钢结构表面热喷涂锌防护涂层研究

摘要

钢结构的应用已遍及我国国民经济的各个领域，但钢结构表面的腐蚀现象十分普遍，这成为了当今材料科学与工程领域不可忽略的课题。有资料显示，全世界每90s就有1t钢铁变成了铁锈，我国每年因腐蚀损耗的钢材超过1千万吨。因此研究钢结构的腐蚀机理、影响因素及防护方法是非常必要的。国内外有关部门和专家估计，如果将现在腐蚀与防腐蚀科学知识得以普及，可使腐蚀损失至少减少30％。把防腐蚀科学大量实际应用于各个领域，对我国现代化建设发展意义深远，可为国家节约大量能源，保护资源，减少污染，减少灾害隐患，是提高社会效益，经济效益和环境效益的有效途径。
　　 由于钢结构使用的环境条件各不相同，其腐蚀有着不同的影响因素，因此必须研发相应的长效防护方法。本项目研究了钢结构表面热喷涂锌涂层防护技术，并设计和制备了两种热喷涂锌防护涂层。在扫描电镜(SEM)下观察了两种锌涂层表面及横截面的微观形貌，用Genesis60能谱仪(EDS)观察了涂层的微观组织结构特征，分析了组成成分及相关的物理性能。
　　 为考察两种涂层的抗腐蚀性和对钢铁基体的保护能力，本研究进行了淡水浸泡腐蚀试验，试验周期为1年。在试验过程中定期对试样进行观察，并用失重法测定其腐蚀速度，同时采用各种材料表征技术研究其腐蚀产物和腐蚀形貌。根据热喷涂锌涂层在试验腐蚀环境下的连续长时间的腐蚀失重，测算锌涂层的深度腐蚀速度，据此预测锌涂层的腐蚀防护寿命。
　　 本研究填补了长沙地区淡水腐蚀对热喷涂锌涂层的腐蚀行为研究基础数据空白。为设计和制备高性能的热喷涂锌涂层及其在钢结构长效防护上的应用提供了一定的理论基础。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 钢结构表面的腐蚀与防护

1．1．1 钢结构表面腐蚀过程

1．1．2 防腐保护基本思路

1．1．3 涂料涂装防护

1．1．4 电镀涂层防护

1．1．5 热浸镀防护

1．2 热喷涂锌防护技术

1．2．1 防护机理

1．2．2 热喷涂锌防护技术特点

1．2．3 热喷涂锌涂层研究现状

1．2．4 热喷涂锌防护涂层应用

1．3 研究课题的来源以及主要研究内容

1．3．1 来源

1．3．2 背景及意义

1．3．2 主要研究内容

第2章 试验方法

2．1 试验目的

2．2 试验方案

2．3 试验材料制备

2．3．1 喷涂材料和基体材料的准备

2．3．2 涂层试样的准备

2．4 锌涂层厚度检测方法

2．4．1 磁性法

2．4．2 金相显微镜法

2．5 锌涂层强度检测方法

2．5．1 切格试验法

2．5．2 拉力试验法

2．6 锌涂层密度和孔隙率检测方法

2．6．1 锌涂层密度检测

2．6．2 锌涂层孔隙率检测

2．7 自来水全浸试验

2．8 腐蚀模拟液全浸实验

第3章 热喷涂锌涂层设计与制备工艺研究

3．1 涂层设计

3．1．1 钢结构腐蚀因素分析

3．1．2 喷涂材料选择

3．1．3 涂层结构设计

3．1．4 涂层厚度选择

3．1．5 涂层制备工艺选择

3．2 涂层制备工艺研究

3．2．1 原材料与试验设备

3．2．2 基体表面预处理

3．2．3 电动丝材气体喷涂技术制备锌涂层

3．2．4 封孔处理

3．3 涂层样品制备

3．3．1 锌涂层(A涂层)制备

3．3．2 复合涂层(B涂层)制备

第4章 热喷涂锌涂层组织结构与物理力学性能分析

4．1 涂层显微组织结构分析

4．2 涂层厚度分析

4．3 涂层孔隙率和密度分析

4．4 涂层结合强度分析

第5章 热喷涂锌涂层耐蚀性能研究

5．1 自来水全浸试验方法

5．2 腐蚀形貌观察

5．3 腐蚀产物分析

5．4 腐蚀动力学特征

5．5 腐蚀模拟液中的极化曲线分析

结论

参考文献

致谢