超音速電弧噴涂熱噴涂長效防腐涂裝工藝
一、概述
由于鋼鐵結構長期處在各種氣氛（包括海洋、工業城市、田野、礦井）、不同水質介質的侵蝕環境中，均受到不同程度的腐蝕。據資料介紹，全世界每年生產的鋼鐵約有十分之一變成鐵銹，大約有３０％的鋼鐵設備因腐蝕而失效。工業發達國家，每年由于金屬腐蝕造成的直接經濟損失占國民經濟總產值的２－４％，我國這方面的損失每年也達上千億元。
超音速電弧噴涂熱噴涂鋅、鋁及其合金涂層，外加封閉處理，就可以制備長效防護復合涂層。有效防護期一般可達２０－３０年，最長有效期外國已有６０年之久的記錄。隨著我國電弧噴涂熱噴涂技術的發展與提高，鋅、鋁及其它合金涂層將逐漸取代傳統的刷漆工藝，在某些領域里應用超音速電弧噴涂熱噴涂鋅、鋁涂層也代替了大部分熱浸鍍鋅工藝。這里以超音速熱噴涂鋅、鋁涂層為例，簡要介紹長效防腐工藝的性能。
二、鋅、鋁長效防護復合涂層的性能
１、鋅、鋁涂層的防護機理
研究表明，鋼鐵在大氣和水介質中由于電化學腐蝕原因，在沒有保護的情況下，碳鋼的平均腐蝕速度比鋅高５－２０倍，比鋁高４０－１００倍。采用普通的油漆防護時，由于油漆與鋼鐵基體的粘附強度低、耐沖刷和顆粒磨損能力低、使用過程中老化變質等原因，往往容易造成局部涂層損失脫落、而使鋼鐵基體銹蝕，導致油漆層大面積起泡脫落，致使短期內防護失效。
超音速電弧噴涂熱噴涂鋅、鋁復合涂層對鋼鐵基體有雙重保護作用。
一方面，經過封閉處理的涂層可以起到物理覆蓋作用。將鋼鐵與水和空氣等腐蝕介質隔離開來，從而起到防護作用；另一方面，當涂層有孔隙、裂紋或損壞時，由于鋅和鋁的電化學性能比較活潑，電極電位比鋼低，構成腐蝕電池時，鋅或鋁是負極，鐵是正極，鋅、鋁失去電子，變成離子進入電解質溶液中而被腐蝕，其自由電子流向鋼鐵，使鋼鐵極化而受到保護。
鋁是一種活性很強的金屬，很容易與氧結合，生成一層致密、堅硬的氧化保護層，有效的防止鋁涂層進一步氧化。而且噴涂過程中，鋁變成負電性更強的活化狀態，能更好的對鋼鐵基體起陰極保護作用。
噴涂后采用低粘度涂料，對涂層進行封孔處理并加一、二道面漆，成為以金屬為基礎的復合涂層，將進一步顯著提高涂層防蝕能力，延長保護周期。
由于超音速電弧噴涂（熱噴涂）時鋅或鋁呈熔融液噴射到經過粗化處理的鋼鐵表面上，熔融有較大的熱能，獲得比有機涂層進一步氧化。而且噴涂過程中，鋁變成負電性更強的活化狀態，能更好地對鋼鐵基體起陰極保護作用。
噴涂后采用低粘度涂料，對涂層進行封孔處理并加一、二道面漆，成為以金屬為基礎的復合涂層，將進一步顯著提高涂層防護能力，延長保護周期。
２、超音速電弧噴涂鋅、鋁涂層的特點
鋼鐵結構件采用噴涂鋅、鋁涂層加封閉涂裝保護，形成長效防護復合涂層，與一般有機涂層相比有其突出特點：
（１）防護期長：噴鋅、噴鋁復合涂層、防護有效期一般可達２０－３０年，在大氣中最長有效期國外達６０年之久的記錄，而有機涂裝的防護期一般為３－８年。
（２）結合強度比有機涂層高，達到２－３kgf/mm2。
（３）耐高溫：噴鋁涂層經擴散處理，可在９００℃高溫下抗氧化；鋅涂層亦可承受４５０℃。
（４）不存在老化變質問題。
（５）耐磨、耐沖刷、抗擦傷性能好。
３、噴鋅、噴鋁涂層的比較
噴鋅涂層是國外應用最早的一種陰極保護涂層，６０年代以前長效防護大部分采用噴鋅涂層。但是由于（１）鋅層是一種犧牲陽極材料，因此噴鋅涂層的防腐速率比噴鋁涂層高，其耐蝕期與厚度成正比，要達到長效防蝕、噴鋅涂層應有一定厚度；（２）鋅的密度（7.09/cm3）。比鋁（2.7cm3）高2.6倍，因此噴涂相同厚度的涂層，鋅的消耗量是鋁的2.6倍。國外資料報道，噴涂等效涂層厚度的情況下，鋅比鋁涂層成本貴一倍；（３）噴鋅所形成的ZnO粉塵對人體呼吸道有危害；（４）噴鋅時由于空氣中CO含量不足，不能形成穩定的ZnCO3保護膜，而易疏松的Zn(OH)2，在鋅涂層上產生許多“白銹”，腐蝕率升高；（５）由于工業區大氣、城市大氣中SO2含量較高，使雨水酸度增加，也能破壞ZnCO3膜的穩定性，使鋅涂層腐蝕速率加快。
隨著新型電弧絲材噴涂技術的發展，目前國際上大型鋼鐵構件廣泛采用噴鋁長效防護涂層。噴鋅涂層除繼續在鄉村大氣、談水和偏堿性氣氛中使用外、正逐漸被噴鋁涂層所代替。
噴鋅、噴鋁涂層腐蝕速率與其使用環境介質的PH值密切相關。一般來說，噴鋅涂層用于弱堿性條件下為好，噴鋁涂層最好用于中性或酸性條件下。
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