Ce铝技术资料.doc

Ce铝及其复合涂层成都福仑德科技开发有限公司 上海科沁金属防腐技术有限公司二OO五年九月 Ce铝是在纯铝的基础上，添加金属（Ce）等金属元素，并对工艺进行了改进而研制成功的一种新型铝合金系列。它的机械性能比纯铝提高了近15%，熔点也提高了近30%，在海洋环境中耐蚀寿命延长1/4，而电极电位低了0.15ev。作为热喷涂材料，它与钢铁基底的附着力可以达到38N/c以上。 概 况Ce铝复合涂层是由Ce铝合金热喷涂层加上其它各类耐蚀性能优良的有机涂层或无机涂层而构成的复合涂层。已广泛用于国家重点工程项目，如石油、化工、水工、桥梁和电视塔等钢铁结构件的腐蚀防护。Ce铝合金是一种以添加稀有金属元素为主的新型铝合金。具有优良的耐腐蚀性，尤其在抗氧化、抗硫和硫化物、抗氯离子和许多其他化学物质的腐蚀性方面优于一般纯铝；它作为钢铁的涂层，具有结合力高，空隙率底的优点，所以，Ce铝涂层成为钢铁构件表面隔离腐蚀介质的较好的金属涂层。另外，由于它的电极电位比钢铁负，所以Ce铝涂层对裸钢表面（空隙或涂层破损处）还具有牺牲阳极保护作用。各类耐腐蚀性能优异的有机或无机油漆都可以作为Ce铝涂层的封闭涂层，封闭涂层可以强化Ce铝涂层的隔离效果，而且封闭了孔隙，减少了阴极面积，从而降低了阴保所需的电流，弱化了作为牺牲阳极的Ce铝涂层的消耗。我们特别推荐ES-601涂料。它是我们研制出的一种新型乙烯酯油漆，耐各类化学品的腐蚀，与Ce铝涂层构成的复合涂层在耐各类电解液腐蚀、抗冲蚀、抗磨蚀以及抗微生物腐蚀方面都有优良表现。优 点1、与钢铁基地附着力高，可以达到38N/2以上，所以具有极好的力学性能和耐冲蚀、磨蚀性能。2、由于添加元素对钢铁基底和热喷涂的双重净化作用，使Ce铝涂层和钢铁表面的氧化率大为降低，与基底结合力增加，降低了基底的预处理难度。3、耐蚀性好：（1）它集Ce铝喷涂层和耐蚀层之优点于一身，相互兼顾，相互补充，耐各种水体、硫、硫化物和许多化学物质的腐蚀；（2）抗氧化性能优异，即使在高温下（700），也能保留一定的抗氧化能力；（3）使用ES-601涂料作为封闭层的复合涂层，还可以降低生物的腐蚀；（4）Ce复合涂层具有牺牲阳极的保护作用。由于大阳极的小阳极的关系，孔隙或者局部破损处的裸钢会得充分的阴极保护，所以不会发生破坏性的腐蚀。（5）Ce铝涂层的优良耐蚀性还得益于添加元素的纯化膜在C1- 的腐蚀下，会形成价和价的转化膜，这种转化膜可以有效地抑制C1- 的进一步腐蚀。在海洋环境中，有比较好的防腐蚀性。4、力学性能好：（1）由于Ce铝涂层与钢铁基底附着力高，Ce铝涂层孔隙率低，所以Ce铝涂层有较好的耐冲刷的力学性能；（2）Ce铝涂层表面的毛糙和孔隙，不仅提高了涂层与Ce铝涂层啮合力，而且使涂料层与Ce铝涂层浑然构成一个整体；（3）Ce铝涂层的耐蚀性能源与Ce铝的钝化膜的薄而韧，并且它还为涂料层提供了“分散效应”的基底，漆膜的力学性能得到了提高。所以Ce铝复合涂层有较好的力学性能。