金屬涂鍍層技術

 

    金屬熱噴涂

 

    熱噴涂（鋅、鋁、鋅鋁合金）技術是表面工程學的重要組成部分，它是一種表面強化和表面改性的技術，可以使基體表面具有耐磨、耐蝕、耐高溫氧化、電絕緣、隔熱、防輻射、減磨和密封等性能。熱噴涂技術工藝方法有很多種，其中應用于防腐蝕領域的方法主有火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂、爆炸噴涂、超音速噴涂（HVOF）等技術。金屬熱噴涂對噴涂用的金屬材料有具體的要求，鋅應符合GB 470- 83中的Zn-1的質量要求，Zn≥99.99%；鋁應符合GB 3190-82 中的L2的質量要求， Al≥99.5%；通常鋅鋁合金的成分為Zn- Al15，即其合金成分是Zn為85%，Al為15%，其中Zn和Al的成分應分別符合上述標準中所規定的純度。

 

    目前在艦船防腐蝕工程中應用最多的    熱噴涂技術主要有火焰噴涂、電弧噴涂。

 

    電弧噴涂

 

    電弧噴涂是利用電弧產生的高溫作熱源， 熔化兩根作為電極的金屬材料， 在高壓氣體霧化后噴涂到被噴涂表面， 形成具有防腐蝕性能金屬涂層的方法。電弧噴涂需要噴涂用電源、送絲機構、噴槍（某些噴槍上自帶送絲機構）以及連接噴槍與電源之間的電源線。根據電弧噴涂機的要求，選擇符合標準的相應直徑（如2mm或3mm）噴涂金屬絲材，調整適當的噴涂電流、電壓和一定壓力的壓縮氣體，噴涂得到所需的金屬涂層，噴涂的涂層孔隙率低，與基體材料的結合強度高。

 

    線材火焰噴涂

 

    線材火焰噴涂是利用氧乙炔燃燒火焰作熱源，壓縮空氣帶動噴槍內的驅動機構，通過送絲滾輪將線材連續地通過噴嘴中心孔送入火焰，在火焰中被加熱熔化， 并在壓縮空氣霧化成細微的顆粒后噴涂到待噴表面。設備要求：SQX1線材火焰噴槍、氧氣和乙炔供給系統、壓縮空氣系統；材料要求：通常使用直徑3mm噴涂用金屬絲，并應滿足相關標準。

 

    機械能助滲鋅

 

    機械能助滲鋅是將鋼鐵構件裝入機械能助滲鋅裝置中進行表面合金化防腐蝕處理的技術。采用機械能助滲鋅技術對構件進行滲鋅處理，需要根據構件使用環境和工況，確定滲鋅工藝參數（滲鋅溫度280～430℃，保溫時間30～60min），以得到要求的滲層厚度，滿足使用的尺寸配合和防腐蝕期效設計要求，得到理想的金屬滲層。

 

    熱浸鍍

 

    熱浸鍍是將鋼件或鑄件浸入熔融的金屬鋅（或鋁）液中，在其表面形成鋅（或鋁）-鐵合金或鋅（或）和鋅（鋁）- 鐵合金覆蓋層的工藝過程和方法。在進行熱浸鍍處理前，對需處理的鍍件完成全部修理、更換工作，并對所處理的復雜構件進行必要的拆解、開氣孔等，熱浸完成后進行組裝。為了獲得優良的鍍層， 需要對被鍍構件進行相應的表面處理， 如消除毛刺、清除焊渣、倒園角、除油脫脂、除銹等，使構件表面活化。熱浸鍍鋅的溫度430～460℃，熱浸鍍鋁的溫度680～780℃，熱浸時間根據工件的大小、形狀和尺寸的不同而不同，一般在2～12min范圍。熱浸鍍后，因溫度較高， 對某些有一定變形的金屬構件需要進行必要的矯正處理，并清除表面殘留熔渣或其他污物。為經熱浸鋁處理的部分管道。

 

    化學鍍

 

    在防腐蝕領域用得比較多的化學鍍技術是化學鍍鎳，它是在不通電的情況下， 采用金屬鎳鹽和還原劑在同一溶液中進行自催化的氧化還原反應，從而在固體表面沉積出金屬鍍層的一種技術。化學鍍鎳由化學鍍鎳磷和化學鍍鎳硼兩大系列組成， 但通常所稱的化學鍍鎳指化學鍍鎳磷，其工藝按磷含量可分為高、中、低三類，高磷工藝（簡稱HPEN）含磷在10％以上；中磷工藝（簡稱MPEN），含磷6-9％；低磷工藝（LPEN），含磷量為2～5％。在化學鍍鎳處理前，需要對鍍件進行除油脫脂、活化表面處理，化學鍍鎳溶液的主要成分是NiSO4.6H2O和NaH2PO2.2H2O，為了提高溶液的壽命和獲得高性能的鍍層，鍍液中還應用絡合劑、pH緩沖劑、加速劑和穩定劑等。通過對化學鍍鎳工藝參數的控制， 可得到優良質量的鍍層，是經化學鍍鎳處理的海水冷卻器。

 

    達克羅技術

 

