熱噴鋁防腐技術(shù)在海上航標(biāo)防腐中的應(yīng)用

孔富鑌 叢少佳

摘要：鋼制浮標(biāo)的浮標(biāo)本體極易銹蝕，需要頻繁的維護(hù)、保養(yǎng)，成為整個浮標(biāo)維護(hù)、保養(yǎng)中的一個短板，亟需尋找一種更合適的防腐技術(shù)來代替現(xiàn)有的依靠防銹油漆防腐。本文首先闡述了熱噴鋁技術(shù)定義，其次，探討了熱噴鋁防腐技術(shù)特點(diǎn)，同時，就熱噴鋁防腐技術(shù)應(yīng)用在海上航標(biāo)防腐中的工藝流程進(jìn)行了討論，另外，還研究了熱噴鋁防腐技術(shù)在海洋環(huán)境中的防腐性能。

關(guān)鍵詞：熱噴鋁防腐技術(shù)；海洋環(huán)境；防腐性能

1 前言

目前大連及周邊海域的浮標(biāo)主要是鋼制浮標(biāo)。由于長期在海中浸泡，受到海風(fēng)、海水的侵蝕，每隔兩年都要將浮標(biāo)吊裝上岸，進(jìn)行噴丸除銹，重新刷漆。隨著時間的推移，浮標(biāo)本體局部被點(diǎn)蝕穿孔，無法修復(fù)，只能將整個浮標(biāo)報廢。對于鋼制浮標(biāo)每年都要投入大量的人力物力進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，尤其是個別偏遠(yuǎn)地區(qū)的少數(shù)浮標(biāo)，需要航標(biāo)作業(yè)船遠(yuǎn)距離航行，進(jìn)行更換保養(yǎng)。實(shí)際上由于鋼制浮標(biāo)存在著重量大、易腐蝕、易褪色等缺點(diǎn)，維護(hù)保養(yǎng)的效果并不是很理想；新浮標(biāo)在海中拖行時，浮標(biāo)與船體頻繁的碰撞，極易造成浮標(biāo)上的油漆脫落；由于海上晃動厲害，濕氣大，無法進(jìn)行補(bǔ)漆?？傊幢闶切赂鼡Q的鋼制浮標(biāo)，防腐蝕效果也不理想，甚至更換時間不長就銹跡斑斑。

目前由超高分子量聚乙烯、聚脲等復(fù)合材料制作的浮標(biāo)正在推廣使用，但是推廣效果不理想，未能進(jìn)行有效普及。其依舊存在著造價高、易老化、易褪色、強(qiáng)度低等缺點(diǎn)。

2 熱噴鋁技術(shù)的定義

熱噴涂技術(shù)是利用一種熱源（如氣體、液體燃料或電弧、等離子弧、激光），將噴涂材料（如金屬、合金、金屬陶瓷、氧化物、碳化物、塑料以及它們的復(fù)合材料）加熱至熔融或半熔融狀態(tài)，通過氣流吹動使其霧化高速噴射到零件表面，以形成噴涂層的表面加工技術(shù)。常用的熱噴涂技術(shù)是電弧線材熱噴鋁技術(shù)。

電弧線材熱噴鋁是世界上較早的金屬線材噴涂法。電弧線材噴涂是將噴涂材料金屬鋁線材制成兩個熔化電極，由電動機(jī)變速驅(qū)動，在噴槍口相交產(chǎn)生短路而引發(fā)電弧、熔化，借助壓縮空氣霧化成微熔滴并高速噴向經(jīng)預(yù)處理的工件表面，形成電弧噴涂層，具有突出的涂層經(jīng)濟(jì)性、工藝靈活性和較長的防腐壽命。

3 熱噴鋁防腐技術(shù)的特點(diǎn)

下圖為熱噴鋁涂層結(jié)構(gòu)示意圖。

在海洋防腐技術(shù)中，熱噴鋁防腐技術(shù)還處于新工藝和新技術(shù)應(yīng)用的初級階段，目前主要是采用電弧線材熱噴鋁技術(shù)。熱噴涂涂層具有較長的防腐壽命（使用壽命可達(dá) 30 年以上）和較好的工藝靈活性、經(jīng)濟(jì)性，具有較強(qiáng)的應(yīng)用前景。

熱噴鋁防腐技術(shù)的防腐機(jī)理主要基于以下兩點(diǎn)。

第一，與鐵的電極電位相比，鋁要低一些，在海洋鹽水之類的電解質(zhì)溶液中，金屬基體為陰極，鋁涂層為陽極，當(dāng)鋁涂層有孔隙或者局部破損的時候，犧牲陽極那么就是鋁涂層，這樣一來可以有效地保護(hù)金屬基體。

第二，熱噴涂層覆蓋在海洋平臺的金屬基體上，可以有效地將空氣、水等介質(zhì)與金屬基體隔離開，起著良好的物理覆蓋作用。同時，鋁的耐蝕性遠(yuǎn)勝于鐵。

熱噴鋁工藝比較靈活，可以現(xiàn)場施工，也可以廠房內(nèi)施工，不受工件大小影響。優(yōu)于其他金屬涂層工藝[1]。

4 熱噴鋁防腐技術(shù)應(yīng)用在海洋平臺防腐中的工藝流程

工藝流程為：工件 →表面預(yù)處理（噴砂處理S a2 .5 ～ Sa3 .0）→噴涂金屬涂層→有機(jī)封閉涂料 →常規(guī)面層涂料涂層（根據(jù)實(shí)際顏色需要）。