5、抗老化性能优异：由于Ce铝喷涂层是一个极好的导热金属层，所以作为封闭的涂料层在紫外线辐射情况下，所产生的足以造成有机化合物的长键分裂的热量迅速被传递出去，使这种“断键”反应得到了一定程度的抑制，并且提供了“断键”修复的最好条件。从而延长了涂料层所出现的龟裂、粉化等老化寿命。6、无污染：由于它是轻金属（密度为2.68克/3），是地壳中含量排在第一位的金属元素，到现在，还没有明确结论，它对人体会带来多大危害，所以铝合金的餐饮器具仍为人们所广泛使用；又加上铝的熔点比锌高，蒸汽压比铁还高，所以在热喷涂过程中，不会产生影响操作人员身体健康的过量的粉趁尘和蒸汽，也不会对环境构成危害，这是锌涂层无法相比的。因为锌是重金属（密度为7.2克/3），它的粉尘和蒸汽都会对人体构成极大的危害，而锌金属的熔点为420，远低于铝；它的蒸汽压也比铝低的多。所以在热喷涂过程中，对操作人员和其他工作人员直接构成了危害，也会对周围环境造成污染；它的腐蚀产物也会污染环境，在我国台湾曾经因水体受到金属锌的污染，造成数百顷水稻被毁。7、可焊接性：Ce铝的蒸汽压在2000以上，所以，钢铁基底上的铝涂层在焊接时，不会出现疏松、起泡等影响焊接质量的现象。并且少量的铝进入钢铁晶体里，会提高钢铁的强度和耐蚀性，Fe-Al合金的强度比许多钢铁还要高这一点是人们的常识。所以，在钢铁构件上热喷Ce铝，可以不预留焊缝，免去或极大的减少修补工作量，不仅防止了焊缝所产生的腐蚀，而且还降低了成本，这些是热喷涂锌涂层所没有的。8、经济效益高：（1）与热喷涂锌涂层相比。首先，由于Ce铝耐蚀性好，在设计涂层厚度时，一般只有锌涂层厚度的2/3，而Ce铝的密度约为锌的1/3，Ce铝的消耗量远低于锌；另外，在热喷涂过程中，锌的熔点比铝的熔点低，并且锌的蒸汽压只有铝的1/2，因而在热喷涂过程中，铝的消耗量也远远低于锌，由于热喷涂铝涂层比锌涂层薄，所以在涂层的施工过程中能源消耗降低、人工费用也减少。所以综合而言，喷涂Ce铝比喷涂锌便宜。（2）与热喷涂纯铝相比。首先，由于Ce铝中的添加元素的钝化膜在腐蚀过程中会形成耐蚀性更好的转化膜，添加元素还可以细化晶粒，在晶界形成弥散相，所以它比纯铝有着更优良的耐蚀性；Ce铝中的添加元素在热喷涂过程中的净化作用，极大的减少了铝的氧化，也就是说，极大的提高了Ce铝涂层的实际使用率。所以，在设计涂层厚度时Ce铝涂层比纯铝涂层要低1/3。第二，Ce铝中的添加元素不仅净化铝涂层本身，还净化了钢铁表面，极大的提高了涂层与钢铁基底的附着力，不仅克服了纯铝涂层与钢铁基底附着力差的缺点，而且还可以降低基底的预处理要求，从而大大节约施工成本。第三，由于纯铝涂层中还存在较多的氧化物（45左右），所以在电焊接时，出现剥落，易形成影响焊接质量的夹沙；而Ce铝涂层由于氧化物较少，所以对焊接质量影响也少。综上所述，热喷涂Ce铝比热喷涂纯铝更好。（3）从长远来看，Ce铝涂层由于防腐蚀效果好，寿命长，效率高，维修周期长，有着比其他涂层不可替代的优越性，所以经济效应、社会效应能够在长期中得到体现。施工要点1、 钢铁构件的准备1） 钢铁基底除锈要彻底，要求达到Sa2.5级以上（包括Sa2.5级）。2） 钢铁表面要有一定的粗糙度，要求达到Rz60m以上（含Rz60m）。