锌铝材料的热喷涂

钢铁表面热喷涂铝或锌一、热喷涂介绍1、热喷涂技术是一种材料表面保护和强化的新技术，它是以气体、液体燃料以及电弧、等离子弧作热源，将金属、合金、陶瓷、金属陶瓷、塑料等粉末或丝材、棒材加热到熔化或半熔化状态，借助于火焰推力或压缩空气喷射而粘附到预先经过表面处理的工件表面形成涂层，赋予工件以耐磨、耐腐蚀、抗高温、耐氧化、隔热、绝缘等特性，以达到提高工件性能、延长设备使用寿命的一种技术。

由于该技术工艺及涂层材料选择范围十分广泛，操作简便灵活，特别适合于现场施工和工件局部修复，因此，热喷涂技术不但是新设备预保护的有效方法，而且是现场维修有效而经济的手段。

2、热喷涂原理：热喷涂是指一系列过程，在这些过程中，细微而分散的金属或非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种经过制备的基体表面，形成某种喷涂沉积层。

涂层材料可以是粉状、带状、丝状或棒状。

热喷涂枪由燃料气、电弧或等离子弧提供必需的热量，将热喷涂材料加热到塑态或熔融态，再经受压缩空气的加速，使受约束的颗粒束流冲击到基体表面上。

冲击到表面的颗粒，因受冲压而变形，形成叠层薄片，粘附在经过制备的基体表面，随之冷却并不断堆积，最终形成一种层状的涂层。

该涂层因涂层材料的不同可实现耐高温腐蚀、抗磨损、隔热、抗电磁波等功能。

3、定义:热喷涂是指采用氧—乙炔焰、电弧、等离子弧、爆炸波等提供不同热源的喷涂装置，产生高温高压焰流或超音速焰流，将要制成涂层的材料如各种金属、陶瓷、金属加陶瓷的复合材料、各种塑料粉末的固态喷涂材料，瞬间加热到塑态或熔融态，高速喷涂到经过预处理（清洁粗糙）的零部件表面形成涂层的一种表面加工方法。

我们把特殊的工作表面叫“涂层”，把制造涂层的工作方法叫“热喷涂”，它是采用各种热源进行喷涂和喷焊的总称。

4、用途:这在高速气流的作用下使之雾化成微细熔滴或高温颗粒，以很高的飞行速度喷射到经过处理的工件表面，形成牢固的覆盖层，从而使工件表面获得不同硬度、耐磨、耐腐、耐热、抗氧化、隔热、绝缘、导电、密封、消毒、防微波辐射以及其他各种特殊物理化学性能。

中华人民共和国国家标准GB/T9793--2019金属和其他无机覆盖层热喷涂锌、铝及其合金Metallic and other inorganic coatings—Thermal spraying—Zinc、Aluminium and their alloy2019-07-25批准2019-02-01实施国家质量技术监督局发布中华人民共和国国家标准金属和其他无机覆盖层 GB/T9793-2019热喷涂锌、铝及其合金Metallic and other inorganic coatings—Thermalspraying—Zinc、Aluminium and their alloy1范围本标准规定了防腐蚀用热喷涂锌、铝及其合金涂层的特性和试验方法。

本标准适用于对钢铁表面施加热喷涂锌、铝及其合金涂层进行防腐蚀保护。

本标准不适用于对损伤表面的修复。

也不适用于热喷涂锌、铝及其合金之外的其他金属涂层，但其中的一些规定，对其他金属涂层也有效，若供需双方协商认可，也可采用。

2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

本标准出版时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB 470-1983 锌分类及技术条件GB l031一1995 表面粗糙度参数及其数值(neq ISO 468一1982)GB 3190—1982 铝及铝合金加工产品的化学成分GB 4956—1985 磁性金属基体上的非磁性覆盖层厚度测量磁性方法(eqv ISO 2178—1982)．GB 6462—1986 金属和氧化物覆盖层横断面厚度显微镜测量方法(eqv IS0 1463一1982)GB 6819—1985 溶解乙快GB 8923—1988 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级（eqv ISO 8501／1—1988）GB ll373—1989热喷涂金属件表面预处理通则(eqv DIN 8567—1984)GB ll374—1989热喷涂涂层厚度的无损测量方法(neq ISO 2064—1990)GB ll375—1989热喷涂操作安全JB／T 5077—1991热喷涂常用术语JB／T 6973—1993热喷涂操作人员考核要求JB／J 8427—1996钢结构腐蚀防护热喷涂锌、铝及其合金涂层选择与应用导则3 定义本标准采用GBll374中的下述定义：3.1 主要表面按使用和外观要求必须喷涂的表面，包括已喷涂和待喷涂的表面。

