熱噴鋁防腐技術在海上航標防腐中的應用

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摘要：鋼制浮標的浮標本體極易銹蝕，需要頻繁的維護、保養，成為整個浮標維護、保養中的一個短板，亟需尋找一種更合適的防腐技術來代替現有的依靠防銹油漆防腐。本文首先闡述了熱噴鋁技術定義，其次，探討了熱噴鋁防腐技術特點，同時，就熱噴鋁防腐技術應用在海上航標防腐中的工藝流程進行了討論，另外，還研究了熱噴鋁防腐技術在海洋環境中的防腐性能。

關鍵詞：熱噴鋁防腐技術；海洋環境；防腐性能

1 前言

目前大連及周邊海域的浮標主要是鋼制浮標。由于長期在海中浸泡，受到海風、海水的侵蝕，每隔兩年都要將浮標吊裝上岸，進行噴丸除銹，重新刷漆。隨著時間的推移，浮標本體局部被點蝕穿孔，無法修復，只能將整個浮標報廢。對于鋼制浮標每年都要投入大量的人力物力進行維護保養，尤其是個別偏遠地區的少數浮標，需要航標作業船遠距離航行，進行更換保養。實際上由于鋼制浮標存在著重量大、易腐蝕、易褪色等缺點，維護保養的效果并不是很理想；新浮標在海中拖行時，浮標與船體頻繁的碰撞，極易造成浮標上的油漆脫落；由于海上晃動厲害，濕氣大，無法進行補漆。總之即便是新更換的鋼制浮標，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、聚脲等復合材料制作的浮標正在推廣使用，但是推廣效果不理想，未能進行有效普及。其依舊存在著造價高、易老化、易褪色、強度低等缺點。

2 熱噴鋁技術的定義

熱噴涂技術是利用一種熱源（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、塑料以及它們的復合材料）加熱至熔融或半熔融狀態，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。常用的熱噴涂技術是電弧線材熱噴鋁技術。

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，由電動機變速驅動，在噴槍口相交產生短路而引發電弧、熔化，借助壓縮空氣霧化成微熔滴并高速噴向經預處理的工件表面，形成電弧噴涂層，具有突出的涂層經濟性、工藝靈活性和較長的防腐壽命。

3 熱噴鋁防腐技術的特點

下圖為熱噴鋁涂層結構示意圖。

在海洋防腐技術中，熱噴鋁防腐技術還處于新工藝和新技術應用的初級階段，目前主要是采用電弧線材熱噴鋁技術。熱噴涂涂層具有較長的防腐壽命（使用壽命可達 30 年以上）和較好的工藝靈活性、經濟性，具有較強的應用前景。

熱噴鋁防腐技術的防腐機理主要基于以下兩點。

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溶液中，金屬基體為陰極，鋁涂層為陽極，當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，鋁的耐蝕性遠勝于鐵。

熱噴鋁工藝比較靈活，可以現場施工，也可以廠房內施工，不受工件大小影響。優于其他金屬涂層工藝[1]。

4 熱噴鋁防腐技術應用在海洋平臺防腐中的工藝流程

工藝流程為：工件 →表面預處理（噴砂處理S a2 .5 ～ Sa3 .0）→噴涂金屬涂層→有機封閉涂料 →常規面層涂料涂層（根據實際顏色需要）。

4.1工件表面的處理

金屬基體表面進行預處理，關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合強度，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，如果在噴涂之前沒有將這些氧化物質處理掉，就會導致基材與涂層二者之間的結合強度較差，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，能夠使得結合強度進一步提高，所以在噴涂海洋平臺金屬基體之前，務必要保證表面無灰塵、絕對干燥。在噴砂處理的時候，應該選擇不違范國家環保規定和安全規定的磨料，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 的規定，鋁線材為半硬態，直徑為 3mm，純度≥99.5%。

4.3熱噴涂鋁

在表面噴砂之后的 4h 內應該進行熱噴涂鋁，采用 QX- 1 氣體金屬線材噴槍。倘若環境空氣濕度太大，那么不能進行熱噴涂鋁，只有等到工件表面濕度升高至露點溫度 3℃以上才可以進行。另外，根據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生腐蝕現象。因此，應該將表面噴鋁的工件放入加熱爐中進行熱擴散以便提高其耐腐蝕性，溫度控制在430～450℃左右。

4.5封閉

工件表面在經過熱擴散和熱噴涂之后，往往不會有較好的光潔度。所以在工件進行了熱擴散后，應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，還應該從涂層孔隙率、涂層厚度、彎曲試驗、附著力、外觀等方面對涂層進行有效的檢測。

4.6經濟性比較

與傳統的環氧富鋅底漆、環氧云鐵中間漆、丙烯酸聚氨酯面漆等傳統防腐油漆的涂層相比，從長期經濟性考慮，噴鋁涂層比常規的油漆更經濟。

5熱噴鋁防腐技術在海洋環境中的防腐性能

噴涂層在海洋環境中有較突出的防腐性能。1993 年挪威科學家公布的其 11 個月的曝露試驗結果表明，，200μm 厚的涂層防腐壽命可達 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。從理論和實際應用效果來看，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合涂層的防護壽命較金屬噴涂層和防腐涂料防護層兩者壽命之和還要長，是單一涂料防護層壽命的數倍[2]。

6 結束語

盡管熱噴鋁防腐技術在海洋環境中有著很好的耐蝕性，有效地構成海上浮標的長效防腐技術，將會在不久的明天逐漸取代常規油漆的防腐材料，在實際應用中有一定的可行性。但是應清醒認識到前期推廣還是有一定的困難，需要尋找一個恰當的突破口，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標本體材料防腐工藝的全面革新，推動整個行業的產業化發展。

參考文獻：

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

[2] 鄧衛東.海洋平臺防腐中熱噴鋁防腐技術的應用.化學工藝.2013，2（8）：49～50