CN115478243B - 一种耐海洋环境腐蚀的高铝涂料及其喷涂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐海洋环境腐蚀的高铝涂料及其喷涂方法，所述防腐涂料的成分含量按重量百分比计：Mg：≤0.05％；Si：≤0.3％；Cu：≤0.03％；Zn：≤0.05％；杂质＜0.1％；Al：99.5％。本发明通过在Al合金防腐涂料中添加少量的Mg、Si等，不仅可以提高涂料的腐蚀性能，而且可以增强涂层与基体的结合力。此外，本发明喷涂方法采用了密封处理，得到的涂层组织均匀，结构致密，涂层与基体结合非常好，喷涂厚度达到2.0mm左右时，涂层与基体结合仍然没有出现裂纹。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐海洋环境腐蚀的高铝涂料及其喷涂方法，属于钢材防腐技术领域。
背景技术
海洋占地球总表面积的70％以上，全世界的货物有90％是通过海洋运输来完成的，因此海洋资源和工业已经成为世界各国经济发展的重要支柱产业之一。然而，海洋环境极为复杂，海水中盐度高，相当于一种强电解质溶液，具有高腐蚀性，海洋船舶、海上钻井平台、海底输送管道等海洋工程装备面临严重的腐蚀问题，腐蚀造成的损失超过了其他所有自然灾害损失的总和。因此，长期以来，人们不断地寻求各种有效方法与海洋腐蚀作斗争，尽可能降低腐蚀带来的危害。迄今为止，海洋防护的方法有很多种，除了正确的选材之外，在材料表面施加保护涂层也是常用的方法，主要包括：涂覆有机涂料、电镀或热浸镀金属镀层以及热喷涂涂层。涂料涂装、电镀、热浸镀等工艺都难以满足大型钢结构长效防护的要求。相对来说，热喷涂技术操作灵活、可现场施工，适合对大型钢结构进行长期保护，已被证明是有效的防护方法。
电弧喷涂是热喷涂技术的重要分支，是热喷涂技术中新发展起来的重要技术，电弧喷涂是以电弧为热源，将金属丝材熔化，用高速气流将熔化后的金属熔滴雾化并加速喷向基材表面的一种喷涂方法，电弧喷涂只需要使用两根成分不同的金属丝就可以制备出伪合金涂层，以获得独特的综合性能。
Al是热喷涂防腐技术领域中应用非常广泛的一种材料。目前，电弧喷涂Al涂层仍是大气和淡水环境下钢铁结构件防腐的首选工艺之一。然而，现有电弧喷涂Al防腐涂层仍存在以下问题：一是Al合金防腐涂料的防腐性能难以提高。二是电弧喷涂的涂层在喷涂一段时间后，容易从基材上脱落。
发明内容
基于上述，本发明的第一个目的是提供一种耐海洋环境腐蚀的高铝涂料，以提高Al合金防腐涂料的防腐性能。
本发明的第二个目的是提供一种高铝涂料的喷涂方法，可以提高涂层与基体的结合力，延长涂料的防腐时间。
本发明的技术方案是：
第一方面，本发明提供一种耐海洋环境腐蚀的高铝涂料，所述防腐涂料的成分含量按重量百分比计：Mg：≤0.05％；Si：≤0.3％；Cu：≤0.03％；Zn：≤0.05％；杂质＜0.1％；Al：99.5％。
第二方面，本发明提供一种所述的高铝涂料的喷涂方法，包括以下步骤：
(1)脱脂处理：在喷涂前对钢材的表面进行脱脂处理；
(2)喷砂处理：对钢材的表面进行喷砂处理；
(3)涂料喷涂：采用电弧喷涂技术将高铝涂料喷涂在钢材的表面上，形成防腐涂层；
(4)密封处理：对防腐涂层进行密封处理。
可选的，在喷砂处理步骤中，在5.5bar下用氧化铝喷砂器进行喷砂处理，使钢材的表面粗糙度为和/>清洁度为Sa2.5-Sa3。
可选的，在高铝涂料的喷涂步骤中，使用标准的商用双丝电弧喷枪和350amp电源来制备热喷涂层，并使用5.5bar的干燥压缩空气作为微粒雾化和推进剂气体。
可选的，在密封处理步骤中，采用铝硅酮密封胶对防腐涂层进行密封处理。
本发明的有益效果是：本发明通过在Al合金防腐涂料中添加少量的Mg、Si等，不仅可以提高涂料的腐蚀性能，而且可以增强涂层与基体的结合力。对采用本发明的涂层进行截面形貌观察，发现涂层组织均匀，结构致密，涂层与基体结合非常好，喷涂厚度达到2.0mm左右时，涂层与基体结合仍然没有出现裂纹。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
实施例1：耐海洋环境腐蚀的高铝涂料
按重量百分比计，防腐涂料的各成分含量为：Mg：0.05％；Si：0.3％；Cu：0.03％；Zn：0.05％；杂质＜0.1％；余量为Al。
