钢铁表面热喷涂铝或锌 一、热喷涂介绍 1、热喷涂技术是一种材料表面保护和强化的新技术，它是以气体、液体燃料以及电弧、等离子弧作热源，将金属、合金、陶瓷、金属陶瓷、塑料等粉末或丝材、棒材加热到熔化或半熔化状态，借助于火焰推力或压缩空气喷射而粘附到预先经过表面处理的工件表面形成涂层，赋予工件以耐磨、耐腐蚀、抗高温、耐氧化、隔热、绝缘等特性，以达到提高工件性能、延长设备使用寿命的一种技术。由于该技术工艺及涂层材料选择范围十分广泛，操作简便灵活，特别适合于现场施工和工件局部修复，因此，热喷涂技术不但是新设备预保护的有效方法，而且是现场维修有效而经济的手段。 2、热喷涂原理：热喷涂是指一系列过程，在这些过程中，细微而分散的金属或非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种经过制备的基体表面，形成某种喷涂沉积层。涂层材料可以是粉状、带状、丝状或棒状。热喷涂枪由燃料气、电弧或等离子弧提供必需的热量，将热喷涂材料加热到塑态或熔融态，再经受压缩空气的加速，使受约束的颗粒束流冲击到基体表面上。冲击到表面的颗粒，因受冲压而变形，形成叠层薄片，粘附在经过制备的基体表面，随之冷却并不断堆积，最终形成一种层状的涂层。该涂层因涂层材料的不同可实现耐高温腐蚀、抗磨损、隔热、抗电磁波等功能。 3、定义:热喷涂是指采用氧—乙炔焰、电弧、等离子弧、爆炸波等提供不同热源的喷涂装置，产生高温高压焰流或超音速焰流，将要制成涂层的材料如各种金属、陶瓷、金属加陶瓷的复合材料、各种塑料粉末的固态喷涂材料，瞬间加热到塑态或熔融态，高速喷涂到经过预处理（清洁粗糙）的零部件表面形成涂层的一种表面加工方法。我们把特殊的工作表面叫“涂层”，把制造涂层的工作方法叫“热喷涂”，它是采用各种热源进行喷涂和喷焊的总称。 4、用途:这在高速气流的作用下使之雾化成微细熔滴或高温颗粒，以很高的飞行速度喷射到经过处理的工件表面，形成牢固的覆盖层，从而使工件表面获得不同硬度、耐磨、耐腐、耐热、抗氧化、隔热、绝缘、导电、密封、消毒、防微波辐射以及其他各种特殊物理化学性能。它可以在设备维修中修旧利废，使报废的零部件“起死回生”；也可以在新产品制造中进行强化和预保护，使其“益寿延年”。
现代表面科学技术作业 —热喷涂表面处理技术 学号： 姓名： 日期： 任课老师：
摘要：本文重点介绍了热喷涂技术的作用原理、工艺特点、分类。总结了热喷涂技术的应用状况。探讨了新工艺在热喷涂技术中的应用前景。 关键词：热喷涂；表面处理技术；新工艺 1 前言 近30多年来人们对传统表面技术进行了一系列改进、复合和创新, 使大量的现代表面技术涌现出来,在各个工业部门、农业、生物、医药以及日常生活中有着广泛而重要的应用。 表面技术的应用所包含的内容十分广泛,可以用于耐蚀、耐磨、修复、强化、装饰等, 也可以是光、电、磁、声、热、化学、生物等方面的应用。表面技术所涉及的基体材料不仅是金属材料,也包括无机非金属材料、有机高分子材料及复合材料。表面技术的种类很多,把这些技术恰当地应用于构件、零部件、元器件以及各种材料,可以获得巨大的效益。 现代高新技术的飞速发展对提高金属材料的性能、延长仪器设备中零部件的使用寿命提出了越来越高的要求。而这两个方面的要求又面临高性能结构材料成本逐年上升的问题。近年来，表面工程的快速发展，尤其是热喷涂技术获得了巨大的进展，为解决上述提供了一种新的方法。热喷涂是一种通过专用设备把某种固体材料熔化并加速喷射到机件表面上，形成一种特制薄层，以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的表面工程技术[1-2]。 由于热喷涂技术可以喷涂各种金属及合金、陶瓷、塑料及非金属等大多数固态工程材料，所以能制成具备各种性能的功能涂层，并且施工灵活，适应性强，应用面广，经济效益突出，尤其对提高产品质量、延长产品寿命、改进产品结构、节约能源、节约贵重金属材料、提高工效、降低成本等方面都有重要作用。随着工业和科技的发展，人们对热喷涂技术提出了越来越高的要求，在已有的热喷涂工艺不断得到改进的同时，一些新的工艺也应运而生。目前，包括航空、航天、原子能设备、电子等尖端技术在内的很多领域内[3]热喷涂技术都得到了广泛的应用，并取得了良好的经济效益。 2 热喷涂工艺的原理 热喷涂技术是通过某种热源将某些材料加热至熔融或半熔融状态，然后喷射到涂敷的基体表面，形成一层性能优于原来基体的涂层，从而使原工件具有更加优异的表面性能，或者是使工件获得一种或几种原来基体材料不具备的表面性能膜状组织[4]。喷涂层的形成包括喷涂材料的加热熔化阶段、熔滴的雾化阶段、粒子的飞行阶段和粒子的喷涂阶段。涂层与基体的结合一般认为有机械结合、扩散结合、物理结合和冶金结合。在使用放热型喷涂材料或采用高温热源喷涂时，熔融态的喷涂材料粒子会与熔化态的基体发生焊接现象，形成微区的冶金结合，提高涂层与基体的结合强度。喷涂层内的粒子之间的结合以机械结合为主，而扩散结合、物理结合、冶金结合等也共同起作用。 3 热喷涂工艺的特点 自1910年瑞士肖普（Schoop）博士发明了一种火焰喷涂装置（即热喷涂）以来，热喷
