金屬鋅、鋁的電化學電位比鐵低，在電化學防腐體系中發(fā)揮著重要的作用�，F在廣泛應用的噴鋅、噴鋁及各種富鋅漆對鐵基體都有良好的電化學保護和屏蔽保護作用，其耐鹽霧腐蝕性能高于只有屏蔽保護作用的純有機涂層，可用于海洋環(huán)境中的長效重防腐蝕涂層體系。采用熱噴涂鋅、鋁及其合金涂層對鋼鐵構件和構筑物進行長效防護早在20世紀20年代就己開始應用。隨著經濟的發(fā)展，人類在海洋中建造了無數固定與活動的海上鋼鐵構筑物，如艦船、風力發(fā)電、海底管線、棧橋碼頭、海上石油平臺等，從20世紀中葉開始，世界各國在不同的海域對熱噴涂鋅鋁及其合金涂層海洋環(huán)境下長期防護性能進行了很多現場掛片暴露試驗和實際應用。國內外的大量長期現場試驗證明，熱噴涂鋅鋁及其合金涂層對于海洋環(huán)境下的鋼鐵構筑物具有優(yōu)良的長效防護性能，鋅具有優(yōu)良的電化學保護性，鋁具有比鋅更好的化學穩(wěn)定性，鋅鋁合金既保留了鋅的電保護特點，又具有鋁的化學穩(wěn)定性能。特別是經過適當有機涂料封閉的噴鋅、鋁、鋅鋁合金的復合涂層對處于海洋大氣和浪花飛濺區(qū)的海洋平臺等海上鋼鐵設施是一種保護性較好的長效防腐方案。

    2熱噴涂技術

    2．1熱噴涂技術原理

    熱噴涂是借助某種熱源（火焰或電能）將欲噴涂的金屬材料（線材或粉末）熔化，利用壓縮空氣將金屬熔滴霧化，高速噴射到經粗化處理的工件基體表面，熔滴在撞擊到工件表面的瞬間冷凝而形成金屬涂層涂層的組織結構是由互相鑲嵌、重疊的無數變形微粒機械地結合在一起，并含有一定數量的孔隙結構。涂層的孔隙率與噴涂工藝有關，涂層的結合強度與噴涂材料和表面處理有關。按照使用熱源的不同，熱噴涂可分為：火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂和爆炸噴涂等。根據使用材料的形態(tài)不同又可分為：線材噴涂和粉末噴涂。用于防腐目的的熱噴涂方法主要是線材電弧噴涂和線材火焰噴涂。由于電弧噴涂的生產率和能源利用率高、結合強度高，適用于各種鋼構件的防腐蝕施工，成為涂層耐蝕性能好、應用最廣的熱噴涂方法。

    2．2熱噴涂涂層防腐蝕機理

    用于防腐蝕目的的噴涂材料主要有鋅、鋁及其合金。它們對鋼鐵的保護機理主要有2個：①具有與涂料涂裝防腐機理類似的阻擋腐蝕介質滲透的隔離作用；②具有通過涂層材料自我犧牲而實現的陰極保護作用。根據電化學理論，鋅、鋁及其合金涂層的電極電位較鋼鐵材料低，在電解液存在的條件下，這些涂層為陽極性材料，鋼鐵為陰極性材料，它們之間形成腐蝕原電池。在腐蝕過程中，陽極材料（涂層）通過自身的犧牲實現對陰極材料（鋼鐵）的保護。由于鋅或鋁涂層的腐蝕產物能有效地減緩腐蝕速率，所以涂層的消耗也是很緩慢的，可以較長時間地保護鋼鐵基體。鋅、鋁及其合金涂層在許多環(huán)境下對鋼鐵材料都有很好的保護作用。相對來說，由于鋁涂層內部微粒表面覆蓋有耐腐蝕的氧化膜，鋁涂層的壽命更長。與鋅相比鋁涂層的缺點是對鋼鐵材料的動態(tài)電化學保護效果不如前者。

