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摘 要：超音速电弧喷涂表面合金化防腐技术是一项新兴的防腐技术，由于提高了喷涂速度，使得涂层的防腐和耐磨性大大提高深受人们欢迎，本文对该技术进行了初步的研究，分析了它的工作原理、现实应用以及存在的问题。
关键词：超音速电弧喷涂 防腐 涂层
一、超音速电弧喷涂的基本原理
电弧喷涂是热喷涂技术的一种，电弧喷喷咀中包含这两根电线，操作时，接通电源，并且分别接上正负极，在两根电线的端点就会形成一个电弧，电弧温度理论上可以达到6000℃，在高温作用下，丝材被雾化成为微粒，此时在高速气流的作用下，雾化的丝材微粒从喷咀中喷出，由于所喷微粒温度很高，因此涂层密度高，结合牢固。在电弧喷涂中又可以分为亚音速喷涂和超音速喷涂。超音速喷涂是相对于亚音速喷涂来说的，以前多使用亚音速喷涂技术，亚音速电弧喷涂时，经电弧霧化的丝材微粒是以亚音速的速度从喷咀中喷出的，而超音速电弧喷涂技术，丝材微粒是以超音速的速度从拉伐尔喷咀喷出的，它是一个不断重复积累的过程，雾化的丝材微粒均匀分布在需要防腐的部件表层上，形成一个涂层，从而起到防腐耐磨的作用（如图1所示）。电弧喷涂能够减少涂层的气孔以及氧化程度，同时还能节约涂层材料。超音速电弧涂层主要用在有导电性的金属的防腐方面，例如锌铝、不锈钢、高铬钢等材料。
二、超音速电弧喷涂的雾化效果
超音速电弧喷涂由于使用了拉伐尔喷嘴，使气流速度超过音速，从而使粒子流的速度也超过了音速。速度提高了，所以雾化的粒子变得更小了，从而在金属面上的分布也就越均匀，由图2可见，粒子基本接近球形每个粒子之间的距离很小，分布较均匀。高速度还使得涂层的强度大大提高，由于粒子速度很高，因此，粒子沉积时的冲击力就会很大，从而有利于提高活性区域的面积。另外，高速粒子沉积时由动能转化而来的热能会大得多，从而也提高了涂层的结合强度。图2 为超音速电弧喷涂3Cr13时粒子的形貌。
三、超音速电弧喷涂的材料
1.金属线材
目前超音速电弧喷涂表面合金化技术主要使用丝材，比较常用的有锌、铝、镁，还有一些新兴材料产生，例如铝镁锌丝材等。研究表明，铝涂层和锌涂层由于具有阴极保护作用，因此它们的耐腐蚀性较好。
2.封闭涂料
在电弧喷涂技术早期，往往使用乙烯树脂、硝基涂料、醋酸共聚物、苯酚树脂、改性醇酸树脂、酚醛树脂、改进型环氧树脂等液体封闭剂进行封闭[1]。随着科技的发展，纳米技术被运用到了喷涂材料当中。纳米材料与超音速喷涂技术相结合，可以使涂层的抗腐蚀性、抗氧化性、耐磨性大大提高。
3.高耐候面漆
随着工程要求的提高，对涂料也提出了越来越高的要求。目前氟碳涂料、聚硅氧烷涂料等是应用比较广泛的。其中氟碳涂料抗腐蚀性和耐候性越来越具有优势，被广泛运用到桥梁铁路刚结构的防护当中，与超音速电弧喷涂层以及纳米封闭层一起形成了一个防腐蚀体系。
四、超音速电弧喷涂表面合金化防腐技术的应用
超高音电弧喷涂表面合金化防腐技术主要应用于桥梁、工业锅炉的水冷壁管、化工储罐和管道等方面[2]。起作用主要是对金属进行长效防腐和高温防腐，也可以进行柱塞修复。
国内桥梁大量使用电弧喷涂技术进行防腐。2008-2010年荆岳长江公路大桥钢箱梁、桥面系钢结构外表面电弧喷铝>18um涂层，2008-2013年厦漳跨海大桥钢箱梁外表面电弧喷铝>200um涂层。目前国内大约有上百座桥梁都使用了超音速电弧喷涂技术，防腐效果也比较理想。
