本實用新型涉及一種鋼結(jié)構(gòu)防腐復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)，具體涉及一種電弧噴涂鋅銅鈦的復(fù)合防腐結(jié)構(gòu)，屬于金屬防腐蝕技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)越來越多地被應(yīng)用到橋梁、港口、海洋石油平臺等工業(yè)及民用工程中。但實際上鋼結(jié)構(gòu)腐蝕卻給國民經(jīng)濟及生活造成了巨大的損失和危害，因此做好鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護工作是非常重要的。
目前，國內(nèi)外大型鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)主要為兩種：一種是重防腐蝕涂料涂層體系，即底漆+中間漆+面漆的三層涂層組成重防腐蝕涂層體系；另一種是電弧噴涂金屬或合金形成復(fù)合涂層體系，即電弧噴涂鋅、鋁或鋅鋁合金+底漆+中間漆+面漆的復(fù)合涂層體系。
現(xiàn)有的電弧噴涂金屬絲材存在以下不足：
（a）Zn涂層的腐蝕產(chǎn)物易溶解，且會造成涂層起泡，會降低涂層與鋼鐵基體的結(jié)合強度，造成涂層的耐蝕壽命縮短。此外，在電弧噴涂過程中，高度霧化的鋅粒子會對環(huán)境造成嚴重污染。特別是高度霧化形成的ZnO粉塵具有很大的毒性，吸入少量之后就會使人感覺頭暈、惡心、發(fā)燒，吸入大量甚至會導致人員死亡。
（b）Al涂層組織內(nèi)部和涂層表面形成較厚的Al2O3膜，由于Al2O3膜導電率低，電極電位較母材正，起不到電化學保護作用，易發(fā)生點蝕。在電弧噴涂過程中高度霧化的金屬鋁離子和飛濺的Al、Al2O3粉末，一但粉塵在空氣中達到一定量時，遇到火源，能迅速發(fā)生爆炸和燃燒，且空氣中的懸浮顆粒增多也會對環(huán)境造成嚴重污染。
（c）電弧噴涂鋅鋁合金與鋼結(jié)構(gòu)基體結(jié)合力不強，容易脫落，耐蝕性能降低。事實上Zn-Al合金涂層易發(fā)生晶間腐蝕，直接造成金屬涂層穿孔，縮短防腐蝕年限。此外，當Al超過10%，易出現(xiàn)脆性的金屬間化合物，絲材加工困難。
雖然電弧噴涂技術(shù)具有經(jīng)濟性和防護效果好的優(yōu)勢被世界各國廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護，但是目前對大型的重要鋼結(jié)構(gòu)件要求在服役期內(nèi)免維護或少維護，現(xiàn)有的金屬復(fù)合涂層技術(shù)已逐漸難以滿足上述技術(shù)的需求，迫切需要研究開發(fā)新型的可靠的腐蝕防護壽命更長的電弧噴涂材料。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的在于提供一種耐候性好、防腐蝕壽命長、壽命周期成本低、使用效果好的電弧噴涂鋅銅鈦的復(fù)合防腐結(jié)構(gòu)。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種電弧噴涂鋅銅鈦的復(fù)合防腐結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合防腐結(jié)構(gòu)由里及外分別為電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層、封閉底漆涂層、中間漆涂層、面漆涂層；
所述電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層中所使用的絲材為鋅銅鈦合金絲，其中鋅銅鈦合金絲的成分及其重量百分數(shù)為Cu：0.5-2.0%， Ti：0.05-0.2%，余量為鋅。
