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                    一種鋼材防腐涂層新技術

                    作者: 來源: 日期:2019/12/8 16:12:43

                    鋼結構的腐蝕造成了巨大的經濟損失和安全隱患,鋪設防腐蝕涂層是應對這個問題的一種有效措施。從目前的研究成果看,要想對鋼鐵結構件進行長期的腐蝕防護,熱噴涂技術是最為經濟有效的防護方法。早期曾采用純Zn、純Al涂層對鋼結構進行腐蝕防護。熱噴涂純鋅涂層有很好的陰極保護作用,但對氯離子較為敏感,在海水或氯離子含量較高的環境中,其耐蝕性能有所降低。熱噴涂純Al涂層具有硬度高、耐腐蝕和抗沖蝕性能好的特點,但容易發生點蝕,并且對機械創傷較敏感。熱噴涂Zn-Al涂層則很好地結合了兩者的優點,具有比純Zn或純Al涂層更為優異的防腐蝕效果。研究表明,在Zn-Al合金中添加少量的Mg可進一步提高涂層的抗腐蝕能力。業內普遍認為,用電弧噴涂方法制備Zn-Al-Mg涂層是目前最為有效的鋼材防腐技術 一,電弧噴涂技術的改進 電弧噴涂是利用燃燒于兩根連續送進的金屬絲之間的電弧來熔化金屬,用壓縮空氣把熔化的金屬霧化,并對霧化的金屬粒子加速使它們噴向基體形成涂層。高速電弧噴涂技術是在普通電弧噴涂基礎上,根據空氣動力學原理,優化了電弧噴槍的設計,使得霧化粒子能夠獲得更高的速度,因而噴涂效率高,更換噴涂絲材方便,安全系數高,涂層孔隙率顯著降低,涂層的結合強度增大,有利于大規模推廣應用。電弧噴涂只能采用導電的絲材進行噴涂,同時塑性差的、高硬的材料無法制成絲材使用,從而一定程度上限制了電弧噴涂可選材料的范圍。粉芯絲材的開發應用解決了這一問題,拓寬了電弧噴涂技術的應用領域。 二,Zn-Al-Mg涂層的成分優化 研究發現,Zn-Al合金中加入適量的Mg,能顯著改善涂層的耐蝕性。電弧噴涂制備的Zn-Al-Mg合金涂層呈典型的層狀結構,涂層中交替存在著富Zn相和富Al相,結合了兩者的防腐功能,并降低了Zn的氧化燒損,減少了對人體的危害。由于噴涂時液態金屬熔滴在高速氣流剪切力和反應熱梯度作用下,加劇了熔滴的氧化,在涂層中相互堆疊的扁平顆粒之間和扁平顆粒的內部形成一定量的氧化物,大部分是以氧化物薄膜的形式存在,并與顆粒之間的截面結合良好,沒有出現孔隙和裂紋。這些氧化物是耐蝕性極強的尖晶石結構氧化物,它們在腐蝕過程中轉化為更為致密的尖晶石氧化物的水合物,呈極為細小的針狀,堵塞孔隙,切斷了腐蝕通道,阻止了腐蝕反應的進行,從而表現出更加明顯的自封閉效果。即使涂層由于外界因素出現了局部剝落,其致密的腐蝕產物也可以很快填補缺陷,避免基體與外界直接接觸,從而有效地保護基體。 此外,研究還發現,在Zn-Al-Mg合金涂層中加入稀土元素可以細化晶粒,減小霧化熔滴尺寸,使涂層中的扁平顆粒厚度明顯變薄,組織更為致密均勻,減少了孔隙率,從而使涂層的耐蝕性能得到進一步提高。    

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