产品知识 第一章镀铝锌彩涂板 什么是镀铝锌彩涂板 镀铝锌彩涂板是近年来国内由于高端应用而产生的新型材料，常用CCLI指代。是由较镀锌更具耐腐蚀性能的镀铝锌钢板（55％铝、43%锌与1.6％硅）作为基板经过表面脱脂、磷化、络酸盐处理后，涂上有机涂料经烘烤而制成的产品。 适用标准：ASTM A755/M; JIS G3322等 镀铝锌彩涂板的种类 涂层种类 1、一般聚脂（Regular modified polyester，简称RMP） 2、自清洁（Ever Clean，或Self-Clean） 3、硅改性聚酯（Silicon modified polyester，简称SMP) 4、高耐候聚酯（Hi-Durable polyester，简称HDP） 5、氟碳（PVDF） 涂层结构 2/1 两涂一烘 2/2 两涂两烘 镀铝锌彩涂板特点 以实际应用中的产品举例说明如下： 基板选用：AZ150（镀铝锌量150g/m2;） G345A高强度镀铝锌钢板（55％铝、43%锌与1.6％硅） 涂层种类：氟碳涂层（PVDF） 涂层结构：2/2 两涂两烘 涂膜厚度：5+20/5+20μm 耐蚀数据：5%NaCL 35℃，1000Hrs，Field良好，Scribe No Blister 2mm以下 Q.U.V时：2000hrs，色差MAX.2，光保持率90%以上 以上数据表明，镀铝锌彩涂板（AZ150,G345A,PVDF）非常适用于极端环境下的建筑或其他设施，极具耐蚀和耐气候性，且此种钢板各大钢厂均可保证20年以上的使用寿命。另外高强度钢板在国外已普遍使用，具有较好的经济性，也是国内的发展趋势。 镀铝锌彩涂板的经济性
锌铝合金涂层与有机涂层耐盐雾腐蚀性对比 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。 宋雪曙 （上海振华重工集团股份有限公司涂装技术应用研究所，上海200125） 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
WORD 格式可编辑 专业知识整理分享 企业秘密 中国第一汽车集团公司企业标准 Q/CA Q/CAYT —4.16—2007 汽车用涂镀层和化学处理层 第 16部分：锌铝涂层 2007-1-18发布 2007-2-1实施
WORD格式可编辑 前言 Q/CAYT—4—2007《汽车用涂镀层和化学处理层》分为： ——第 1 部分：总则； ——第 2 部分：钢铁上的锌电镀层； ——第 3 部分：电镀锌层的铬酸盐转化膜； ——第 4 部分：钢铁上的磷化膜； ——第 5 部分：锌镍合金电镀层； ——第 6 部分：镍＋铬和铜＋镍＋铬电镀层； ——第 7 部分：自催化镍磷合金镀层铁基体； ——第 8 部分：铅锡二元合金电镀层； ——第 9 部分：铝及铝合金的氧化膜； ——第10部分：工程用铬电镀层； ——第11部分：钢铁上的氧化膜； ——第12部分：锡电镀层； ——第13部分：铜电镀层； ——第14部分：镍和铜＋镍电镀层； ——第15部分：热浸镀铝层； ——第16部分：锌铝涂层； ——第17部分：铝电镀层； ——第18部分：锌铁合金电镀层； ——第19部分：电镀锌层三价铬钝化膜； ——第20部分：锌钴镍合金电镀层。 本部分是Q/CAYT—4—2007《汽车用涂镀层和化学处理层》的第16部分。 本部分的某些内容可能涉及专利，本部分的发布机构不应承担识别这些专利的责任。 本部分由中国第一汽车集团公司规划部提出并归口。 本部分由中国第一汽车集团公司技术中心材料部表面防护研究室负责起草。 本部分主要起草人：赵晓宏。 本部分的解释权归中国第一汽车集团公司技术中心材料部表面防护研究室。 专业知识整理分享
锌薄片涂层阴极抗腐蚀保护原理
Dr. Udo Hofmann（霍夫曼博士），Dr. Volker Krenzel（克伦兹博士） Atotech Germany GmbH, Trebur（安美特德国有限公司） 目前，在文献和专利中已经有大量的基于锌/铝薄片制成的锌粉涂料和富锌涂层系 统的报道。本文的主要目的是对基于溶剂或水基型配方的锌片涂料进行概述，并对 添加剂和涂料组分对材料性能的影响进行讨论。 关于用锌粉做为涂层材料的商业化配方早在 1840 年就有报道，但是该配方最终没 有成功。其主要原因是该配方中使用的锌粉太过粗糙，污染也太多，而且没有使用 合适的粘合剂。过了 90 年后，业界开始出现基于锌的防锈底漆[1]，而且 Victor Nightingall 还在 1937 年申请了一个澳大利亚专利（见图 1）。该专利中采用的是 基于锌粉的二组分涂层体系，使用的是水基碱性硅酸盐粘合剂。在 20 世纪 60 年 代早期到 70 年代晚期这段时间内，这一基于硅酸钾的抗腐蚀保护涂层是当时最畅 销的防锈底漆产品[2,3]。
图 1：1937 年 7 月 17 日由 Victor Charles John Nightingall 申请的澳大利亚专利（专利号 104,231）“硅酸盐组分的粘合性及其改良”
