CN206553617U - 电弧喷涂复合防腐涂层结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电弧喷涂复合防腐涂层结构，在钢结构基材（1）表面由里及外依次设有电弧喷涂锌铜钛合金涂层（2），电弧喷涂铝涂层（3），封闭漆涂层（4），以及面漆涂层（5）；所述电弧喷涂锌铜钛合金涂层（2）采用的丝材为锌铜钛合金丝，该丝的组分及其重量百分数如下：Ti：0.25‑0.4%、Cu：0.25‑0.35%、余量为Zn，且Ti纯度＞99.2%、Cu纯度＞99.9%、Zn纯度＞99.9%；所述电弧喷涂铝涂层（3）采用的丝材为铝丝，Al纯度为99.99%。如此，大大地延长了钢结构耐腐蚀的年限及使用寿命。

Description

电弧喷涂复合防腐涂层结构

技术领域

本实用新型涉及一种防腐涂层结构，尤其涉及一种电弧喷涂复合防腐涂层结构，属于防腐技术领域。

背景技术

目前，随着我国经济建设和国民经济的不断快速发展，各类大型户外钢结构工程数量也迅速增加，但这些户外钢结构受自然环境作用很容易生锈而被腐蚀。每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的十分之一，其造成损失是十分巨大的。根据美国发布的第七次腐蚀损失调查报告显示：1998年以来美国因腐蚀带来的直接经济损失占国民经济总产值的3.1%。我国作为世界上钢铁产量做多的国家，每年因钢铁腐蚀而造成的损失约1亿万元，远远高于由于自然灾害而造成的经济损失总和。因此，钢材防腐一直是材料行业研究的课题。

电弧喷涂是目前最为常用的钢结构长寿命防腐蚀方法，所用材料主要有Zn丝、Al丝及Zn-Al合金丝，它们对钢结构件的保护机理包括：①封闭隔离作用；②通过涂层材料自我牺牲实现的阴极保护作用；③形成氧化膜起到钝化保护的作用。但在实际应用过程中，还存在以下不足：

（1）Zn涂层的腐蚀产物易溶解，且会造成涂层起泡，降低涂层与钢铁基体的结合强度，造成涂层的耐蚀寿命缩短。此外，在电弧喷涂过程中，高度雾化的锌粒子会对环境造成严重污染。

（2）Al涂层组织内部和涂层表面形成较厚的Al₂O₃膜，由于Al₂O₃膜导电率低，电极电位较母材正，起不到电化学保护作用，易发生点蚀。

（3）电弧喷涂锌铝合金与钢结构基体结合力不强，容易脱落，耐蚀性能降低。事实上Zn-Al合金涂层易发生晶间腐蚀，直接造成金属涂层穿孔，缩短防腐蚀年限。

综上，虽然电弧喷涂技术具有经济性和防护效果好的优势而被广泛应用于钢结构的腐蚀防护，但是对于大型重要钢结构件在服役期内免维护或少维护的要求，现有的金属复合涂层技术已难以满足，这就迫切需要研究开发新的防腐涂层结构。

发明内容

针对上述现存的技术问题，本实用新型提供一种电弧喷涂复合防腐涂层结构，以达到耐候性好，服役期间内免维护，延长钢结构使用寿命的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供一种电弧喷涂复合防腐涂层结构，在钢结构基材表面由里及外依次设有电弧喷涂锌铜钛合金涂层，电弧喷涂铝涂层，封闭漆涂层，以及面漆涂层。

所述电弧喷涂锌铜钛合金涂层采用的丝材为锌铜钛合金丝，该丝材的组分及其重量百分数如下： Ti：0.25-0.4%、Cu：0.25-0.35%、余量为Zn，且Ti纯度＞99.2%、Cu纯度＞99.9%、Zn纯度＞99.9%。进一步，该电弧喷涂铝涂层的厚度为80-150μm。

对于上述锌铜钛合金丝材，从微观角度可知：钛元素固溶在锌基体中，使得锌铜钛合金的晶粒更加细化，避免了高温条件下晶粒过快粗化长大；同时铜元素在锌铜钛合金基体中弥散分布，起到很好的强化作用，有效地提高了合金的强度。并且，添加0.25-0.4%的钛、0.25-0.35%的铜可获得综合性能最好的锌合金，特别是锌的纯度越高，锌铜钛合金具有的物物理性能和机械性能越好。总之，铜、钛元素的加入，优化了锌合金内部金属晶体结构，避免了晶间腐蚀发生，提高合金组织耐腐蚀性能，同时也改善了合金的物理机械性能，保证丝材的加工制作和施工应用。