3） 钢铁表面要保持清洁，不允许存在油脂、污垢、焊渣存在。4） 钢铁构件的棱边要倒角，消除直角边。2、 Ce铝涂层的加工1） 火焰喷枪和电弧喷枪都可以用Ce铝线材进行金属加工。一般来说，火焰喷枪使用的线材尺寸为3.0mm,电弧喷枪使用的线材尺寸，依据电弧喷枪的功率大小，可以选用2.0mm或3.0mm。因为在热喷涂过程中，线材受热而膨胀，线材往往被卡住。所以要求线材的尺寸为负公差。2） 为了减少金属涂层的孔隙率，要求喷枪的移动方向交叉。3） 由于Ce铝的沉积率高，所以要求枪的移动速度比一般的要快一些。一般情况下，一遍所形成的涂层厚度约为40m。4） 使用电弧喷枪要特别注意光污染对眼睛和身体的损害，还要注意噪声对双耳的严重损害。为此要进行有效的保护。3、 Ce铝涂层的检测1） 表面质量的目测。目测到表面颜色基本均匀，呈银白色。要求金属涂层无剥落、无裂缝、无烧灰、无熔滴。2） 涂层厚度的测量。可以使用各类经过质量认定的厚度测量仪，测试要依据统计学上的无规检测法。4、 Ce铝涂层的保养1） Ce铝涂层不能粘附油脂和污垢。2） Ce铝涂层必须保持干燥。3） 严禁用重器敲打Ce铝涂层和用利器划、刮Ce铝涂层。4） 严禁在Ce铝涂层上动火（包括电焊）。5） Ce铝涂层必须在12hr之内用油漆涂料进行封闭。5、 Ce铝涂层的封闭1） 封闭底漆 A、封闭底漆的选择 封闭底漆的主要作用是封闭Ce铝涂层上的空隙。要求底漆防腐蚀性能优良外，还必须流动性能好，黏度低，渗透性好，建议选用沁露牌SS-001（原ES-601）清漆、环氧树脂清漆、环氧-磷酸锌树脂清漆等。 B、封闭底漆的施工要点 首先要清除Ce铝与层上的灰尘，尤其要彻底的清除其上的油垢；是用高压无气喷涂或滚涂工艺；厚度控制在20m左右。 2）封闭中间漆A、中间漆的选择 中间漆的主要功能是隔离腐蚀介质对Ce铝涂层和暴露的钢铁基底的腐蚀和冲蚀、磨蚀。它是油漆涂层的中坚。根据对钢铁结构件的防腐蚀的要求，选用性能好的，与底漆相匹配的高分子树脂漆为基漆、在中间添加不同的骨料，以提高其机械性能。根据腐蚀环境和介质的流动速度，建议选用：在一般淡水环境中，而流速比较小，可以选用环氧树脂中添加氧化铁粉，或铝粉，或锌粉；也可选用氯化橡胶代替环氧树脂；在大气环境中，可以选用聚氨酯树脂油漆;在海水环境和腐蚀比较严重、冲蚀和腐蚀比较厉害的淡水中，建议选用SS-001环氧-不饱和乙烯脂树脂为基漆，添加性能优异的骨料制成的油漆。当然也可以根据实验结果做出其它选择。如果对面漆的光泽有所要求，则在中间漆干了以后，用电动铜丝刷把中间漆层磨平（*不能破坏中间漆的完整性）。B、中间漆的施工要点 中间涂料在施工前，检查封闭底漆是否有漏涂，有则必须予以补上；底漆表面是否存在夹杂，有则予以清除；表面是否已经被污染，有则予以清理；如对面漆要求比较高，对中间涂层的突兀要磨平、凹陷要补平。中间漆的施工方法可以采用高压无气喷涂，也可采用滚涂工艺。涂层厚度根据设计要求。对有景观要求的钢铁构件，中间涂料的颜色均匀度的厚度均匀度都要控制好。