CN101451243B - 钢结构电弧喷涂复合防腐蚀涂层体系的方法及工艺 - Google Patents
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Abstract
一种钢结构电弧喷涂复合防腐蚀涂层体系的方法及工艺，属于钢结构防腐蚀的方法及工艺。该防腐蚀涂层体系，先将钢结构表面除锈、粗化，然后电弧喷涂阳极性金属涂层，再在金属涂层上依次涂覆纳米改性环氧封闭涂料作底漆涂层，环氧云铁涂料或纳米改性环氧云铁涂料作中间漆涂层，纳米改性含氟聚氨酯涂料或含氟聚硅氧烷涂料或硅氧烷改性丙烯酸聚氨酯涂料作面漆涂层。所得复合防腐蚀涂层体系具有优异的耐蚀性、耐候性、耐污性、耐化学品、装饰性等性能，可显著减免钢结构后期防腐蚀维护工作和费用。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢结构防腐蚀涂层体系，特别是一种钢结构电弧喷涂复合防腐蚀涂层体系的方法及工艺。
背景技术
目前，国内外钢结构主要的防腐蚀方法是重防腐蚀涂料涂层体系，该涂层体系是由无机或环氧富锌底漆、环氧中间漆及聚氨酯面漆的组成的三重涂层重防腐蚀体系。随着腐蚀环境的日趋恶劣，紫外线、腐蚀介质等对复合涂层的破坏作用，造成有机成分中碳氢分子链的断裂，以致出现涂层龟裂、粉化的老化性失效，使得这种涂层体系对钢铁的防护寿命非常有限，每次施工的保护周期不过3～8年，仍然需要花费大量的人力和物力来维修，导致了防护成本的不断增长。
中国发明专利《一种海洋用钢的防腐蚀方法》专利号为00111047.0，公开了一种海洋用钢的防腐蚀方法，先将钢铁部件的表面通过喷砂进行预处理，再使用火焰或电弧喷枪依次喷涂锌涂层和铝涂层或铝锌铝合金涂层，最后在上述金属涂层表面涂装有机涂层进行封闭处理。所述的有机涂层为氯化橡胶涂层、环氧树脂漆涂层或高氯聚乙烯涂层。
中国发明专利《钢结构超音速电弧喷铝重防腐涂层工艺》，申请号为200510017831.0，公开了一种钢结构超音速电弧喷铝重防腐涂层工艺，先将钢结构表面除锈、粗化，然后采用电弧喷涂机中两根铝丝为涂层材料，以短路电弧为热源，高压空气将熔解的铝液滴雾化，电弧喷涂机的喷枪口设有拉瓦尔风帽，形成二次雾化并产生超音速粒子射流直接喷涂到钢基体表面形成铝金属涂层，并在此涂层上喷涂或涂刷封闭涂层形成所述重防腐涂层。所述封闭涂层为聚酯树脂。
随着电弧喷涂技术和设备的研究不断取得重大进展，人们开始使用电弧喷涂技术对钢铁进行防腐处理，但是普通的电弧喷涂复合涂层在面对海洋、城市酸雨等恶劣的环境时，仍存在很多不足，比如防腐蚀年限仍不够高，耐候性仍不够强，表面装饰性欠缺等。
发明内容
本发明的目是提供一种耐候性好、防腐蚀寿命长、寿命周期成本低、使用效果好的钢结构电弧喷涂复合防腐蚀涂层体系的方法及工艺。
本发明的目的是这样实现的：该钢结构电弧喷涂复合防腐蚀涂层体系的方法：由里及外采用电弧喷涂阳极性金属涂层、封闭底漆涂层、中间漆涂层及面漆涂层四部分防腐涂层构成，
所述的电弧喷涂阳极性金属涂层，该涂层中电弧喷涂所用的金属丝材是铝丝，铝丝中的铝含量大于等于99.5％、锌丝，锌丝中的锌含量大于等于99.99％、锌铝合金丝，锌铝合金丝中铝含量为10-15％，其余为锌、铝镁合金丝，铝镁合金丝中镁含3-5％，其余为铝、稀土铝丝，稀土铝丝中含稀土元素铼0.1-0.7％，其余为铝，这五种丝材中的一种丝材或两种丝材，喷涂金属涂层的厚度为100～300μm；
所述的封闭底漆涂层，该涂层中涂装一道或两道纳米改性环氧封闭涂料，涂层干膜厚度为10～60μm；
所述的中间漆涂层，该涂层中涂装一道或两道环氧云铁涂料或纳米改性环氧云铁涂料，涂层干膜厚度为60～120μm；
