CN103375657B - 一种含有防腐涂层的铁基管道 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种球墨铸铁管道件防腐涂层及含有该涂层的球墨铸铁管道，所述防腐涂层包括ZnAlRE合金层和封孔密封层；所述ZnAlRE合金层的重量组成为：Al：4.7～60％，RE：0.02‑5％，其余为Zn；涂层孔隙率为1.0‑2.0％，且Ecorr为‑1.26～‑1.17V，Icorr为1.0～1.1×10‑ 5A.cm‑2。本发明具有环保、合金用量少、耐腐蚀性强等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种管道及涂层，尤其是涉及铁基管道，更加是球墨铸铁管道外防腐领域，尤其是一种球墨铸铁管道及管件的防腐涂层。
背景技术
目前埋地球墨铸铁管道及管件的热喷涂涂层应用最为广泛的是Zn涂层，Zn涂层虽然具有较好的动态电化学保护性能，但是一方面Zn涂层的孔隙率较高，减弱其防腐性能，另一方面，在常规大气环境中，Zn涂层腐蚀产物主要由较难溶于水的氧化锌、碱式氢氧化锌和碱式碳酸盐组成，此类腐蚀产物具有一定自封闭能力而阻隔潮气等腐蚀介质的侵入，但是在海水或氯离子含量较高的环境中，由于氯离子的侵入，Zn涂层表面较难溶于水的碳酸盐等腐蚀产物迅速被疏松、易于溶解的氯盐化合物所取代，极大地减弱了腐蚀产物的自愈合性能，此反应具有较快的动力学过程。腐蚀产物的易溶性是Zn涂层耐腐蚀性能不高的一个重要原因，同时腐蚀产物还会引起涂层起泡，减低涂层的附着力，导致涂层容易发生点蚀、不均匀腐蚀而缩短其防腐寿命。另外，环境污染是热喷涂Zn面临的最大问题。在喷涂过程中高度雾化的金属离子以及氧化产生的ZnO粉尘对环境造成严重污染，使得空气中悬浮颗粒增加。ZnO粉尘有较强的毒性，少量吸入就会使人头晕、恶心、发烧，大量吸入甚至会导致死亡，为了节能环保及提高Zn涂层的防腐能力，国内外普遍的做法是将喷涂单一Zn涂层改为喷涂ZnAl伪合金涂层或ZnAl合金涂层，虽然ZnAl伪合金或ZnAl合金涂层的腐蚀产物对涂层中的孔隙自封闭作用有所提高，但仍不彻底，致使目前ZnAl伪合金及合金涂层耐蚀性较差。
发明内容
本发明提供一种铁基管道尤其是球墨铸铁管道及管件的防腐涂层，具有环保、合金用量少、耐腐蚀性强等优点。
本发明所采取的技术方案是：
一种铁基管道尤其是球墨铸铁管道及管件的防腐涂层，所述防腐涂层包括ZnAlRE合金层，优选进一步含有涂覆在合金层表面的封孔密封层；所述ZnAlRE合金层的重量组成为：Al：4.7～60％，RE：0.02-5％，其余为Zn。
优选：Zn 56-85％，Al 14-42％。
优选：RE 0.05-2％，优选0.1-1.0％，更优选0.3-1.0％。
优选所述ZnAlRE合金层通过电弧喷涂，利用两根ZnAlRE合金丝材，在管件及管道基体上沉积而成。
优选所述ZnAlRE合金层单位面积上的重量为130-400g/m2，优选200g/m2。
优选所述封孔层厚度为60-180微米，优选100-150μm。
优选所述封孔层为水性涂料层、溶剂型涂料层或者粉末涂料层。
优选所述的RE为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇中的至少一种；优选镧、铈、镨、钕中的至少一种；更优选镧、铈中的至少一种。
优选所述的合金层与管道的结合强度为15.0-16.0Mpa。
优选所述的合金层孔隙率是采用灰度法进行测试的，孔隙率为1.0-2.0％。
优选所述的合金层的Ecorr为～1.26～-1.17V，Icorr为1.0～1.1×10-5A.cm-2。
优选所述的合金层的极化电阻为820-2500Ω.cm2。
本发明进一步提供含有上述涂层的铁基管道，尤其是球墨铸铁管道。