本實用新型優(yōu)選采用電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層厚度為50-180μm。
本實用新型優(yōu)選采用封閉底漆涂層干膜厚度為30-60μm，所述封閉封閉底漆涂層為涂裝一道或二道環(huán)氧底漆。
本實用新型優(yōu)選采用中間漆涂層干膜厚度為100-150μm，所述中間漆涂層為涂裝一道或二道環(huán)氧云鐵中間漆。
本實用新型優(yōu)選地采用面漆涂層干膜厚度為80-120μm，所述面漆涂層為涂裝一道或二道氟碳面漆或聚氨酯面漆。
電弧噴涂鋅銅鈦涂層防腐原理是陰極保護。涂層（陽極）與鋼結(jié)構(gòu)基體（陰極）直接接觸，陰極保護作用效果明顯；且鋅銅鈦合金比鋅鋁合金、鋅的電極電位低，耐腐蝕性能好。
電弧噴涂金屬涂層孔隙率能夠反應(yīng)涂層的耐腐蝕性，相同厚度的噴涂層孔隙率低其耐腐蝕性好，經(jīng)檢測，電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層的孔隙率＜2%，比相同厚度的Zn涂層、Al涂層、ZnAl涂層的孔隙率均低。
電弧噴涂金屬涂層與鋼結(jié)構(gòu)基體結(jié)合力的大小是防腐涂層能否獲得較長耐腐蝕壽命的重要依據(jù)。經(jīng)試驗測試，電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層平均結(jié)合強度≥6.5Mpa。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢：
（1）本實用新型采用電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層+封閉底漆涂層+中間漆涂層+面漆涂層的防腐復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)，其中電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層對鋼結(jié)構(gòu)基體提供犧牲陽極的陰極保護作用，采用封閉底漆涂層、中間漆涂層、面漆涂層，這些涂料涂層保護電弧噴涂鋅銅鈦涂層不受外界各種腐蝕介質(zhì)的侵蝕，起到隔離和屏蔽的作用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，防腐蝕年限更長，防腐年限達60-70年，耐蝕性、耐候性更優(yōu)。
（2）本實用新型采用電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層+封閉底漆涂層+中間漆涂層+面漆涂層的防腐復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)，這個復(fù)合涂層防腐失效順序：封閉底漆涂層、中間漆涂層、面漆涂層老化失效后，鋅銅鈦合金涂層以比較低的腐蝕速率進行自腐蝕，鋅銅鈦合金涂層厚度逐漸減薄至局部鋼結(jié)構(gòu)暴露時，才開始對鋼結(jié)構(gòu)進行電化學陰極保護。與現(xiàn)有技術(shù)相比，只需在這些涂料涂層完全失效后，及時對涂料涂層進行維修，鋼結(jié)構(gòu)根本不會發(fā)生腐蝕，有效地延長鋼結(jié)構(gòu)使用壽命。
有益效果：本實用新型的防腐復(fù)合涂層體系，結(jié)合了電弧噴涂陽極性金屬涂層與油漆涂料封閉隔離涂層的優(yōu)點，具有優(yōu)異的防腐蝕、耐候性、裝飾性等特點，有效地延長鋼結(jié)構(gòu)的使用年限，防腐年限可達60-70年，可顯著減少鋼結(jié)構(gòu)后期防腐蝕維護費用，具有重要的經(jīng)濟效益和社會效益。
附圖說明
