CN206553616U - 电弧喷涂锌铜钛的复合防腐结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电弧喷涂锌铜钛的复合防腐结构，属于金属防腐蚀技术领域；该复合防腐结构设在钢结构基材表面，由里及外分别为电弧喷涂锌铜钛合金涂层、封闭底漆涂层、中间漆涂层、面漆涂层，电弧喷涂锌铜钛合金涂层所使用的丝材为锌铜钛合金丝，锌铜钛合金丝中Cu：0.5‑2.0%，Ti：0.05‑0.2%，余量为锌；有益效果是该防腐复合涂层体系，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、装饰性等特点，有效地延长钢结构使用年限，可显著减少钢结构后期防腐蚀维护费用，具有重要的经济效益和社会效益。

Description

电弧喷涂锌铜钛的复合防腐结构

技术领域

本实用新型涉及一种钢结构防腐复合涂层结构，具体涉及一种电弧喷涂锌铜钛的复合防腐结构，属于金属防腐蚀技术领域。

背景技术

现在钢结构越来越多地被应用到桥梁、港口、海洋石油平台等工业及民用工程中。但实际上钢结构腐蚀却给国民经济及生活造成了巨大的损失和危害，因此做好钢结构的腐蚀防护工作是非常重要的。

目前，国内外大型钢结构防腐蚀技术主要为两种：一种是重防腐蚀涂料涂层体系，即底漆+中间漆+面漆的三层涂层组成重防腐蚀涂层体系；另一种是电弧喷涂金属或合金形成复合涂层体系，即电弧喷涂锌、铝或锌铝合金+底漆+中间漆+面漆的复合涂层体系。

现有的电弧喷涂金属丝材存在以下不足：

（a）Zn涂层的腐蚀产物易溶解，且会造成涂层起泡，会降低涂层与钢铁基体的结合强度，造成涂层的耐蚀寿命缩短。此外，在电弧喷涂过程中，高度雾化的锌粒子会对环境造成严重污染。特别是高度雾化形成的ZnO粉尘具有很大的毒性，吸入少量之后就会使人感觉头晕、恶心、发烧，吸入大量甚至会导致人员死亡。

（b）Al涂层组织内部和涂层表面形成较厚的Al₂O₃膜，由于Al₂O₃膜导电率低，电极电位较母材正，起不到电化学保护作用，易发生点蚀。在电弧喷涂过程中高度雾化的金属铝离子和飞溅的Al、Al₂O₃粉末，一但粉尘在空气中达到一定量时，遇到火源，能迅速发生爆炸和燃烧，且空气中的悬浮颗粒增多也会对环境造成严重污染。

（c）电弧喷涂锌铝合金与钢结构基体结合力不强，容易脱落，耐蚀性能降低。事实上Zn-Al合金涂层易发生晶间腐蚀，直接造成金属涂层穿孔，缩短防腐蚀年限。此外，当Al超过10%，易出现脆性的金属间化合物，丝材加工困难。

虽然电弧喷涂技术具有经济性和防护效果好的优势被世界各国广泛应用于钢结构的腐蚀防护，但是目前对大型的重要钢结构件要求在服役期内免维护或少维护，现有的金属复合涂层技术已逐渐难以满足上述技术的需求，迫切需要研究开发新型的可靠的腐蚀防护寿命更长的电弧喷涂材料。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种耐候性好、防腐蚀寿命长、寿命周期成本低、使用效果好的电弧喷涂锌铜钛的复合防腐结构。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种电弧喷涂锌铜钛的复合防腐结构，所述复合防腐结构由里及外分别为电弧喷涂锌铜钛合金涂层、封闭底漆涂层、中间漆涂层、面漆涂层；

所述电弧喷涂锌铜钛合金涂层中所使用的丝材为锌铜钛合金丝，其中锌铜钛合金丝的成分及其重量百分数为Cu：0.5-2.0%， Ti：0.05-0.2%，余量为锌。

本实用新型优选采用电弧喷涂锌铜钛合金涂层厚度为50-180μm。

本实用新型优选采用封闭底漆涂层干膜厚度为30-60μm，所述封闭封闭底漆涂层为涂装一道或二道环氧底漆。

本实用新型优选采用中间漆涂层干膜厚度为100-150μm，所述中间漆涂层为涂装一道或二道环氧云铁中间漆。

本实用新型优选地采用面漆涂层干膜厚度为80-120μm，所述面漆涂层为涂装一道或二道氟碳面漆或聚氨酯面漆。

电弧喷涂锌铜钛涂层防腐原理是阴极保护。涂层（阳极）与钢结构基体（阴极）直接接触，阴极保护作用效果明显；且锌铜钛合金比锌铝合金、锌的电极电位低，耐腐蚀性能好。

电弧喷涂金属涂层孔隙率能够反应涂层的耐腐蚀性，相同厚度的喷涂层孔隙率低其耐腐蚀性好，经检测，电弧喷涂锌铜钛合金涂层的孔隙率＜2%，比相同厚度的Zn涂层、Al涂层、ZnAl涂层的孔隙率均低。