本发明通过电弧喷涂，利用ZnAlRE合金丝材，在球墨铸铁管基体上沉积出ZnAlRE合金层，ZnAlRE合金层的耐蚀性优于ZnAl伪合金涂层及ZnAl合金涂层，这是由于RE元素可细化涂层颗粒，使颗粒粒度均匀，降低涂层孔隙率，使涂层组织致密，进而减少了腐蚀通道。因此腐蚀反应进行一定时间后，由于腐蚀产物的堵塞，腐蚀介质很难通过涂层表面的缺陷进入涂层到达涂层/基体的界面，涂层的自封闭效果更加明显，大大提高了涂层腐蚀产物层的稳定性，从而使ZnAlRE涂层表现出更好的耐蚀性。RE元素的加入对涂层耐蚀性影响的主要原因是降低了涂层的孔隙率，起到了净化和细化组织的作用，从而使涂层腐蚀过程中的表面活性点减少，从而表现出明显且稳定的自封闭效果。因此，ZnAlRE合金层具有优良的耐蚀性能。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1.本涂层是绿色环保涂层，在喷涂过程中不会产生有毒的ZnO粉尘，改善了工人的劳动条件。
2.RE元素可细化涂层颗粒，使颗粒粒度均匀，降低涂层孔隙率，使涂层组织致密，进而减少了腐蚀通道。因此腐蚀反应进行一定时间后，由于腐蚀产物的堵塞，腐蚀介质很难通过涂层表面的缺陷进入涂层到达涂层/基体的界面，涂层的自封闭效果更加明显，大大提高了涂层腐蚀产物层的稳定性，从而使ZnAlRE涂层表现出更好的耐蚀性。
3.本发明喷涂的ZnAlRE合金层，密度较Zn涂层小，喷涂同样厚度的涂层，ZnAlRE合金用量较少，节约了资源。
4.涂层耐蚀性能良好，喷涂的ZnAlRE合金层耐蚀性优于ZnAl合金涂层及ZnAl伪合金涂层。
附图说明
图1：(a)85Zn-15Al；(b)85Zn-14.9Al-0.1(La+Ce)；(c)78Zn-21.9Al-0.1(La+Ce)；(e)Zn涂层，的涂层表面形貌观察图；
图2：(a)85Zn-15Al；(b)85Zn-14.9Al-0.1(La+Ce)；(c)78Zn-21.9Al-0.1(La+Ce)；(e)Zn涂层，的涂层截面形貌观察及线扫描分析图；
图3：合金涂层与纯锌涂层极化曲线对比图；
图4：各种合金涂层以及纯锌涂层的16天盐雾试验微观形貌观察图；
图5：各种合金涂层以及纯锌涂层的宏观盐雾试验图(100天)。
具体实施方式
本申请中涂层性能参数的测试方法如下：
1、涂层微观组织结构分析
涂层腐蚀前后表面形貌使用FEI Quanta250环境扫描电镜进行观测，并结合EDS能谱仪定量分析。涂层及腐蚀产物的物相分析利用日本理学Dmax-RC旋转阳极X射线衍射仪进行分析。以Cu靶的Ka为辐射源，管压40kV，电流为150mA，扫描范围2θ＝20～100度，步宽为0.02度，扫描速率为10度/分。
2、结合强度测试试验
结合强度测试实验采用CSS-44100电子万能试验机测定涂层与基体的抗拉结合强度。将试件装在试验机上，拉伸速度为1mm/min，均匀、连续地施加载荷至试件破断，记录试件最大破坏载荷，根据下面公式计算结合强度。
式中σb-涂层的结合强度(N/mm)
F-涂层的最大断裂载荷(N)
d-涂层破断处结合面直径(mm)
3、孔隙率测试
采用灰度法测定孔隙率，以实测平均值作为涂层的孔隙率。用金相显微镜观察涂层的截面形貌和组织结构，在金相分析系统下，随机取3个视场，测出每个视场中空隙所占的格数，并将3个视场的空隙所占的总格数同总视场的格数相比，比值即为涂层的孔隙度。
4、中性盐雾加速实验
在ATLAS CCX2000盐雾箱中进行偶接试样的加速腐蚀实验，盐雾实验按照GB-T10125-1997标准进行，实验条件：在制备的(50±5)g/L中性NaCl溶液中，实验温度控制在(35±1)℃进行连续盐雾。首先将试样置于室温中放置48h，之后分别将试样与垂直方向呈20°放置于盐雾箱支架上，暴露5，15，30和大于30天后取样(根据实际情况确定后续实验时间)。盐雾实验后，用去离子水清洗掉表面附着的沉积盐，冷风吹干后，进行表面腐蚀状态观测。
5、实验室全浸腐蚀试验
实验室全浸实验参照国标JB/T6073-1992进行，试验溶液选用3.5％NaCl溶液，浸泡周期为5，15，30和大于30天后取样(根据实际情况确定后续实验时间)，浸泡温度为室温。经不同周期浸泡实验后的取样，用去离子水清洗掉表面附着的沉积盐，冷风吹干后，进行表面腐蚀状态观测。
6、电化学性能测试