3）封闭面漆A、封闭面漆的选择 封闭面漆的主要功能是强化是间涂料的功能、美化钢铁结构件的表面，尤其在大气中的钢铁构件，还要与周围环境协调，选用的面漆还要与中间涂料相匹配。建议在海洋环境是和腐蚀比较严重、流速比较大的介质中，选用SS-001环氧-不饱和乙烯脂树脂漆，其颜色由添加填料来决定。在大气中，可以选用聚氨酯类涂料；在城市的标志性建筑物，许多钢铁厂结构件颜色鲜艳、保色性好，尤其经过发展，现在施工工艺大为简化，造价也达到可以承受的水平，可以选用它来作为面漆也是一个十分好的办法。B、封闭面漆的施工 在施工前，检查中见涂料的表面是否有漏涂？表面是否有油腻？是否有凹凸不平？如果有，要进行处理。对钢铁结构件表面的外在质量不是要求十分高时，允许表面积1m2 存在1个直径尺寸水大于8mm，高度不大于2 mm的突兀，如果对外在的质量要求很高，要用铜丝刷把整个表面磨平，用肉眼分不出高低。在满足这些要求后，使用高压无气喷涂，或滚涂技术进行表面施工。要求表面颜色均匀，厚度均匀。C、封闭涂层的保养 封闭涂层的方式完工后，根据各类油漆的性能再进行一定时间的保养。在保养期内，涂层不能受到雨淋，各类灰尘不能附在上面。保养期后，不能用利器损毁其表面，不能在表面动火，例如电焊。Ce铝复合涂层的主要优点（与锌复合材涂层比较）一 耐腐蚀性好1、在PH=2.5-10的范围内，它的耐腐蚀性是锌的几倍；2、在污水、油水中，锌不耐腐蚀，而Ce铝却表现十分优秀；3、在中温（200），甚至高温（500）环境中，Ce铝复合涂层有极好的搞氧化、摘硫化性能；4、在各类大气环境中，Ce铝复合涂层可以使用30年以上，而其它任何涂层都达不到。二 机械性能好1、Ce铝复合涂层与钢铁基底的附着力可以达到44N/ mm2 以上，是锌涂层的4倍多，也是其它油漆涂层无法达到的；2、Ce铝复合涂层极耐腐蚀介质（如磨料、泥沙）腐蚀，也极耐高速流水的冲蚀；3、Ce铝复合涂层的弯曲性能好。三 热稳定性好 Ce铝复合涂层在极冷（-4）和极热（600）环境中不易损坏，比包括锌涂层在内的其它金属涂层都好。四 抗光氧化能力强 Ce铝复合涂层由于始终保持良好的传热状态，使表面的高分子涂料抗光氧化能力和可逆链反应能力加强，使涂料层的寿命可延长一倍以上。五、施工无毒性1、 Ce铝喷涂在施工中不会出现金属蒸汽中毒现象，对于粉尘可以方便加以保护；2、锌由于熔点低，蒸汽压低（500左右），喷涂时产生大量锌蒸汽，造成操作人员中毒，在国内已发生多起锌中毒的事例。六 经济效益分析1、比重：按同样厚度计算，锌的比重是Ce铝的2.7倍，所以，锌的用量是铝的2.7倍以上；2、厚度：Ce铝的耐腐蚀能力优于锌，以保护15年为例，按常规设计，锌涂层为300m，而Ce铝则只需120-150m，是锌的1/2；3、消耗：因为熔点低（419），沸点也低（908），而Ce铝的熔点高（720），沸点也低（2600），所以在热喷涂过程中，锌消耗比Ce铝多20%。 附：表1 Ce铝复合涂层各种主要性能参数 表2 Ce铝复合涂层施工性能附： 表1 Ce铝复合涂层各种主要性能参数名 称工作环境测试数值标准值附着力（级）室温、常压28N