热喷涂涂层的锌和铝-锌金属
钢铁表面热喷涂铝或锌
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。
《热喷涂锌、铝及其合金》编制说明.doc-国家标准《金属覆盖层钢铁制
国家标准《热喷涂金属和其他无机覆盖层锌、铝及其合金》征求意见稿）编制说明武汉材料保护研究所二O 一O 年三月国家标准《热喷涂金属和其他无机覆盖层锌、铝及其合金》（征求意见稿）编制说明一、国内概况及制订本标准的目的随着现代工业的飞速发展，作为一种经济且有效的防腐手段，热喷涂锌、铝及其合金越来越广泛地应用于各种腐蚀环境。
由于各设计及生产单位水平参差不齐，热喷涂涂层产品质量很不稳定，必需有一个统一的标准来规范涂层设计、制备及检验，使热喷涂层设计、生产及检验有章可循，有规可依。
只有严格按照相应的热喷涂规范来施行，才能得到合格的热喷涂涂层。
从五十年代起，欧美发达国家就相继制订了喷锌、喷铝标准。
七十年代，国际标准化组织制订了ISO 2063：1973《金属涂层——钢铁的抗腐蚀防护——喷涂金属锌和铝》；九十年代，修订颁布了ISO 2063：1991《金属和其他无机覆盖层——热喷涂——锌、铝及其合金》；进入21世纪，又修订颁布了ISO 2063：2005《热喷涂——金属和其他无机覆盖层——锌、铝及其合金》。
在我国，1988年参照采用ISO 2063《金属涂层——钢铁的抗腐蚀防护——喷涂金属锌和铝》制订了GB 9793-88《热喷涂锌及锌合金涂层》、GB 9794-88《热喷涂锌及锌合金涂层试验方法》、GB 9795-88《热喷涂铝及铝合金涂层》、GB 9796-88《热喷涂铝及铝合金涂层试验方法》四个国家标准。
1997年，参照ISO 2063：1991等效制订颁布了GB/T 9793-1997《金属和其他无机覆盖层热喷涂锌、铝及其合金》。
使用多年效果良好。
为使我国热喷涂专业水平与国际接轨，现参照新修订的ISO 2063：2005制订了本国家标准，本标准对热喷涂锌、铝及合金涂层的生产及应用具指导作用；对热喷涂行业整体水平的规范和提高具有积极的推动作用；对促进与国际间的经济技术合作与交流将具有不可替代的作用。
二、任务来源本标准列入“中机联标〔2009〕534号”《2009年第二批国家标准制修订计划——机械工业部分》，项目编号：20091732－T－604。
镀铝镁锌和热镀锌-概述说明以及解释
镀铝镁锌和热镀锌-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分可以简单介绍镀铝镁锌和热镀锌两种工艺的概念和背景，以及它们在工业领域中的重要性。
镀铝镁锌是一种金属表面处理技术，通过在基材表面镀上一层铝、镁和锌的合金层，以提供耐腐蚀和抗氧化性能。
该工艺常用于制造各种金属制品，如建筑材料、汽车零部件和家电等。
镀铝镁锌能够有效保护基材不被氧化、腐蚀和腐蚀。
热镀锌是将铁、钢或其他基材浸入熔化的锌中，形成一层坚硬的锌铁合金层的工艺。
这种工艺可以提供出色的防腐蚀性能，经常用于制造电力输电塔、桥梁、管道、船舶等耐久性要求较高的工程结构。
镀铝镁锌和热镀锌都是常见的金属涂层工艺，它们在工业生产中具有重要的应用价值。
本文旨在对这两种工艺进行深入探讨，并比较它们的工艺流程、特点、应用和优缺点。
通过了解镀铝镁锌和热镀锌的差异和优劣势，可以为相关领域的专业人士提供参考和决策依据，同时也有助于探索和展望这两种工艺的未来发展前景。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下:本文主要分为引言、正文和结论三部分。
引言部分首先概述了镀铝镁锌和热镀锌的主题，并介绍了文章的结构和目的。
正文部分包括了镀铝镁锌、热镀锌以及两者的比较。
2.1节详细介绍了镀铝镁锌的工艺、特点和应用；2.2节则重点阐述了热镀锌的工艺过程、特点和应用；2.3节对比了镀铝镁锌和热镀锌的工艺、性能和应用。
在每个小节中，会详细探讨各个方面的优缺点和特点，以便读者全面了解。
结论部分首先总结了镀铝镁锌和热镀锌的特点，然后对比了两种工艺的优缺点。
最后，展望了镀铝镁锌和热镀锌的发展前景，提供了关于这两种工艺未来可能的趋势和应用领域的思考。
通过这样的结构安排，读者可以系统地了解镀铝镁锌和热镀锌的工艺、特点、应用及其优缺点，并对未来的发展趋势进行展望。
1.3 目的本文旨在分析和比较镀铝镁锌和热镀锌这两种常见的镀锌工艺，以期提供读者对这两种工艺的深入了解。
主要目的包括以下几点：首先，介绍镀铝镁锌和热镀锌的工艺过程和特点，包括它们的基本原理、操作步骤和相关设备。
钢结构防腐蚀(镀锌-喷锌-喷铝-热浸镀锌)对比
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
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
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。
《热喷涂锌、铝及其合金》编制说明.doc-国家标准《金属覆盖层钢铁制