上述粘合体系后来逐渐被溶剂型的硅酸乙酯所代替。但是随着减少涂层中 VOC 含 量的呼声越来越强，业界又开始关注那些水基型的硅酸盐粘合剂[4]。硅酸锂（硅 酸盐含量最高达 8.5：1）体系由于锂离子半径小、碱含量低，而且还能在室温下 自行固化，所以具有最佳腐蚀保护效果。此外该材料还具有很长的适用期限，其涂 层在几小时后就具有防水性能，而且极少风化，粘合强度也高[5]。尽管如此，由 于硅酸锂价格较高，所以目前主要使用的还是硅酸钾。 如今业界使用的粘合剂种类繁多（本文也会随后详细描述），除了硅酸盐和硅酸乙 酯外，也不缺乏基于硅的体系。此外，目前大量使用的还有有机型二组分体系。而 基于钛的粘合体系仅在几微米的涂层厚度下，就能为溶剂型高性能防腐体系带来极 佳的抗腐蚀效果。
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敷铝锌板介绍 镀铝锌钢板的铝锌合金结构是由55%铝、43.4%锌与1.6%硅在600℃高温下固化而组成，其整个结构由铝－铁－硅－锌，形成致密的四元结晶体，从而形成一层强有效防止腐蚀因子透穿的屏障。 镀铝锌钢板特性： 耐腐蚀性： “镀55%铝锌钢卷”的耐腐蚀性来自铝的障碍层保护功能，和锌的牺牲性保护功能。当锌在切边、刮痕及镀层擦伤部分作牺牲保护时，铝便形成不能溶解的氧化物层，发挥屏障保护功能。镀铝锌合金钢卷已在各种不同的大气环境中，进行了20多年的室外曝露试验，证实镀55%铝锌钢板的切边保护功能，比镀锌钢板及镀5%铝锌钢板为佳。 耐热性： 镀55%铝锌合金钢板之耐热性比镀锌钢板佳，与镀铝钢板之抗高温氧化性类似。镀铝锌合金钢板可用于达315度的高温环境。 反射性： 镀55%铝锌合金钢板具有高度反射率，使其成为抗热的屏障；镀铝锌钢板的热反射率几乎是镀锌钢板的两倍，因此，在未上漆的情况下充当屋顶和嵌板亦能达到节能效果。 上漆性： 由于镀铝锌钢板的锌层和油漆之间具有优异的附着力，因此用作标志板成一般用途时，不需预处理和风化处理就能上漆；而镀锌钢板需要风化处理和预处理。 镀铝锌钢板表面呈特有的光滑、平坦和华丽的星花，基色为银白色。镀层成份按重量比率分别由55%的铝和43.4%的锌，1.6%的硅组成。镀铝锌钢板的生产工艺与镀锌刚板和镀铝板的工艺相似，是连续熔融镀层工艺。55%铝锌合金镀层的镀铝锌钢板当双面暴露于同样的环境时与相同厚度的镀锌钢板相比具有更优越的耐腐蚀性。55%铝锌合金镀层的镀铝锌钢板不仅具有良好的耐腐蚀性外，彩涂产品具有优秀的附着力和柔性。55%铝锌合金镀层的镀铝锌钢板的裁断面的腐蚀问题，是镀铝锌钢板商业话以来用户最大的顾虑。但是经过镀铝锌钢板在各种环境下的实际应用中长达15年以上的的实践证明，即使是断面，其耐腐蚀性也非常优良，可以完全打消用户的顾虑。 金属镀层产品的长期耐腐蚀性能主要取决于镀层物的融解率和镀层的厚度，镀锌钢板的镀锌层融解率比55%铝锌合金镀层的镀铝锌钢板的融解率高。因此55%铝锌合金镀层的镀铝锌钢板的使用寿命比镀锌钢板的长。根据长期裸露在大气环境中的镀铝锌钢板的重量损失为基础，Bethlehem Steel公司得出55%铝锌合金镀层的镀铝锌钢板与G-90镀锌钢板相比，耐腐蚀性强2 ～4倍的结论，被业界广泛接受 关于镀银层的变色问题，本人谈谈自己的愚见，请各位同仁赐教： 1 镀银层由于其本身的化学特性，在空气中变色是必然现象。 2 所有的防变色保护剂都能延缓其变色的时间，要永久不变是不可能的。 3 20年前的镀银工件本人见过不少还没有变色，有很多原因，那是的氰化镀银工艺一般要先镀铜再镀银，虽然电镀镍，但是镀银层一般在12微米以上，经过出光处理非常致密，没有任何有机物的夹杂。再说过去的空气质量较好，在适当的保护措施下，没有变色，本人所在的军工产品的库存很多没有变色. 4 现在的氰化光亮镀银的光亮剂中一般含有有机硫化物，故变色较为严重。 5 那么，又要光亮，又要抗变色，必须采用不含“S”的光亮剂才能实现。
BNC?水性无铬锌铝涂层 BNC?水性无铬锌铝涂层 无铬锌铝涂层是为满足世界各国的VOC法规和汽车行业规定的环保要求而开发出的表面处理新概念，无铬锌铝涂层作为锌铬涂层（达克罗）的更新换代产品已经首先被汽车制造行业普遍认可和接受。一．防腐机理 无铬锌铝涂层的外观呈亚光银灰色，光泽较锌铬涂层略暗，是一种将超细锌鳞片和铝鳞片叠合包裹在特殊粘结剂中的无机涂层。无铬锌铝涂层从四个方面对钢铁基体提供保护作用。 1．屏障保护经过处理的层层叠合的锌鳞片和铝鳞片在钢铁基体和腐蚀介质之间提供了一道优良的屏障，阻碍了腐蚀介质和去极化剂到达基体； 2．电化学作用锌层作为牺牲阳极被腐蚀以保护钢铁基体； 3．钝化作用由于钝化而产生的金属氧化物减慢了锌及钢铁的腐蚀反应速度 4．自修复作用当涂层受损时，锌的氧化物和碳酸盐向涂层被损坏的区域移动，积极地修复涂层，恢复保护屏障。 二．环境效益