    3試驗目的

    采用對比試驗研究熱噴涂鋅鋁合金涂層與有機涂層在海洋環(huán)境中的耐鹽霧腐蝕性能。

    4對比試驗

    4．1試驗材料

    ⑴試板規(guī)格：材質為Q235或Q345鋼板，尺寸為133mm×67mm×（1.5～2.5）mm。

    ⑵涂層材料：熱噴涂鋅鋁合金涂層、環(huán)氧防銹漆、環(huán)氧連接漆、無錫自拋光防污漆、環(huán)氧富鋅漆、環(huán)氧厚漿漆、氟碳漆。

    ⑶試驗設備儀器：鹽霧腐蝕試驗箱FQY025。

4．2試驗過程

    4．2．1樣板制作

    按照GB/T9271—1988《色漆與清漆標準試板》對鋼板進行表面處理；按照GB/T1765—1979《測定耐濕熱、耐鹽霧、耐候性（人工加速）漆膜制備法》制板，按照涂層方案噴涂至規(guī)定膜厚，室溫放置7d后，按照GB/T1771—1991《色漆和清漆耐中性鹽霧性能的測定》，在試板上沿對角線劃叉形劃痕，劃痕處露出金屬底板，再采用耐水自干漆封邊，并對試板進行編號標識，見表1。

    表1耐鹽霧試驗涂層體系及試板數量

    注：A、H為防污涂層，B、C、D、E、F、G為防腐涂層。

    4．2．2耐鹽霧腐蝕試驗

    按照GB/T1771—1991進行2000h的耐鹽霧腐蝕試驗。

    5試驗結果

    5．1防污涂層

    2000h耐鹽霧試驗結束1h后，正常光照下目視觀察試板表面，結果見圖1和表2。

    圖1鋅鋁合金試板與有機涂層試板防污體系耐鹽霧試驗對比

    表2防污涂層耐鹽霧試驗結果

    5．2防腐涂層

    2000h耐鹽霧試驗結束1h后，正常光照下目視觀察試板表面，結果見圖2和表3。

    圖2鋅鋁合金試板與有機涂層試板防腐體系耐鹽霧試驗對比

表3防腐涂層耐鹽霧試驗結果

    6試驗結論

    6．1防污涂層

    在試板劃×處，暴露在腐蝕介質中的金屬鐵和鋅鋁發(fā)生腐蝕。鋅鋁涂層試板劃×處的鋅鋁與防污漆中的銅構成腐蝕電池，發(fā)生嚴重的加速腐蝕，耐鹽霧腐蝕性能差于有機涂層試板。

    6．2防腐涂層

    在試板劃×處，暴露在腐蝕介質中的金屬鐵和鋅鋁會腐蝕。在涂層配套、厚度相近條件下，鋅鋁對鐵有電化學保護和屏蔽保護作用，鋅鋁涂層耐鹽霧腐蝕性能好于有機涂層。

    7建議

    根據試驗結果，使用鋅鋁合金防腐蝕涂層時建議如下：

    ⑴鋅鋁合金涂層因有微孔隙，用于海洋防腐時必須用液體涂料將孔隙封閉，之后，最好再涂中間漆和面漆。如只進行封閉處理，當封閉層太薄時將會導致鋅鋁涂層發(fā)生早期腐蝕。

    ⑵金屬鋅鋁與銅在腐蝕介質中可構成腐蝕電池加速鋅鋁的腐蝕，要避免在鋅鋁涂層上直接涂覆含有銅防污劑的防污漆，可選用不含銅及貴金屬的其它類型防污漆，或在鋅鋁涂層上涂覆一定厚度（200~300μm）的有機涂層將其與含銅防污漆隔離開。

    ⑶涂層的屏蔽保護作用與其厚度有著直接的關系，即使采用了正確的涂層配套，當涂層低于規(guī)定的厚度，金屬也會發(fā)生早期腐蝕。