所述电弧喷涂铝涂层采用的丝材为铝丝，Al纯度为99.99%。进一步，锌铜钛合金丝和铝丝直径相等，铝丝直径为2mm或3mm。该电弧喷涂铝涂层的喷涂工艺参数为：压缩空气压0.6-0.7MPa，喷涂电压 26-38V，喷涂电流120-280A，喷涂距离50-300 ㎜，厚度为50-100μm。

所述封闭漆涂层的干膜厚度为30-90μm。进一步，该层为涂装一道环氧封闭漆。

所述面漆涂层的干膜厚度为50-100μm。进一步，该层为涂装一道或二道氟碳面漆或聚氨酯面漆。

本实用新型各涂层的工作原理及优点如下：

（A）电弧喷涂锌铜钛合金涂层（阳极）与钢结构基体（阴极）直接接触，提供牺牲阳极的阴极保护作用。其次，锌铜钛电极电位比现有的锌、铝电极电位（﹣1.67V）更低，耐腐蚀性能更好。并且，该涂层与基材的平均结合力达到15Mpa，最高可达到20Mpa以上，即时在弯曲、冲击或碰撞下，该涂层也能确保不脱落、不起皮、结合牢固、防腐长久有效。

（B）电弧喷涂铝涂层采用铝电弧喷涂在锌铜钛涂层上，并将锌铜钛涂层完全覆盖。铝涂层在大气中生成致密的Al₂O₃钝化膜，具有很高的稳定性。

（C）封闭漆涂层采用封闭漆渗透到电弧喷涂铝涂层孔隙中，与电弧喷涂铝层成为一体，继而对钢结构基材起到隔离、屏蔽、防护的作用。不仅增大了电弧喷铝涂层的电阻，也大大降低了其自腐蚀速率和电化学腐蚀速率。

当面漆涂层、封闭漆涂层相继老化失效后，电弧喷涂铝涂层在大气中钝化，生成致密的Al₂O₃钝化膜，对腐蚀起到隔离作用；当铝涂层老化失效后，其表面上沉淀白锈，进而电弧喷锌铜钛涂层以比较低的腐蚀速率进行自腐蚀，且腐蚀速率比铝涂层的腐蚀速率要小，该层厚度逐渐减薄至局部钢结构暴露时，开始对钢结构进行电化学阴极保护。如此，大大地延长了钢结构耐腐蚀的年限及使用寿命。

综上所述，本实用新型采用电弧喷涂锌铜钛合金涂层+电弧喷涂铝涂层+封闭漆涂层+面漆涂层的复合防腐蚀涂层结构，铝涂层和封闭漆涂层、面漆涂层一起保护锌铜钛合金涂层不受外界各种腐蚀介质的侵蚀，起到隔离和屏蔽的作用。防腐蚀年限可达到80-90年，耐蚀性、耐候性优于现有复合涂层结构。并且，可显著减少钢结构后期防腐蚀维护费用，具有重要的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中：1、钢结构基材，2、电弧喷涂锌铜钛涂层，3、电弧喷涂铝涂层，4、封闭漆涂层，5、面漆涂层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型包括在钢结构基材1表面由里及外依次设有电弧喷涂锌铜钛合金涂层2，电弧喷涂铝涂层3，封闭漆涂层4，以及面漆涂层5。其中，电弧喷涂锌铜钛合金涂层采用的丝材为锌铜钛合金丝，该合金丝的组分及其重量百分数优选：Ti：0.25-0.4%、Cu：0.25-0.35%、余量为Zn，且Ti纯度＞99.2%、Cu纯度＞99.9%、Zn纯度＞99.9%。电弧喷涂铝涂层3采用的丝材为铝丝，Al纯度为99.99%。