超音速电弧喷涂表面合金化技术还广泛应用于工业锅炉的防腐上。由于工业锅炉往往处于比较恶劣的环境之中，管壁容易受到的腐蚀，再加上烟气粉尘的冲刷，使得磨损也比较严重。从前普通的电弧喷涂技术，涂层孔隙较大，分布不均匀，防腐效果不好。因此，有必要使用超音速电弧喷涂表面合金化技术对锅炉管壁进行防腐耐磨处理。
超音速防腐技术还可用于塞柱修复，生产中广泛使用的往复泵塞柱工作环境为高温高压，因此，要求塞柱具有强大的耐磨性。使用超音速电弧喷涂表面合金化技术对塞柱进行喷涂处理，可以大大延长塞柱寿命。而且该技术还可以对磨损的塞柱进行修复。
五、结语
超音速电弧喷涂表面合金化防腐技术在许多重要领域已经得到了广泛地使用，从目前来看，防腐效果良好。由于该技术提高了喷涂粒子的喷出速度，在加上喷
涂工具和喷涂材料的不断改进，使得喷涂涂层分布均匀、孔隙率低、附着力大，使基体的防腐性和耐磨性都得到了很大的提高。但是，超音速电弧喷涂表面合金化技术由于出现时间不长，其可靠性依然有待时间的检验，尤其是一些新的喷涂材料和新的喷涂工具。另外，对涂层的日常维护也是目前的一项迫切的课题。尤其是那些长效防腐喷涂涂层的维护和保养技术还需要进一步地研究。而且超音速电弧喷涂表面合金化技术在操作过程中会产生大量噪音和粉尘，对周围环境会造成一定的影响，提高该项技术的环保性也是今后努力的方向。
参考文献：
[1]安云岐.电弧喷涂长效防腐技术在桥梁工程上的应用[J].材料保护，2012，45（10）：16-20.
[2]文卫东.超音速电弧喷涂技术在锅炉防磨防腐中的应用[J].南方金属，2011，（2）：53-55.
作者简介：杨从利（1974.06.28），男，陕西省渭南人，工作单位：陕西煤化能源有限公司，职务：设备专工。
关键词：超音速电弧喷涂 防腐 涂层
一、超音速电弧喷涂的基本原理
电弧喷涂是热喷涂技术的一种，电弧喷喷咀中包含这两根电线，操作时，接通电源，并且分别接上正负极，在两根电线的端点就会形成一个电弧，电弧温度理论上可以达到6000℃，在高温作用下，丝材被雾化成为微粒，此时在高速气流的作用下，雾化的丝材微粒从喷咀中喷出，由于所喷微粒温度很高，因此涂层密度高，结合牢固。在电弧喷涂中又可以分为亚音速喷涂和超音速喷涂。超音速喷涂是相对于亚音速喷涂来说的，以前多使用亚音速喷涂技术，亚音速电弧喷涂时，经电弧霧化的丝材微粒是以亚音速的速度从喷咀中喷出的，而超音速电弧喷涂技术，丝材微粒是以超音速的速度从拉伐尔喷咀喷出的，它是一个不断重复积累的过程，雾化的丝材微粒均匀分布在需要防腐的部件表层上，形成一个涂层，从而起到防腐耐磨的作用（如图1所示）。电弧喷涂能够减少涂层的气孔以及氧化程度，同时还能节约涂层材料。超音速电弧涂层主要用在有导电性的金属的防腐方面，例如锌铝、不锈钢、高铬钢等材料。
二、超音速电弧喷涂的雾化效果
超音速电弧喷涂由于使用了拉伐尔喷嘴，使气流速度超过音速，从而使粒子流的速度也超过了音速。速度提高了，所以雾化的粒子变得更小了，从而在金属面上的分布也就越均匀，由图2可见，粒子基本接近球形每个粒子之间的距离很小，分布较均匀。高速度还使得涂层的强度大大提高，由于粒子速度很高，因此，粒子沉积时的冲击力就会很大，从而有利于提高活性区域的面积。另外，高速粒子沉积时由动能转化而来的热能会大得多，从而也提高了涂层的结合强度。图2 为超音速电弧喷涂3Cr13时粒子的形貌。
