
➢ 生产效率高：是火焰喷涂的 3 ~4倍 ➢ 涂层质量好：融化温度高，融化均匀，喷涂致密
，涂层质量稳定 ➢ 可修复性强 ➢ 适合大面积防腐工程
美国焊接学会19年腐蚀实验结果
锌、铝的适用环境
3 电弧喷涂工艺
电弧喷涂同火焰喷涂相比，由于采用了电能代替气 体燃烧，大大提高了工作效率和工作安全性
喷涂层金属以机械镶嵌和微冶金方式与基体金属相 结合，在轻微的弯曲、冲击或碰撞下也能确保防腐 涂层不脱落、不起皮、结合牢固，防腐寿命可达到 50年以上
3.1 电弧喷涂工艺参数
喷涂层设计厚度与防护寿命的关系