4.1工件表面的處理

金屬基體表面進(jìn)行預(yù)處理，關(guān)系到噴涂工藝過程的成敗，能夠有效地提高基材與涂層二者之間的結(jié)合強(qiáng)度，是熱噴鋁工藝中特別重要的部分。主要是由于金屬基體的表面易形成氧化物質(zhì)，如果在噴涂之前沒有將這些氧化物質(zhì)處理掉，就會導(dǎo)致基材與涂層二者之間的結(jié)合強(qiáng)度較差，不能有效地起到防腐蝕的作用。另外，金屬基體的表面清潔之后，能夠使得結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)一步提高，所以在噴涂海洋平臺金屬基體之前，務(wù)必要保證表面無灰塵、絕對干燥。在噴砂處理的時候，應(yīng)該選擇不違范國家環(huán)保規(guī)定和安全規(guī)定的磨料，如剛玉砂和磷鑄鐵砂，磨粒無油污、干燥清潔。

4.2噴涂材料

由于鋁物質(zhì)很容易被空氣氧化，我們選用鋁線材來代替鋁粉，這樣可以有效地降低氧化率。按ISO2063- 1991 和 GB/T9793- 1997 的規(guī)定，鋁線材為半硬態(tài)，直徑為 3mm，純度≥99.5%。

4.3熱噴涂鋁

在表面噴砂之后的 4h 內(nèi)應(yīng)該進(jìn)行熱噴涂鋁，采用 QX- 1 氣體金屬線材噴槍。倘若環(huán)境空氣濕度太大，那么不能進(jìn)行熱噴涂鋁，只有等到工件表面濕度升高至露點(diǎn)溫度 3℃以上才可以進(jìn)行。另外，根據(jù)不同的噴涂厚度要求和工件形狀要求來靈活確定工件、噴槍的移動速度和距離以及噴涂時間。

4.4熱擴(kuò)散

由于噴鋁層具有一定的孔隙率，存在許多的孔，那么海洋環(huán)境中的酸性離子，如 SO2 和 Cl就會穿透這些孔隙而致使海洋平臺金屬基體發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。因此，應(yīng)該將表面噴鋁的工件放入加熱爐中進(jìn)行熱擴(kuò)散以便提高其耐腐蝕性，溫度控制在430～450℃左右。

4.5封閉

工件表面在經(jīng)過熱擴(kuò)散和熱噴涂之后，往往不會有較好的光潔度。所以在工件進(jìn)行了熱擴(kuò)散后，應(yīng)該封閉處理試件表面，目的就在于要在最大程度上封住涂層孔隙，同時將凹坑（由噴涂顆粒堆砌而成）盡可能地填平。另外，在有條件的情況下，還可以對已封閉的金屬涂層進(jìn)行涂裝，以便美觀大方、且有效延長防腐措施的使用壽命。同時，還應(yīng)該從涂層孔隙率、涂層厚度、彎曲試驗(yàn)、附著力、外觀等方面對涂層進(jìn)行有效的檢測。

4.6經(jīng)濟(jì)性比較

與傳統(tǒng)的環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧云鐵中間漆、丙烯酸聚氨酯面漆等傳統(tǒng)防腐油漆的涂層相比，從長期經(jīng)濟(jì)性考慮，噴鋁涂層比常規(guī)的油漆更經(jīng)濟(jì)。

5熱噴鋁防腐技術(shù)在海洋環(huán)境中的防腐性能

噴涂層在海洋環(huán)境中有較突出的防腐性能。1993 年挪威科學(xué)家公布的其 11 個月的曝露試驗(yàn)結(jié)果表明，，200μm 厚的涂層防腐壽命可達(dá) 60 年以上。噴鋁涂層加防腐涂料封閉，可大大延長涂層的使用壽命。從理論和實(shí)際應(yīng)用效果來看，噴鋁涂層是防腐涂料的最好底層。金屬噴涂層與防腐涂料的復(fù)合涂層的防護(hù)壽命較金屬噴涂層和防腐涂料防護(hù)層兩者壽命之和還要長，是單一涂料防護(hù)層壽命的數(shù)倍[2]。

6 結(jié)束語

盡管熱噴鋁防腐技術(shù)在海洋環(huán)境中有著很好的耐蝕性，有效地構(gòu)成海上浮標(biāo)的長效防腐技術(shù)，將會在不久的明天逐漸取代常規(guī)油漆的防腐材料，在實(shí)際應(yīng)用中有一定的可行性。但是應(yīng)清醒認(rèn)識到前期推廣還是有一定的困難，需要尋找一個恰當(dāng)?shù)耐黄瓶?，來提升其影響力，爭取得到國家的支持，才能真正的推動海上浮?biāo)本體材料防腐工藝的全面革新，推動整個行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孔愛民.熱噴鋁防腐技術(shù)在海洋平臺防腐中的應(yīng)用.科技信息，2008，5（10）：50～51

[2] 鄧衛(wèi)東.海洋平臺防腐中熱噴鋁防腐技術(shù)的應(yīng)用.化學(xué)工藝.2013，2（8）：49～50