[发明专利]铸铁管道锌铝镁复合防腐涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料防腐技术领域，尤其涉及一种铸铁管道锌铝镁复合防腐涂层及其制备方法。

背景技术

锌涂层、铝涂层、锌铝合金涂层以及锌铝伪合金涂层是传统热喷涂涂层，锌涂层虽然具有较好的动态电化学保护性能，但是一方面锌涂层的孔隙率较高，减弱其防腐性能，另一方面，近海环境或其它高氯环境中，锌涂层腐蚀产物（即氧化锌、碱式氢氧化锌和碱式碳酸盐等）容易形成疏松且溶解性较强的氯盐化合物，极大地减弱了腐蚀产物的自愈合性能，同时涂层鼓泡，附着力降低，导致涂层防腐寿命缩短。铝涂层比锌涂层硬度高，耐冲蚀性好，但是由于铝涂层容易形成Al₂ O₃氧化膜，其电极电位高于基体铸铁，因而其电化学保护功能远逊于锌涂层，容易发生点蚀，不适合腐蚀性较高的环境。Zn-Al合金涂层或Zn-Al伪合金涂层虽然从一定程度上降低了涂层孔隙率，其腐蚀产物对涂层中的孔隙自封闭作用相比纯锌涂层、纯铝涂层也有所提高，但由于涂层中只有Zn、Al元素，在海洋环境中，涂层腐蚀产物依然容易形成疏松且溶于水的氯盐化合物，不能对铸铁管道形成长效保护。本发明通过喷涂锌铝镁多元合金或伪合金涂层，利用镁元素优异的防腐蚀性，提高了涂层的耐腐蚀性能。本发明提供的涂层，其耐蚀性优于目前的锌铝合金和/或伪合金涂层，而成本远低于Zn-Al-Mg-Re合金或伪合金，具有广阔的市场前景。

发明内容

本发明提供了一种铸铁管道锌铝镁复合防腐涂层及其制备方法，与现有技术相比，该防腐涂层具有附着力高、孔隙率低、防腐性能优、成本低等优点；该方法简单、易操作、丝材来源广泛；经济效益好。

本发明的采取的技术方案是：

一种铸铁管道锌铝镁复合防腐涂层，包括锌铝镁多元合金或伪合金层，其改进之处在于：所述锌铝镁多元合金层重量组成为：Zn ：90-97%，Al ：2.0-9.5％，Mg：0.2-2.0％；锌铝镁多元伪合金层重量组成为Zn 50-70%，Al 28-50%，Mg 1.5-5.0%，并使其总和满足100％。

其中，锌铝镁多元合金或伪合金层单位面积上的重量为130-400g/m²，优选为200g/m²。

合金或伪合金层表面涂有封孔终饰层，封孔终饰层为有机或无机涂料层。

所述封孔终饰层厚度为100-150μm。

所述的锌铝镁多元合金层的孔隙率为1.5-3.0%（或为2-3.0%），与管道的结合强度为8-13Mpa（或为10-13Mpa,，11-13Mpa）；所述的锌铝镁多元伪合金层的孔隙率为1.3-2.5%，与管道的结合强度为11-16Mpa（或12-16Mpa），较好。

锌铝镁多元伪合金层的Ecorr为-1.19--1.05 V，Icorr为 0.5-1.1×10^-5A.cm^-2；初始极化电阻为2000-3000Ω.cm²。

本发明还提供了铸铁管道锌铝镁复合防腐涂层的制备方法，采用合金丝、包粉丝、或包芯丝中的一种或两种进行电弧喷涂；采取等径等速、等径异速、等速异径的喷涂方式更佳。

电弧喷涂可为下述几种方式之一：

第一：采用两根锌铝镁合金丝作为电弧热喷涂的两根熔化极，喷涂于管道表面，形成锌铝镁合金涂层，其涂层的组织结构中除了含有Zn-Al合金涂层中的富Zn合金相、富Al合金相外，还存在部分锌铝镁合金相，这几种合金颗粒更加细致均匀地分布在整个涂层中。

第二：采用两根锌铝镁包芯丝（或包粉丝）作为电弧热喷涂的两根熔化极，喷涂于管道表面，形成锌铝镁伪合金涂层，其涂层的组织结构同样存在富Zn合金相、富Al合金相外，富Zn-Al合金相、富Al-Mg合金、以及和/或部分锌铝镁合金相。

第三：采用一根Zn-Al合金丝（或者包粉丝、包芯丝）和一根Al-Mg合金丝（或者包粉丝、包芯丝）作为电弧热喷涂的两根熔化极，喷涂于管道表面，形成锌铝镁伪合金涂层，其涂层的组织结构中存在富Al-Mg合金相、富Zn-Al合金相和少量锌铝镁合金相，富Al-Mg合金相和富Zn-Al合金相交替存在。

第四：采用一根Zn丝和一根Al-Mg合金丝（或者包粉丝、包芯丝）作为电弧热喷涂的两根熔化极，喷涂于管道表面，形成锌铝镁多元伪合金涂层，其涂层的组织结构中存在富Zn相、富Al-Mg合金相和少量锌铝镁合金相，富Zn相和富Al-Mg合金相交替存在。