电弧喷涂金属涂层与钢结构基体结合力的大小是防腐涂层能否获得较长耐腐蚀寿命的重要依据。经试验测试，电弧喷涂锌铜钛合金涂层平均结合强度≥6.5Mpa。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优势：

（1）本实用新型采用电弧喷涂锌铜钛合金涂层+封闭底漆涂层+中间漆涂层+面漆涂层的防腐复合涂层结构，其中电弧喷涂锌铜钛合金涂层对钢结构基体提供牺牲阳极的阴极保护作用，采用封闭底漆涂层、中间漆涂层、面漆涂层，这些涂料涂层保护电弧喷涂锌铜钛涂层不受外界各种腐蚀介质的侵蚀，起到隔离和屏蔽的作用。与现有技术相比，防腐蚀年限更长，防腐年限达60-70年，耐蚀性、耐候性更优。

（2）本实用新型采用电弧喷涂锌铜钛合金涂层+封闭底漆涂层+中间漆涂层+面漆涂层的防腐复合涂层结构，这个复合涂层防腐失效顺序：封闭底漆涂层、中间漆涂层、面漆涂层老化失效后，锌铜钛合金涂层以比较低的腐蚀速率进行自腐蚀，锌铜钛合金涂层厚度逐渐减薄至局部钢结构暴露时，才开始对钢结构进行电化学阴极保护。与现有技术相比，只需在这些涂料涂层完全失效后，及时对涂料涂层进行维修，钢结构根本不会发生腐蚀，有效地延长钢结构使用寿命。

有益效果：本实用新型的防腐复合涂层体系，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、装饰性等特点，有效地延长钢结构的使用年限，防腐年限可达60-70年，可显著减少钢结构后期防腐蚀维护费用，具有重要的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为钢结构电弧喷涂锌铜钛合金的防腐复合涂层结构示意图；

图中：1、钢结构基材，2、电弧喷涂锌铜钛合金涂层，3、封闭底漆涂层，4、中间漆涂层，5、面漆涂层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型的一种电弧喷涂锌铜钛的复合防腐结构，所述复合防腐结构设在钢结构基材表面，由里及外分别为电弧喷涂锌铜钛涂层2、封闭底漆涂层3、中间漆涂层4、面漆涂层5。

电弧喷涂锌铜钛涂层2中所使用的丝材为锌铜钛合金丝，该锌铜钛合金丝的各成分及重量百分数为Cu：0.5-2.0%， Ti：0.05-0.2%，余量为锌。

锌铜钛合金丝可直接购买江苏中矿大正工程技术有限公司研制的锌铜钛合金丝。锌铜钛合金丝的制备工艺包括以下步骤：

（1）制备中间合金：按上述成分及重量百分比进行配料，然后在电阻熔炉中进行熔炼，制备Zn-Ti中间合金、Zn-Cu中间合金；

（2）锌铜钛合金熔炼：先将部分锌锭放入熔炉，熔炼坩埚为高纯石墨坩埚，采用高纯氩气为保护气体，通电升温至420℃-450℃，待锌锭融化成锌液（先熔化锌锭的30%），逐步添加锌锭，直至所有锌锭熔化，去除锌液表面的氧化皮和其他杂质，继续通电升温至1000℃-1500℃，依次添加锌钛中间合金和锌铜中间合金，待合金完全熔化并充分搅拌均匀至熔清、静置0.5 h -2h、木碳作覆盖剂；

（3）锌铜钛合金浇铸：合金熔炼完毕，在浇铸前，取样检测实际化学成分，待检测成分合格后，于400℃-600℃时扒渣浇铸，将锌铜钛液浇铸成棒状，规格为Φ80-Φ150mm；

