本實(shí)用新型涉及一種電弧噴涂防腐結(jié)構(gòu)，具體涉及一種電弧噴涂鋅銅鈦的復(fù)合防腐結(jié)構(gòu)，屬于鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年因鋼鐵腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約7000億美元，占全球總產(chǎn)值的2%。我國(guó)作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國(guó)家，每年被腐蝕的鋼鐵占我國(guó)鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一，因鋼鐵腐蝕而造成的損失約為5000萬(wàn)人民幣。
電弧噴涂是目前最為常用的鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)壽命防腐蝕方法。用于防腐目的的電弧噴涂絲材主要有Zn絲、Al絲及Zn-Al合金絲。它們對(duì)鋼結(jié)構(gòu)件的保護(hù)機(jī)理主要有三個(gè)：①封閉隔離作用；②通過(guò)涂層材料自我犧牲實(shí)現(xiàn)的陰極保護(hù)作用；③形成氧化膜起到鈍化保護(hù)的作用。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，還存在以下不足。
（1）Zn涂層的腐蝕產(chǎn)物易溶解，且會(huì)造成涂層起泡，會(huì)降低涂層與鋼鐵基體的結(jié)合強(qiáng)度，造成涂層的耐蝕壽命縮短。此外，在電弧噴涂過(guò)程中，高度霧化的鋅粒子會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。特別是高度霧化形成的氧化鋅粉塵具有很大的毒性，吸入少量之后就會(huì)使人感覺(jué)頭暈、惡心、發(fā)燒，吸入大量甚至?xí)?dǎo)致人員死亡。
（2）Al涂層組織內(nèi)部和涂層表面形成較厚的Al2O3膜，由于Al2O3膜導(dǎo)電率低，電極電位較母材正，起不到電化學(xué)保護(hù)作用，易發(fā)生點(diǎn)蝕。在電弧噴涂過(guò)程中高度霧化的金屬鋁離子和飛濺的Al、Al2O3粉末，一旦粉塵在空氣中達(dá)到一定量時(shí)，遇到火源，能迅速發(fā)生爆炸和燃燒，且空氣中的懸浮顆粒增多也會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
（3）事實(shí)上，Zn-Al合金涂層易發(fā)生晶間腐蝕，會(huì)直接造成金屬涂層穿孔，縮短防腐蝕年限。此外，當(dāng)Al超過(guò)10%，易出現(xiàn)脆性的金屬間化合物，絲材加工困難。
目前，提供性能更好的電弧噴涂涂層是急需要解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的在于提供一種電弧噴涂鋅銅鈦的復(fù)合防腐結(jié)構(gòu)，所形成的復(fù)合涂層具有優(yōu)異的力學(xué)性能及電化學(xué)性能，防腐壽命可達(dá)到45-55年，以達(dá)到有效延長(zhǎng)鋼結(jié)構(gòu)的使用年限，降低鋼結(jié)構(gòu)全壽命防腐成本的目的。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型電弧噴涂鋅銅鈦的復(fù)合防腐結(jié)構(gòu)，在鋼結(jié)構(gòu)基體表面由里及外分別設(shè)有電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層、底面合一漆涂層，所述鋅銅鈦合金涂層的厚度為50μm-260μm；所述底面合一漆涂層的干膜厚度為60μm-125μm；所述鋅銅鈦合金絲組成重量百分?jǐn)?shù)為：Cu：0.5-2.0%，Ti：0.05-0.2%，余量為鋅。
優(yōu)選地，鋅銅鈦合金涂層的厚度為80μm-200μm。
優(yōu)選地，鋅銅鈦合金涂層的厚度為100μm-160μm。