热镀锌工艺与热喷锌工艺有什么不同由于钢铁结构件长期处在各种气氛（包括海洋、工业城市、田野、矿井）、不同水质（海水、淡水）的浸渍和不同的浸蚀环境中，均受不同程度的腐蚀而失效。

据资料介绍，全世界每年生产的钢铁约有十分之一变成铁锈，大约有30%的钢铁设备因腐蚀而失效。

工业发达的国家，每年由于金属腐蚀所造成的直接经济损失约占国民经济总产值的2~4％，我国这方面的经济损失每年也达数千亿元。

热喷锌、热喷铝及其合金涂层，外加封闭处理，就可以制备长效防护复合涂层。

有效防护期一般可达20~30年，最长有效记录国外已有60年之久的记录。

随着我国热喷涂技术的发展与提高，锌、铝及其合金涂层将逐渐取代了传统的刷油漆工艺。

该项技术已在国民经济各领域得到了广泛应用，取得了良好的经济效益，且应用前景广阔。

1. 锌、铝及其合金涂层的防护机理1.1 锌、铝涂层腐蚀速率研究表明，钢铁件在大气和水介质中由于电化学腐蚀原因，在没有保护的情况下，碳钢的平均腐蚀速率比锌高5~20倍，比铝高40~100倍。

采用普通的油漆防护时，由于漆膜与钢铁基体的粘附强度低，耐冲刷和颗粒磨损能力低，使用过程中老化变质等原因，往往容易造成局涂层脱落、损坏，而使钢铁基体锈蚀，导致油漆层大面积起泡脱落，致使短期内防护失效。

图1 碳钢在不同腐蚀环境中的渗透深度与暴露时间曲线1-工艺大气2-海洋大气其3-乡村大气材料平均腐蚀速率（μm/年）乡村大气城市大气工业大气海洋大气碳钢4~65 23~71 26~175 26~104锌0.2~3 2~16 2~16 0.5~8铝0~0.1 ~1 ~1 0.4~0.6表1 碳钢、锌和铝在各种大气中的腐蚀速率1.2 锌、铝涂层的特点热喷涂锌、铝及其合金涂层对钢铁基体有双重保护作用。

一方面，可以象涂料那样（尤其是经过封闭处理的涂层）起着物理覆盖作用，将钢铁与水和空气等腐蚀介质隔离开来，从而起到防护作用。

另一方面，由于锌和铝的电化学性能比较活泼，电极电位比铁低，在这个腐蚀电池中，锌或铝是负极，铁则为正极，锌、铝失去电子，变成离子进入电介质溶液中而被腐蚀，其自由电子流向钢铁，使钢铁极化而受到保护。

