金属涂镀层技术

 

    金属热喷涂

 

    热喷涂（锌、铝、锌铝合金）技术是表面工程学的重要组成部分，它是一种表面强化和表面改性的技术，可以使基体表面具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热、防辐射、减磨和密封等性能。热喷涂技术工艺方法有很多种，其中应用于防腐蚀领域的方法主有火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂、超音速喷涂（HVOF）等技术。金属热喷涂对喷涂用的金属材料有具体的要求，锌应符合GB 470- 83中的Zn-1的质量要求，Zn≥99.99%；铝应符合GB 3190-82 中的L2的质量要求， Al≥99.5%；通常锌铝合金的成分为Zn- Al15，即其合金成分是Zn为85%，Al为15%，其中Zn和Al的成分应分别符合上述标准中所规定的纯度。

 

    目前在舰船防腐蚀工程中应用最多的    热喷涂技术主要有火焰喷涂、电弧喷涂。

 

    电弧喷涂

 

    电弧喷涂是利用电弧产生的高温作热源， 熔化两根作为电极的金属材料， 在高压气体雾化后喷涂到被喷涂表面， 形成具有防腐蚀性能金属涂层的方法。电弧喷涂需要喷涂用电源、送丝机构、喷枪（某些喷枪上自带送丝机构）以及连接喷枪与电源之间的电源线。根据电弧喷涂机的要求，选择符合标准的相应直径（如2mm或3mm）喷涂金属丝材，调整适当的喷涂电流、电压和一定压力的压缩气体，喷涂得到所需的金属涂层，喷涂的涂层孔隙率低，与基体材料的结合强度高。

 

    线材火焰喷涂

 

    线材火焰喷涂是利用氧乙炔燃烧火焰作热源，压缩空气带动喷枪内的驱动机构，通过送丝滚轮将线材连续地通过喷嘴中心孔送入火焰，在火焰中被加热熔化， 并在压缩空气雾化成细微的颗粒后喷涂到待喷表面。设备要求：SQX1线材火焰喷枪、氧气和乙炔供给系统、压缩空气系统；材料要求：通常使用直径3mm喷涂用金属丝，并应满足相关标准。

 

    机械能助渗锌

 

    机械能助渗锌是将钢铁构件装入机械能助渗锌装置中进行表面合金化防腐蚀处理的技术。采用机械能助渗锌技术对构件进行渗锌处理，需要根据构件使用环境和工况，确定渗锌工艺参数（渗锌温度280～430℃，保温时间30～60min），以得到要求的渗层厚度，满足使用的尺寸配合和防腐蚀期效设计要求，得到理想的金属渗层。

 

    热浸镀

 

    热浸镀是将钢件或铸件浸入熔融的金属锌（或铝）液中，在其表面形成锌（或铝）-铁合金或锌（或）和锌（铝）- 铁合金覆盖层的工艺过程和方法。在进行热浸镀处理前，对需处理的镀件完成全部修理、更换工作，并对所处理的复杂构件进行必要的拆解、开气孔等，热浸完成后进行组装。为了获得优良的镀层， 需要对被镀构件进行相应的表面处理， 如消除毛刺、清除焊渣、倒园角、除油脱脂、除锈等，使构件表面活化。热浸镀锌的温度430～460℃，热浸镀铝的温度680～780℃，热浸时间根据工件的大小、形状和尺寸的不同而不同，一般在2～12min范围。热浸镀后，因温度较高， 对某些有一定变形的金属构件需要进行必要的矫正处理，并清除表面残留熔渣或其他污物。为经热浸铝处理的部分管道。

 

    化学镀

 

    在防腐蚀领域用得比较多的化学镀技术是化学镀镍，它是在不通电的情况下， 采用金属镍盐和还原剂在同一溶液中进行自催化的氧化还原反应，从而在固体表面沉积出金属镀层的一种技术。化学镀镍由化学镀镍磷和化学镀镍硼两大系列组成， 但通常所称的化学镀镍指化学镀镍磷，其工艺按磷含量可分为高、中、低三类，高磷工艺（简称HPEN）含磷在10％以上；中磷工艺（简称MPEN），含磷6-9％；低磷工艺（LPEN），含磷量为2～5％。在化学镀镍处理前，需要对镀件进行除油脱脂、活化表面处理，化学镀镍溶液的主要成分是NiSO4.6H2O和NaH2PO2.2H2O，为了提高溶液的寿命和获得高性能的镀层，镀液中还应用络合剂、pH缓冲剂、加速剂和稳定剂等。通过对化学镀镍工艺参数的控制， 可得到优良质量的镀层，是经化学镀镍处理的海水冷却器。

 

    达克罗技术

 