首先采用現(xiàn)有電弧噴涂技術(shù)，對(duì)經(jīng)噴砂處理清潔度達(dá)到Sa3級(jí)以上、粗糙度達(dá)到Rz60-100μm的鋼結(jié)構(gòu)表面電弧噴涂鋅銅鈦合金絲；然后對(duì)鋅銅鈦合金涂層表面清潔、干燥且無(wú)污物后，在通風(fēng)良好的環(huán)境內(nèi)，采用無(wú)氣噴涂的方法，在鋅銅鈦合金涂層上噴涂底面合一漆，形成底面合一漆涂層；最后對(duì)形成的復(fù)合防腐涂層進(jìn)行附著力、孔隙率測(cè)量及耐中性鹽霧試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果為復(fù)合涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度高達(dá)16MPa，2400h耐中性鹽霧試驗(yàn)，復(fù)合涂層表面無(wú)紅色銹蝕產(chǎn)物、表面無(wú)起泡現(xiàn)象發(fā)生。
經(jīng)測(cè)試，電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層在3.5wt%NaCl溶液中電極電位＜-1.015V，比純鋅、鋅鋁合金的電極電位低；在3.5wt%NaCl溶液中浸泡不同時(shí)間，其腐蝕電流密度有逐漸減緩的趨勢(shì)。
合金中鈦元素固溶在鋅基體中，起到細(xì)化晶粒的作用，且合金中的鈦元素在電弧噴涂過(guò)程中能夠形成具有優(yōu)良持久遮蓋能力及自我修復(fù)功能的TiO2；銅元素在鋅基體中彌散分布，起到強(qiáng)化作用，優(yōu)化鋅合金內(nèi)部金屬晶體結(jié)構(gòu)，避免晶間腐蝕發(fā)生，改善合金的物理機(jī)械性能。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢(shì)：
（a）電弧噴涂鋅銅鈦合金絲形成鋅銅鈦合金涂層，該涂層屬于鋅基合金涂層，涂層（陽(yáng)極）與鋼結(jié)構(gòu)基體（陰極）直接接觸，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)基體提供均勻犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)作用，陰極保護(hù)作用效果明顯，避免點(diǎn)蝕的發(fā)生，耐腐蝕性好。
（b）在電弧噴涂過(guò)程中，熔融金屬被高速氣流霧化成微粒，即金屬微離子發(fā)生氧化反應(yīng)，可生產(chǎn)一定量的TiO2，TiO2具有優(yōu)良持久遮蓋能力及自我修復(fù)功能，在對(duì)噴涂層實(shí)現(xiàn)自我封閉的同時(shí)進(jìn)一步增強(qiáng)鈍化作用及涂層破壞后的自我修復(fù)，提高涂層耐蝕性能。
（c）在鋼結(jié)構(gòu)基體上電弧噴涂鋅銅鈦合金絲形成鋅銅鈦合金涂層，該鋅銅鈦合金涂層致密、孔隙率低，與底面合一漆的結(jié)合強(qiáng)度高，機(jī)械性能良好；底面合一漆滲透到電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層孔隙中，對(duì)電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層起到隔離和平整作用，使得電弧噴涂金屬涂層的電阻增大，鋅銅鈦合金涂層自腐蝕速率和電化學(xué)腐蝕速率大大降低，延長(zhǎng)鋼結(jié)構(gòu)使用年限，防腐壽命可達(dá)到45-55年。
有益效果：本實(shí)用新型所形成的復(fù)合防腐涂層致密、與基體的結(jié)合強(qiáng)度高、耐蝕性能好；鋅銅鈦合金涂層的電極電位較低、自腐蝕速率和電化學(xué)腐蝕速率低且有逐漸減緩的趨勢(shì)，能夠有效延長(zhǎng)鋼結(jié)構(gòu)的使用年限，防腐壽命可達(dá)到45-55年，也降低鋼結(jié)構(gòu)全壽命防腐成本，可廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
附圖說(shuō)明
圖1是電弧噴涂鋅銅鈦的復(fù)合防腐結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中：1、鋼結(jié)構(gòu)基體，2、電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層，3、底面合一漆涂層。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
本實(shí)用新型中鋅銅鈦合金絲的各成分及其重量百分?jǐn)?shù)為：Cu：0.5-2.0%，Ti：0.05-0.2%，余量為鋅。
其中鋅銅鈦合金絲可采用如下工藝制備或直接購(gòu)買江蘇中礦大正工程技術(shù)有限公司研制的鋅銅鈦合金絲。鋅銅鈦合金絲的制備工藝包括以下步驟：