铝和锌的热喷涂热喷涂这一术语涵盖了在基材表面上用金属、合金、塑料、碳化物以及各种氧化物的熔化液滴进行喷涂的多种工艺。

金属处理一词也是用于描述这些工艺的。

在可以通过热喷进行喷涂的约250种物质中，金属仅占了一小部分，尽管如此，从防腐的角度来看金属却是非常重要的。

在这些金属中，铝和锌占据了主要地位。

热喷涂技术应用的突破出现在20世纪60年代，当时的航空产业对具有极端属性的保护涂料提出了需求。

在热喷涂前，基材表面必须达到完全清洁。

钢材表面必须用尖锐的磨料进行喷砂处理，达到Sa 3（或者Sa 2½ - 3）。

不得出现油脂，而且在整个喷涂过程中必须保持该清洁度。

还可以指定表面轮廓，通常采用的是定义为R y = 50-85 （有时为80 – 120）μm的系数。

所采用的工艺和介质如下：火焰喷涂（使用丝状金属）金属涂料的熔化热源是燃烧的气体。

最常用的是乙炔和丙烷，但也可以使用氢气、稳定化的甲基乙炔、液化天然气以及其他工业气体。

为了保持燃烧，所有上述气体都应与氧气进行混合。

根据所使用的气体，火焰温度将在1900到3100o C间变化。

乙炔的高温火焰足以熔化钢材以及其它以丝状送入的金属/合金。

丙烷只能用于熔点较低的介质的热喷，如锌、铝和铅等。

要使金属丝周围达到相同的温度，通常就要通过气体火焰中心处的火焰喷嘴来进料。

燃烧的气体自身是无法将熔化的金属蒸发并运输到基材的，因此应供给压缩空气。

压缩空气通过火焰喷嘴和外罩之间的开口送入，通过对火焰的包围、限制和引导使金属丝仅有末端被熔化。

随后，熔化的金属就会被压缩空气蒸发并喷射在基材表面上。

金属丝是通过进料装置送入喷枪的，喷枪由压缩空气涡轮和进料滚筒构成。

进料速度可以进行调节。

喷枪通常距离基材表面12-20cm。

火焰喷涂（使用粉末状金属）这种工艺也被称为高速火焰喷涂，是一种较新的工艺。

其工作原理包括，高能丙烷火焰（混合氧气）将金属颗粒熔化并喷射在基材表面上。

颗粒速度约为800-1100m/s，而火焰温度约为2700o C。

金属的热喷锌(铝)防腐、有机涂料防腐、热浸镀锌防腐的工艺性能及经济效益比较传统的防腐技术是在防护对象表面刷（或喷）一层涂料（油漆、树脂等）。

随着表面防腐工程技术的发展，尤其是随着热喷涂技术的发展，这种新型的防腐技术逐步显示出其强大的生命力。

从多年的施工实践和建设单位反馈的信息及相关的理论研究表明，大型钢结构的长效防腐，就目前的表面工程防腐蚀技术来看，热喷涂技术是最佳的选择。

•工艺性能比较（见表）方法特点金属热喷涂(Al或Zn)有机涂料热浸镀(Zn或Al)防护期一般30-40年,最长60年一般3-5年,最长15年与基体结合力十分牢固不牢固,易脱落比较牢固老化与变质一般不会老化变质易老化变质一般不会老化变质涂层耐磨与冲刷性好差好施工周期不存在固化干燥期,施工周期短,现场施工方便需固化干燥期,施工周期长,现场施工较繁施工周期短,表面色不均匀使用温度喷Al一般可在550℃下使用,经扩散处理可在900℃下使用一般不超过120℃400℃下使用施工报价(一次性投资) 100－150元/m2 5－30元/m2 1800-2000元/T另喷锌(或铝)与热镀锌在工艺性能上存在差别的原因分析：１、镀（或喷）前钢结构表面处理喷锌采用喷砂处理，粗糙度一般40-60um；镀锌采用酸洗，钢表面基本没有粗糙度，而且钢表面还将残留有害离子，影响镀锌层与基体结合力。

理论研究表明，锌层与钢结构结合力与钢表面粗糙度成正比，拉力实验证明喷锌层与钢结构结合力比热镀锌要高。

２、镀层厚度浸镀锌层易流挂，镀层薄厚不均，热喷锌（或铝）一般不存在这种现象。

３、外观色泽浸镀锌由于镀槽温度、浸镀时间、浸镀批数不易控制，外观色泽深浅不一，每批不同部位，批与批都不一样，而热喷锌（或铝）则色泽一致。

４、对钢结构内部的影响热镀锌由于镀液温度高（大量液体锌包容），易使钢结构变形，破坏其内部组织结构，影响钢结构使用性能。

热喷锌是液体锌直接喷到钢结构表面，钢结构温度较低，对钢结构内部力学性能没有影响。

一、抗大气腐蚀涂层的应用钢结构厂房、钢箱梁桥、电视铁塔、大楼天线、送变电站、钢制灯杆等户外钢结构，这些钢构件因长期暴露在大气中，受到气候变化和日晒雨淋，表面迅速氧化，生成一层三氧化二铁，严重影响钢结构的强度及使用寿命。

