一种钢结构用ZnAlMgSiB防腐涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钢结构用ZnAlMgSiB防腐涂层，由以下质量百分数的成分组成：Zn 42.8％～78％，Al 15％～55％，Mg 0.5％～2％，Si 0.7％～3％，B 1％～2％。本发明专利技术ZnAlMgSiB防腐涂层中的Si和B形成的腐蚀产物不溶于水，降低了涂层的腐蚀率，使涂层达到完全致密，提高了钢结构的防腐寿命。本发明专利技术还公开了一种制备钢结构用ZnAlMgSiB防腐涂层的方法，该方法包括：一、将钢结构表面预处理至Sa2.5级以上；二、采用电弧喷涂法将喷涂材料喷涂至经预处理后的钢结构表面，形成ZnAlMgSiB涂层。本发明专利技术的方法减少了涂层中的孔隙，提高了涂层与钢结构之间的结合强度。

【技术实现步骤摘要】
一种钢结构用ZnAlMgSiB防腐涂层及其制备方法
本专利技术属于钢结构防腐
，具体涉及一种钢结构用ZnAlMgSiB防腐涂层及其制备方法。
技术介绍
Zn具有电化学活性的优点，对钢铁基体能够提供有效的阴极保护，又具有阻挡腐蚀介质的隔离防护作用，但其腐蚀产物溶于水导致Zn涂层的腐蚀率较高，涂层消耗较快。Al涂层因在大气中极易形成致密的Al2O3薄膜而具有很好的钝化保护作用，且腐蚀产物不溶于水而使均匀腐蚀速度大大降低。因此ZnAl合金是最为常用的钢结构防腐涂层材料。采用电弧喷涂法制备合金涂层避免了热浸镀的污染，适用于制备大型钢结构的防腐涂层并且便于现场施工。生产中常用电弧喷涂法制备ZnAl合金涂层来提高钢结构的防腐能力。但即使采用超高速电弧喷涂法，制备得到的ZnAl合金涂层仍然存在2％以上甚至高达20％的孔隙，导致腐蚀介质易从孔隙中渗入涂层和钢结构基体，加速Zn的消耗，导致涂层的破坏，从而失去防腐性能。刘玉栋等人(刘玉栋，周勇，马晓琳.热喷涂Zn-Al-Mg合金涂层的研究进展.热处理技术与装备，2015,36(6):81-84)研究了在Zn-Al合金涂层中添加Mg、Si和稀土元素RE，使生成的致密腐蚀产物堵塞孔隙，从而有效保护基体，提高防腐性能。但添加稀土元素导致防腐涂层的原料成本过高，且涂层仍存在较高的孔隙率，涂层与钢结构基体结合强度低，在运输和工程施工过程中，涂层易剥落破坏，不适宜推广使用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种钢结构用ZnAlMgSiB防腐涂层。该ZnAlMgSiB防腐涂层中的Si和B形成的腐蚀产物结构致密且不溶于水，降低了涂层的腐蚀率，并堵塞了涂层中的微量孔隙，使涂层达到完全致密，使ZnAlMgSiB防腐涂层同时具备阴极保护和屏蔽保护作用，提高了钢结构的防腐寿命。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种钢结构用ZnAlMgSiB防腐涂层，其特征在于，由以下质量百分数的成分组成：Zn42.8％～78％，Al15％～55％，Mg0.5％～2％，Si0.7％～3％，B1％～2％。另外，本专利技术还提供了一种制备钢结构用ZnAlMgSiB防腐涂层的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、采用喷砂法或高压水喷砂法将钢结构表面预处理至Sa2.5级以上；步骤二、采用电弧喷涂法将喷涂材料加热至熔融状态，并在压缩空气的作用下喷涂至步骤一经预处理后的钢结构表面，形成ZnAlMgSiB防腐涂层；所述喷涂材料为ZnAlMgSiB丝材，或者为Zn丝和AlMgSiB丝材，或者为ZnAlMgSiB粉芯丝材。上述的方法，其特征在于，步骤二中所述ZnAlMgSiB粉芯丝材由Zn丝和Al丝包覆的MgSiB粉末组成，或者由ZnAl丝包覆AlMgSiB粉末组成。上述的方法，其特征在于，步骤二中所述电弧喷涂法采用的喷枪与钢结构表面的距离为100mm～280mm，喷枪的喷涂角度为60°～90°，电弧电压为20V～40V，电弧电流为200A～600A，所述喷涂材料的输送速度为0.5m/min～5m/min，所述压缩空气的压力为0.4MPa～0.9MPa。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术的ZnAlMgSiB防腐涂层在常用的Zn、Al、Mg防腐涂层元素中添加了Si和B作为致密化元素，Si和B形成的腐蚀产物结构致密且不溶于水，降低了涂层的腐蚀率，并堵塞了涂层中的微量孔隙，使涂层达到完全致密，涂层的致密度达99.5％以上，对钢结构实现了屏蔽保护功能，因此本专利技术的ZnAlMgSiB防腐涂层同时具备阴极保护和屏蔽保护作用，使钢结构的防腐寿命提高至50年以上。