实施时，上述电弧喷涂锌铜钛合金涂层2采用的丝材可直接购于江苏中矿大正工程技术有限公司研制的锌铜钛合金丝。该锌铜钛合金丝的制备工艺包括以下步骤：

（1）将一定量的锌锭、铜、钛加入工业炉中进行真空熔炼；

（2）再逐步添加锌锭，直至全部熔化成锌铜钛合金溶液，加入精炼剂充分搅拌，静置0.5-1h；

（3）将合金溶液进行保温处理，温度为400℃-600℃、保温1-2小时；

（4）冷轧拉丝，丝材规格为Φ2㎜、Φ3㎜。

将上述制备好的锌铜钛合金丝分为6组，继续实施不同厚度的本复合涂层结构，实施例1-6的步骤均如下：

（a）喷砂除锈：采用喷砂除锈的方法除去钢结构基材1表面的锈蚀产物，处理后基材1的表面清洁度应达到Sa3级以上、表面粗糙度应达到Rz60-100μm。

（b）电弧喷涂：将锌铜钛合金丝放置在江苏中矿大正表面工程技术有限公司研制的大功率二次雾化电弧喷涂成套设备（DGL-600）上，对钢结构基材1表面进行喷涂，形成阳极型锌铜钛合金涂层2，该涂层厚度为50-100μm；间隔20-50分钟，用同直径的铝丝作为电弧喷枪中的两个电极，再喷涂一层金属铝涂层3，厚度为80-150μm。为了施工方便，所用铝丝和锌铜钛丝的直径相等，一般采用的直径为2mm或3mm

其中，喷涂工艺参数为：压缩空气压0.6-0.7MPa，喷涂电压 26-38V，喷涂电流120-280A，喷涂距离50-300 ㎜。

（c）封闭底漆涂装：清除锌铜钛合金涂层2表面的灰尘和大颗粒，清除后3h内在铝涂层3外表面涂装一道或两道环氧底漆进行封闭处理，以形成封闭漆涂层4，厚度为30-50μm。

（d）面漆涂装：封闭漆涂层4在室温下干燥至少24h且漆膜实干后，对封闭漆涂层4表面进行清理，清除表面污物和灰尘；涂装一道或两道氟碳面漆或聚氨酯面漆，以形成面漆涂层5，该涂层厚度为50-80μm。

由上表1可知，对实施例1-6中在钢结构基材1表面形成的复合涂层结构进行性能检测，结果表明：复合涂层结构与钢结构基材1的结合强度＞15MPa，7200h耐中性盐雾试验，复合涂层结构表面无红色锈蚀产物、表面无起泡现象发生。

经过现场的实际应用可知，本的复合防腐涂层体系结合了电弧喷涂阳极性金属涂层与油漆涂料封闭隔离涂层的优点，具有优异的防腐蚀、耐候性、装饰性等特点，有效地延长钢结构的使用寿命，防腐年限可达80-90年。

Claims (10)

1.一种电弧喷涂复合防腐涂层结构，其特征在于，在钢结构基材（1）表面由里及外依次设有电弧喷涂锌铜钛合金涂层（2），电弧喷涂铝涂层（3），封闭漆涂层（4），以及面漆涂层（5）；

所述电弧喷涂锌铜钛合金涂层（2）采用的丝材为锌铜钛合金丝；

所述电弧喷涂铝涂层（3）采用的丝材为铝丝。

2.根据权利要求1所述的一种电弧喷涂复合防腐涂层结构，其特征在于，所述锌铜钛合金丝和铝丝直径相等。

3.根据权利要求2所述的一种电弧喷涂复合防腐涂层结构，其特征在于，所述铝丝直径为2mm或3mm。

4.根据权利要求1所述的一种电弧喷涂复合防腐涂层结构，其特征在于，所述电弧喷涂铝涂层（3）的喷涂工艺参数为：压缩空气压0.6-0.7MPa，喷涂电压 26-38V，喷涂电流120-280A，喷涂距离50-300 ㎜。

5.根据权利要求1或2或4所述的一种电弧喷涂复合防腐涂层结构，其特征在于，所述电弧喷涂铝涂层（3）的厚度为80-150μm。

6.根据权利要求1或2或4所述的一种电弧喷涂复合防腐涂层结构，其特征在于，所述电弧喷涂锌铜钛合金涂层（2）的厚度为50-100μm。

7.根据权利要求1或2或4所述的一种电弧喷涂复合防腐涂层结构，其特征在于，所述封闭漆涂层（4）的干膜厚度为30-90μm。

8.根据权利要求7所述的一种电弧喷涂复合防腐涂层结构，其特征在于，所述封闭漆涂层（4）为涂装一道环氧封闭漆。

9.根据权利要求1或2或4所述的一种电弧喷涂复合防腐涂层结构，其特征在于，所述面漆涂层（5）的干膜厚度为50-100μm。

10.根据权利要求9所述的一种电弧喷涂复合防腐涂层结构，其特征在于，所述面漆涂层（5）为涂装一道或二道氟碳面漆或聚氨酯面漆。