为防止钢结构表面的氧化，以往一般都采用油漆保护，其防腐年限一般在3-5年，因此需要经常性进行维修、保养，常见的方法就是拷铲油漆，耗费大量人力物力。

现采用钢结构表面喷锌、喷铝工艺加以保护，防腐年限可达30年以上无需保养。

如在锌铝涂层外再加油漆封闭，则防腐年限更长。

钢结构表面只有喷锌、喷铝后，才能真正起到阳极保护作用，从而达到钢结构长效防腐之目的。

因此国家许多重大工程及市政项目被指定采用该工艺。

如：长江三峡永久闸门、上海东方明珠电视塔、杨浦大桥主护杆、广州市内环高架钢梁、上海证券大厦钢结构天线、浦东机场路共同沟爆气管道、上海南桥50万千瓦变电站等等，以确保重大工程的百年大计。

二、抗水腐蚀涂层钢制水闸门是水力发电站、水库中控制水量的主要钢结构，它一部分长期浸没水中，表面受到微生物侵蚀(如钉蝎的吸附，其排泄物呈酸性)。

另一部分长期暴露在大气中，特别是水线部分，受到冲浪和水面上漂浮物的冲击，同时又受到涨潮、落潮的影响，使这部份钢结构表面经常干湿交替，特别容易生锈。

现在采用线材喷锌、喷铝工艺，大大提高了钢闸门的耐蚀性，比原来采用的油漆工艺防腐年限提高5~6倍。

三、喷锌、喷铝工艺与同类工艺性能比较(热镀锌工艺)1、热镀锌工艺预处理采用酸洗、磷化工艺，工件表面会有酸、碱液的残余物，留下了腐蚀的隐患，使热镀锌层容易产生脱落。

喷锌、喷铝工艺预处理采用喷砂工艺，故工件表面非常清洁毛糙，表面喷锌、喷铝后不会产生由内向外的腐蚀，从而不会产生锌层脱落现象。

2、热镀锌工艺有一定的温度，约440℃左右，故工件热镀后会产生变形;而喷锌、喷铝工艺喷涂时的温度很低，工件表面温度<80℃，因此工件不变形。

3、采用热镀锌工艺，工件受镀槽长×宽×高的限制;而采用喷锌、喷铝工艺则工件没有限制。

第21卷第3期装备环境工程2024年3月EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING·129·热喷涂高铝含量Zn-Al合金涂层热带岛礁大气环境腐蚀行为研究郭强1，赵巍2，张冲1（1.北京机械设备研究所，北京 100854；2.空军装备部驻北京地区第一军事代表室，北京 100854）摘要：目的研究Zn-Al合金涂层在热带海洋大气环境中的腐蚀行为，为低合金钢长效防护涂层的选用提供依据。

方法采用电弧热喷涂和高铝合金丝制备高铝含量Zn-Al合金涂层，通过户外暴露试验，采用目视、扫描电镜及能谱仪、金相显微镜、XRD、电化学交流阻抗谱和动电位极化曲线等方法，对不同暴露周期的涂层宏观、微观表面形貌、成分组成、截面形貌、腐蚀产物组成、电化学性能和腐蚀速率等进行观察、测试。

结果 Zn-Al合金涂层是以质量比为50%:50%的Zn/Al合金组成。

在0~540 d周期内，涂层腐蚀产物主要由碱式锌铝碳酸盐化合物Zn6Al2(OH)16CO3·H2O和羟基锌铝碳酸盐化合物Zn0.70Al0.30(OH)2(CO3)0.15·x H2O、Zn0.71Al0.29(OH)2(CO3)0.145·x H2O等组成，其对涂层孔隙进行填充。

