电弧喷涂的应用探讨

Zn、Al和Zn-Al合金是最常用的电弧喷涂材料，此类材料已广泛应用于钢结构件在苛刻环境条件下的腐蚀保护。它们除了具有隔离基材与大气接触的屏蔽作用外，还具有阴极保护作用。

Zn涂层在钢表面形成的电极电位低于钢铁金属层，当表面有电解质液构成腐蚀电池时，其电源电流从涂层流向钢铁基体，结果涂层受到腐蚀而基体受到阴极保护作用。锌的标准电极电位（相对于饱和甘汞电极）为-0.763V，铁的标准电极电位为-0.440V。铁—锌组合成腐蚀电池时，锌为阳极而发生锌溶解，将电子供给铁，使铁免受腐蚀。虽然锌是一种较活泼的金属，但在中性介质中锌为钝态，耐蚀性良好；在pH值为6～12范围内腐蚀量也很小，这是由于锌能够在其表面生成一层保护性的氧化膜，在一般大气环境中具有很好的耐腐蚀性。

同理，由于Al涂层的钝化作用，熔融的铝在雾化喷出的过程中，其表面会形成一层致密的Al2O3薄膜，这种薄膜非常稳定，阻隔了O2和H2O与铁的接触，具有可靠的屏蔽作用，在复杂的环境中均不溶解，也很少有退化现象。(www.xing528.com)

Zn涂层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。但其腐蚀产物的溶解造成Zn涂层的腐蚀率较高，使涂层消耗很快。与Zn涂层相比，Al涂层的缺点是对钢铁材料的动态电化学保护效果远不如前者，但Al涂层具有生成钝化膜的优点，从而使均匀腐蚀速度大大降低。另外，由于喷Al涂层组织是由许多保护性的氧化物薄层包覆的片状物组成，作为堡垒涂层，它对点蚀和机械损伤比较敏感。

自20世纪六七十年代，Zn-Al合金丝材喷涂主要集中在Zn-15wt%Al合金上，因为当Al含量大于15%时，材料变硬变脆致使合金丝的加工非常困难，所以大部分研究采用的Zn-Al合金都为Zn-15wt%Al合金。Zn-Al合金涂层是以锌铝合金形态制取兼具纯Zn、纯Al涂层的优异性能、又能互补各自技术缺陷的一种新型的耐环境腐蚀的复合涂层。由于电弧喷涂是一种动态、非平衡的快速冶金过程，粉芯丝材在两电极上熔化的不对称性，丝材外皮和粉芯成分的不同性，以及外皮和粉芯熔化的不同时性，致使形成的熔滴尺寸以及熔滴内部的合金化严重不均匀，在凝固和冷却过程中形成多种形态的组织。这种组织特征在一定程度上对Zn-Al合金涂层的耐蚀性产生了有利的影响，因为富Zn相和富Al相交替存在，协同发挥了Zn的牺牲保护作用和Al的钝化保护作用，再加上涂层的屏蔽作用，使其具有良好的耐蚀性能。