热喷涂复合涂层体系

点击数：815发布时间：2022-05-19 00:00:00　

目前，桥梁钢结构防腐结构主要是喷涂锌、铝及其合金等，然后在金属涂层上面涂专用的防腐封闭涂料进行封闭处理，最终形成由金属喷涂层+封闭涂层+面漆组成的重防腐体系，从而达到理想的防腐效果热喷涂防腐复合涂层的特点是：（1）耐腐蚀寿命长，其防腐寿命可以达到30~50年。（2）热喷涂层与钢材基体结合良好，即使受到一定的外力损坏也能确保防腐涂层不脱落、不起皮、结合牢固。（3）热喷锌、铝涂层防腐原理为阴极保护，在腐蚀环境下，即使防腐涂层局部破损，仍具有保护钢体的效果。（4）喷涂涂层(阳极)与钢铁基体(阴极)的面积比≥1，优于富锌涂料防腐涂层。

热喷涂所选用的防腐金属丝材一般为铝、锌或锌铝合金，原因是铝和锌的标准电极电位都比铁低（锌为-0.76V，铝为-1.67V，铁为0.77），因此Al、Zn涂层具有牺牲阳极的阴极保护作用；Al涂层还有很强的钝化作用，因此Al、Zn及其合金涂层在腐蚀介质中；腐蚀比较缓慢，具有良好的耐腐蚀性能。从理论上分析Al的自腐蚀电位比Zn低；能与钢材基体构成较大的腐蚀电位差；防腐蚀效果较为理想；在热喷涂铝的工艺中，铝与钢材基体形成机械和冶金相结合的涂层，金属铝在雾化过程中，与气流中的氧气反应，在涂层中形成致密的氧化铝保护层，有效隔离外部腐蚀介质对钢材基体的腐蚀。然而金属喷涂涂层也有其致命的缺点，那就是涂层一般都具有一定的孔隙率，因此当喷涂层是作为防腐蚀涂层时，对金属喷涂层进行封闭处理是必要的一项后处理过程。对金属喷涂层进行封闭处理，即在涂层上加封闭涂料做封孔处理，尽可能地将涂层孔隙封住，以此来获得防腐寿命更长更理想的涂层体系，形成复合涂层。封闭涂料作用一方面是填补了金属喷涂层中的微小孔隙，隔绝腐蚀介质对金属喷涂层和基体材料的侵蚀，同时它对腐蚀也起到一定的抑制作用，封闭涂层可以渗透到涂层的孔隙中，将金属喷涂层的孔隙封闭住，并在金属喷涂层表面形成一种隔离保护涂层，阻止腐蚀介质透过涂层孔隙形成穿孔腐蚀，不仅钢基体不被腐蚀，同时也保护了金属喷涂层，所以明显延长了金属喷涂层的防腐蚀寿命。；另一方面，在复合涂层中，金属铝喷涂层对钢铁基体具有阴极保护作用，同时有机涂料本身的耐腐蚀性能还会与Al涂层发生协同效应，这种在金属喷涂层上进行封闭处理后所组成的复合涂层可以获得最佳协同作用，其耐蚀寿命比金属喷涂层和封闭涂层两者单独耐蚀寿命之和要高50%~ 130 %，从而使复合涂层的耐腐蚀性能大大提高。

由电弧喷涂金属涂层和有机封闭涂层组合在一起的防护涂层体系，就称为电弧喷涂复合涂层体系。复合涂层体系的结构如图2所示，它是由阳极性金属喷涂层+涂料封闭底层+涂料封闭中间层+涂料封闭面层组成。涂料封闭底层主要起封孔作用，应与金属喷涂层有良好的相容性，能充分渗透并填充金属喷涂层的孔隙并附着良好。涂料封闭中间层是封闭和隔离层，耐蚀性好。涂料封闭面层应对腐蚀环境有适应性，能耐腐蚀和耐大气老化。根据国际公认的最佳协同效应，这种复合涂层体系的防腐蚀寿命是单一阳极性金属涂层与单一防腐蚀涂料涂层之和的1.5~2.3倍。

通过涂料的封闭处理，可以获得防护性能优异的电弧喷涂防腐蚀金属涂层＋涂料封闭的复合涂层。封闭涂料渗透至金属喷涂层孔隙中，对孔隙进行封闭处理并覆盖在金属涂层表面，可防止涂层金属裸露在腐蚀环境中。经封闭处理的金属喷涂层表面光滑，可防止灰尘和其他污染物的积聚，也更有利于涂层的清洁和维护。封闭涂层本身具有较高阻抗值，对金属喷涂层起屏蔽隔离作用，降低涂层的腐蚀速率，延缓金属喷涂层发生腐蚀的时间，延长了涂层的耐腐蚀寿命。

电弧喷涂金属涂层+封闭涂料的复合涂层体系是一种最经济的防腐蚀涂层体系。利用电弧喷涂手段制备的锌/铝等防腐蚀金属喷涂层很致密，并且表面非常清洁，在涂覆涂料之前一般不需要进行污染清理工作。具有一定粗糙度的金属喷涂层为封闭涂料提供了良好的基底，有利于最大限度的发挥封闭涂料的防护性能。

然而随着社会的不断发展和进步，现有的金属涂层复合防腐体系已经不能完全达到人们对更高防腐年限的要求，所以铝、锌丝材的基础上，研究新的丝材品种。全军装备维修表面工程研究中心研究开发了添加稀土元素的铝丝材，使喷涂层的结合强度和致密度明显提高，从而使涂层的防腐年限大大增加，具有显著的经济和社会价值。