相对于初始涂层，180、360、540 d腐蚀后，涂层的极化电阻增加1个数量级，自腐蚀电位增加了约200 mV，自腐蚀电流密度降低至30%左右。

结论该Zn-Al合金涂层在腐蚀后保持较低且稳定的腐蚀速率，具有较好的耐腐蚀性能，致密且黏性的腐蚀产物对涂层孔隙起到了自封闭作用，显著提高了涂层的耐蚀性。

关键词：电弧热喷涂；高铝锌基合金；涂层；热带岛礁；大气腐蚀；腐蚀规律中图分类号：TG172 文献标志码：A 文章编号：1672-9242(2024)03-0129-09DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2024.03.017Corrosion Behavior of Thermal Sprayed Zinc-Aluminum Alloy Coating withHigh Aluminum Content in Tropical Island-reef Atmospheric EnvironmentGUO Qiang1, ZHAO Wei2, ZHANG Chong1(1. Beijing Institute of Machinery and Equipment, Beijing 100854, China; 2. First Military RepresentativeOffice of Air Force Equipment Department in Beijing, Beijing 100854, China)ABSTRACT: The work aims to investigate the corrosion behavior of thermal sprayed Zn-Al alloy coatings with high aluminum content in the tropical marine atmospheric environment, so as to provide selection evidence of long-term protective metal coat-ings on low alloy steel. An outdoor exposure test in a tropical island-reef atmospheric environment was conducted to research the corrosion behavior of Zn-Al alloy coatings with high content of Al on low alloy steel. By the means of visual observation, scanning electron microscope (SEM), energy diffraction spectrum (EDS), optical microscope, X-ray diffraction, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potential-dynamic polarization curve, et al, the macroscopic and microscopical surface mor-phology, chemical composition, section morphology, corrosion product composition, electrochemical properties and corrosion收稿日期：2023-10-31；修订日期：2024-02-18Received：2023-10-31；Revised：2024-02-18引文格式：郭强, 赵巍, 张冲. 热喷涂高铝含量Zn-Al合金涂层热带岛礁大气环境腐蚀行为研究[J]. 装备环境工程, 2024, 21(3): 129-137. GUO Qiang, ZHAO Wei, ZHANG Chong.Corrosion Behavior of Thermal Sprayed Zinc-Aluminum Alloy Coating with High Aluminum Content in Tropical Island-reef Atmospheric Environment[J]. Equipment Environmental Engineering, 2024, 21(3): 129-137.·130·装备环境工程 2024年3月rate were observed and tested. The weight ratio of Zn and Al in Zn-Al alloy coatings was 50%: 50wt%. The corrosion product layer on the Zn-Al alloy coating mainly consisted of basic zinc aluminum carbonate compound Zn6Al2(OH)16CO3.H2O, and hy-droxy zinc aluminum carbonate compounds such as Zn0.70Al0.30(OH)2(CO3)0.15·x H2O and Zn0.71Al0.29(OH)2(CO3)0.145·x H2O, which sealed the pores in the Zn-Al alloy coating. Compared with the uncorroded coating, the coating after 180 d, 360 d and 540d exposure increased by an order of magnitude, and the free corrosion potential increased about 200 mV, and the self-corrosioncurrent density decreased to about one-third of the uncorroded coating. After corrosion, the Zn-Al alloy coating shows low and stable corrosion rate, which shows excellent anti-corrosion properties. Dense and viscous corrosion products seal the pores of the coating, improving the corrosion resistance of the Zn-Al alloy coating.KEY WORDS: arc thermal spraying; high Al-Zn based alloy; coating; tropical island-reef; atmospheric corrosion; corrosion rule由于纬度较低、远离大陆等地理原因，我国某热带海域腐蚀等级较高，按照ISO 9223—2012《金属和合金的腐蚀大气的腐蚀性分类》的规定，其腐蚀等级达到了C5或CX级，该海域是我国乃至世界腐蚀等级极高的海域之一[1-3]。

钢结构热喷锌铝及其复合涂层1、热喷锌、喷铝热喷锌、喷铝技术是采用燃烧火焰、电弧等离子弧等作为热源，将喷涂材料加热到塑态和熔融状态，同时再高速气流的加速作用下，使材料呈雾化的颗粒束冲击到经过预处理的集体表面上，随之激冷并不断层积二形成涂层的工艺方法。