（1）制備中間合金：按上述鋅銅鈦合金絲的各組分及其重量百分?jǐn)?shù)進(jìn)行配料，然后在電阻熔爐中進(jìn)行熔煉，制備Zn-Ti中間合金、Zn-Cu中間合金；
（2）鋅銅鈦合金熔煉：先將部分鋅錠放入熔爐，熔煉坩堝為高純石墨坩堝，采用高純氬氣為保護(hù)氣體，通電升溫至420℃-450℃，待鋅錠融化成鋅液（先熔化鋅錠的30%），逐步添加鋅錠，直至所有鋅錠熔化，去除鋅液表面的氧化皮和其他雜質(zhì)，繼續(xù)通電升溫至1000℃-1500℃，依次添加鋅鈦中間合金和鋅銅中間合金，待合金完全熔化并充分?jǐn)嚢杈鶆蛑寥矍?、靜置0.5 h -2h、木碳作覆蓋劑；
（3）鋅銅鈦合金澆鑄：合金熔煉完畢，在澆鑄前，取樣檢測(cè)實(shí)際化學(xué)成分，待成分檢測(cè)合格后，于400℃-600℃時(shí)扒渣澆鑄，將鋅銅鈦液澆鑄成棒狀，規(guī)格為Φ80-Φ150mm；
（4）鑄棒表面處理：待鑄棒完全冷卻至室溫，保證芯部與表面溫度一致，去除表面氧化皮，等待擠壓處理；
（5）預(yù)擠壓前熱處理：將鑄棒放入真空保溫爐中，升溫至200℃-300℃、保溫10 h -15h；
（6）預(yù)擠壓：鑄棒經(jīng)擠壓機(jī)擠壓至Φ5-Φ8㎜絲材，將預(yù)擠壓材料再次放入熱處理爐中進(jìn)行熱處理；
（7）拉拔成絲：將Φ5-Φ8㎜絲材經(jīng)拉絲生產(chǎn)設(shè)備3-5次拉拔，拉拔后絲材規(guī)格為Φ2-Φ4㎜。
某鋼結(jié)構(gòu)試件，采用現(xiàn)有噴砂機(jī)除去鋼結(jié)構(gòu)表面銹蝕產(chǎn)物，處理后鋼結(jié)構(gòu)基體1的表面清潔度達(dá)Sa3級(jí)以上，表面粗糙度為Rz60μm-100μm；然后把上述制備好或直接購(gòu)買的鋅銅鈦合金絲安裝在中礦大正研制的機(jī)械化大功率二次霧化電弧噴涂設(shè)備（DGL-600）上；在鋼結(jié)構(gòu)基體1表面電弧噴涂鋅銅鈦合金絲，形成鋅銅鈦合金涂層2；對(duì)鋅銅鈦合金涂層2表面清潔、干燥且無(wú)污物后，在通風(fēng)良好的環(huán)境內(nèi)，采用無(wú)氣噴涂的方法，在鋅銅鈦合金涂層2上噴涂底面合一漆，形成底面合一漆涂層3，由此獲得一個(gè)復(fù)合防腐涂層的鋼結(jié)構(gòu)試件，如圖1所示。具體見(jiàn)實(shí)施例1至實(shí)施例6。所使用的漆可直接購(gòu)買中礦大正公司研制的DZ-HQ151底面合一漆或重慶艾普科技有限公司研制的W0001底面合一漆。
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由表1可知，對(duì)實(shí)施例1至實(shí)施例6鋼結(jié)構(gòu)試件進(jìn)行性能檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明：復(fù)合涂層與鋼結(jié)構(gòu)基體1的結(jié)合強(qiáng)度都大于14MPa，2400h耐中性鹽霧試驗(yàn)，復(fù)合涂層表面無(wú)紅色銹蝕產(chǎn)物、表面無(wú)起泡現(xiàn)象發(fā)生。
綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)基體1所采用的復(fù)合型防腐體系為電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層2+底面合一漆涂層3，其中鋅銅鈦合金涂層2屬于鋅基合金涂層，涂層（陽(yáng)極）與鋼結(jié)構(gòu)基體1（陰極）直接接觸，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)基體1提供均勻犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)作用，鋅銅鈦電極電位比純鋅、鋅鋁合金的電極電位低，陰極保護(hù)作用效果明顯，耐腐蝕性能好；底面合一漆滲透到電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層孔隙中，對(duì)電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層2起到隔離和平整作用，使得鋅銅鈦合金涂層2的電阻增大，鋅銅鈦合金涂層2自腐蝕速率和電化學(xué)腐蝕速率大大降低，延長(zhǎng)鋼結(jié)構(gòu)基體1的使用年限，防腐蝕年限可達(dá)45-55年，降低鋼結(jié)構(gòu)全壽命防腐成本。