无铬锌铝涂层所采用水性涂料，不使用有机溶剂,不含有毒的金属（如镍、铅、钡和汞）以及六价铬或三价铬，符合美国环保署（EPA）、美国职业安全和健康行政部门（OSHA）的相应规范和世界各大汽车制造厂商的标准要求。 三．性能特点 1．涂层薄无铬锌铝涂层的厚度通常为8-10μm； 2．无氢脆涂覆过程不采用酸洗，避免了氢脆的产生； 3．抗双金属腐蚀大多数锌层与铝或钢紧密配合时会产生典型的双金属微电池，而无铬锌铝涂层中的铝鳞片能够消除上述现象的发生。4．耐有机溶剂作为一种无机涂层，能够耐受有机溶剂； 5．耐热性涂层即使在3小时内300°C高温也保持优异耐蚀性；6．导电性涂层中叠合在一起金属锌、铝薄片允许电流通过并传导到基体； 7．耐蚀性对于螺纹零件来说，8～10μm的无铬锌铝涂层可以耐72 0h盐雾试验不出现红锈；而对于非螺纹紧固则可以达800h。单纯的无铬锌铝涂层的耐盐雾腐蚀性能稍逊于锌铬涂层，但在模拟真实自然环境的循环腐蚀试验中的表现与锌铬涂层相当。 四．涂覆工艺 无铬锌铝涂层与锌铬涂层在涂覆生产工艺上是相近的。在对零件进行前处理以后，无铬锌铝涂层同锌铬涂层一样，采用常规的浸渍→离心、
一．引言 1.1金属防腐蚀的重要意义 金属材料是现代最重要的工程材料，人类社会的文明和发展与金属材料的使用、发展与进步有着极为密切的联系。但是金属材料及其制品会受到各种不同形式的损坏，其中最重要、最常见的损坏形式腐蚀。 金属腐蚀问题存在于国民经济的各个领域，而且随着经济建设和科学技术的发展，腐蚀的危害越来越严重，对于国民经济的发展的制约作用越来越突出。使得腐蚀科学在国民经济中所处的地位越来越重要。据统计，人们每年冶炼出来的金属约有1/10被腐蚀破坏，相当于每年约有1/10 的冶炼厂因腐蚀的存在而做了无用功；而1/10 被腐蚀破坏的金属所殃及的金属制品的破坏，其损失要远远大于金属本身的价值。据美国国家标准局(NBS)调查，1975年美国因腐蚀造成的损失高达700亿美元，即当年国民经济总产值(GNP)的4.2%;《光明日报》1999年1月20日报道，1997年因腐蚀给我国国民经济带来的损失高达2800亿人民币。 以上所说仅就经济损失而言，在有些领域，尤其在化学工业、石油化工、原子能等工业中，由于金属材料腐蚀造成的跑、冒、滴、漏，不仅造成大量的、宝贵而有限的资源与能源的严重浪费，还能使许多有害物质甚至放射性物质泄漏而污染环境，危害人民的健康，有的甚至会长期造成严重的后果；而由于金属腐蚀所造成的灾难性事故严重地威胁着人们的生命安全；许多局部腐蚀引起的事故，如氧脆和应力腐蚀断裂这一类的失效事故，往往会引起爆炸、火灾等灾难性恶果，在一定程度上威胁着人类的生存与发展，所以对于金属腐蚀问题的研究显得尤为重要。 1.2铝合金及其腐蚀机理 铝合金是近代发展起来的一类重要的金属材料。铝合金具有强度高、密度小、导电导热性强、力学性能优异、可加工性好等优点而广泛应用于化学工业、航空航天工业、汽车制造业、食品工业、电子、仪器仪表业以及海洋船舶工业等领域。但是铝合金与其他金属一样，也面临着严重的腐蚀问题。虽然在自然条件下，铝合金表面容易形成一层厚约4 nm 的自然氧化膜，但是这层膜多孔、不均匀且抗蚀性差，难以抵抗恶劣环境的腐蚀的。 为了解决上述问题，有必要对铝合金的腐蚀机理有所了解。一般而言，金属在满足以下5个基本条件下就会受到腐蚀:(1)阳极;(2)阴极;(3)阴一阳之间存在着连续接触;(4)电解质溶液;(5)阴极反应物(如氧气、水或氢气)。 铝合金的腐蚀电化学反应为： Al 3++ 3e-( 1) O2 + 2H20 + 4 e - -(中性/碱性) (2) 2H ++ 2 e-H 2（g）(酸性) (3) 由于原电池作用加速了铝腐蚀，有机或无机阻隔层和钝化剂可避免合金与电解质接触而发生阴极反应，与此同时也抑制腐蚀电子向金属界面的传导;另外钝化剂(如铬酸盐)形成的不溶性氧化物沉积在受腐点，使活性腐蚀点(如晶界、晶族、凹坑、沉淀析出处)减少，从而阻挡水、氧或电解质的进一步渗透，降低腐蚀速率。
电弧喷涂锌铝涂层耐腐蚀实验报告 一、实验背景 水工钢闸门是水电站、水库、水闸、船闸等水工建筑物中控制水位的重要水工钢构件，其制造量约为500万吨，保有量十分巨大。水工钢闸门由于长期浸水，在阴暗潮湿、干湿交替、高速水流、风浪、水生物腐蚀等恶劣环境下工作，经多年运行后很容易被腐蚀，出现绣皮泛起、局部绣坑密布，导致整个结构强度削弱，降低了钢闸门的承载能力，还要消耗大量的人力、物力、财力。Zn-13A1涂层具有良好的耐腐蚀性能，以高速电弧喷涂方式将之喷到水工钢闸门表面可以有效防止表面腐蚀。 二、实验目的 本实验针对内陆水库及水电站工程，模拟其水工钢闸门的运行环境，研究Zn-13A1涂层对水工钢闸门的保护程度及对比分析不同保护涂层（Zn跟Zn-13A1）对防腐蚀能力的优劣程度。 三、实验器材 NaCl溶液，Q235钢板，棕刚玉砂，喷砂机，高性能电弧喷涂设备，超声清洗机，电子天平，防腐涂料，交流阻抗测试仪，M273 型电位仪，5208 型锁相放大器焊机，铜导线等。 四、实验过程 1、制备浸泡液：质量分数为5%的NaCl溶液。 2、加工试样，将Q235钢板加工成72片尺寸为12 mm*12mm*3mm的试样，将之分为九组，每组8片。 3、采用颗粒度为14~18#的棕刚玉砂对前六组试样表面进行喷砂处理。喷砂操作时，压缩空气的工作压力为0.6 MPa，喷砂距离为150~200 mm，喷砂角度为70°~80°。 4、使用TLAS-III 型高性能电弧喷涂设备制备Zn-13A1涂层，电压45V，电流120A；制备Zn涂层，电压40V，电流120A。 