喷涂层制备完成后，通常还要进行封闭（或涂装）处理，以封闭涂层的空隙，进而提高涂层的防护及装性能。

金属锌和铝均具有很好的耐大气腐蚀特性。

喷涂锌在钢铁构件上，锌使负电位和钢形成牺牲阳极保护作用，从而钢铁基体得到保护。

目前大气防护金属喷涂层更多地倾向于喷涂铝涂层。

金属喷涂防护涂层有如下特点：（1）涂层与基体集合牢固，涂层寿命长，长期经济效益好。

（2）工艺灵活，适用于重要的大型及难于维护的钢铁结构的长效防护且可现场施工。

（3）涂层经封闭及涂装处理，可大大处长涂层的防护寿命，从理论和实际应用的效果来看，热喷锌或喷铝的涂层是涂装涂层的最好底层底层，二者结合起来既形成金属喷涂层与涂装涂层的复合涂层。

此复合涂层的防护寿命较金属喷涂层和涂料防护层二者寿命之和还要长，常为单一涂料防护层防护寿命的数倍。

（4）施工工艺要求严格，表面处理必须达到Sa3级，要求有专业熟悉操作工人。

工程施工周期较长。

喷铝工艺参数：喷枪型号：SQP-1型高速气喷枪铝粉：3mm，铝纯度>98%气体压力：乙炔0.05～0.08MPa氧气0.55～0.60MPa空气0.5～0.55MPa走线速度：2.2～2.4m/min喷枪与工艺的相对运动速度：20～25m/min喷枪与工件的之间距离：130～150mm喷枪与工件角度在90°±2°之间2、重防腐涂料配套体系涂料的选择重防腐长效涂料是由底漆、中间漆和面漆构成。

底漆：重防腐长效涂料系统中，多采用无机或有机富锌涂料作底漆。

因富锌涂料底漆组分中，含有大量的金属锌，除具有良好的屏蔽性及渗入焊接处等优点外，有牺牲阳极保护作用。

无机富锌漆具有耐水、耐盐雾、耐潮湿、耐侯特点。

热喷锌的优势及工序热喷锌原理概括说就是先利用高压空气和管道将砂粒吹到工件表面除掉金属表面锈和氧化皮，同时对表面增麻为热喷涂层增加吸附力，然后利用氧气、乙炔或电热源（大型工件采用电加热，中小型采用氧气、乙炔加热）通过压缩空气和专用工具（喷枪）将锌雾化超高速喷到金属表面。

一、热喷锌的优点：由于有喷砂的增麻使涂层有效附着作保障，防腐效果20年以上免维护。

虽然初期投入比喷涂油漆大，但喷涂油漆经过二、三年就要维护，长期下来人力、物力花费大大高于热喷锌。

现结合热喷锌工艺与传统的热镀锌工艺比较，对其优点进行介绍。

1、热镀锌工艺预处理采用酸洗、磷化工艺，工件表面会有酸、碱液的残余物，留下了腐蚀的隐患。

使热镀锌层容易产生脱落。

喷锌工艺预处理采用喷砂工艺，故工件表面非常清洁粗糙，表面喷锌后不会产生由内向外的腐蚀从而不会产生锌层脱落现象。

2、热镀锌工艺有一定的温度约440℃左右，故工件热镀后会产生变形。

而喷锌工艺喷涂时的温度很低，工件表面温度<80℃，因此工件不变形。

3、采用热镀锌工艺工件受镀槽长、宽、高的限制，而采用喷锌工艺则工件没有限制。

4、采用热镀锌工艺还存在现场修补问题，现场安装时焊缝、装卸、运输过程中的损坏，修补只能采用油漆，如采用喷锌工艺，现场可采用喷锌的方法进行修补，避免产生工艺突破口。

5、由于热镀锌工艺的预处理采用酸洗、磷化，故工件表面没有粗糙度，涂层结合力差，而喷锌工艺的预处理采用喷砂，故工件表面有粗糙度，涂层结合力较好，抗拉强度≥6Mpa。