涂层的腐蚀电位测试系统由PAR M273A恒电位仪和M5210锁相放大器组成，采用三电极体系，以各种喷涂样品为工作电极、面积为10×10mm，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，铂电极为辅助电极。腐蚀介质为3.5％NaCl溶液，测试前试样在溶液中浸泡30min，待电位稳定后开始测量。
实施例1
1、喷涂ZnAlLaCe合金层
喷涂丝材种类：采用两根ZnAlLaCe合金丝，合金丝直径均为4.0mm。
通过电弧喷涂，利用ZnAlLaCe合金丝材，在球墨铸铁管基体上沉积出ZnAlLaCe合金涂层，其涂层各元素的成分含量为：Al：14.9％，La+Ce：0.1％，其余为Zn。
2、涂覆封孔密封层
采用环氧树脂涂料喷涂封孔密封层，涂层厚度为150微米。
(1)、附着力测试结果
表1纯锌涂层、锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层的附着力
| 种类 | 成分 | 结合强度(MPa) |
| 纯锌涂层 | Zn | 6.21 |
| 合金涂层 | 85Zn-15Al | 8.91 |
| 85Zn-14.9Al-0.1(La+Ce) | 15.56 |
从表1可以看出，锌铝稀土合金涂层的附着力明显高于纯锌涂层、锌铝合金涂层。
(2)孔隙率测试结果
表2纯锌涂层、锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层的孔隙率
从表2可以看出，锌铝稀土合金涂层的孔隙率低于纯锌涂层、锌铝合金涂层，更有利于阻挡外界腐蚀介质接触金属基体，从而提高涂层耐腐蚀性能。
(3)试验之初极化曲线测试结果
表3纯锌涂层、锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层的极化曲线测试结果
表3是纯Zn涂层、85Zn-15Al合金涂层、85Zn-14.9Al-0.1(La+Ce)合金涂层由极化曲线得到的腐蚀电位、腐蚀电流、击破电位以及维钝电流等四个参数的值。由表中可以看出，3种涂层的腐蚀电位相差不大。对于阳极过程，纯锌涂层阳极表现为明显的阳极溶解，没有钝化出现；添加La、Ce元素以后，涂层有了明显的钝化特征，耐蚀性能得到提高。
(4)试验之初交流阻抗测试结果
表4纯锌涂层、锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层的交流阻抗测试结果
| 锌及锌合金涂层 | Rs(Ω.cm2) | Qdl/μF.cm-2 | Rt(Ω.cm2) | Qf/μF.cm-2 | Rf(Ω.cm2) |
| Zn | 11.3 | 5.2 | 308.3 | 0.023 | 147.3 |
| 85Zn-15Al | 4.39 | 3.9 | 444.8 | 0.027 | 222.7 |
| 85Zn-14.9Al-0.1(La+Ce) | 5.1 | 0.94 | 21.45 | 0.41 | 1250 |
表4是利用等效电路分别对纯锌涂层、锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层的阻抗谱进行拟合得到各元件的值。根据表中各电路元件的值可以得出极化电阻Rp，而极化电阻的倒数与腐蚀电流成正比，也就是说，极化电阻越大，耐蚀性越好。
在合金体系中，Rp＝Rt+Rf；
利用上式计算出上述3种涂层的极化电阻如表5所示：
表5三种涂层经等效电路拟合得到的极化电阻的结果
由表5可以看出，纯锌涂层的耐蚀性最差。添加稀土元素之后，85Zn-14.9Al-0.1(La+Ce)三元合金涂层相比于85Zn-15Al两元合金涂层和纯锌涂层极化电阻值更大，耐蚀性更好。
(6)32天盐雾试验后交流阻抗测试结果
表6锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层的32天盐雾试验后交流阻抗测试结果
| 涂层种类 | 试验周期 | Rp(Ω.cm2) |
| 85Zn-15Al | 32天 | 1516.72 |
| 85Zn-14.9Al-0.1(La+Ce) | 32天 | 2347.9 |
