制备方法及性能评估——耐蚀涂层优化

2023-06-18 理论教育版权反馈

【摘要】：目前，电弧喷涂技术是国内发展最快、普及程度最高的热喷涂技术之一。表4-15 BP400电弧喷涂Al及其合金的参数设置表4-16 BP400电弧喷涂Zn及其合金的参数设置喷涂的Zn涂层的耐酸性较弱，适用于pH6～12范围内的环境。

热喷涂涂层可以为在腐蚀环境下工作的机器零部件提供防护保护。但零部件所处的腐蚀环境千变万化，包括干燥大气、海洋大气、城市大气、工业大气、土壤环境、淡水环境、海水环境、腐蚀性气体、腐蚀性液体等。在不同的腐蚀环境中需要选择最合适的涂层材料和热喷涂工艺来满足其防护要求。其中，采用电弧喷涂技术制备Al、Zn及其合金防腐涂层的应用最为广泛，特别是防止钢铁在空气、淡水或盐水中的腐蚀非常有效，已在钢架结构、桥梁、输电塔、海洋工程、煤矿井筒、罐体内壁、船体、热电厂锅炉“四管”等方面获得广泛应用。目前，电弧喷涂技术是国内发展最快、普及程度最高的热喷涂技术之一。

1.电弧喷涂Al及其合金的参数设置

采用美国Praxair公司生产的BP400型电弧喷涂设备喷涂Al及其合金的基本参数设置见表4-15。

2.电弧喷涂Zn及其合金的参数设置

采用美国Praxair公司生产的BP400型电弧喷涂设备喷涂Zn及其合金的基本参数设置见表4-16。

表4-15 BP400电弧喷涂Al及其合金的参数设置

表4-16 BP400电弧喷涂Zn及其合金的参数设置

喷涂的Zn涂层的耐酸性较弱，适用于pH6～12范围内的环境。如果工件处于酸性条件，选择铝涂层具有更好的耐蚀性能。

在喷涂Zn涂层时，需要注意锌烟雾是有毒的，一定要保证有良好的通风条件，同时要特别注意呼吸系统的防护。

3.耐蚀涂层的选择

采用电弧喷涂Al、Zn涂层进行防腐处理时，常用的涂层选择方案见表4-17。在表4-17涂层选择一栏中，Al、Zn前面的数字代表该涂层的厚度，单位为mil（1mil=25.4μm），如数字3代表该涂层厚度为3mil（76.2μm）；Al、Zn后面的字母代表该涂层所需要的封孔处理方法。关于涂层的封孔处理，可参见4.5.1节。根据不同环境的特性，又可将各种环境细分为表4-18所列的10种环境。

表4-17 常用的防腐涂层

表4-18 腐蚀环境分类

关于耐蚀涂层使用寿命与环境之间关系参见表4-19。根据工作环境状况以及所期望的第一次维护涂层时的使用寿命要求，可根据表4-19来确定耐蚀涂层选择方案。

表4-19 耐蚀涂层与环境及使用寿命关系

注：1.涂层选择一栏代号含义同表4-17。

2.表示第一次维护时间＞20年；表示第一次维护时间为10～20年；表示第一次维护时间为5～10年；表示第一次维护时间＜5年。

① 对环境5来讲，所推荐的涂层方案及其寿命与其相对应的完全暴露环境一致，在空气“死角”处，涂层厚度可增加25%，但不推荐涂层与油漆组合在一起的防腐方案。

② 只有在浸泡环境中需要最好的防腐效果，且6Al/vc或6Zn/vc涂层均不能满足要求时才采用，使用时必须能够接受煤焦油表面。

根据表4-19，就可确定相关零件在各类环境条件下的防腐涂层体系。例如，在海湾工作的钢制信号浮标，不采用长效防腐处理时，经常需要清洗和重新涂漆，工作量很大，希望寻找一种长效防腐方法来达到维护次数尽可能少、使用寿命尽可能长的目的。在该条件下，涂层体系选择过程如下：首先，由于钢制浮标的工作环境是长期浸泡在海水中，由表4-19可知，其相对应的工作环境为9号环境；其次，根据表4-19，环境9所对应的第一次维护寿命超过20年的涂层方案是6Al/vc；第三，结合封孔处理，可将涂层方案确定为：喷涂6mil（152.4μm）厚的Al涂层，并在喷涂后采用乙烯树脂聚合物进行封孔处理，即可达到预期目的。

制备方法及性能评估——耐蚀涂层优化

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