6、热镀锌工艺对水质污染十分严重，环保问题非常突出，而热喷锌对环境污染很小。

所以目前热喷锌工艺在钢结构表面防腐应用将越来越广泛。

二、热喷锌工序：热喷锌防腐的整个施工工序分四项：表面处理→喷锌→封闭处理→质量检测（一）表面处理因为表面处理的好坏直接影响镀层的质量和保护年限，因此必须首先做好基层面的预处理。

按照工艺要求对基层表面采用喷砂除锈，除锈标准按照《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8923-88）Sa3级标准，本标准具体质量要求是：非常彻底的喷砂除氧化皮、油脂、锈蚀及污物和油漆等附着物，该表面应显现出均匀的金属色泽，喷完砂后，表面用清洁干燥的压缩空气或干净刷子清理，同时也可参照《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8923-88）Sa3级标准。

热镀锌、热喷锌、电弧喷铝的比较一、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（Sa2.5 Rz 40-60μm）→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（Sa2.5 Rz 40～100μm）→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比较1、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。

今天来谈一谈热喷涂锌铝合金与金属结构所专家讨教，结论：1）锌、铝材料本身的耐蚀性：无论在海洋大气、工业大气、海水、盐雾中，铝的耐蚀性均优于锌，在海水中锌涂层的消耗速度远高于铝（约20倍），使其保护年限下降（这可能是国内外不用各类锌作海水中钢结构防腐底层的主要原因）。

2）电化学保护性能：锌和铝在海水中均有佷好的阴极保护作用，尽管谁的电位更低说法不一；铝在淡水中的阴极保护作用公认较差。

3）普通火焰法热喷涂铝与钢基体的结合强度较低，孔隙率大，对抗腐蚀不利。

电弧法热喷涂铝可提高结合强度和减低孔隙率，但对工艺要求高；这可能也是限制热喷涂铝的原因之一。

4）热喷涂存在孔隙是必然的，需用封孔剂封闭，外加强度高、封闭性好的环氧云铁、环氧树脂等作中间或表面涂料覆盖。

金属涂层腐蚀产生的腐蚀产物膨胀造成涂料涂层鼓包破坏，故质地较软的氯化橡胶等不宜用作面漆。

5）实际应用：国内外都还是有用热喷涂铝作海水中钢结构的防护的；国内江河中水工钢闸门大量使用热喷涂锌，效果普遍好于普通涂料，可能是因为锌在淡水中的消耗相对不大，而阴极保护效果明显。

关于金属热喷涂的疑虑：从相关文献资料看，金属热喷涂外加海工防腐油漆的效果比单单做海工油漆的效果还是要好，应该说是利大于弊！但在海工上为什么没有得到推广，我分析其主要的原因应该是表面处理难以达到要求。

海工油漆Sa2.5，热喷涂Sa3.0，热喷涂要求比海工油漆要高，即使降低标准，金属热喷涂金属表面粗糙度也不得低于Sa2.5（热喷铝还不得低于Sa3.0）；但在实际施工中，比较难！表面处理完，必须在4小时内做防腐，若钢材表面沾水或潮湿后需要用压缩空气吹干，并重新打磨，实际生产中施工单位是很难以严格遵照这样的标准来做的，因此据RD项目G总介绍，热喷锌后再做涂层测得附着力是10MPa，而仅仅做防腐涂层其与钢材粘接力是20多MPa，相差了一倍。

而对于海工导管架而言，T、K、Y交叉节点非常多，若做金属热喷涂，其工作量非常大而且很难以达到预期的要求，因此对石油天然气行业而言，其不如退而求其次，加厚防腐涂层、且油漆性能选择更为优越的，并大量使用牺牲阳极块。

钢铁表面热喷涂锌或铝钢铁表面热喷涂锌或铝热喷涂技术是采用气体、液体燃料或电弧、等离子弧、激光等作热源，使金属、合金、金属陶瓷、氧化物、碳化物、塑料以及它们的复合材料等喷涂材料加热到熔融或半熔融状态，通过高速气流使其雾化，然后喷射、沉积到经过预处理的工件表面，从而形成附着牢固的表面加工方法。