由表6可以看出，同样经历32天盐雾试验后，85Zn-14.9Al-0.1(La+Ce)合金涂层的极化电阻比85Zn-15Al涂层大得多，说明添加La、Ce元素后，涂层腐蚀产物更加致密，其自封闭效果更好，因而耐腐蚀性得到进一步提高。
(7)32天盐水浸泡试验后交流阻抗测试结果
表7锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层32天盐水浸泡试验后交流阻抗测试结果
| 涂层种类 | 试验周期 | Rp(Ω.cm2) |
| 85Zn-15Al | 32天 | 1102.5 |
| 85Zn-14.9Al-0.1(La+Ce) | 32天 | 1625.66 |
由表7可以看出，同样经历32天盐水浸泡试验后，85Zn-14.9Al-0.1(La+Ce)合金涂层的极化电阻比85Zn-15Al涂层大很多，说明添加La、Ce元素后，涂层在盐水介质中腐蚀产物更加致密，其自封闭效果更好，因而耐腐蚀性得到进一步提高。
实施例2
合金层含量为：Al：21.9％，La+Ce：0.1％，其余为Zn，其余同实施例1。
(1)、附着力测试结果
表8纯锌涂层、锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层的附着力
从表8可以看出，锌铝稀土合金涂层的附着力高于纯锌涂层、锌铝合金涂层。
(2)孔隙率测试结果
表9纯锌涂层、锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层的孔隙率
从表9可以看出，锌铝稀土合金涂层的孔隙率明显低于纯锌涂层、锌铝合金涂层，更有利于阻挡外界腐蚀介质接触金属基体，从而提高涂层耐腐蚀性能。
(3)试验之初极化曲线测试结果
表10纯锌涂层、锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层的极化曲线测试结果
表10是纯Zn涂层、85Zn-15Al合金涂层、78Zn-21.9Al-0.1(La+Ce)合金涂层由极化曲线得到的腐蚀电位、腐蚀电流、击破电位以及维钝电流等四个参数的值。由表中可以看出，3种涂层的腐蚀电位相差不大。对于阳极过程，纯锌涂层阳极表现为明显的阳极溶解，没有钝化出现，而另两种合金涂层有了明显的钝化特征；添加La、Ce元素以后，维钝电流最低，耐蚀性能得到提高。
(4)试验之初交流阻抗测试结果
表11纯锌涂层、锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层的交流阻抗测试结果
表11是利用等效电路分别对纯锌涂层、锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层的阻抗谱进行拟合得到各元件的值。根据表中各电路元件的值可以得出极化电阻Rp，而极化电阻的倒数与腐蚀电流成正比，也就是说，极化电阻越大，耐蚀性越好。
在合金体系中，Rp＝Rt+Rf；
利用上式计算出上述3种涂层的极化电阻如表12所示：
表12三种涂层经等效电路拟合得到的极化电阻的结果
由表12可以看出，纯锌涂层的耐蚀性最差。添加稀土元素之后，78Zn-21.9Al-0.1(La+Ce)三元合金涂层相比于85Zn-15Al两元合金涂层和纯锌涂层极化电阻值更大，耐蚀性更好。
(6)32天盐雾试验后交流阻抗测试结果
表13锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层32天盐雾试验后交流阻抗测试结果
| 涂层种类 | 试验周期 | Rp(Ω.cm2) |
| 85Zn-15Al | 32天 | 1516.72 |
| 78Zn-21.9Al-0.1(La+Ce) | 32天 | 2052.1 |
由表13可以看出，同样经历32天盐雾试验后，78Zn-21.9Al-0.1(La+Ce)合金涂层的极化电阻比85Zn-15Al涂层大得多，说明添加La、Ce元素后，涂层腐蚀产物更加致密，其自封闭效果更好，因而耐腐蚀性得到进一步提高。
(7)32天盐水浸泡试验后交流阻抗测试结果