（4）铸棒表面处理：待铸棒完全冷却至室温，保证芯部与表面温度一致，去除表面氧化皮，等待挤压处理；

（5）预挤压前热处理：将铸棒放入真空保温炉中，升温至200℃-300℃、保温10 h -15h；

（6）预挤压：铸棒经挤压机挤压至Φ5-Φ8㎜丝材，将预挤压材料再次放入热处理炉中进行热处理；

（7）拉拔成丝：将Φ5-Φ8㎜丝材经拉丝生产设备3-5次拉拔，拉拔后丝材规格为Φ2-Φ4㎜。

锌铜钛丝材制备完毕后对钢结构试件进行防腐处理，所形成的防腐复合涂层结构如表1所示。对实施例1至6的钢结构试件涂装，包括以下步骤：

（1）喷砂除锈：采用喷砂除锈的方法除去钢结构基材1表面锈蚀产物，处理后钢铁基材1的表面清洁度应达到Sa3级以上、表面粗糙度应达到Rz60-100μm；

（2）电弧喷涂：将锌铜钛合金丝放置江苏中矿大正表面工程技术有限公司研制的大功率二次雾化电弧喷涂成套设备（DGL-600）上，对钢结构基材1表面进行喷涂，形成阳极型锌铜钛合金涂层2；

（3）封闭底漆涂装：清除锌铜钛合金涂层2表面的灰尘和大颗粒，4h内在锌铜钛合金涂层2外表面涂装一道或两道环氧底漆进行封闭处理，以形成封闭底漆涂层3，该涂层干膜厚度为30-60μm；

（4）中间漆涂装：封闭底漆涂层3在室温下干燥至少4h且涂膜表干后，涂装一道或两道环氧云铁中间漆，以形成中间漆涂层4，该涂层干膜厚度为100-150μm；

（5）面漆涂装：中间漆涂层4在室温下干燥至少24h且漆膜实干后，对中间漆涂层4表面进行清理，清除表面污物和灰尘；涂装一道或两道氟碳面漆或聚氨酯面漆，以形成面漆涂层5，该涂层干膜厚度为80-120μm。

表1为实施例1至6各涂层厚度及性能检测：

由上表1可知对实施例1至实施例6钢结构试件形成的复合涂层进行性能检测，检测结果表明：复合涂层与钢结构基材1的结合强度＞14MPa，2400h耐中性盐雾试验，复合涂层表面无红色锈蚀产物、表面无起泡现象发生。

采用电弧喷涂锌铜钛合金涂层2+封闭底漆涂层3+中间漆涂层4+面漆涂层5的复合防腐结构，其中电弧喷涂锌铜钛合金涂层2对钢结构基材1提供牺牲阳极的阴极保护作用，采用封闭底漆涂层3、中间漆涂层4、面漆涂层5，这些涂料涂层保护电弧喷涂锌铜钛涂层2不受外界各种腐蚀介质的侵蚀，起到隔离和屏蔽的作用。

总之，所形成的复合防腐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、装饰性等特点，有效地延长钢结构基材1的使用年限，防腐年限可达60-70年，可显著减少钢结构基材1后期防腐蚀维护费用，具有重要的经济效益和社会效益。

Claims (5)

1.一种电弧喷涂锌铜钛的复合防腐结构，其特征在于，所述复合防腐结构设在钢结构基材（1）表面，由里及外分别为电弧喷涂锌铜钛合金涂层（2）、封闭底漆涂层（3）、中间漆涂层（4）、面漆涂层（5）；所述电弧喷涂锌铜钛合金涂层（2）中所使用的丝材为锌铜钛合金丝。

2.根据权利要求1所述的一种电弧喷涂锌铜钛的复合防腐结构，其特征在于，所述电弧喷涂锌铜钛合金涂层（2）的厚度为50-180μm。

3.根据权利要求1所述的一种电弧喷涂锌铜钛的复合防腐结构，其特征在于，所述封闭底漆涂层（3）干膜厚度为30-60μm，所述封闭底漆涂层（3）为涂装一道或二道环氧底漆。

4.根据权利要求1所述的一种电弧喷涂锌铜钛的复合防腐结构，其特征在于，所述中间漆涂层（4）干膜厚度为100-150μm，所述中间漆涂层（4）为涂装一道或二道环氧云铁中间漆。

5.根据权利要求1所述的一种电弧喷涂锌铜钛的复合防腐结构，其特征在于，所述面漆涂层（5）干膜厚度为80-120μm，所述面漆涂层（5）为涂装一道或二道氟碳面漆或聚氨酯面漆。