一，概述
由于鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期暴露于各種大氣（包括海洋，工業(yè)城市，田野，礦山）和不同的水質(zhì)介質(zhì)中，因此它們都受到不同程度的腐蝕。據(jù)了解，全世界每年生產(chǎn)的鋼鐵中約有十分之一會(huì)生銹，并且約有30％的鋼鐵設(shè)備會(huì)因腐蝕而失效。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失每年占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的2-4％，我國(guó)在這一領(lǐng)域的損失每年也達(dá)數(shù)千億元。
超音速電弧噴涂熱噴涂鋅，鋁及其合金涂層，再加上密封處理，可以制備長(zhǎng)期的保護(hù)性復(fù)合涂層。有效保護(hù)期一般最長(zhǎng)為20-30年，而國(guó)外記錄的最長(zhǎng)有效期長(zhǎng)達(dá)60年。隨著我國(guó)電弧噴涂熱噴涂技術(shù)的發(fā)展和完善，鋅，鋁等合金涂料將逐步取代傳統(tǒng)的噴涂工藝。在某些領(lǐng)域，超音速電弧噴涂熱噴涂鋅和鋁涂層也將取代大多數(shù)的熱浸鍍鋅工藝。在此，以超聲熱噴涂鋅鋁涂層為例，簡(jiǎn)要介紹長(zhǎng)期防腐工藝的性能。
二，鋅鋁長(zhǎng)效保護(hù)性復(fù)合涂料的性能
1.鋅和鋁涂層的保護(hù)機(jī)理
研究表明，由于鋼在大氣和水介質(zhì)中的電化學(xué)腐蝕而沒(méi)有保護(hù)措施，碳鋼的平均腐蝕速率比鋅高5-20倍，比鋁高40-100倍。當(dāng)使用普通涂料進(jìn)行保護(hù)時(shí)，由于涂料與鋼基材的粘合強(qiáng)度低，抗侵蝕性和顆粒磨損能力低以及使用過(guò)程中的老化和變質(zhì)，通常容易引起局部涂層損失和剝落，從而會(huì)導(dǎo)致鋼質(zhì)基材生銹，從而導(dǎo)致涂料層起泡并大面積脫落，從而導(dǎo)致防護(hù)在短時(shí)間內(nèi)失效。
超音速電弧噴涂熱噴涂鋅鋁復(fù)合涂層對(duì)鋼質(zhì)基材具有雙重保護(hù)作用。
一方面，密封處理后的涂層可以起到物理覆蓋作用。將鋼與水和空氣等腐蝕性介質(zhì)隔離，起到保護(hù)作用；另一方面，當(dāng)涂層有氣孔，裂紋或損壞時(shí)，鋅和鋁的電化學(xué)性能相對(duì)活躍，電極電勢(shì)低于鋼。在形成腐蝕電池時(shí)，鋅或鋁為負(fù)電極。鐵是正極。鋅和鋁會(huì)失去電子，并變成離子進(jìn)入電解液并被腐蝕。自由電子流向鋼，使鋼極化并受到保護(hù)。
鋁是一種非?；顫姷慕饘伲苋菀着c氧氣結(jié)合形成致密而堅(jiān)硬的氧化保護(hù)層，從而有效地防止了鋁涂層的進(jìn)一步氧化。此外，在噴涂過(guò)程中，鋁會(huì)變成帶負(fù)電的活化態(tài)，從而可以更好地對(duì)鋼基材進(jìn)行陰極保護(hù)。
噴涂后，使用低粘度涂料，密封涂料并添加一層或兩層面漆，成為金屬基復(fù)合涂料，這將進(jìn)一步顯著提高涂料的防腐能力并延長(zhǎng)保護(hù)期。
由于在超音速電弧噴涂（熱噴涂）過(guò)程中，鋅或鋁以熔融液體的形式噴涂在粗糙的鋼表面上，因此它以更大的熱能熔化，而熱能比有機(jī)涂層更易被氧化。此外，在噴涂過(guò)程中，鋁會(huì)變成帶負(fù)電的活化態(tài)，從而可以更好地對(duì)鋼基材進(jìn)行陰極保護(hù)。