    達克羅技術是指把工件直接浸入含鋅粉、鋁粉和鉻酸為主要原料的處理液中， 或將該處理液直接刷涂于工件表面，經燒結后在工件上形成的一層含鋅、鋁、鉻等元素的無機轉化膜，即達克羅涂層。GB/T 18684-2002中將其定義為：將水基鋅鉻涂料浸涂、刷涂或噴涂于鋼鐵零件或構件表面，經烘烤形成的以鱗片狀鋅和鋅的鉻酸鹽為主要成分的無機防腐蝕涂層。達克羅涂層顏色為亮銀灰色，其基本性質與鍍鋅層相似，其耐腐蝕性能較普通的鍍鋅涂層要高4倍以上，可為銅鐵基體提供犧牲陽極保護。

 

    粉末涂料防腐蝕技術

 

    粉末涂料防腐是金屬結構防腐蝕中的一個重要方面，對鋼鐵構件和有色金屬構件進行表面處理后，通過特殊的技術手段，將粉末涂料均勻地涂覆在金屬構件的表面，并在一定條件下在金屬表面形成耐蝕性能優良的塑料涂層。根據使用的粉末不同，可以分為熱固性粉末涂料和熱塑性粉末涂料。涂覆粉末時按照工件的結構特點，可采用相應的技術方法，如真空吸附法、流化床法、熱滾塑法、靜電噴塑法、熱浸涂法、火焰噴涂法，將塑料粉末均勻地涂敷于構件的表面，經烘烤后使其形成平整、光潔、堅固的保護層。對需采用粉末涂料防腐的金屬構件，均需要進行相應的表面處理，如除油脫脂、除銹，只有當表面處理達到相應的要求后才能采取粉末涂料防腐措施。

 

    火焰噴塑

 

    火焰噴塑是將塑料粉末經送粉器輸送到手持噴槍內，以氧-乙炔燃燒為熱源，將塑料粉末加熱到熔融狀態，高速噴到工件表面，形成噴塑層。火焰噴塑可在各種金屬及合金表面上噴涂，甚至可以在木材、混凝土上噴涂，適合大面積防腐蝕現場施工。噴涂的粉末既可是熱固性塑料也可是熱塑性塑料粉末。

 

    涂塑

 

    涂塑通常是指特定的工藝方法及其專用的裝備將塑料粉末均勻地涂覆在金屬構件的表面，使其形成平整、光潔、堅固的保護層。涂塑有多種工藝方法，如靜電噴塑、流化床涂塑、熱滾塑法等。在涂塑前，需要對表面處理，涂覆后在烘爐內保溫一段時間，噴涂完后需要對產品進行一系列檢測，如有缺陷需要進行修補，確保涂層完整。

 

    管道襯塑技術

 

    管道襯塑技術就是將塑料管擠出成型并外涂粘結層后套入金屬管內與金屬管一起加熱、加壓并冷卻定型，將塑料管與金屬管牢固的復合在一起。其原理是將套入塑管的鋼管進行加熱，提供給內襯塑料管熱成型和粘結成型的熱量，然后再對塑料管內加壓，使塑料管膨脹后通過粘結層與鋼管粘結在一起，最后通過冷卻定型而成。

 

    復合塑料層一般采用聚乙稀（PE）、交聯聚乙稀（PEX）、環氧樹脂（EP）、硬聚氯乙稀（PVC-U）、氯化聚氯乙稀（CPVC）、聚丙稀（PP）、ABS、PP-R 等高分子材料。粘膠劑為熱熔膠，主要為改性PE等高分子材料，其最佳粘結性能溫度應與襯塑溫度一致，并且應性能穩定可靠，不易產生高溫老化，與塑管和鋼管都有很好的粘結力。

 

    重防腐涂層防腐蝕技術

 

    重防腐涂層防腐時，其性能的發揮主要依賴于表面處理的質量，特別是除油是否徹底，這是影響涂層與基體結合力的最重要因素，因此涂裝前需要進行徹底的除油處理。

 

    重防腐涂層防腐針對艦船上易腐蝕部位在防腐蝕治理時，不便于采用其他防腐蝕技術而提出的防腐措施。采用本方法，對需要治理的部位進行除油處理后， 采用手工和機械打磨的方法除銹，達到手工除銹等級St3級時，涂裝3道長效防腐涂料，再根據各部位的使用環境涂裝艦用配套漆。如果進行防腐蝕治理部位的場所允許，盡量采用噴砂除銹表面處理，增強涂層與基體的結合力，提高其防腐蝕效果。

 

    犧牲陽極保護技術

 

    犧牲陽極用于在有腐蝕性介質存在的情況下消耗自身、使受保護的基體材料免受腐蝕。在海洋環境中，艦船外板水線以下長期浸泡在海水中，腐蝕環境相當惡劣，除了采用涂料保護、外加電流陰極保護外，犧牲陽極也是常用的、有效的輔助保護手段。船內機艙因管道、設備泄漏海水以及冷凝水流到艙底部，造成了惡劣的腐蝕環境，通常也用犧牲陽極作為輔助防腐手段。管道陽極由以前的鋅塞發展到現在的鋅環、鐵環防腐，取得了較好的防腐效果。