热喷涂技术在钢铁结构件防腐方面的应用（二）

点击数：790发布时间：2022-04-30 00:00:00　

用于防腐目的的热喷涂涂层主要是锌涂层、铝涂层、锌合金及铝合金涂层。它们对钢铁材料的保护机理主要有二个：一是具有与涂料涂装防腐机理类似的阻挡腐蚀介质的隔离作用，二是具有通过涂层材料自我牺牲实现的阴极保护作用。根据电化学理论，锌、铝及其合金涂层的电极电位较钢铁材料低，在有电解液存在的条件下，这些涂层为阳极性材料，钢铁为阴极性材料，它们间形成腐蚀原电池。在腐蚀过程中，阳极材料（涂层）通过自身的牺牲实现对阴极材料（钢铁）的保护。由于锌或铅涂层的腐蚀产物能有效地减缓腐蚀速度，所以涂层的消耗也是很缓慢的，可以较长时间的保护钢铁基体。锌、铝及其合金涂层在许多环境下对钢铁材料都有很好的保护作用。相对来说，由于铝涂层内部微粒表面覆盖有坚韧的氧化膜，铝涂层的寿命更长。与锌相比铝涂层的缺点是对钢铁材料的动态电化学保护效果远不如前者。涂层选择的基本原则是：锌涂层在ph =6 12的环境介质中具有很好的耐腐蚀性能，铝涂层在ph =4 9的环境介质中的耐腐蚀性能表现良好。铝涂层适用于弱酸条件、升温条件（温度高于66℃）及海洋环境下工作的钢铁结构件。锌涂层适用于矿井、淡水、大气及土壤中钢铁构件的保护2与传统防腐方法比较目前国内外使用最多的钢铁结构件防腐方法是有机涂料涂装，涂装防腐主要基于隔离原理。显然只有当涂层将钢铁基体与腐蚀环境完全隔离时，涂层才能有效地保护钢铁材料免于腐蚀。但是几乎所有的有机涂料涂层都存在许多微小的针孔。当外界的腐蚀介质，如水分子，通过这些孔隙渗透达钢铁基体的表面时，腐蚀就在涂层与钢铁基体的界面处开始发生。钢铁腐蚀产生的腐蚀产物体积将膨胀20倍，其结果是在涂层中出现蚀痕、鼓泡和剥脱，最终导致腐蚀防护体系的失效。为了维持涂层对钢铁基体的保护作用，通常每隔几年就要对钢铁构件重新涂装一遍，在腐蚀严重的环境下甚至每年都要涂装一遍。涂装方法的另一个缺点是污染环境。目前，西方国家对使用有机涂料的限制越来越严格。相对来说，与涂料涂装相比热喷涂防腐技术有许多优越之处。它们在众多的服役环境中都可以对钢铁基体进行有效地保护，可以实现在20年内的免维护和40年内的少维护。热喷涂锌或铝涂层的寿命与涂层的厚度成正比。通过控制涂层的厚度，可预测涂层的保护年限。此外，它们对环境的污染远小于涂装方法。虽然热喷涂方法的第一次施工成本高于涂装，但是折算到构件全部使用期内的年平均维护成本则远小于有机涂料涂装方法。许多国家按照国际通用的计算方法已经证实了这一点。与有机涂料施工工艺相比，热喷涂防腐施工要复杂一些。首先，它要求一些专用的喷涂设备及辅助装置，而且对施工操作人员的技能要求更高些。

电镀锌、铝及热浸铝也是很好的防腐方法，它们也是通过自身牺牲对钢铁基体施加阴极保护。由于电镀槽、热浸锅的容积限制，这些工艺只适用于较小体积工件的批量生产。此外，对于自我消耗的阳极涂层来说，涂层的厚度直接关系到防腐体系的使用寿命。由于电镀锌的沉积速度很慢，镀层较薄，其镀层厚度通常仅有几微米到几十微米。在许多腐蚀环境中，镀层的维持时间相对较短。热浸锌或铝的镀层比电镀锌厚，但由于在加工过程中会有部分铁溶入锌液或铝液，使得热浸锌镀层或热浸铝镀层中铁含量增加，降低了镀层的防护效果。与上述方法比较，热喷涂防腐涂层既可到现场施工，又可在工厂车间内生产，设备简单，移动方便。热喷涂操作与喷漆类似，生产效率高，操作容易、灵活。涂层的厚度容易控制，可根据需要设计涂层厚度。此外，热喷涂得到的锌或铝涂层中杂质含量低，耐蚀性好，保护周期长。

许多场合下，热喷涂涂层与涂料涂装联合应用可得到更好的防护效果。原因是喷涂层的表面凸凹不平，且有很多孔隙，涂料涂装在喷涂层表面将渗入孔隙，使涂层与基体牢固结合。这样，既可起到封闭热喷涂涂层孔隙的作用，又可增加涂料的结合强度。