鋅鋁合金涂層與有機(jī)涂層耐鹽霧腐蝕性對(duì)比

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1、鋅鋁合金涂層與有機(jī)涂層耐鹽霧腐蝕性對(duì)比摘要研究了鋅鋁合金涂層與有機(jī)涂層的耐鹽霧性能，在防腐涂層體系中，鋅鋁合金涂層的耐鹽霧防腐性能好于有機(jī)涂層；而在防腐防污涂層體系中由于防污漆含有銅，鋅鋁涂層與銅離子可形成原電池加速腐蝕，鋅鋁合金涂層的防腐性能差于有機(jī)涂層體系?！　　　∷窝┦铩　　　。ㄉ虾Ｕ袢A重工集團(tuán)股份有限公司涂裝技術(shù)應(yīng)用研究所，上海200125）　　　　關(guān)鍵詞：熱噴涂；鋅鋁合金；有機(jī)涂層；耐鹽霧；防腐；防污　　　　1引言　　　　金屬鋅、鋁的電化學(xué)電位比鐵低，在電化學(xué)防腐體系中發(fā)揮著重要的作用?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的噴鋅、噴鋁及各種富鋅漆對(duì)鐵基體都有良好的電

2、化學(xué)保護(hù)和屏蔽保護(hù)作用，其耐鹽霧腐蝕性能高于只有屏蔽保護(hù)作用的純有機(jī)涂層，可用于海洋環(huán)境中的長(zhǎng)效重防腐蝕涂層體系。采用熱噴涂鋅、鋁及其合金涂層對(duì)鋼鐵構(gòu)件和構(gòu)筑物進(jìn)行長(zhǎng)效防護(hù)早在20世紀(jì)20年代就己開(kāi)始應(yīng)用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類(lèi)在海洋中建造了無(wú)數(shù)固定與活動(dòng)的海上鋼鐵構(gòu)筑物，如艦船、風(fēng)力發(fā)電、海底管線、棧橋碼頭、海上石油平臺(tái)等，從20世紀(jì)中葉開(kāi)始，世界各國(guó)在不同的海域?qū)釃娡夸\鋁及其合金涂層海洋環(huán)境下長(zhǎng)期防護(hù)性能進(jìn)行了很多現(xiàn)場(chǎng)掛片暴露試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外的大量長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，熱噴涂鋅鋁及其合金涂層對(duì)于海洋環(huán)境下的鋼鐵構(gòu)筑物具有優(yōu)良的長(zhǎng)效防護(hù)性能，鋅具有

3、優(yōu)良的電化學(xué)保護(hù)性，鋁具有比鋅更好的化學(xué)穩(wěn)定性，鋅鋁合金既保留了鋅的電保護(hù)特點(diǎn)，又具有鋁的化學(xué)穩(wěn)定性能。特別是經(jīng)過(guò)適當(dāng)有機(jī)涂料封閉的噴鋅、鋁、鋅鋁合金的復(fù)合涂層對(duì)處于海洋大氣和浪花飛濺區(qū)的海洋平臺(tái)等海上鋼鐵設(shè)施是一種保護(hù)性較好的長(zhǎng)效防腐方案。　　　　2熱噴涂技術(shù)　　　　2．1熱噴涂技術(shù)原理　　　　熱噴涂是借助某種熱源（火焰或電能）將欲噴涂的金屬材料（線材或粉末）熔化，利用壓縮空氣將金屬熔滴霧化，高速?lài)娚涞浇?jīng)粗化處理的工件基體表面，熔滴在撞擊到工件表面的瞬間冷凝而形成金屬涂層。涂層的組織結(jié)構(gòu)是由互相鑲嵌、重疊的無(wú)數(shù)變形微粒機(jī)械地結(jié)合在一起，并含有一定數(shù)量