所述的面漆涂层，该涂层中涂装一道或两道纳米改性含氟聚氨酯涂料或含氟聚硅氧烷涂料或硅氧烷改性丙烯酸聚氨酯涂料，涂层干膜厚度为30～100μm。
实现本发明的工艺技术方案：
(1)喷砂除锈
采用喷砂除锈的方法除去钢结构表面锈蚀产物和旧涂层，处理后的钢铁基材的表面清洁度应达到Sa2.5级或Sa3级，表面粗糙度应达到Rz25-100μm；
(2)电弧喷涂
根据钢结构所处的环境性质，选择喷涂金属材料是铝、锌、锌铝合金、铝镁合金、稀土铝中的一种或两种；所用喷涂金属材料直径相等，均为2mm或3mm；
对于面积大且平整的钢结构表面，采用喷涂工作电流500A以上的大功率电弧喷涂机进行喷涂；其他的钢结构表面采用喷涂工作电流400A以下的电弧喷涂设备进行喷涂；喷涂工作电压为22～36V；
喷涂开始时首先合上喷涂机电源，打开喷涂机供气开关，调节电流和电压到要求的工艺参数，喷枪对着非喷涂面试喷，喷涂正常后再对需喷涂面进行正式喷涂；当喷涂完毕后停止喷涂，关闭气源，拉下电源开关；电弧喷涂金属涂层的厚度为100～300μm；当检测涂层厚度不够时需继续补喷直到合格为止；
(3)封闭底漆涂层
金属喷涂层的表面经清除灰尘和大颗粒后，在12小时内涂装一道或两道纳米改性环氧封闭涂料；涂层干膜厚度为10～60μm；
(4)中间漆涂层
封闭底漆涂层在室温下干燥至少4小时且漆膜表干后，涂装一道或两道环氧云铁涂料或纳米改性环氧云铁涂料；涂层干膜厚度为60～120μm；
(5)面漆涂层
中间漆涂层在室温下干燥至少24小时且漆膜实干后，对中间漆涂层表面进行清理，清除表面污物和灰尘；涂装一道或两道纳米改性含氟聚氨酯涂料或含氟聚硅氧烷涂料或硅氧烷改性丙烯酸聚氨酯涂料，涂层干膜厚度为30～100μm。
有益效果：由于采用了上述方法，电弧喷涂阳极性金属涂层对钢结构基体提供牺牲阳极的阴极保护作用，不受紫外线、腐蚀介质对钢结构的破坏；采用封闭底漆涂层、中间漆涂层和面漆涂层，这些有机涂料涂层有效的封闭金属喷涂层，保护金属喷涂层不受海洋、城市酸雨的破坏，以物理方式隔离各种腐蚀介质对金属喷涂层和钢铁基体的侵蚀，同时还具有装饰性，防腐蚀年限更高，耐蚀性、耐候性、耐污性、耐化学品、装饰性更优，达到了本发明的目的。
优点：该复合防腐蚀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、耐污性、耐化学品、装饰性等性能，理论防腐蚀能力达到50～100年，可显著减免钢结构后期防腐蚀维护工作和费用。使用上述的纳米改性含氟聚氨酯涂料或含氟聚硅氧烷涂料或硅氧烷改性丙烯酸聚氨酯涂料，提高了涂层体系的表面装饰性能，更能满足当代建筑对钢结构艺术造型，美学和景观设计，达到质量和人文景观的完美结合。这种钢结构的复合防腐蚀涂层体系具有重要的经济效益和社会效益。
具体实施方式
实施例1：某钢结构试件，先采用喷砂除锈的方法除去钢结构表面锈蚀产物，处理后的钢铁基材的表面清洁度为Sa3级，表面粗糙度为Rz25-100μm，然后用两根直径3.0mm的铝丝，铝丝中的铝含量为99.5％，在钢结构表面电弧喷涂铝涂层，金属铝涂层厚度为180μm；再清除金属喷涂层表面的灰尘和大颗粒，在12小时内涂装两道纳米改性环氧封闭涂料作为底漆涂层，涂层干膜厚度为40μm；在封闭底漆涂层涂装后室温下自然干燥24小时后，涂装两道环氧云铁涂料作中间漆涂层，涂层干膜厚度为100μm；中间漆涂层在室温下自然干燥24小时且漆膜实干后，对中间漆涂层表面进行清理，清除表面污物和灰尘，涂装两道纳米改性含氟聚氨酯涂料作面漆涂层，涂层干膜厚度为80μm。由此获得一个采用所述电弧喷涂复合防腐蚀涂层体系的钢结构试件。
将此钢结构试件在我国东海某海洋腐蚀试验平台上进行海洋大气区、飞溅区、潮差区和全浸区的现场腐蚀试验，取出钢结构试件，发现钢结构试件的复合涂层表面形貌没有变化，仅全浸区的涂层表面有少量的海生物附着，所有涂层表面均没有出现裂纹、起泡、生锈、脱落等现象。