国家标准《热喷涂金属和其他无机覆盖层锌、铝及其合金》征求意见稿）编制说明武汉材料保护研究所二O 一O 年三月国家标准《热喷涂金属和其他无机覆盖层锌、铝及其合金》（征求意见稿）编制说明一、国内概况及制订本标准的目的随着现代工业的飞速发展，作为一种经济且有效的防腐手段，热喷涂锌、铝及其合金越来越广泛地应用于各种腐蚀环境。
由于各设计及生产单位水平参差不齐，热喷涂涂层产品质量很不稳定，必需有一个统一的标准来规范涂层设计、制备及检验，使热喷涂层设计、生产及检验有章可循，有规可依。
只有严格按照相应的热喷涂规范来施行，才能得到合格的热喷涂涂层。
从五十年代起，欧美发达国家就相继制订了喷锌、喷铝标准。
七十年代，国际标准化组织制订了ISO 2063：1973《金属涂层——钢铁的抗腐蚀防护——喷涂金属锌和铝》；九十年代，修订颁布了ISO 2063：1991《金属和其他无机覆盖层——热喷涂——锌、铝及其合金》；进入21世纪，又修订颁布了ISO 2063：2005《热喷涂——金属和其他无机覆盖层——锌、铝及其合金》。
在我国，1988年参照采用ISO 2063《金属涂层——钢铁的抗腐蚀防护——喷涂金属锌和铝》制订了GB 9793-88《热喷涂锌及锌合金涂层》、GB 9794-88《热喷涂锌及锌合金涂层试验方法》、GB 9795-88《热喷涂铝及铝合金涂层》、GB 9796-88《热喷涂铝及铝合金涂层试验方法》四个国家标准。
1997年，参照ISO 2063：1991等效制订颁布了GB/T 9793-1997《金属和其他无机覆盖层热喷涂锌、铝及其合金》。
使用多年效果良好。
为使我国热喷涂专业水平与国际接轨，现参照新修订的ISO 2063：2005制订了本国家标准，本标准对热喷涂锌、铝及合金涂层的生产及应用具指导作用；对热喷涂行业整体水平的规范和提高具有积极的推动作用；对促进与国际间的经济技术合作与交流将具有不可替代的作用。
二、任务来源本标准列入“中机联标〔2009〕534号”《2009年第二批国家标准制修订计划——机械工业部分》，项目编号：20091732－T－604。
锌铝合金
摘要研究了锌铝合金涂层与有机涂层的耐盐雾性能，在防腐涂层体系中，锌铝合金涂层的耐盐雾防腐性能好于有机涂层；而在防腐防污涂层体系中由于防污漆含有铜，锌铝涂层与铜离子可形成原电池加速腐蚀，锌铝合金涂层的防腐性能差于有机涂层体系。
关键词：热喷涂；锌铝合金；有机涂层；耐盐雾；防腐；防污1引言金属锌、铝的电化学电位比铁低，在电化学防腐体系中发挥着重要的作用。
现在广泛应用的喷锌、喷铝及各种富锌漆对铁基体都有良好的电化学保护和屏蔽保护作用，其耐盐雾腐蚀性能高于只有屏蔽保护作用的纯有机涂层，可用于海洋环境中的长效重防腐蚀涂层体系。
采用热喷涂锌、铝及其合金涂层对钢铁构件和构筑物进行长效防护早在20世纪20年代就己开始应用。
随着经济的发展，人类在海洋中建造了无数固定与活动的海上钢铁构筑物，如舰船、风力发电、海底管线、栈桥码头、海上石油平台等，从20世纪中叶开始，世界各国在不同的海域对热喷涂锌铝及其合金涂层海洋环境下长期防护性能进行了很多现场挂片暴露试验和实际应用。
国内外的大量长期现场试验证明，热喷涂锌铝及其合金涂层对于海洋环境下的钢铁构筑物具有优良的长效防护性能，锌具有优良的电化学保护性，铝具有比锌更好的化学稳定性，锌铝合金既保留了锌的电保护特点，又具有铝的化学稳定性能。
特别是经过适当有机涂料封闭的喷锌、铝、锌铝合金的复合涂层对处于海洋大气和浪花飞溅区的海洋平台等海上钢铁设施是一种保护性较好的长效防腐方案。
2热喷涂技术2．1热喷涂技术原理热喷涂是借助某种热源（火焰或电能）将欲喷涂的金属材料（线材或粉末）熔化，利用压缩空气将金属熔滴雾化，高速喷射到经粗化处理的工件基体表面，熔滴在撞击到工件表面的瞬间冷凝而形成金属涂层。
涂层的组织结构是由互相镶嵌、重叠的无数变形微粒机械地结合在一起，并含有一定数量的孔隙结构。
涂层的孔隙率与喷涂工艺有关，涂层的结合强度与喷涂材料和表面处理有关。
按照使用热源的不同，热喷涂可分为：火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂和爆炸喷涂等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
TS Coating Galvanizing / 7
Typical thermal spray applications or Zn, Al, and their alloys
Hundreds of bridges have been thermal sprayed (metallized) over the past 100 years. There are many document cases of >50 years of corrosion protection provided by thermal spray coatings. Zinc and zinc alloys are also sprayed directly onto concrete to protect the steel rebar within.