5、丙酮超声清洗3min后烘干，将54片试样沉重，并记录，剩余的18个试样用于随时观察腐蚀情况。 6、将清洗过的试样画出工作界面：10mm*10mm；试样多余的部分用防腐涂料密封，露出10mm*10mm的工作界面。同时将做电化学测试的试样焊接铜导线，以便测试其极化曲线和阻抗。 7、将全部处理好的试样放入浸泡液中，按照GBT19746-2005《金属和合金的腐蚀盐溶液周浸试验》标准进行全浸泡试验。 8、每组试验在浸泡液中浸泡120h（5d），240h（10d），360h（15d），480h（20d），600h （25d），720h（30d）之后将之进行表面清洗，清洗方法为：清水冲掉表面盐分，然后超声
一、抗大气腐蚀涂层的应用 钢结构厂房、钢箱梁桥、电视铁塔、大楼天线、送变电站、钢制灯杆等户外钢结构，这些钢构件因长期暴露在大气中，受到气候变化和日晒雨淋，表面迅速氧化，生成一层三氧化二铁，严重影响钢结构的强度及使用寿命。为防止钢结构表面的氧化，以往一般都采用油漆保护，其防腐年限一般在3-5年，因此需要经常性进行维修、保养，常见的方法就是拷铲油漆，耗费大量人力物力。现采用钢结构表面喷锌、喷铝工艺加以保护，防腐年限可达30年以上无需保养。如在锌铝涂层外再加油漆封闭，则防腐年限更长。 钢结构表面只有喷锌、喷铝后，才能真正起到阳极保护作用，从而达到钢结构长效防腐之目的。因此国家许多重大工程及市政项目被指定采用该工艺。如：长江三峡永久闸门、上海东方明珠电视塔、杨浦大桥主护杆、广州市内环高架钢梁、上海证券大厦钢结构天线、浦东机场路共同沟爆气管道、上海南桥50万千瓦变电站等等，以确保重大工程的百年大计。 二、抗水腐蚀涂层 钢制水闸门是水力发电站、水库中控制水量的主要钢结构，它一部分长期浸没水中，表面受到微生物侵蚀(如钉蝎的吸附，其排泄物呈酸性)。另一部分长期暴露在大气中，特别是水线部分，受到冲浪和水面上漂浮物的冲击，同时又受到涨潮、落潮的影响，使这部份钢结构表面经常干湿交替，特别容易生锈。现在采用线材喷锌、喷铝工艺，大大提高了钢闸门的耐蚀性，比原来采用的油漆工艺防腐年限提高5~6倍。 三、喷锌、喷铝工艺与同类工艺性能比较(热镀锌工艺) 1、热镀锌工艺预处理采用酸洗、磷化工艺，工件表面会有酸、碱液的残余物，留下了腐蚀的隐患，使热镀锌层容易产生脱落。喷锌、喷铝工艺预处理采用喷砂工艺，故工件表面非常清洁毛糙，表面喷锌、喷铝后不会产生由内向外的腐蚀，从而不会产生锌层脱落现象。 2、热镀锌工艺有一定的温度，约440℃左右，故工件热镀后会产生变形;而喷锌、喷铝工艺喷涂时的温度很低，工件表面温度<80℃，因此工件不变形。 3、采用热镀锌工艺，工件受镀槽长×宽×高的限制;而采用喷锌、喷铝工艺则工件没有限制。 4、采用热镀锌工艺，还存在现场修补问题。现场安装时焊缝、装卸、运输过程中的损坏，修补只能采用油漆，从而产生工艺突破口。如采用喷锌、喷铝工艺，则现场可采用喷锌、喷铝的方法进行修补，避免产生工艺突破口。 5、由于热镀锌工艺的预处理采用酸洗、磷化，故工件表面没有毛糙度、涂层结合力较差。而喷锌、喷铝工艺的预处理采用喷砂，Sa≥2。5级，故工件表面有毛糙度，涂层结合力较好。抗拉强度≥0。6kg/mm2。 6、热镀锌工艺对水质污染十分严重，环保问题非常突出。所以热喷锌、喷铝工艺在来越广泛。
热镀锌工艺与热喷锌工艺有什么不同 由于钢铁结构件长期处在各种气氛（包括海洋、工业城市、田野、矿井）、不同水质（海水、淡水）的浸渍和不同的浸蚀环境中，均受不同程度的腐蚀而失效。据资料介绍，全世界每年生产的钢铁约有十分之一变成铁锈，大约有30%的钢铁设备因腐蚀而失效。 工业发达的国家，每年由于金属腐蚀所造成的直接经济损失约占国民经济总产值的2~4％，我国这方面的经济损失每年也达数千亿元。 热喷锌、热喷铝及其合金涂层，外加封闭处理，就可以制备长效防护复合涂层。有效防护期一般可达20~30年，最长有效记录国外已有60年之久的记录。随着我国热喷涂技术的发展与提高，锌、铝及其合金涂层将逐渐取代了传统的刷油漆工艺。该项技术已在国民经济各领域得到了广泛应用，取得了良好的经济效益，且应用前景广阔。 1. 锌、铝及其合金涂层的防护机理 1.1 锌、铝涂层腐蚀速率 研究表明，钢铁件在大气和水介质中由于电化学腐蚀原因，在没有保护的情况下，碳钢的平均腐蚀速率比锌高5~20倍，比铝高40~100倍。采用普通的油漆防护时，由于漆膜与钢铁基体的粘附强度低，耐冲刷和颗粒磨损能力低，使用过程中老化变质等原因，往往容易造成局涂层脱落、损坏，而使钢铁基体锈蚀，导致油漆层大面积起泡脱落，致使短期内防护失效。 图1 碳钢在不同腐蚀环境中的渗透深度与暴露时间曲线 1-工艺大气2-海洋大气其3-乡村大气
