电弧喷涂锌铝合金涂层的防腐机理和应用现状

2017-03-07王金辉中信戴卡股份有限公司河北秦皇岛066000

化工管理 2017年19期

王金辉(中信戴卡股份有限公司，河北秦皇岛 066000)

王金辉(中信戴卡股份有限公司，河北秦皇岛 066000)

锌铝合金涂层是一种应用十分广泛的防腐手段，在金属材料表面喷涂锌铝合金涂层，可以对金属材料实施有效的保护，能够预防金属材料的腐蚀，从而有利于延长金属材料的使用寿命，也有利于减少金属材料的维护与保养成本。电弧喷涂是一种较为常用的热喷涂技术，电弧喷涂锌铝合金涂层是现阶段防腐性能最好的涂层之一，在我国有着良好的发展前景与广阔的发展空间。本篇论文中，笔者主要对电弧喷涂锌铝合金涂层的防腐机理进行了探讨，并分析了电弧喷涂锌铝合金涂层的应用现状，以供参考。

电弧喷涂；锌铝合金涂层；防腐机理

0 引言

电弧喷涂是一种较为常用的热喷涂技术，随着科学技术的不断进步，热喷涂技术也取得了一定的改进与完善，并得到了越来越广泛的应用，其在实际应用过程中表现出了不可替代的优势，合理选择喷涂材料，有利于改善与提升金属材料表面的耐腐蚀性，从而有利于延缓金属材料的腐蚀速率。电弧喷涂锌铝合金涂层是一种性能十分理想的防腐涂层，具有良好的附着性、塑性，因此，变形前后的耐腐蚀性保持不变。热镀锌铝合金涂层中含有锌、铝以及微量的稀土元素，相比较于常规热镀锌，热镀锌铝合金涂层的耐大气腐蚀特性较好，且涂敷性较好，因此能够使涂层、合金层之间的结合长期保持稳定。

1 电弧喷涂锌铝合金涂层的防腐机理

对于金属材料来说，最为常见的一种腐蚀类型便是电化学腐蚀，海水、淡水、土壤以及大气环境等，均会导致金属材料发生电化学腐蚀。为了有效提升金属材料的耐腐蚀性，可以应用两种措施：一是按照钝化机理理念，利用阳极保护法来提高铁(Fe)的电极电位；二是按照极化机理理念，采取阴极保护法来降低铁(Fe)的电极电位[1]。

1.1 铝含量对电弧喷涂锌铝合金涂层性能的影响

一般来说，普遍认为为加强电弧喷涂锌铝合金涂层的耐腐蚀性能，必须遵循百分之三十的标准来严格控制锌铝合金涂层中铝的质量分数。然而，由于锌、铝两种材料之间的密度存在着很大的差异，导致锌铝合金的生产难度大幅度增加，基于这样的原因，就现阶段来说，我国依然尚未生产出相应质量配比的锌铝合金。目前，可以成功生产的锌铝合金主要有2种，一种是锌、铝质量分数比为百分之八十五比百分之十五的锌铝合金，另一种锌、铝质量分数比为百分之八十比百分之二十的锌铝合金[2]。经过近年来的不断发展，电弧喷涂技术也取得了一定的改进与完善，其喷涂丝材除了实心丝材之外，也研发了一些新型的、性能更加优越的耐腐蚀粉芯丝材。粉芯丝材主要由外皮与粉芯两个部分组成，外皮通常情况下是金属外皮，例如各种类型的金属以及合金粉末等；粉芯丝材充分发挥了粉末和丝材两者的优势。一般情况下，改变了粉末成分之后，便可以实现涂层性能的改进与优化，同时也可以满足柔性加工制造的要求。总而言之，粉芯丝材的研发与应用，在很大程度上拓展了高速电弧喷涂材料的应用范围。

