热喷涂锌、铝及其合金长效防护复合涂层的性能及应用-江阴市锦鸿表面处理材料厂

　　由于钢铁结构件长期处在各种气氛（包括海洋、工业城市、田野、矿井）、不同水质（海水、淡水）的浸渍和不同的浸蚀环境中，均受不同程度的腐蚀而失效。据资料介绍，全世界每年生产的钢铁约有十分之一变成铁锈，大约有30%的钢铁设备因腐蚀而失效。工业发达的国家，每年由于金属腐蚀所造成的直接经济损失约占国民经济总产值的2~4％，我国这方面的经济损失每年也达数千亿元。

热喷涂锌、铝及其合金涂层，外加封闭处理，就可以制备长效防护复合涂层。有效防护期一般可达20~30年，最长有效记录国外已有60年之久的记录。随着我国热喷涂技术的发展与提高，锌、铝及其合金涂层将逐渐取代了传统的刷油漆工艺。该项技术已在国民经济各领域得到了广泛应用，取得了良好的经济效益，且应用前景广阔。

1. 锌、铝及其合金涂层的防护机理

1.1 锌、铝涂层腐蚀速率

　　研究表明，钢铁件在大气和水介质中由于电化学腐蚀原因，在没有保护的情况下，碳钢的平均腐蚀速率比锌高5~20倍，比铝高40~100倍。采用普通的油漆防护时，由于漆膜与钢铁基体的粘附强度低，耐冲刷和颗粒磨损能力低，使用过程中老化变质等原因，往往容易造成局涂层脱落、损坏，而使钢铁基体锈蚀，导致油漆层大面积起泡脱落，致使短期内防护失效。

图1 碳钢在不同腐蚀环境中的渗透深度与暴露时间曲线

1-工艺大气　　2-海洋大气其　　3-乡村大气

材料	平均腐蚀速率（μm/年）
材料	乡村大气	城市大气	工业大气	海洋大气
碳钢	4~65	23~71	26~175	26~104
锌	0.2~3	2~16	2~16	0.5~8
铝	0~0.1	~1	~1	0.4~0.6

表1 碳钢、锌和铝在各种大气中的腐蚀速率

1.2 锌、铝涂层的特点

　　热喷涂锌、铝及其合金涂层对钢铁基体有双重保护作用。一方面，可以象涂料那样（尤其是经过封闭处理的涂层）起着物理覆盖作用，将钢铁与水和空气等腐蚀介质隔离开来，从而起到防护作用。另一方面，由于锌和铝的电化学性能比较活泼，电极电位比铁低，在这个腐蚀电池中，锌或铝是负极，铁则为正极，锌、铝失去电子，变成离子进入电介质溶液中而被腐蚀，其自由电子流向钢铁，使钢铁极化而受到保护。

　　由于热喷涂时锌或铝呈熔融液滴喷射到经过糙化处理的钢铁表面上，熔滴有较大的热能，获得比有机涂层更牢固的结合强度，而且耐磨不会老化，因而具有更长的保护周期。

　　铝是一种活性很强的金属，很容易与氧结合，生成一层致密、坚硬的氧化保护层，有效地防止铝涂层进一步氧化。而且喷涂过程中，铝变成负电性更强的活化状态，能更好地对钢铁基体起阴极保护作用。