实施例2：耐海洋环境腐蚀的高铝涂料
按重量百分比计，防腐涂料的各成分含量为：Mg：0.05％；Si：≤0.2％；Cu：0.03％；Zn：0.05％；杂质＜0.1％；余量为Al。
实施例3：耐海洋环境腐蚀的高铝涂料
按重量百分比计，防腐涂料的各成分含量为：Mg：0.05％；Si：0.25％；Cu：0.03％；Zn：0.05％；杂质＜0.1％；余量为Al。
对比例1：耐腐蚀Al防腐涂料
Al防腐涂料除不含有Mg、Si外，其余成分及含量与实施例1相同。
对比例2：耐腐蚀Al防腐涂料
Mg防腐涂料除不含有Mg、Si外，其余成分及含量与实施例2相同。
对比例3：耐腐蚀Al防腐涂料
Mg防腐涂料除不含有Mg、Si外，其余成分及含量与实施例3相同。
试验设计：
将实施例1至实施例3，对比例1至对比例3制备的防腐涂料，分别喷涂在C-Mn钢制成的75x75x6mm基材，喷涂方法包括以下步骤：
(1)脱脂处理：在喷涂前对基材的表面进行脱脂处理。
(2)喷砂处理：对基材的表面进行喷砂处理。具体而言，在5.5bar下用氧化铝喷砂器进行喷砂处理，使钢材的表面粗糙度为和/>清洁度为Sa2.5-Sa3。
(3)涂料喷涂：将防腐涂料喷涂在基材的表面上。具体而言，使用标准的商用双丝电弧喷枪和350amp电源来制备热喷涂层，并使用5.5bar的干燥压缩空气作为微粒雾化和推进剂气体；
(4)密封处理：采用铝硅酮密封胶对防腐涂层进行密封处理，其中，Al-硅酮密封胶以15vol％的比例稀释。
结果与分析：
1、关于涂层与基体结合力性能说明
对本发明实施例1-3，以及对比例1-3获得的防腐涂层进行截面形貌观察，发现实施例1-3中的涂层组织均匀，结构致密，涂层与基体结合非常好，喷涂厚度达到2.0mm左右时，涂层与基体结合仍然没有出现裂纹。而对比例1-3中的涂层组织较不均匀，结构稀疏，涂层与基体结合较差，在喷涂厚度达到0.8mm左右时，涂层与基体结合出现裂纹现象。
2、关于防腐涂料的防腐性能说明
按前述试验设计得到实施例1防腐涂料喷涂的测试样片。在合成海水溶液中对各测试样片进行交替浸没循环测试。在35℃和20％至30％的相对湿度下，将涂层的测试样板分别进行10分钟的湿润和50分钟的干燥交替浸没循环，持续约400天。在浸没阶段进行线性极化电阻(LPR)电化学测量，用于计算腐蚀速率，并进行视觉检查。
(1)电化学测量
表1.在交替浸没条件下测试的热喷涂层的电势和腐蚀速率数据
在100、200、和400天后记录的电势与计算的腐蚀速率如表1所示，对于本发明来说，随着时间的流逝，Al涂层的负电性变小。200天后，Al涂层的电势稳定在-800mV SCE左右。经过400天的测试，Al样品的腐蚀速率约为0.03mmy-1。铝硅酮密封胶的存在具有将底涂层保持比未密封时更负电势的作用。经过密封的Al涂层，在300天后Al涂层的电势范围为-900至-950mV SCE。
(2)视觉检查
目视检查未密封的涂层表明，Al涂层显示出一定程度的降解迹象，使用Al-硅酮密封胶可以显著减少在Al涂层上形成腐蚀产物。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (1)
1.一种耐海洋环境腐蚀的高铝涂料的喷涂方法，其特征在于，所述涂料的成分含量按重量百分比计：Mg：0.05%；Si：0.25%～0.3%；Cu：0.03%；Zn：0.05%； 杂质＜0.1%；余量为Al；
所述的高铝涂料的喷涂方法包括以下步骤：
（1）脱脂处理：在喷涂前对钢材的表面进行脱脂处理；
（2）喷砂处理：对钢材的表面进行喷砂处理，其中，在5.5bar下用氧化铝喷砂器进行喷砂处理，使钢材的表面粗糙度为Ra〜11μm，Rz〜55μm和Rt〜95μm，清洁度为Sa2.5-Sa3；
（3）涂料喷涂：采用电弧喷涂技术将高铝涂料喷涂在钢材的表面上，形成防腐涂层，其中，使用标准的商用双丝电弧喷枪和350amp电源来制备热喷涂层，并使用5.5bar的干燥压缩空气作为微粒雾化和推进剂气体；
（4）密封处理：采用铝硅酮密封胶对防腐涂层进行密封处理。
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