1.2 电弧喷涂锌铝合金涂层在氯离子环境下的防腐机理

我国相关研究学者在对百分之三氯化钠溶液中锌铝合金的电化学行为进行研究的时候发现，在室温环境中时，锌在铝中的最大溶解度仅为百分之二，在锌含量逐渐增加的过程中，沿着晶间偏析富锌成分，从而在晶界出现了一些伪共晶组织，这也就代表着铝、锌形成了固溶体区域。基于此，通常情况下可以将锌铝合金的溶解过程划分为溶解、沉积以及再溶解[3]。固溶体区域中的锌和铝进行比较，是阳极性组分，但是与固溶体相比，富锌成分也属于阳极性组分，究其原因在于，根据电偶腐蚀原理的要求来看，通常情况下会对电解质接触界面处存在的锌原子、富锌成分进行优先溶解，从而导致锌铝合金表面出现了点蚀孔，这就破坏了锌铝合金表面氧化膜的致密性、完整性，接下来便会对锌铝合金表面进行均匀溶解，经过一系列的反应之后，锌铝合金表面便会形成一层高电阻表面膜。除此之外，析出的物质还可以对锌铝合金表面氧化膜产生剥离的作用，从而暴露出一层新鲜的锌铝合金表面，使得锌铝合金表面的点蚀孔进一步扩大，破坏了锌铝合金表面氧化膜的致密性、完整性之后，又对其进行修补，这就构建了一个不断的循环。

2 电弧喷涂锌铝合金涂层的应用现状

电弧喷涂是一种较为常用的热喷涂技术，热喷涂技术在实际应用过程中表现出了非常多的优势，其中，最为明显的一项便是其有利于加强金属材料表面的防腐蚀效果，通过与金属材料的结合，同时合理选择适合的喷涂材料，从而可以有效改善、加强金属材料的耐腐蚀性[3]。锌铝合金涂层就是一种性能优越的喷涂材料，其中含有锌、铝以及微量的稀土元素，相比较于常规热镀锌，热镀锌铝合金涂层的耐大气腐蚀特性较好，且涂敷性较好，因此能够使涂层、合金层之间的结合长期保持稳定。在热喷涂防腐涂层中，电弧喷涂锌铝合金涂层的地位非常重要，同时也是耐腐蚀性能最为优越的涂层之一，其具有非常广泛的应用范围、十分理想的性能以及比较优越的经济性，因此得到了越来越广泛的应用，电弧喷涂锌铝合金涂层比较适用于室外大型工程结构的防护。通过进行研究发现，电弧喷涂锌铝合金土层能够充分发挥铝涂层的钝化保护作用、锌涂层的阴极保护作用，同时，也有利于降低氧化锌烟雾、氧化烧损对环境及人体造成的影响，在很大程度上提升了涂层沉积效率，从而有利于延长金属材料的使用寿命，也有利于减少金属材料的维护与保养成本。未来发展中，锌铝合金涂层有可能将会逐步取代传统的油漆等重防腐涂料，在金属材料的防腐保护中得到更好的应用。

我国相关学者对热喷涂锌铝合金涂层对钢结构的防护作用进行了实验研究，发现，多种钢结构防护涂层中，在淡水、海水以及大气等条件下，只有锌铝合金涂层、锌涂层、铝涂层可以确保钢结构的防腐寿命能够超过20年，同时，锌铝合金涂层也比较适用于对一些基础装备、基础设施的各种大型钢结构构件进行防腐保护[4]。与此同时，也有相关学者对电弧喷涂防腐技术在桥梁工程中的应用情况进行了研究与分析，通过对比分析目前桥梁工程中应用比较广泛的2种防腐技术，结果发现电弧喷涂锌铝合金涂层的免维护寿命高达20年至50年，而重防腐涂料涂层的免维护寿命仅为15年左右[5]。就现阶段来说，我国已经将电弧喷涂锌基防腐涂层、电弧喷涂铝基防腐涂层以及电弧喷涂锌铝合金涂层应用于数百座桥梁工程中，且均得到了较为理想的防护效果。除此之外，还有一些学者对电弧喷涂技术在电厂中的应用情况进行了研究，结果发现，相比较于传统重防腐油漆涂层，电弧喷涂锌铝合金涂层在电厂各种循环管路、钢结构长效防腐体系中的有效应用，不仅可以提升防护效果，且免维护寿命高达30年以上，同时，在30年的免维护寿命之后，维护工期相对较短，维护难度也相对较小，因此得出结论为电弧喷涂锌铝合金涂层可以得到经济效益、社会效益的双赢。