TS Coating Galvanizing / 13
Navy corrosion applications
The Navy has many documented uses for thermal spray coatings of all types, including corrosion coatings High temperature (>900F/480C) steam valves and associated piping have been protected by thermal sprayed aluminum on Naval ships. It is documented that these coatings lasted longer than 5 years in areas where paint coatings had lasted only months.
Substrate
Material Feedstock
Heat Source
Accelerated Droplet
Or
Coating
TS Coating Galvanizing / 4
What is Thermal Spray?
These coatings are typically mechanically bonded to a grit blasted surface
TS Coating Galvanizing / 6
How thermally sprayed coatings of Zn and Al, combat corrosion
For atmospheric, buried, and marine environment corrosion protection, Zn (TSZ), Al (TSA), and their alloys have proven that they provide long term corrosion protection and outperform most all other methods. Anodic (TSZ/TSA) metal coatings applied to steel cathodes (more noble than Zn or Al), are referred to as cathodic or sacrificial protection coating systems.
These thermal spray coatings provide corrosion protection by excluding the environment (or electrolyte) and acting as a barrier coating (like paints, polymers, and epoxies), but unlike typical barrier coatings they also provide sacrificial anodic protection.
TS Coating Galvanizing / 10
Petrochemical applications
TS Coating Galvanizing / 11
Petrochemical applications
TS Coating Galvanizing / 12
Petrochemical applications
TS Coating Galvanizing / 3
What is Thermal Spray?
Thermal spray is NOT a welding process Thermal spray coatings are a melted, or softened ceramic, metallic, or polymer materials are transported by a gas stream to a properly prepared substrate
Metals that feed into the thermal spray gun are the actual coatings. There are no solvents or VOC's.
The coatings are similar to the metals being sprayed, however there are some important differences There are metal oxide stringers and porosity in the coatings Metal particles in the coating create a layered effect within the coating structure Due to the rapid cooling of the metal particles as they adhere to the substrates, thermal sprayed coatings have unique crystalline structures not normally found in wrought metals
1. 2.
3.Biblioteka Almost any material can be thermal sprayed onto almost any substrate
TS Coating Galvanizing / 5
What is Thermal Spray?
Thermal spray, especially with soft metals sprayed with the combustion wire equipment, is a relatively cold process. Substrate temperatures seldom reach >200F/95C.
TS Coating Galvanizing / 2
Information
A brief introduction to thermal sprayed coatings are of Zn (TSZ), Al (TSA), and their alloys (85/15 Zn/Al), and how they provide long term corrosion protection Some examples of where are these coatings are used and how they have performed A brief introduction to galvanizing and its comparison to thermal spray coatings An overview of the most popular types of equipment that apply these coatings Question & answer session
TSA coatings are also specified as a solution to stress corrosion cracking (SCC) of austenitic stainless steel. Offshore oil rigs operating in severe conditions rely on thermal spray aluminum for corrosion protection. >20 service life with no maintenance has been documented. These coating systems meet specifications from organizations such as NACE, SSPC, AWS, US Navy, US Army Corps of Engineers, and many others.
TS Coating Galvanizing / 8
Typical thermal spray applications for Zn, Al, and their alloys
TS Coating Galvanizing / 9
Typical thermal spray applications for Zn, Al, and their alloys Carbon steel equipment (petrochemical facilities, power generation, Naval ships, etc.) are coated with TSA, TSZ, and 85/15.
Petrochemical users expect TSA coatings to provide >20 years with no maintenance or corrosion inspections.