噴涂后，使用低粘度涂料，密封涂料并添加一層或兩層面漆，以形成金屬基復(fù)合涂料，這將進(jìn)一步顯著提高涂料的防護(hù)能力并延長(zhǎng)防護(hù)期。
2.超音速電弧噴涂鋅鋁涂層的特性
鋼結(jié)構(gòu)部件由噴涂的鋅和鋁涂層以及封閉涂層保護(hù)，以形成長(zhǎng)期的保護(hù)性復(fù)合涂層。與一般的有機(jī)涂料相比，它具有以下突出的特點(diǎn)：
（1）保護(hù)期長(zhǎng)：噴涂鋅，噴涂鋁復(fù)合涂料，保護(hù)有效期一般可達(dá)20-30年，國(guó)外大氣中最長(zhǎng)的有效期是創(chuàng)紀(jì)錄的60年，而有機(jī)的保護(hù)期涂層一般為3-8年。
（2）粘接強(qiáng)度高于有機(jī)涂層，達(dá)到2-3kgf / mm2。
（3）耐高溫性：噴涂的鋁涂層經(jīng)擴(kuò)散處理后可在900°C的高溫下抗氧化；鋅涂層還可以承受450°C的溫度。
（4）沒(méi)有老化和劣化的問(wèn)題。
（5）良好的耐磨性，耐侵蝕性和耐刮擦性。
?。?、噴鋅、噴鋁涂層的比較
噴鋅涂層是國(guó)外應(yīng)用最早的一種陰極保護(hù)涂層，６０年代以前長(zhǎng)效防護(hù)大部分采用噴鋅涂層。但是由于（１）鋅層是一種犧牲陽(yáng)極材料，因此噴鋅涂層的防腐速率比噴鋁涂層高，其耐蝕期與厚度成正比，要達(dá)到長(zhǎng)效防蝕、噴鋅涂層應(yīng)有一定厚度；（２）鋅的密度（7.09/cm3）。比鋁（2.7cm3）高2.6倍，因此噴涂相同厚度的涂層，鋅的消耗量是鋁的2.6倍。國(guó)外資料報(bào)道，噴涂等效涂層厚度的情況下，鋅比鋁涂層成本貴一倍；（３）噴鋅所形成的ZnO粉塵對(duì)人體呼吸道有危害；（４）噴鋅時(shí)由于空氣中CO含量不足，不能形成穩(wěn)定的ZnCO3保護(hù)膜，而易疏松的Zn(OH)2，在鋅涂層上產(chǎn)生許多“白銹”，腐蝕率升高；（５）由于工業(yè)區(qū)大氣、城市大氣中SO2含量較高，使雨水酸度增加，也能破壞ZnCO3膜的穩(wěn)定性，使鋅涂層腐蝕速率加快。
隨著新型電弧絲材噴涂技術(shù)的發(fā)展，目前國(guó)際上大型鋼鐵構(gòu)件廣泛采用噴鋁長(zhǎng)效防護(hù)涂層。噴鋅涂層除繼續(xù)在鄉(xiāng)村大氣、談水和偏堿性氣氛中使用外、正逐漸被噴鋁涂層所代替。
噴鋅、噴鋁涂層腐蝕速率與其使用環(huán)境介質(zhì)的PH值密切相關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，噴鋅涂層用于弱堿性條件下為好，噴鋁涂層最好用于中性或酸性條件下。
三、超音速電弧噴涂鋅、鋁復(fù)合層國(guó)內(nèi)應(yīng)用典型實(shí)例：
?。ǎ保保梗玻澳?，法國(guó)巴黎附近的圣·吉尼船閘采用噴鋅防護(hù)，１９５２年進(jìn)行檢查，噴涂涂層完好。
?。ǎ玻保梗常赌辏绹?guó)在KAW河大橋鋼結(jié)構(gòu)上噴涂２５０um厚的鋅涂層，１９７５年檢查涂層完好。
?。ǎ常保梗常鼓?，英國(guó)北威爾士麥奈海峽公路橋懸掛鏈及部分鋼結(jié)構(gòu)件噴鋅防護(hù)，鋼結(jié)構(gòu)一直保持極好狀態(tài)。
（４）美國(guó)格蘭維奇市一座天然汽化工廠的凈化裝置，采用鋼結(jié)構(gòu)上噴涂１３０um厚的鋁涂層，３０年后仍然保持完好。
?。ǎ担┪覈?guó)淮南電廠的２６４座輸電塔，１９５２年對(duì)其上半部分采用噴鋅防護(hù)，涂層至今仍完好。
?。ǎ叮┙K三河６３孔鋼制水閘門(mén)，１９６６年采用噴鋅涂層防護(hù)，已使用２８年涂層完好。