表1 碳钢、锌和铝在各种大气中的腐蚀速率 1.2 锌、铝涂层的特点 热喷涂锌、铝及其合金涂层对钢铁基体有双重保护作用。一方面，可以象涂料那样（尤其是经过封闭处理的涂层）起着物理覆盖作用，将钢铁与水和空气等腐蚀介质隔离开来，从而起到防护作用。另一方面，由于锌和铝的电化学性能比较活泼，电极电位比铁低，在这个腐蚀电池中，锌或铝是负极，铁则为正极，锌、铝失去电子，变成离子进入电介质溶液中而被腐蚀，其自由电子流向钢铁，使钢铁极化而受到保护。 由于热喷涂时锌或铝呈熔融液滴喷射到经过糙化处理的钢铁表面上，熔滴有较大的热能，获得比有机涂层更牢固的结合强度，而且耐磨不会老化，因而具有更长的保护周期。 铝是一种活性很强的金属，很容易与氧结合，生成一层致密、坚硬的氧化保护层，有效地防止铝涂层进一步氧化。而且喷涂过程中，铝变成负电性更强的活化状态，能更好地对钢铁基体起阴极保护作用。 图2 喷涂铝的活化现象 由于喷涂层存在一定孔隙，因此喷涂后采用低粘度涂料，对涂层进行封孔处理并加一、二道面漆，成为以金属为基础的复合涂层，将进一步显著提高涂层防
汽车紧固件锌铝涂层技术条件 1范围 本规范规定了汽车紧固件锌铝涂层的技术要求、试验方法以及工艺过程评价方法。 本规范适用于汽车紧固件的锌铝涂层。 本规范不适用应用在以下几个方面： 1）小于T10的内六角螺钉； 2）小于M2.5的内六角螺钉和小于H2的内十字螺钉； 3）小于M2.5的外螺纹和小于M6的内螺纹紧固件； 4）厚度小于1.2mm的垫片； 5）与镁材质表面有接触的紧固件； 6）对导电性有要求的紧固件。 7) 涂层的烘烤温度对被涂覆紧固件的机械力学性能有影响 2 规范性引用文件 下列标准对于本文件的应用是必不可少的。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改（不包括勘误内容）或修订版均不适用于本规范，但鼓励根据本规范达成协议的各方研究使用这些文件最新版本的可能性。 GB/T 6462 金属和氧化物覆盖层厚度测量显微镜法 GB/T 10125 人造气氛腐蚀试验盐雾试验 GB/T 13911 金属镀覆和化学处理标识方法 GB/T 18684 锌铬涂层技术条件 GB/T 30512 汽车禁用物质要求 T／CSAE 74 紧固件摩擦系数试验方法 3 术语和定义 3.1 白锈 在腐蚀介质作用下，涂层表面被破坏，涂层出现腐蚀生成粉状白色腐蚀产物的现象，通常将产生白锈看作第一腐蚀点。 3.2 红锈 在腐蚀介质作用下，零部件基体被破坏，出现腐蚀生成斑（点）状红色腐蚀产物的现象，通常将产生红锈看作第二腐蚀点。
3.3 主要表面 主要表面是指零部件上某些已涂覆或待涂覆的表面，在该表面上涂层对零部件的外观和（或）使用性能起着重要作用。 3.4 锌铝涂层 由非电解的微细鳞片状锌、铝薄片及不含铬的金属盐和有机成分组成，在高温烧结作用下形成表面保护涂层，具有高耐蚀、无氢脆、无污染等特点。 3.5 涂层厚度 涂覆在零部件主要表面上介质的厚度即为涂层厚度。 4 涂层标识 4.1标识方法 根据GB/T 13911的规定，涂层标识的组成如下： 基体材料/涂覆方法·涂层名称及涂层厚度·涂层颜色 表示标识的符号及含义见表1。 锌铝涂层的标识示例及说明见表2。 表2 标识示例
我们知道锌合金常用来制作各种五金制品，例如卫浴产品，门锁五金，以及各种拉链等等，但是锌的还有应用广泛的另一应用，那就是制作锌合金涂层，本文将比较锌合金、铝及锌合金涂层的适用范围。 锌、铝涂层的比较 喷锌涂层是国外应用最早的一种阴极保护涂层，60年代以前长效防护大部分采用喷锌涂层。金属涂层腐蚀速率与其使用环境介质pH值密切相关。一般情况下，喷锌涂层用于弱碱性条件下。随着新型电弧线材喷铝技术的发展，目前喷锌涂层除继续在乡村大气、淡水、和偏碱性气氛中使用外，正在逐渐被喷铝涂层所代替。原因如下： ①锌涂层是一种牺牲阳极材料，因此喷锌涂层的腐蚀速率比喷铝涂层高，其耐蚀期与厚度成正比，要达到长效防腐目的，喷锌涂层应有一定厚度； ②锌的密度（7.0g /cm3），比铝（2.7g /cm3）高2.6倍，因此喷涂相同厚度的涂层，锌的消耗量是铝的2.6倍，喷涂等效涂层厚度的情况下，锌比铝贵一倍； ③喷锌所形成的 ZnO粉尘对人体呼吸道有害； ④喷锌时由于空气中CO含量不足，不能形成ZnCO3保护膜，而易形成疏松的 Zn(OH)2在锌涂层上形成许多“白锈”，腐蚀率升高； ⑤由于工业区大气、城市区大气SO2含量较高，使雨水酸度增加，也能破坏ZnCO3保护膜的稳定性，使锌涂层腐蚀率加快。 ⑥锌与经表面处理的钢材平均结合强度仅为6MPa，而铝可达到10~15MPa。 锌合金涂层
研究认为锌合金中铝重量比例到30%时可取得较好的防腐效果，这种丝材由于锌铝比重相差悬殊，生产难度大，多年来一直是攻关课题，目前还没有这一比值的锌合金问世。近期国外出现了85/15锌合金丝（即锌∶铝＝85∶15），1988年国外开始生产，近期国内经过科研人员的不懈努力，也能生产85/15（或80/20）锌合金丝。并用于生产实践，85/15锌合金涂层的特点： ⑴ 85/15锌合金涂层气孔率很小，具有快速自然封孔； ⑵因较高的电化学势位差而具有持续的牺牲容量，能与锌丝相匹敌； ⑶铝基降低锌溶解，延长防护年限； ⑷从技术和审美角度看，85/15锌合金涂层可不用封孔，厚度可比纯锌涂层要求的小，比纯铝涂层要求的更小； ⑸ 85/15锌合金涂层在氯化钠或二氧化硫的大气环境下和地下防腐方面性 能优良。 