6．3 钢结构的热喷涂涂层技术
热喷涂是利用对被喷涂的材料加热与喷射的方法获得涂层的技术。热喷涂过去被称之为火焰喷涂或金属喷涂。
6．3．1 热喷涂原理与方法比较
喷涂材料(金属粉末、线材、陶瓷等)在喷枪中被加热、熔化或软化、加速后喷射到工件的基底金属表面而形成涂层。工件表面应经过表面预处理，具备一定的表面粗糙度，喷涂粒子以熔融状态瞬间被冲击到基底表面后，在强大的压缩空气急剧冷却作用下凝固、沉积成涂层。热喷涂涂层与基底表面的附着为机械结合。
热喷涂的主要方法有：火焰粉末喷涂、火焰线材喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂和超音速火焰喷涂。这几种工艺方法的比较见表5—23。
表5—23常用的热喷涂方法的工艺比较
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喷涂方法
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涂层材料
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热源温度/°C
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粒子速度(um/s)
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涂层质量
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火焰粉末喷涂
火焰线材喷涂
超音速火焰喷涂
电弧喷涂
等离子喷涂
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金属、陶瓷、塑料
金属线材
金属、碳化物
金属线材
金属、陶瓷、碳化物
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3100
3100
2800
5500
10000
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90～150
150～240
600～900
150～400
240～540
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孔隙较多、结合强度较低
孔隙较多、结合强度较低
孔隙少、结合强度高
孔隙较多、结合强度中等
孔隙较少、结合强度较高
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在热喷涂工艺中，热源的温度决定了它所能够喷涂的材料，喷涂粒子的飞行速度决定了涂层的致密程度。相比之下，火焰喷涂的涂层的质量最差；等离子喷涂技术的应用范围最广，涂层质量也较高；超音速火焰喷涂的涂层质量最佳；电弧喷涂的涂层质量也相当高，但仅适用于金属材料。
热喷涂方法不但可以喷涂纯锌或纯铝涂层或它们的合金涂层，还可以喷涂锌铝合金、铝镁合金以及稀土铝合金，这是采用热浸等方法无法实现的。
在防腐蚀施工中使用最多的是锌、铝及其合金材料。而且，为了提高涂层的防腐蚀性能，在金属热喷涂涂层外，一般要进行热喷涂涂层的后处理：加封闭涂层和面涂层，即应根据热喷涂层的使用环境设计成复合涂层的结构，一般为热喷涂涂层+封闭涂层+面漆。
加封闭涂层的原因是由于热喷涂涂层具有孔隙，例如：氧_乙炔火焰线材喷涂铝的涂层的孔隙率为5％一12％，经过封闭处理后，防止了腐蚀性介质水、气及污物等对孔隙的渗透，从而加强了涂层的耐腐蚀性能。
后处理时所选择的封闭涂层应具有良好的渗透性，且粘度较低，与热喷涂涂层金属具有较好润湿性，从而容易渗入孔隙内。一般封闭层的种类可见表5—24。
表5—24封闭涂层的种类和使用环境
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材料类别
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封闭涂层
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施工
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适用的环境
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无机材料
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碳酸盐
磷酸盐
铬酸盐
锶盐等水溶液
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喷洒或刷涂
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一般大气
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有机材料
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环氧树脂
环氧煤沥青
乙烯树脂
氯化橡胶
氨基酯
不饱和聚酯
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刷涂
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较恶劣的环境、工业大气
海洋大气、江、河、海水、
化工介质
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耐高温抗氧化材料
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硅树脂+铝粉
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刷涂
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耐550℃以下高温
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6．3．2 电弧喷涂
电弧喷涂是最重要的热喷涂方法，它是利用燃烧于两根连续送进的金属丝之间的电弧熔化金属，用压缩空气把熔化的金属雾化，并对雾化的金属细滴加速，使它们喷向工件形成涂层。
电弧喷涂的示意图如图5—4。
由上图可知，电弧喷涂系统主要由喷涂枪、送丝软管、送丝机构、喷涂电源、控制箱(器)等组成。按喷涂枪的不同又可分为手持式与固定式两种。手持式便于现场操作，固定式电弧喷涂设备将喷涂枪、送丝机构固定在可自动行走的机械化的装置上，适合于规则表面、大面积的防腐蚀工程的施工。
电弧喷涂的生产效率高，涂层质量好，操作不复杂，又容易维护。在大面积钢结构的热喷涂防腐蚀施工中，是优于其他任何一种热喷涂技术的施工工艺。热喷涂技术在我国的大型钢结构建筑物的防腐蚀涂装中，应用已比较广泛。例如：以中央电视台的发射塔为代表的全国十几个城市的电视发射塔、以葛洲坝为代表的水利枢纽的船闸人字门、很多新建的大型桥梁的钢结构的防腐层等。