三、超音速电弧喷涂的材料
1.金属线材
目前超音速电弧喷涂表面合金化技术主要使用丝材，比较常用的有锌、铝、镁，还有一些新兴材料产生，例如铝镁锌丝材等。研究表明，铝涂层和锌涂层由于具有阴极保护作用，因此它们的耐腐蚀性较好。
2.封闭涂料
在电弧喷涂技术早期，往往使用乙烯树脂、硝基涂料、醋酸共聚物、苯酚树脂、改性醇酸树脂、酚醛树脂、改进型环氧树脂等液体封闭剂进行封闭[1]。随着科技的发展，纳米技术被运用到了喷涂材料当中。纳米材料与超音速喷涂技术相结合，可以使涂层的抗腐蚀性、抗氧化性、耐磨性大大提高。
3.高耐候面漆
随着工程要求的提高，对涂料也提出了越来越高的要求。目前氟碳涂料、聚硅氧烷涂料等是应用比较广泛的。其中氟碳涂料抗腐蚀性和耐候性越来越具有优势，被广泛运用到桥梁铁路刚结构的防护当中，与超音速电弧喷涂层以及纳米封闭层一起形成了一个防腐蚀体系。
四、超音速电弧喷涂表面合金化防腐技术的应用
超高音电弧喷涂表面合金化防腐技术主要应用于桥梁、工业锅炉的水冷壁管、化工储罐和管道等方面[2]。起作用主要是对金属进行长效防腐和高温防腐，也可以进行柱塞修复。
国内桥梁大量使用电弧喷涂技术进行防腐。2008-2010年荆岳长江公路大桥钢箱梁、桥面系钢结构外表面电弧喷铝>18um涂层，2008-2013年厦漳跨海大桥钢箱梁外表面电弧喷铝>200um涂层。目前国内大约有上百座桥梁都使用了超音速电弧喷涂技术，防腐效果也比较理想。
超音速电弧喷涂表面合金化技术还广泛应用于工业锅炉的防腐上。由于工业锅炉往往处于比较恶劣的环境之中，管壁容易受到的腐蚀，再加上烟气粉尘的冲刷，使得磨损也比较严重。从前普通的电弧喷涂技术，涂层孔隙较大，分布不均匀，防腐效果不好。因此，有必要使用超音速电弧喷涂表面合金化技术对锅炉管壁进行防腐耐磨处理。
超音速防腐技术还可用于塞柱修复，生产中广泛使用的往复泵塞柱工作环境为高温高压，因此，要求塞柱具有强大的耐磨性。使用超音速电弧喷涂表面合金化技术对塞柱进行喷涂处理，可以大大延长塞柱寿命。而且该技术还可以对磨损的塞柱进行修复。
五、结语
超音速电弧喷涂表面合金化防腐技术在许多重要领域已经得到了广泛地使用，从目前来看，防腐效果良好。由于该技术提高了喷涂粒子的喷出速度，在加上喷
涂工具和喷涂材料的不断改进，使得喷涂涂层分布均匀、孔隙率低、附着力大，使基体的防腐性和耐磨性都得到了很大的提高。但是，超音速电弧喷涂表面合金化技术由于出现时间不长，其可靠性依然有待时间的检验，尤其是一些新的喷涂材料和新的喷涂工具。另外，对涂层的日常维护也是目前的一项迫切的课题。尤其是那些长效防腐喷涂涂层的维护和保养技术还需要进一步地研究。而且超音速电弧喷涂表面合金化技术在操作过程中会产生大量噪音和粉尘，对周围环境会造成一定的影响，提高该项技术的环保性也是今后努力的方向。
参考文献：
[1]安云岐.电弧喷涂长效防腐技术在桥梁工程上的应用[J].材料保护，2012，45（10）：16-20.
[2]文卫东.超音速电弧喷涂技术在锅炉防磨防腐中的应用[J].南方金属，2011，（2）：53-55.
作者简介：杨从利（1974.06.28），男，陕西省渭南人，工作单位：陕西煤化能源有限公司，职务：设备专工。