表14锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层32天盐水浸泡试验后交流阻抗测试结果
| 涂层种类 | 试验周期 | Rp(Ω.cm2) |
| 85Zn-15Al | 32天 | 1102.5 |
| 78Zn-21.9Al-0.1(La+Ce) | 32天 | 1625.66 |
由表14可以看出，同样经历32天盐水浸泡试验后，78Zn-21.9Al-0.1(La+Ce)合金涂层的极化电阻比85Zn-15Al涂层大很多，说明添加La、Ce元素后，涂层在盐水介质中腐蚀产物更加致密，其自封闭效果更好，因而耐腐蚀性得到进一步提高。
实施例3
1、喷涂ZnAlLa合金层
喷涂丝材种类：采用两根ZnAlLa合金丝，合金丝直径均为2.0mm。
通过电弧喷涂，利用ZnAlLa合金丝材，在球墨铸铁管基体上沉积出ZnAlLa合金涂层，其涂层各元素的成分含量为：Al：4.7％，La：0.3％，其余为Zn。
2、涂覆封孔密封层
采用环氧树脂涂料喷涂封孔密封层，涂层厚度为60微米。
(1)、附着力测试结果
表15纯锌涂层、锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层的附着力
从表15可以看出，锌铝稀土合金涂层的附着力高于纯锌涂层、锌铝合金涂层。
(2)孔隙率测试结果
表16纯锌涂层、锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层的孔隙率
从表16可以看出，锌铝稀土合金涂层的孔隙率明显低于纯锌涂层、锌铝合金涂层，更有利于阻挡外界腐蚀介质接触金属基体，从而提高涂层耐腐蚀性能。
(3)试验之初极化曲线测试结果
表17纯锌涂层、锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层的极化曲线测试结果
表17是纯Zn涂层、85Zn-15Al合金涂层、95Zn-4.7Al-0.3La合金涂层由极化曲线得到的腐蚀电位、腐蚀电流、击破电位以及维钝电流等四个参数的值。由表中可以看出，3种涂层的腐蚀电位相差不大，表明都具有较好的阴极保护性能，而95Zn-4.7Al-0.3La涂层阴极保护性相对更好一些。对于阳极过程，纯锌涂层阳极表现为明显的阳极溶解，没有钝化出现，而另两种合金涂层有了明显的钝化特征；添加La元素以后，维钝电流最低，耐蚀性能得到提高。
(4)试验之初交流阻抗测试结果
表18纯锌涂层、锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层的交流阻抗测试结果
| 涂层种类 | Rs(Ω.cm2) | Qdl/μF.cm-2 | Rt(Ω.cm2) | Qf/μF.cm-2 | Rf(Ω.cm2) |
| Zn | 11.3 | 5.2 | 308.3 | 0.023 | 147.3 |
| 85Zn-15Al | 4.39 | 3.9 | 444.8 | 0.027 | 222.7 |
| 95Zn-4.7Al-0.3La | 4.25 | 0.76 | 150.6 | 0.54 | 658.4 |
表18是利用等效电路分别对纯锌涂层、锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层的阻抗谱进行拟合得到各元件的值。根据表中各电路元件的值可以得出极化电阻Rp，而极化电阻的倒数与腐蚀电流成正比，也就是说，极化电阻越大，耐蚀性越好。
在合金体系中，Rp＝Rt+Rf；
利用上式计算出上述3种涂层的极化电阻如表19所示：
表19三种涂层经等效电路拟合得到的极化电阻的结果
由表19可以看出，纯锌涂层的耐蚀性最差。添加稀土元素之后，95Zn-4.7Al-0.3La三元合金涂层相比于85Zn-15Al两元合金涂层和纯锌涂层极化电阻值更大，耐蚀性更好。
(6)32天盐雾试验后交流阻抗测试结果
表20锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层32天盐雾试验后交流阻抗测试结果