锌铝伪合金涂层 上海润馨化工技术发展公司将锌铝分别制成同径金属丝，作为防腐涂层。使用直径相同的一根锌线材和一根铝线材，且线材送进的速度是同步，利用单枪双丝等速溶化的技术将金属喷至钢铁表面，则就可以得到锌-铝伪合金涂层，涂层中Zn、Al是以机械混合物的形式沉积在一起，两相的体积比大约为1：1，即含铝量可达27.4%。 加速腐蚀试验证明伪合金同样具有优良的防腐效果。其原理是铝微粒在混合体涂层间构成网状骨架，阻止了先于铝腐蚀的锌的腐蚀生成物（ZnCl2、ZnO）的聚积和流失，反过来锌的腐蚀生成物把铝的网状构架中的小孔堵塞，且铝的氧化物（Al2O3）比较致密，这两种因素使将进入涂层更深层次的介质大大减少，腐蚀钢铁的速度自然就小多了。 锌铝伪合金目前没有相应标准支持，且在桥梁防腐领域较喷铝相比应用较少。
镀铝锌板的标准介绍 热镀铝锌钢板是以各种强度和厚度规格的冷轧钢板为基材，在双面热镀一层Al-Zn镀层所得的预镀层钢板，镀层成分中质量百分比为55%Al、43.5%Zn和1.5%Si，融合了Al的物理保护和高耐久性以及Zn的电化学保护特性。此外，在表面呈具有高装饰性的光亮银灰色泽及规则的花纹，并具有浮徒凸感。 热镀铝锌钢板的主要用途： 建筑业：民用和工业用建筑的屋顶、外墙、车库门、栅栏、百叶窗. 宝钢资源 家电业：烤箱、防爆带钢、空调通风系统外覆盖件、太阳能热水器、电器部件. 汽车工业：汽车消音器、尾气管和催化转换器的防热罩、汽车车体底部零件、公路标志牌. 工业仪表：电控柜、工业冷冻柜、自动售货机. 浦项镀铝锌 2、可供规格范围 品种厚度（mm）宽度（mm）长度（或钢卷内径）（mm） 钢板0.22～1.30 700～1250 1000～6000 钢卷0.22～1.30 700～1250 508 3、供货标准及牌号 材料类别宝钢企业标准牌号说明 冷成型用钢Q/BQB425 DC51D+AZ 适用于冷成型加工 DC52D+AZ 结构用钢S250GD+AZ 适用于结构用 S300GD+AZ S350GD+AZ S550GD+AZa a：适用于轧硬后不完全退火产品 VMBOPET（聚脂镀铝）膜厚度：8um-80um VMBOPET是采用优级BOPET基膜，经过高真空镀铝而形成的产品。该产品因具有较好的铝层附着力、较强拉伸强度、良好的光泽度、优良的透氧、透湿阻隔性能，而广泛应用于食品、化妆品、药品等包装行业。 VMCPP（流延聚丙烯镀铝膜厚度20um-60um） VMCPP是采用低温热封型CPP镀铝基膜，经镀铝加工而成。VMCPP具有良好的透氧、透湿阻隔性能，有较高的低温热封强度，广泛用于方便面、小食品等食品包装方面。 Q/BQB 425-2004 AS 1397-2001 EN 10215-1995 ASTM A792M-02 JIS G 3321:1998 ISO 9364-2001 DC51D+AZ G2+AZ DX51D+AZ CS type B、type C SGLCC 01 DC52D+AZ G3+AZ DX52D+AZ DS SGLCD 02 S250GD+AZ G250+AZ S250GD+AZ 255 —250 S300GD+AZ G300+AZ ———— S350GD+AZ G350+AZ S350GD+AZ 345 Class1 SGLC490 350 S550GD+AZ G550+AZ S550GD+AZ 550 SGLC570 550 铝箔和镀铝薄膜是使用最为频繁而时髦的承印物，但铝箔和镀铝薄膜在加工复合过程中，稍不注意，就可能会出现质量问题，如最常见的复合产品有斑点和白点等质量问题... “新大中”品牌。 本公司是国内最早最大的镀铝锌生产厂家。拥有年产50万吨镀铝锌的生产能力。欢迎
第29卷第7期2015年7月 材料研究学报 CHINESE JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH V ol.29No.7 July2015 热喷涂锌铝合金超疏水涂层的制备及性能* 孙小东1,2刘刚2李龙阳2刘二勇2陆文聪1曾志翔2乌学东2 1.上海大学理学院上海200444 2.中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋新材料与应用技术重点 实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室宁波315201 摘要用电弧喷涂技术在Q235钢板上喷涂锌铝合金涂层,用硬脂酸/乙醇的表面修饰技术在锌铝合金涂层表面构筑了一层 超疏水膜。用接触角测量仪(OCA-20),扫描电子显微镜(SEM)和智能型傅立叶红外光谱仪(ATR)等手段表征了涂层修饰前 后的润湿性、表面形貌以及化学结构,并用三电极体系电化学工作站(Solartron analytical)对硬脂酸表面修饰前后锌铝涂层进 行了阻抗谱和极化测试。结果表明:热喷涂锌铝涂层具有微/纳复合结构,修饰前涂层表现为亲水性,因为金属涂层具有 高表面能;经过硬脂酸表面修饰后涂层的静态接触角达到153.2°,滚动角小于10°;红外分析结果表明,锌铝涂层表面由大 量的疏水性烃基长链组成,有超疏水作用;腐蚀测试结果表明,修饰处理能明显提高锌铝涂层的防腐蚀性。