    达克罗技术是指把工件直接浸入含锌粉、铝粉和铬酸为主要原料的处理液中， 或将该处理液直接刷涂于工件表面，经烧结后在工件上形成的一层含锌、铝、铬等元素的无机转化膜，即达克罗涂层。GB/T 18684-2002中将其定义为：将水基锌铬涂料浸涂、刷涂或喷涂于钢铁零件或构件表面，经烘烤形成的以鳞片状锌和锌的铬酸盐为主要成分的无机防腐蚀涂层。达克罗涂层颜色为亮银灰色，其基本性质与镀锌层相似，其耐腐蚀性能较普通的镀锌涂层要高4倍以上，可为铜铁基体提供牺牲阳极保护。

 

    粉末涂料防腐蚀技术

 

    粉末涂料防腐是金属结构防腐蚀中的一个重要方面，对钢铁构件和有色金属构件进行表面处理后，通过特殊的技术手段，将粉末涂料均匀地涂覆在金属构件的表面，并在一定条件下在金属表面形成耐蚀性能优良的塑料涂层。根据使用的粉末不同，可以分为热固性粉末涂料和热塑性粉末涂料。涂覆粉末时按照工件的结构特点，可采用相应的技术方法，如真空吸附法、流化床法、热滚塑法、静电喷塑法、热浸涂法、火焰喷涂法，将塑料粉末均匀地涂敷于构件的表面，经烘烤后使其形成平整、光洁、坚固的保护层。对需采用粉末涂料防腐的金属构件，均需要进行相应的表面处理，如除油脱脂、除锈，只有当表面处理达到相应的要求后才能采取粉末涂料防腐措施。

 

    火焰喷塑

 

    火焰喷塑是将塑料粉末经送粉器输送到手持喷枪内，以氧-乙炔燃烧为热源，将塑料粉末加热到熔融状态，高速喷到工件表面，形成喷塑层。火焰喷塑可在各种金属及合金表面上喷涂，甚至可以在木材、混凝土上喷涂，适合大面积防腐蚀现场施工。喷涂的粉末既可是热固性塑料也可是热塑性塑料粉末。

 

    涂塑

 

    涂塑通常是指特定的工艺方法及其专用的装备将塑料粉末均匀地涂覆在金属构件的表面，使其形成平整、光洁、坚固的保护层。涂塑有多种工艺方法，如静电喷塑、流化床涂塑、热滚塑法等。在涂塑前，需要对表面处理，涂覆后在烘炉内保温一段时间，喷涂完后需要对产品进行一系列检测，如有缺陷需要进行修补，确保涂层完整。

 

    管道衬塑技术

 

    管道衬塑技术就是将塑料管挤出成型并外涂粘结层后套入金属管内与金属管一起加热、加压并冷却定型，将塑料管与金属管牢固的复合在一起。其原理是将套入塑管的钢管进行加热，提供给内衬塑料管热成型和粘结成型的热量，然后再对塑料管内加压，使塑料管膨胀后通过粘结层与钢管粘结在一起，最后通过冷却定型而成。

 

    复合塑料层一般采用聚乙稀（PE）、交联聚乙稀（PEX）、环氧树脂（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。粘胶剂为热熔胶，主要为改性PE等高分子材料，其最佳粘结性能温度应与衬塑温度一致，并且应性能稳定可靠，不易产生高温老化，与塑管和钢管都有很好的粘结力。

 

    重防腐涂层防腐蚀技术

 

    重防腐涂层防腐时，其性能的发挥主要依赖于表面处理的质量，特别是除油是否彻底，这是影响涂层与基体结合力的最重要因素，因此涂装前需要进行彻底的除油处理。

 

    重防腐涂层防腐针对舰船上易腐蚀部位在防腐蚀治理时，不便于采用其他防腐蚀技术而提出的防腐措施。采用本方法，对需要治理的部位进行除油处理后， 采用手工和机械打磨的方法除锈，达到手工除锈等级St3级时，涂装3道长效防腐涂料，再根据各部位的使用环境涂装舰用配套漆。如果进行防腐蚀治理部位的场所允许，尽量采用喷砂除锈表面处理，增强涂层与基体的结合力，提高其防腐蚀效果。

 

    牺牲阳极保护技术

 

    牺牲阳极用于在有腐蚀性介质存在的情况下消耗自身、使受保护的基体材料免受腐蚀。在海洋环境中，舰船外板水线以下长期浸泡在海水中，腐蚀环境相当恶劣，除了采用涂料保护、外加电流阴极保护外，牺牲阳极也是常用的、有效的辅助保护手段。船内机舱因管道、设备泄漏海水以及冷凝水流到舱底部，造成了恶劣的腐蚀环境，通常也用牺牲阳极作为辅助防腐手段。管道阳极由以前的锌塞发展到现在的锌环、铁环防腐，取得了较好的防腐效果。