| 涂层种类 | 试验周期 | Rp(Ω.cm2) |
| 85Zn-15Al | 32天 | 1516.72 |
| 95Zn-4.7Al-0.3La | 32天 | 1934.58 |
由表20可以看出，同样经历32天盐雾试验后，95Zn-4.7Al-0.3La合金涂层的极化电阻比85Zn-15Al涂层大得多，说明添加La元素后，涂层腐蚀产物更加致密，其自封闭效果更好，因而耐腐蚀性得到进一步提高。
(7)32天盐水浸泡试验后交流阻抗测试结果
表21锌铝合金涂层、锌铝稀土合金涂层32天盐水浸泡试验后交流阻抗测试结果
| 涂层种类 | 试验周期 | Rp(Ω.cm2) |
| 85Zn-15Al | 32天 | 1102.5 |
| 95Zn-4.7Al-0.3La | 32天 | 1768.59 |
由表21可以看出，同样经历32天盐水浸泡试验后，95Zn-4.7Al-0.3La合金涂层的极化电阻比85Zn-15Al涂层大很多，说明添加La元素后，涂层在盐水介质中腐蚀产物更加致密，其自封闭效果更好，因而耐腐蚀性得到进一步提高。
实施例4
1、合金层成分：Al：20％，Pr：0.1％，其余为Zn。
2、密封层厚度为100微米，其余同实施例3。
实施例5
1、喷涂ZnAlLa合金层
喷涂丝材种类：采用两根ZnAlLa合金丝，合金丝直径均为4.0mm。
通过电弧喷涂，利用ZnAlLa合金丝材，在球墨铸铁管基体上沉积出ZnAlLa合金涂层，其涂层各元素的成分含量为：Al：25％，La：0.5％，其余为Zn。
2、涂覆封孔密封层
采用环氧树脂涂料喷涂封孔密封层，涂层厚度为150微米。
实施例6
1、喷涂ZnAlCe合金层
喷涂丝材种类：采用两根ZnAlCe合金丝，合金丝直径均为2.5mm。
通过电弧喷涂，利用ZnAlCe合金丝材，在球墨铸铁管基体上沉积出ZnAlCe合金涂层，其涂层各元素的成分含量为：Al：40％，Ce：1.0％，其余为Zn。
2、涂覆封孔密封层
采用环氧树脂涂料喷涂封孔密封层，涂层厚度为180微米。
实施例7
合金层：Al：50％，Nd：2.0％，其余为Zn，其余同实施例6。
实施例8
1、喷涂ZnAlCe合金层
喷涂丝材种类：采用两根ZnAlCe合金丝，合金丝直径均为1.5mm。
通过电弧喷涂，利用ZnAlCe合金丝材，在球墨铸铁管基体上沉积出ZnAlCe合金涂层，其涂层各元素的成分含量为：Al：50％，Ce：3.0％，其余为Zn。
2、涂覆封孔密封层
采用环氧树脂涂料喷涂封孔密封层，涂层厚度为180微米。
实施例9：合金层各元素为：Al：60％，Dy：5.0％，其余为Zn，其余同实施例8。
通过对实施例4～9中的涂层进行与实施例1-3相同的性能测试发现，所述实施例中的合金涂层附着力在15.0-16.0MPa，孔隙率为1.0-2.0％，Ecorr为-1.24～-1.18V，Icorr为1.0-1.1×10-5A.cm-2，32天盐雾试验后的极化电阻Rp为1800～2500(Ω.cm2)，32天盐水浸泡试验后的极化电阻Rp为1750～2400(Ω.cm2)，各项性能均好于锌铝合金涂层和纯锌涂层。
本发明说明书附图1为：(a)85Zn-15Al；(b)85Zn-14.9Al-0.1(La+Ce)；(c)78Zn-21.9Al-0.1(La+Ce)；(e)Zn涂层，的涂层表面形貌观察图；
从附图1可以看出，85Zn-14.9Al-0.1(La+Ce)涂层、78Zn-21.9Al-0.1(La+Ce)涂层所呈现的片层状交错跌落结构比85Zn-15Al涂层、纯锌涂层更加明显，片层状结构一方面增大腐蚀介质经由涂层表面到达至基材的路径，另一方面，片层状结构更加致密，这与孔隙率测试结果一致，致密涂层能够更加有效地阻碍腐蚀介质的浸入，因而涂层防腐性能得以提高。
本发明说明书附图2为：(a)85Zn-15Al；(b)85Zn-14.9Al-0.1(La+Ce)；(c)78Zn-21.9Al-0.1(La+Ce)；(e)Zn涂层，的涂层截面形貌观察及线扫描分析图；
