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热镀锌、热喷锌、电弧喷铝的比较

发布时间:2016-07-19    点击:320

  一、热镀锌、热喷锌、电弧热喷铝的介绍

  热镀锌热镀锌又称为热浸镀锌,他是在高温下把锌锭融化,在放入一些辅助材料,然后把金属结构件浸入镀锌槽中,使金属构件上附着一层锌层。热镀锌的优点在于他的防腐能力强,镀锌层的附着力和硬度较好。缺点在于价格较高,需要大量的设备和场地,钢结构件过大不易放入镀锌槽中,钢结构件过于单薄,热镀又容易变形。

  工艺过程工件→脱脂→水洗→酸洗→水洗→浸助镀溶剂→烘干预热→热镀锌→整理→冷却→钝化→漂洗→干燥→检验

  热喷铝目前热喷铝应用较多的是线材火焰喷涂和电弧喷涂两种方法,该项目采用线材火焰喷涂。线材火焰喷涂是研制早、应用早、技术成熟的热喷涂方法,其特点是轻便、灵活、机动性好,因此在该项目中应用尤为合适。该方法采用氧-乙炔焰作为热源,喷涂材料为铝线材。

  工艺过程除油脱脂→喷砂除锈(Sa2.5Rz40-60μm)→热喷铝→表面清理→喷铝检测→喷涂或刷涂密封涂层

  电弧喷铝电弧喷涂技术就是通过专用电源,使带电的耐腐蚀金属丝材产生电弧熔化,在1/1000—1/10000秒内,熔融金属的高温液滴被压缩空气喷吹、雾化、喷涂至预先喷砂除锈的钢铁构件表面,形成纯度高、结合力强的机械—冶金结合喷涂层,它对活泼的钢铁基体具有阴极保护作用。然后在该喷涂层上均匀涂敷具有抑制腐蚀作用的专用封闭剂,它不仅能进一步隔绝腐蚀介质侵蚀基体钢铁,同时使电弧喷涂金属层与封闭涂层界面阻抗增大,耐腐蚀性能大为增强。

  工艺过程:除油脱脂→喷砂除锈(Sa2.5Rz40~100μm)→电弧喷铝→封闭→喷涂面漆

  二、热喷锌与热镀锌工艺性能和价格分析

  热喷锌涂层和热镀锌镀层与钢铁基体结合力大小的比较

  热喷锌工艺钢铁基体采用喷砂除锈,基体表面具有一定的粗糙度(达40~60um),使得基体表面电化活化能力增加,大部分锌涂层以金属键的形式与钢铁基体表面结合。

  浸镀锌工艺钢铁基体采用酸洗除锈,基体表面较光滑,而钢铁基体表面还将残留有害离子,影响镀层与基体结合力。理论研究表明,涂层或镀层与基体结合力与基体表面粗糙度成正比。拉力实验证明,相同厚度的热喷锌涂层与钢铁基体的结合力比浸镀锌镀层与钢铁基体结合力要高许多。因此,实际应用中的热喷锌涂层耐磨和耐冲刷性要好于浸镀锌镀层许多。

  2锌工艺钢铁基体采用酸洗除锈,基体表面较光滑,而钢铁基体表面还将残留有害离子,影响镀层与基体结合力。理论研究表明,涂层或镀层与基体结合力与基体表面粗糙度成正比。拉力实验证明,相同厚度的热喷锌涂层与钢铁基体的结合力比浸镀锌镀层与钢铁基体结合力要高许多。因此,实际应用中的热喷锌涂层耐磨和耐冲刷性要好于浸镀锌镀层许多。2、二者外观色泽的比较第一、由于浸镀锌工艺参数不易控制(酸液浓度、酸液温度、酸洗时间、镀槽温度、浸镀时间)而造成每批不同部位、批与批外观色泽的不一致,形成色差。第二,对于管状或死角的钢铁结构由于酸洗后水洗不充分,造成镀锌后的“流泪”现象(即残留的酸遇水与锌层和钢铁基体起反应,生成的反应物),形成色斑。再者,有时酸洗时间不够,除锈效果不好,造成的锌镀层的跷起和开裂。上述情况,不但严重影响钢铁结构镀层的美观性,而且亦严重影响其对钢铁基体的防护效果。对于热喷锌而言,由于工艺科学合理,工艺参数易于控制,一般不存在上述现象。3、两种技术镀层厚度均匀性的比较由于浸镀锌镀槽温度不易控制,镀锌层易流挂,镀层薄厚不均匀,镀层厚度不能人为控制,同时还能引起架构变形。而热喷锌涂层厚度、均匀性可人为调节,根据环境腐蚀程度,调整锌涂层厚度。4、两种技术对钢结构内部应力的影响浸镀锌由于镀液温度高,易使钢结构变形,产生内部应力,影响其使用性能。热喷锌是锌液通过空气冷却后直接喷到钢铁基体表面,对钢铁结构内部力学性能基本没有影响。5、两种技术防腐性能的比较热喷锌由于喷涂后采取涂料封闭,采取锌层与涂料的保护系统。荷兰的研究表明:复合系统的耐久性比单独锌层和单独涂料层耐久性之和高出50~130%,这种效应称之为最佳协同作用(syncrgy-effect)或所谓的2+2=5效应。另外,热喷锌工艺可根据现场腐蚀环境的大小来调整锌层的厚度,而浸镀一镀定型,锌层厚度不能再增加,对较恶劣的腐蚀环境不适应。因此,从对钢铁基体的防护效果来看,热喷锌要好于浸镀锌。6、两种技术对现场安装的影响浸镀锌构件在运输过程中和安装焊接过程中,镀层易被损坏,损害的镀层无法修补,有时安装公司采用防腐漆一抹了之,严重影响了整个工艺对钢铁基体的防护效果和防护年限,给工程留下隐患。而热喷锌在现场安装过程中施工,则没有这种情况。浸镀锌一般要由专业浸镀厂进行处理,热喷锌工艺一般现场施工,二者造价相差不多,浸镀锌工艺加上运输装卸费有时费用比热喷锌还要高。综上所述,钢结构长效防腐采用热喷涂(Al或Zn)技术工艺在社会和经济效益两方面均具有巨大优势。近年来,我国在大型钢结构长效防腐方面已逐渐用热喷涂工艺取代热浸镀工艺,作为新技术热喷涂技术是九五和十五期间国家重点推广技术。

  三热喷锌与电弧喷铝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。但是由于: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,国外资料报导,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。随着新型电弧线材喷铝技术的发展,目前国际上大型钢铁构件长效防护涂层,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。

  四、电弧喷锌/铝(85/15)涂层的特性近期国外出现了85/15锌铝合金丝(即锌∶铝=85∶15),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,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)锌铝合金丝。并用于生产实践,85/15锌铝合金涂层的特点:(1)85/15锌铝合金涂层气孔率很小,具有快速自然封孔;(2)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;(3)铝基降低锌溶解,延长防护年限;(4)从技术和审美角度看,85/15锌铝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;(5)85/15锌铝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。该合金的推出将大大推动我国钢铁结构件表面长效防护涂层工程的进展。

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