涂层表面形 成的超疏水膜阻碍了界面电化学反应腐蚀产物的脱落与溶解,提高了电荷转移电阻,降低了电流腐蚀密度,从而提高了 涂层的防腐蚀性。 关键词材料失效与保护,热喷涂锌铝合金涂层,表面修饰,疏水机理,腐蚀行为 分类号TG178文章编号1005-3093(2015)07-0523-06 Preparation and Properties of Superhydrophobizted Sprayed Zn-Al Coating SUN Xiaodong1,2LIU Gang2LI Longyang2LIU Eryong2LU Wencong1** ZENG Zhixiang2**WU Xuedong2 1.College of Science,Shanghai University,Shanghai200444,China 2.Key Laboratory of Marine Materials and Application and Zhejiang Key Laboratory of Marine Materials and Protective Technologies,Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering,Chinese Academy of Science, Ningbo315201,China *Supported by the National Basic Research Program of China No.2014CB643302,National Natural Science Foun- dation of China No.51335010,China Postdoctoral Science Foundation No.2014M551784,the Foundation for Se- lected Postdoctoral Project of Zhejiang Province No.BSH1401040,State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials Foundation No.20141605,Zhejiang Provincial Innovation Team No.2011R50006and Ningbo Munici- pal Nature Science Foundation No.2014A610010. Manuscript received November25,2014;in revised form February23,2015. **To whom correspondence should be addressed,Tel:(021)66132928-3513,(0574)86685036, E-mail:wclu@https://www.doczj.com/doc/9516538689.html,,zengzhx@https://www.doczj.com/doc/9516538689.html, ABSTRACT A superhydrophobic ZnAl coating was prepared by the electric arc spraying technology and then surface modification by stearic acid/ethanol.The surface wettability,morphology and chemical structure of the ZnAl coating before and after modification were characterized by contact angle measure- ment(OCA-20),scanning electron microscope(SEM)and artificial FTIR spectrometer(ATR),respective- ly.The impedance spectrum and polarization curves of the coatings were measuared by electrochemical workstation(Solartron Analytical)with three electrodes system.The results show that the as sprayed *国家重点基础研究发展计划2014CB643302、国家自然科学基金重点项目51335010、中国博士后科学基金2014M551784、浙江省博士后科研择优资助项目BSH1401040、金属强度国家重点实验室开放课题20141605、浙江省重点科技创新团队项目2011R50006和宁波市自然科学基金2014A610010资助。 2014年11月25日收到初稿;2015年2月23日收到修改稿。 本文联系人:陆文聪,教授;曾志翔,研究员