从附图2可以看出，85Zn-14.9Al-0.1(La+Ce)和78Zn-21.9Al-0.1(La+Ce)合金涂层与基体之间的缝隙小于85Zn-15Al和Zn涂层，说明添加稀土元素后，合金涂层与基体间的附着力增加，这与附着力测试结果一致，另外，从EDS线扫描图可知，添加稀土的多元合金涂层中的La、Ce元素分布比较均匀，能够提高多元合金涂层的防腐性能。
本发明说明书附图3为：合金涂层(左)与纯锌涂层(右)极化曲线对比图；
从附图3可以看出，对于阳极过程，纯锌涂层阳极表现为明显的阳极溶解，没有钝化出现，而85Zn-14.9Al-0.1(La+Ce)和78Zn-21.9Al-0.1(La+Ce)合金涂层的阳极过程都表现出明显的钝化特性。
本发明说明书附图4为：各种合金涂层以及纯锌涂层的16天盐雾试验微观形貌观察图；
从附图4可以看出，16天盐雾试验后，85Zn-14.9Al-0.1(La+Ce)和78Zn-21.9Al-0.1(La+Ce)涂层腐蚀产物更加致密，而85Zn-15Al和纯Zn涂层腐蚀产物则出现较大疏松孔洞和裂缝，表明添加稀土元素后，涂层耐腐蚀性能得到提高。
本发明说明书附图5为：各种合金涂层以及纯锌涂层的宏观盐雾试验图(100天)；
从附图5可以看出，经过100天盐雾试验后，纯Zn涂层出现严重红锈，85Zn-15Al合金涂层虽未出现红锈，但白锈(即腐蚀产物)非常厚重，可以预见，当腐蚀介质穿透白锈到达基体时，则会出现红锈现象；而相比之下，85Zn-14.9Al-0.1(La+Ce)和78Zn-21.9Al-0.1(La+Ce)涂层的白锈则少得多，说明La和Ce元素的添加有助于延缓涂层的腐蚀速度，因而涂层耐腐蚀性能得到明显改善。
Claims (13)
1.一种球墨铸铁管道及管件的防腐涂层，其特征在于：所述防腐涂层包括ZnAlRE合金层，进一步含有涂覆在合金层表面的封孔密封层；所述ZnAlRE合金层的重量组成为：Zn 56-85％，Al 14-42％，RE：0.02-5％，RE为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于：RE为0.05-2％。
3.根据权利要求2所述的涂层，其特征在于：RE为0.1-1.0％。
4.根据权利要求3所述的涂层，其特征在于：RE为0.3-1.0％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的涂层，其特征在于所述ZnAlRE合金层通过电弧喷涂，利用两根ZnAlRE合金丝材，在管件及管道基体上沉积而成。
6.根据权利要求1-4任一项所述的涂层，其特征在于所述ZnAlRE合金层单位面积上的重量为130-400g/m2。
7.根据权利要求6所述的涂层，其特征在于所述ZnAlRE合金层单位面积上的重量为200g/m2。
8.根据权利要求1-4任一项所述的涂层，其特征在于所述封孔密封层厚度为60-180微米。
9.根据权利要求8所述的涂层，其特征在于所述封孔密封层厚度为100-150μm。
10.根据权利要求1-4任一项所述的涂层，其特征在于所述封孔密封层为水性涂料层、溶剂型涂料层或者粉末涂料层。
11.根据权利要求1-4任一项所述的涂层，其特征在于所述的RE为镧、铈、镨、钕中的至少一种。
12.根据权利要求11所述的涂层，其特征在于所述的RE为镧、铈中的至少一种。
13.一种含有权利要求1-4任一项所述涂层的球墨铸铁管道。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN1129975A (zh) * | 1993-07-28 | 1996-08-28 | 蓬塔穆松公司 | 管道系统用的管件，相应的管道系统和管件加涂层的保护方法 |
| CN1850926A (zh) * | 2006-05-18 | 2006-10-25 | 武汉科技大学 | 一种耐蚀锌基铝镁稀土合金涂料及其制备方法 |
| CN101165204A (zh) * | 2006-10-20 | 2008-04-23 | 中国石油天然气集团公司 | 一种石油专用油、套管低温粉末包埋渗铝渗剂 |
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