如果将喷涂层再加热重熔，则产生冶金结合。

这种方法成为热喷涂方法。

采用热喷涂技术不仅能使零件表面获得各种不同的性能，如耐磨、耐热、耐腐蚀、抗氧化和润滑等性能，而且在许多材料（金属、合金、陶瓷、水泥、塑料、石膏、木材等）表面上都能进行喷涂。

喷涂工艺灵活，喷涂层厚度达0.5mm-5mm，而且对基体材料的组织和性能的影响很小。

目前，热喷涂技术已广泛应用于宇航、国防、机械、冶金、石油、化工、机车车辆和电力等部门。

热喷涂原理：热喷涂是指一系列过程，在这些过程中，细微而分散的金属或非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种经过制备的基体表面，形成某种喷涂沉积层。

涂层材料可以是粉状、带状、丝状或棒状。

热喷涂枪由燃料气、电弧或等离子弧提供必需的热量，将热喷涂材料加热到塑态或熔融态，再经受压缩空气的加速，使受约束的颗粒束流冲击到基体表面上。

冲击到表面的颗粒，因受冲压而变形，形成叠层薄片，粘附在经过制备的基体表面，随之冷却并不断堆积，最终形成一种层状的涂层。

该涂层因涂层材料的不同可实现耐高温腐蚀、抗磨损、隔热、抗电磁波等功能。

热喷涂工件的表面预处理：基体金属表面的预处理状况，决定着热喷涂涂层与基体的结合性能，因此对其使用寿命有决定性的影响。

表面预处理包括表面净化，除去金属表面的油脂、其他污物、锈、氧化皮、旧涂层、焊接熔粒，以及对表面的粗化处理。

待喷涂表面必须进行粗化。

喷砂粗化是最常用的粗化处理方法之一，它能达到符合技术要求的粗糙度，使涂层与基体很好地啮合，并可去除油污、锈、氧化皮、旧涂层等。

其他常用的粗化处理方法如，车螺纹、滚花、电拉毛（亦称镍拉毛）、喷钼和镍包铝等或上述方法的综合使用均可提高涂层与基体的结合强度。

中华人民共和国国家标准GB/T9793--2019金属和其他无机覆盖层热喷涂锌、铝及其合金Metallic and other inorganic coatings—Thermal spraying—Zinc、Aluminium and their alloy2019-07-25批准2019-02-01实施国家质量技术监督局发布中华人民共和国国家标准金属和其他无机覆盖层 GB/T9793-2019热喷涂锌、铝及其合金Metallic and other inorganic coatings—Thermalspraying—Zinc、Aluminium and their alloy1范围本标准规定了防腐蚀用热喷涂锌、铝及其合金涂层的特性和试验方法。

本标准适用于对钢铁表面施加热喷涂锌、铝及其合金涂层进行防腐蚀保护。

本标准不适用于对损伤表面的修复。

也不适用于热喷涂锌、铝及其合金之外的其他金属涂层，但其中的一些规定，对其他金属涂层也有效，若供需双方协商认可，也可采用。

2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

本标准出版时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB 470-1983 锌分类及技术条件GB l031一1995 表面粗糙度参数及其数值(neq ISO 468一1982)GB 3190—1982 铝及铝合金加工产品的化学成分GB 4956—1985 磁性金属基体上的非磁性覆盖层厚度测量磁性方法(eqv ISO 2178—1982)．GB 6462—1986 金属和氧化物覆盖层横断面厚度显微镜测量方法(eqv IS0 1463一1982)GB 6819—1985 溶解乙快GB 8923—1988 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级（eqv ISO 8501／1—1988）GB ll373—1989热喷涂金属件表面预处理通则(eqv DIN 8567—1984)GB ll374—1989热喷涂涂层厚度的无损测量方法(neq ISO 2064—1990)GB ll375—1989热喷涂操作安全JB／T 5077—1991热喷涂常用术语JB／T 6973—1993热喷涂操作人员考核要求JB／J 8427—1996钢结构腐蚀防护热喷涂锌、铝及其合金涂层选择与应用导则3 定义本标准采用GBll374中的下述定义：3.1 主要表面按使用和外观要求必须喷涂的表面，包括已喷涂和待喷涂的表面。