热喷涂涂层材料之锌及其合金材料

一、锌
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性能
     锌为青白色金属，具有金属光泽。锌的原子序数30，原子量65.37。晶体结构为密排六方，随着温度升高，显示出同素异构的转变。锌在170℃以下为α相，在170～330℃为β相，在330～419℃为γ相。锌在25℃的标准电极电位为-0.76V，是较活泼的金属。其物理性能见表 1。
    表1锌的物理性能

转子耐磨涂层
博瑞格涂层
     纯锌在潮湿大气中或水中，表面常生成白色的碱式碳酸锌[Zn (OH)·ZnCO3]，有一定的保护性。锌的优点在于其明显的阳极特性和在很薄的情况下仍能保证防护的可靠性。锌的钝化作用很小，但在铬酸盐溶液中却能显著钝化，生成铬酸锌保护膜。锌的抗蚀性和它的纯度有关，如果纯锌中的杂质含量≥0.0014% ，在使用过程中，阳极表面上就会形成高电阻、坚硬且不易脱落的腐蚀产物，使纯锌阳极失去保护效能。这是因为锌中含铁量增加会形成Fe-Zn相，而使其电化学性能明显变劣。
    锌在室内变暗速度较慢，变暗通常从锌表面附有灰尘颗粒处开始。变暗速度受相对湿度的影响，只有当湿度达到70％才出现迅速腐蚀。因为当湿度达到或超过该值时，锌的腐蚀产物通过吸收充足水分促进腐蚀发展。
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应用
    热喷涂用锌丝纯度为99.99% ，在腐蚀不严重的大气条件下（如干燥大气、农村大气），可降低要求，纯度为 99.95 ％。锌具有良好的塑性，可拉成丝材料，用于火焰丝材喷涂和电弧喷涂。锌也可以制成粉末，用于火焰喷涂和超音速等离子喷涂。当采用火焰喷涂时，锌在喷涂过程中一般纯度不会发生变化。
    而采用热浸镀锌时，用于镀锌的熔融锌中含有相当数量的铁。因此，火焰喷涂的锌涂层比热浸镀锌的涂层要纯。小工件上锌的涂层厚度约为25μm时，火焰喷涂锌的费用可与涂漆、电镀相竞争，而且具有更好的保护作用。
锌涂层主要用于铁和钢的防腐。已广泛应用于室外露天的钢铁构件，如水闸门、桥梁、铁塔和容器等。另外，锌还可以作为一种要涂漆表面的底层，在玻璃和陶瓷上形成导电的表面。
二、锌铝合金
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性能
     在锌中加入铝可以提高涂层的耐腐蚀性能。当合金中含有足够的铝时，即含铝量超过13％～15％时，能形成完整的氧化铝保护膜，对钢铁基体进行有效的阳极保护且对点腐蚀和裂纹不敏感，使其在水中和大气中具有良好的耐蚀性。Zn-Al合金的电化学性质在静特性方面与锌相似，电位接近锌。在动特性方面与铝相似，腐蚀速率与铝相近，其综合性能优于Zn和Al涂层。合金中Al的含量由于喷涂而减少，而锌的含量由于腐蚀而减少。
     锌铝合金常制成线材，喷涂时ZnO烟雾比喷纯锌时更少，没有喷锌时的臭味，是取代锌或铝很有发展前途的耐蚀金属涂层材料。化学成分和物理性能分别如表3和表4所示，尺寸规格有Φ1.6mm、Φ3.0mm和Φ3.17mm。
表2 锌铝合金线材的化学成分
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应用
    锌铝合金一般制成线材，采用线材火焰喷涂或电弧喷涂制备涂层。这种涂层在各种大气、淡水、海水环境下具有良好的耐蚀性能，克服了涂层容易因应力产生的裂纹而使界面处发生“底锈”的缺陷，可用于舰船防腐、钢结构防腐（水闸门，桥梁，贮水容器等）。

    Zn-Al15涂层厚度为40~80μm时，在大气环境中不会因基体锈蚀而“泛黄”，当与封闭涂料组合使用时有很长的防护寿命。涂层厚度为80~120μm时可直接使用，有较长的防护寿命。厚度为120~160μm时，无论封闭不封闭都有很长的防护寿命。对于同样的腐蚀环境和防护要求，涂层厚度可以低于纯锌和纯铝涂层厚度。