锌铝合金涂层与有机涂层耐盐雾腐蚀性对比 发布日期：2011-04-08
摘要：研究了锌铝合金涂层与有机涂层的耐盐雾性能，在防腐涂层体系中，锌铝合金涂层的耐盐雾防腐性能好于有机涂层；而在防腐防污涂层体系中由于防污漆含有铜，锌铝涂层与铜离子可形成原电池加速腐蚀，锌铝合金涂层的防腐性能差于有机涂层体系。
关键词：热喷涂；锌铝合金；有机涂层；耐盐雾；防腐；防污
1引言
金属锌、铝的电化学电位比铁低，在电化学防腐体系中发挥着重要的作用。现在广泛应用的喷锌、喷铝及各种富锌漆对铁基体都有良好的电化学保护和屏蔽保护作用，其耐盐雾腐蚀性能高于只有屏蔽保护作用的纯有机涂层，可用于海洋环境中的长效重防腐蚀涂层体系。采用热喷涂锌、铝及其合金涂层对钢铁构件和构筑物进行长效防护早在20世纪20年代就己开始应用。随着经济的发展，人类在海洋中建造了无数固定与活动的海上钢铁构筑物，如舰船、风力发电、海底管线、栈桥码头、海上石油平台等，从20世纪中叶开始，世界各国在不同的海域对热喷涂锌铝及其合金涂层海洋环境下长期防护性能进行了很多现场挂片暴露试验和实际应用。国内外的大量长期现场试验证明，热喷涂锌铝及其合金涂层对于海洋环境下的钢铁构筑物具有优良的长效防护性能，锌具有优良的电化学保护性，铝具有比锌更好的化学稳定性，锌铝合金既保留了锌的电保护特点，又具有铝的化学稳定性能。特别是经过适当有机涂料封闭的喷锌、铝、锌铝合金的复合涂层对处于海洋大气和浪花飞溅区的海洋平台等海上钢铁设施是一种保护性较好的长效防腐方案。
2热喷涂技术
2．1热喷涂技术原理
热喷涂是借助某种热源（火焰或电能）将欲喷涂的金属材料（线材或粉末）熔化，利用压缩空气将金属熔滴雾化，高速喷射到经粗化处理的工件基体表面，熔滴在撞击到工件表面的瞬间冷凝而形成金属涂层。涂层的组织结构是由互相镶嵌、重叠的无数变形微粒机械地结合在一起，并含有一定数量的孔隙结构。涂层的孔隙率与喷涂工艺有关，涂层的结合强度与喷涂材料和表面处理有关。按照使用热源的不同，热喷涂可分为：火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂和爆炸喷涂等。根据使用材料的形态不同又可分为：线材喷涂和粉末喷涂。用于防腐目的的热喷涂方法主要是线材电弧喷涂和线材火焰喷涂。由于电弧喷涂的生产率和能源利用率高、结合强度高，适用于各种钢构件的防腐蚀施工，成为涂层耐蚀性能好、应用最广的热喷涂方法。
2．2热喷涂涂层防腐蚀机理
用于防腐蚀目的的喷涂材料主要有锌、铝及其合金。它们对钢铁的保护机理主要有2个：①具有与涂料涂装防腐机理类似的阻挡腐蚀介质渗透的隔离作用；②具有通过涂层材料自我牺牲而实现的阴极保护作用。根据电化学理论，锌、铝及其合金涂层的电极电位较钢铁材料低，在电解液存在的条件下，这些涂层为阳极性材料，钢铁为阴极性材料，它们之间形成腐蚀原电池。在腐蚀过程中，阳极材料（涂层）通过自身的牺牲实现对阴极材料（钢铁）的保护。由于锌或铝涂层的腐蚀产物能有效地减缓腐蚀速率，所以涂层的消耗也是很缓慢的，可以较长时间地保护钢铁基体。锌、铝及其合金涂层在许多环境下对钢铁材料都有很好的保护作用。相对来说，由于铝涂层内部微粒表面覆盖有耐腐蚀的氧化膜，铝涂层的寿命更长。与锌相比铝涂层的缺点是对钢铁材料的动态电化学保护效果不如前者。
3试验目的
采用对比试验研究热喷涂锌铝合金涂层与有机涂层在海洋环境中的耐盐雾腐蚀性能。
4对比试验
4．1试验材料
⑴试板规格：材质为Q235或Q345钢板，尺寸为133mm×67mm×（1.5～2.5）mm。
⑵涂层材料：热喷涂锌铝合金涂层、环氧防锈漆、环氧连接漆、无锡自抛光防污漆、环氧富锌漆、环氧厚浆漆、氟碳漆。
⑶试验设备仪器：盐雾腐蚀试验箱FQY025。
4．2试验过程
4．2．1样板制作
按照GB/T9271—1988《色漆与清漆标准试板》对钢板进行表面处理；按照GB/T1765—1979《测定耐湿热、耐盐雾、耐候性（人工加速）漆膜制备法》制板，按照涂层方案喷涂至规定膜厚，室温放置7d后，按照GB/T1771—1991《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》，在试板上沿对角线划叉形划痕，划痕处露出金属底板，再采用耐水自干漆封边，并对试板进行编号标识，见表1。
表1耐盐雾试验涂层体系及试板数量
注：A、H为防污涂层，B、C、D、E、F、G为防腐涂层。
4．2．2耐盐雾腐蚀试验
按照GB/T1771—1991进行2000h的耐盐雾腐蚀试验。
5试验结果
5．1防污涂层
2000h耐盐雾试验结束1h后，正常光照下目视观察试板表面，结果见图1和表2。
图1锌铝合金试板与有机涂层试板防污体系耐盐雾试验对比
表2防污涂层耐盐雾试验结果
5．2防腐涂层
2000h耐盐雾试验结束1h后，正常光照下目视观察试板表面，结果见图2和表3。
图2锌铝合金试板与有机涂层试板防腐体系耐盐雾试验对比
表3防腐涂层耐盐雾试验结果
6试验结论
6．1防污涂层
在试板划×处，暴露在腐蚀介质中的金属铁和锌铝发生腐蚀。锌铝涂层试板划×处的锌铝与防污漆中的铜构成腐蚀电池，发生严重的加速腐蚀，耐盐雾腐蚀性能差于有机涂层试板。
6．2防腐涂层
在试板划×处，暴露在腐蚀介质中的金属铁和锌铝会腐蚀。在涂层配套、厚度相近条件下，锌铝对铁有电化学保护和屏蔽保护作用，锌铝涂层耐盐雾腐蚀性能好于有机涂层。
7建议
根据试验结果，使用锌铝合金防腐蚀涂层时建议如下：
⑴锌铝合金涂层因有微孔隙，用于海洋防腐时必须用液体涂料将孔隙封闭，之后，最好再涂中间漆和面漆。如只进行封闭处理，当封闭层太薄时将会导致锌铝涂层发生早期腐蚀。
⑵金属锌铝与铜在腐蚀介质中可构成腐蚀电池加速锌铝的腐蚀，要避免在锌铝涂层上直接涂覆含有铜防污剂的防污漆，可选用不含铜及贵金属的其它类型防污漆，或在锌铝涂层上涂覆一定厚度（200~300μm）的有机涂层将其与含铜防污漆隔离开。
⑶涂层的屏蔽保护作用与其厚度有着直接的关系，即使采用了正确的涂层配套，当涂层低于规定的厚度，金属也会发生早期腐蚀。
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