实施例2：某钢结构试件，先采用喷砂除锈的方法除去钢结构表面锈蚀产物，处理后的钢铁基材的表面清洁度为Sa3级，表面粗糙度为Rz25-100μm，然后用一根直径3.0mm的铝丝，铝丝中的铝含量为99.5％和一根直径3.0mm的锌丝，锌丝中的锌含量为99.99％，在钢结构表面电弧喷涂锌铝伪合金涂层，金属喷涂层厚度为250μm；再清除金属喷涂层表面的灰尘和大颗粒，在12小时内涂装一道纳米改性环氧封闭涂料作为底漆涂层，涂层干膜厚度为10μm；在封闭底漆涂层涂装后24小时后，涂装一道纳米改性环氧云铁涂料作中间漆涂层，涂层干膜厚度为60μm；中间漆涂层在室温下干燥24小时且漆膜实干后，对中间漆涂层表面进行清理，清除表面污物和灰尘，涂装两道纳米改性含氟聚硅氧烷涂料作面漆涂层，涂层干膜厚度为80μm。由此获得一个采用所述电弧喷涂复合防腐蚀涂层体系的钢结构试件。
将此钢结构试件在我国东海某海洋腐蚀试验平台上进行海洋大气区、飞溅区、潮差区和全浸区的现场腐蚀试验，取出钢结构试件，发现钢结构试件的复合涂层表面形貌没有变化，仅全浸区的涂层表面有少量的海生物附着，所有涂层表面均没有出现裂纹、起泡、生锈、脱落等现象。
实施例3：某钢结构试件，先采用喷砂除锈的方法除去钢结构表面锈蚀产物，处理后的钢铁基材的表面清洁度为Sa3级，表面粗糙度为Rz25-100μm，然后用两根直径2.0mm的锌铝合金丝，锌铝合金丝中的铝含量为15％，其余为锌，在钢结构表面电弧喷涂锌铝合金涂层，金属喷涂层厚度为120μm；再清除金属喷涂层表面的灰尘和大颗粒，在12小时内涂装两道纳米环氧封闭涂料作为底漆涂层，涂层干膜厚度为40μm；在封闭底漆涂层涂装后24小时后，涂装一道纳米改性环氧云铁涂料作中间漆涂层，涂层干膜厚度为60μm；中间漆涂层在室温下干燥24小时且漆膜实干后，对中间漆涂层表面进行清理，清除表面污物和灰尘，涂装两道硅氧烷改性丙烯酸聚氨酯涂料作面漆涂层，涂层厚度为90μm。由此获得一个采用所述电弧喷涂复合防腐蚀涂层体系的钢结构试件。
将此钢结构试件在我国东海某海洋腐蚀试验平台上进行海洋大气区、飞溅区、潮差区和全浸区的现场腐蚀试验，取出钢结构试件，发现钢结构试件的复合涂层表面形貌没有变化，仅全浸区的涂层表面有一些海生物附着，所有涂层表面均没有出现裂纹、起泡、生锈、脱落等现象。
实施例4：某钢结构试件，先采用喷砂除锈的方法除去钢结构表面锈蚀产物，处理后的钢铁基材的表面清洁度为Sa2.5级，表面粗糙度为Rz25-100μm，然后用两根直径3.0mm的铝镁合金丝，铝镁合金丝中的镁含量为3.5％，其余为铝，在钢结构表面电弧喷涂铝镁合金涂层，金属喷涂层厚度为160μm；在12小时内涂装一道纳米环氧封闭涂料作为底漆涂层，涂层干膜厚度为10μm；在封闭底漆涂层涂装后24小时后，涂装两道环氧云铁涂料作中间漆涂层，涂层干膜厚度为120μm；中间漆涂层在室温下干燥24小时且漆膜实干后，对中间漆涂层表面进行清理，清除表面污物和灰尘，涂装两道硅氧烷改性丙烯酸聚氨酯涂料作面漆涂层，涂层干膜厚度为100μm。其它与实施例1同，略。
实施例5：某钢结构试件，先采用喷砂除锈的方法除去钢结构表面锈蚀产物，处理后的钢铁基材的表面清洁度为Sa3级，表面粗糙度为Rz25-100μm，然后用两根直径3.0mm的稀土铝丝，稀土铝丝中的稀土铼的含量为0.2％，其余为铝，在钢结构表面电弧喷涂稀土铝涂层，金属喷涂层厚度为200μm；在12小时内涂装一道纳米环氧封闭涂料作为底漆涂层，涂层干膜厚度为10μm；在封闭底漆涂层涂装后24小时后，涂装两道纳米改性环氧云铁涂料作中间漆涂层，涂层干膜厚度为120μm；中间漆涂层在室温下干燥24小时且漆膜实干后，对中间漆涂层表面进行清理，清除表面污物和灰尘，涂装一道硅氧烷改性丙烯酸聚氨酯涂料作面漆涂层，涂层干膜厚度为40μm。其它与实施例1同，略。