4、的孔隙結(jié)構(gòu)。涂層的孔隙率與噴涂工藝有關(guān)，涂層的結(jié)合強(qiáng)度與噴涂材料和表面處理有關(guān)。按照使用熱源的不同，熱噴涂可分為：火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂和爆炸噴涂等。根據(jù)使用材料的形態(tài)不同又可分為：線材噴涂和粉末噴涂。用于防腐目的的熱噴涂方法主要是線材電弧噴涂和線材火焰噴涂。由于電弧噴涂的生產(chǎn)率和能源利用率高、結(jié)合強(qiáng)度高，適用于各種鋼構(gòu)件的防腐蝕施工，成為涂層耐蝕性能好、應(yīng)用最廣的熱噴涂方法?！　　　?．2熱噴涂涂層防腐蝕機(jī)理　　　　用于防腐蝕目的的噴涂材料主要有鋅、鋁及其合金。它們對(duì)鋼鐵的保護(hù)機(jī)理主要有2個(gè)：①具有與涂料涂裝防腐機(jī)理類(lèi)似的阻擋腐蝕介質(zhì)滲透的隔

5、離作用；②具有通過(guò)涂層材料自我犧牲而實(shí)現(xiàn)的陰極保護(hù)作用。根據(jù)電化學(xué)理論，鋅、鋁及其合金涂層的電極電位較鋼鐵材料低，在電解液存在的條件下，這些涂層為陽(yáng)極性材料，鋼鐵為陰極性材料，它們之間形成腐蝕原電池。在腐蝕過(guò)程中，陽(yáng)極材料（涂層）通過(guò)自身的犧牲實(shí)現(xiàn)對(duì)陰極材料（鋼鐵）的保護(hù)。由于鋅或鋁涂層的腐蝕產(chǎn)物能有效地減緩腐蝕速率，所以涂層的消耗也是很緩慢的，可以較長(zhǎng)時(shí)間地保護(hù)鋼鐵基體。鋅、鋁及其合金涂層在許多環(huán)境下對(duì)鋼鐵材料都有很好的保護(hù)作用。相對(duì)來(lái)說(shuō)，由于鋁涂層內(nèi)部微粒表面覆蓋有耐腐蝕的氧化膜，鋁涂層的壽命更長(zhǎng)。與鋅相比鋁涂層的缺點(diǎn)是對(duì)鋼鐵材料的動(dòng)態(tài)電化學(xué)保護(hù)效

6、果不如前者?！?試驗(yàn)?zāi)康摹　　　〔捎脤?duì)比試驗(yàn)研究熱噴涂鋅鋁合金涂層與有機(jī)涂層在海洋環(huán)境中的耐鹽霧腐蝕性能?！　　　?對(duì)比試驗(yàn)　　　　4．1試驗(yàn)材料　　　?、旁嚢逡?guī)格：材質(zhì)為Q235或Q345鋼板，尺寸為133mm×67mm×（1.5～2.5）mm?！　　　、仆繉硬牧希簾釃娡夸\鋁合金涂層、環(huán)氧防銹漆、環(huán)氧連接漆、無(wú)錫自拋光防污漆、環(huán)氧富鋅漆、環(huán)氧厚漿漆、氟碳漆?！　　　、窃囼?yàn)設(shè)備儀器：鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱FQY025。4．2試驗(yàn)過(guò)程4．2．1樣板制作按照GB/T9271—1988《色漆與清漆標(biāo)準(zhǔn)試板》對(duì)鋼板進(jìn)行表面處理；按照GB/T1765—1979《測(cè)定耐濕

7、熱、耐鹽霧、耐候性（人工加速）漆膜制備法》制板，按照涂層方案噴涂至規(guī)定膜厚，室溫放置7d后，按照GB/T1771—1991《色漆和清漆耐中性鹽霧性能的測(cè)定》，在試板上沿對(duì)角線劃叉形劃痕，劃痕處露出金屬底板，再采用耐水自干漆封邊，并對(duì)試板進(jìn)行編號(hào)標(biāo)識(shí)，見(jiàn)表1。表1耐鹽霧試驗(yàn)涂層體系及試板數(shù)量注：A、H為防污涂層，B、C、D、E、F、G為防腐涂層。4．2．2耐鹽霧腐蝕試驗(yàn)按照GB/T1771—1991進(jìn)行2000h的耐鹽霧腐蝕試驗(yàn)。5試驗(yàn)結(jié)果5．1防污涂層2000h耐鹽霧試驗(yàn)結(jié)束1h后，正常光照下目視觀察試板表面，結(jié)果見(jiàn)圖1和表2。圖1鋅鋁合金試板與有機(jī)涂

8、層試板防污體系耐鹽霧試驗(yàn)對(duì)比表2防污涂層耐鹽霧試驗(yàn)結(jié)果5．2防腐涂層2000h耐鹽霧試驗(yàn)結(jié)束1