2、本专利技术的ZnAlMgSiB防腐涂层中的Si和B提高了涂层的致密度，进而增强了涂层对外界腐蚀介质的隔离防护作用，减少了涂层中的Zn形成的腐蚀产物溶于水导致的涂层消耗，加强了Zn对钢结构的阴极保护作用，进一步延长了钢结构的防腐寿命。3、本专利技术采用电弧喷涂法制备ZnAlMgSiB防腐涂层，不仅使涂层与钢结构之间形成了金属间的机械结合，涂层的显微硬度达到42HV0.5以上，同时ZnAlMgSiB防腐涂层的喷涂材料中的Si和B提高了雾化金属粒子的温度和速度，从而在钢结构表面碰撞引起扩散，达到了冶金结合，机械结合和冶金结合的共同作用大大提高了涂层与钢结构之间的结合强度，使涂层与钢结构之间的结合强度大于30MPa。4、本专利技术采用电弧喷涂法制备ZnAlMgSiB防腐涂层，由于涂层与钢结构之间的冶金结合较为紧密，只需对钢结构进行简单的喷砂前处理，避免了对钢结构的酸洗前处理工艺，对环境不产生污染，安全环保。5、本专利技术采用电弧喷涂法制备ZnAlMgSiB防腐涂层的喷涂材料不仅可采用ZnAlMgSiB丝材，Zn丝和AlMgSiB丝材，还可采用ZnAlMgSiB粉芯丝材，来源范围广泛，使用方便。6、本专利技术采用ZnAlMgSiB粉芯丝材作为电弧喷涂法制备ZnAlMgSiB防腐涂层的喷涂材料，可根据实际钢结构防腐需要，通过调节ZnAlMgSiB粉芯丝材中的外层合金以及内芯粉末组成，从而调节ZnAlMgSiB防腐涂层的成分含量，灵活方便，并且喷涂时AlMgTiSiB粉末与外层金属间先发生反应，有利于形成了均匀的涂层结构，提高了ZnAlMgSiB防腐涂层的质量。7、本专利技术采用电弧喷涂法制备ZnAlMgSiB防腐涂层的喷涂材料较为常见，成本较低，且电弧喷涂法工艺成熟，容易实现，适宜推广。下面通过实施例对本专利技术的技术方案作进一步的详细描述。具体实施方式实施例1本实施例的一种钢结构用ZnAlMgSiB防腐涂层，由以下质量百分数的成分组成：Zn78％，Al15％，Mg2％，Si3％，B2％。本实施例钢结构用ZnAlMgSiB防腐涂层的制备方法包括以下步骤：步骤一、采用高压水喷砂法将钢结构表面预处理至Sa2.5级；步骤二、采用电弧喷涂法将ZnAlMgSiB丝材加热至熔融状态，并在压缩空气的作用下喷涂至步骤一经预处理后的钢结构表面，形成ZnAlMgSiB防腐涂层；所述电弧喷涂法采用的喷枪与钢结构表面的距离为280mm，喷枪的喷涂角度为60°，电弧电压为40V，电弧电流为600A，所述ZnAlMgSiB丝材的输送速度为5m/min，所述压缩空气的压力为0.9MPa；所述ZnAlMgSiB防腐涂层的厚度为105μm。经检测，本实施例制备的ZnAlMgSiB防腐涂层的致密度为99.80％，显微硬度为43.4HV0.5，ZnAlMgSiB防腐涂层与钢结构的界面结合强度为34.5MPa，说明本实施例制备的ZnAlMgSiB防腐涂层的孔隙较少，硬度较高，ZnAlMgSiB防腐涂层与钢结构的结合较为紧密。根据GB/T10125-1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》对本实施例制备的ZnAlMgSiB防腐涂层进行检测，结果显示本实施例制备的ZnAlMgSiB防腐涂层耐盐雾时间为1400h，说明本实施例制备的ZnAlMgSiB防腐涂层具有较好的耐腐蚀性能。实施例2本实施例的一种钢结构用ZnAlMgSiB防腐涂层，由以下质量百分数的成分组成：Zn42.8％，Al55％，Mg0.5％，Si0.7％，B1％。本实施例钢结构用ZnAlMgSiB防腐涂层的制备方法包括以下步骤：步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢结构用ZnAlMgSiB防腐涂层，其特征在于，由以下质量百分数的成分组成：Zn 42.8％～78％，Al 15％～55％，Mg 0.5％～2％，Si 0.7％～3％，B 1％～2％。

【技术特征摘要】
1.一种钢结构用ZnAlMgSiB防腐涂层，其特征在于，由以下质量百分数的成分组成：Zn42.8％～78％，Al15％～55％，Mg0.5％～2％，Si0.7％～3％，B1％～2％。2.一种制备如权利要求1所述的钢结构用ZnAlMgSiB防腐涂层的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、采用喷砂法或高压水喷砂法将钢结构表面预处理至Sa2.5级以上；步骤二、采用电弧喷涂法将喷涂材料加热至熔融状态，并在压缩空气的作用下喷涂至步骤一经预处理后的钢结构表面，形成ZnAlMgSiB防腐涂层；所述喷涂材料为ZnAlMgSiB丝材，或者为...

【专利技术属性】
技术研发人员：华云峰，
申请(专利权)人：中研智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13