Claims (2)
1.一种钢结构电弧喷涂复合防腐蚀涂层体系的方法，其特征是：由里及外采用电弧喷涂阳极性金属涂层、封闭底漆涂层、中间漆涂层及面漆涂层四部分防腐涂层构成；
所述的电弧喷涂阳极性金属涂层，该涂层中电弧喷涂所用的金属丝材是铝丝、锌丝、锌铝合金丝、铝镁合金丝、稀土铝丝中的一种丝材或两种丝材，其中铝丝中的铝含量大于等于99.5％，锌丝中的锌含量大于等于99.99％，锌铝合金丝中铝含量为10-15％、其余为锌，铝镁合金丝中镁含3-5％、其余为铝，稀土铝丝中含稀土元素铼0.1-0.7％、其余为铝，金属喷涂层的厚度为100～300μm；
所述的封闭底漆涂层，该涂层中涂装一道或两道纳米改性环氧封闭涂料，涂层干膜厚度为10～60μm；
所述的中间漆涂层，该涂层中涂装一道或两道环氧云铁涂料或纳米改性环氧云铁涂料，涂层干膜厚度为60～120μm；
所述的面漆涂层，该涂层中涂装一道或两道纳米改性含氟聚氨酯涂料或含氟聚硅氧烷涂料或硅氧烷改性丙烯酸聚氨酯涂料，涂层干膜厚度为30～100μm。
2.一种钢结构电弧喷涂复合防腐蚀涂层体系的工艺，其特征是：
(1)喷砂除锈：采用喷砂除锈的方法除去钢结构表面锈蚀产物和旧涂层，处理后的钢铁基材的表面清洁度应达到Sa2.5级或Sa3级，表面粗糙度应达到Rz25-100μm；
(2)电弧喷涂：根据钢结构所处的环境性质，选择喷涂金属材料是铝、锌、锌铝合金、铝镁合金、稀土铝中的一种或两种；所用喷涂金属材料直径相等，均为2mm或3mm；
对于面积大且平整的钢结构表面，采用喷涂工作电流500A以上的大功率电弧喷涂机进行喷涂；其他的钢结构表面采用喷涂工作电流400A以下的电弧喷涂设备进行喷涂；喷涂工作电压为22～36V；
喷涂开始时首先合上喷涂机电源，打开喷涂机供气开关，调节电流和电压到要求的工艺参数，喷枪对着非喷涂面试喷，喷涂正常后再对需喷涂面进行正式喷涂；当喷涂完毕后停止喷涂，关闭气源，拉下电源开关；电弧喷涂金属涂层的厚度为100～300μm；当检测涂层厚度不够时需继续补喷直到合格为止；
(3)封闭底漆涂层：金属喷涂层的表面经清除灰尘和大颗粒后，在12小时内涂装一道或两道纳米改性环氧封闭涂料；封闭底漆涂层干膜厚度为10～60μm；
(4)中间漆涂层：封闭底漆涂层在室温下干燥至少4小时且漆膜表干后，涂装一道或两道环氧云铁涂料或纳米改性环氧云铁涂料；涂层干膜厚度为60～120μm；
(5)面漆涂层：中间漆涂层在室温下干燥至少24小时且漆膜实干后，对中间漆涂层表面进行清理，清除表面污物和灰尘；涂装一道或两道纳米改性含氟聚氨酯涂料或含氟聚硅氧烷涂料或硅氧烷改性丙烯酸聚氨酯涂料，涂层干膜厚度为30～100μm。
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Denomination of invention: Method and process of steel structure arc spraying composite corrosion proof coating system Effective date of registration: 20180213 Granted publication date: 20110727 Pledgee: Xuzhou Productivity Promotion Center Pledgor: Jiangsu CUMT Dazheng Surface Engineering Technology Co.,Ltd. Registration number: 2018320000022 |