圖1為鋼結(jié)構(gòu)電弧噴涂鋅銅鈦合金的防腐復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中：1、鋼結(jié)構(gòu)基材，2、電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層，3、封閉底漆涂層，4、中間漆涂層，5、面漆涂層。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
如圖1所示，本實用新型的一種電弧噴涂鋅銅鈦的復(fù)合防腐結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合防腐結(jié)構(gòu)設(shè)在鋼結(jié)構(gòu)基材表面，由里及外分別為電弧噴涂鋅銅鈦涂層2、封閉底漆涂層3、中間漆涂層4、面漆涂層5。
電弧噴涂鋅銅鈦涂層2中所使用的絲材為鋅銅鈦合金絲，該鋅銅鈦合金絲的各成分及重量百分數(shù)為Cu：0.5-2.0%， Ti：0.05-0.2%，余量為鋅。
鋅銅鈦合金絲可直接購買江蘇中礦大正工程技術(shù)有限公司研制的鋅銅鈦合金絲。鋅銅鈦合金絲的制備工藝包括以下步驟：
（1）制備中間合金：按上述成分及重量百分比進行配料，然后在電阻熔爐中進行熔煉，制備Zn-Ti中間合金、Zn-Cu中間合金；
（2）鋅銅鈦合金熔煉：先將部分鋅錠放入熔爐，熔煉坩堝為高純石墨坩堝，采用高純氬氣為保護氣體，通電升溫至420℃-450℃，待鋅錠融化成鋅液（先熔化鋅錠的30%），逐步添加鋅錠，直至所有鋅錠熔化，去除鋅液表面的氧化皮和其他雜質(zhì)，繼續(xù)通電升溫至1000℃-1500℃，依次添加鋅鈦中間合金和鋅銅中間合金，待合金完全熔化并充分攪拌均勻至熔清、靜置0.5 h -2h、木碳作覆蓋劑；
（3）鋅銅鈦合金澆鑄：合金熔煉完畢，在澆鑄前，取樣檢測實際化學成分，待檢測成分合格后，于400℃-600℃時扒渣澆鑄，將鋅銅鈦液澆鑄成棒狀，規(guī)格為Φ80-Φ150mm；
（4）鑄棒表面處理：待鑄棒完全冷卻至室溫，保證芯部與表面溫度一致，去除表面氧化皮，等待擠壓處理；
（5）預(yù)擠壓前熱處理：將鑄棒放入真空保溫爐中，升溫至200℃-300℃、保溫10 h -15h；
（6）預(yù)擠壓：鑄棒經(jīng)擠壓機擠壓至Φ5-Φ8㎜絲材，將預(yù)擠壓材料再次放入熱處理爐中進行熱處理；
（7）拉拔成絲：將Φ5-Φ8㎜絲材經(jīng)拉絲生產(chǎn)設(shè)備3-5次拉拔，拉拔后絲材規(guī)格為Φ2-Φ4㎜。
鋅銅鈦絲材制備完畢后對鋼結(jié)構(gòu)試件進行防腐處理，所形成的防腐復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)如表1所示。對實施例1至6的鋼結(jié)構(gòu)試件涂裝，包括以下步驟：
（1）噴砂除銹：采用噴砂除銹的方法除去鋼結(jié)構(gòu)基材1表面銹蝕產(chǎn)物，處理后鋼鐵基材1的表面清潔度應(yīng)達到Sa3級以上、表面粗糙度應(yīng)達到Rz60-100μm；
（2）電弧噴涂：將鋅銅鈦合金絲放置江蘇中礦大正表面工程技術(shù)有限公司研制的大功率二次霧化電弧噴涂成套設(shè)備（DGL-600）上，對鋼結(jié)構(gòu)基材1表面進行噴涂，形成陽極型鋅銅鈦合金涂層2；
（3）封閉底漆涂裝：清除鋅銅鈦合金涂層2表面的灰塵和大顆粒，4h內(nèi)在鋅銅鈦合金涂層2外表面涂裝一道或兩道環(huán)氧底漆進行封閉處理，以形成封閉底漆涂層3，該涂層干膜厚度為30-60μm；
（4）中間漆涂裝：封閉底漆涂層3在室溫下干燥至少4h且涂膜表干后，涂裝一道或兩道環(huán)氧云鐵中間漆，以形成中間漆涂層4，該涂層干膜厚度為100-150μm；
（5）面漆涂裝：中間漆涂層4在室溫下干燥至少24h且漆膜實干后，對中間漆涂層4表面進行清理，清除表面污物和灰塵；涂裝一道或兩道氟碳面漆或聚氨酯面漆，以形成面漆涂層5，該涂層干膜厚度為80-120μm。
表1為實施例1至6各涂層厚度及性能檢測：
由上表1可知對實施例1至實施例6鋼結(jié)構(gòu)試件形成的復(fù)合涂層進行性能檢測，檢測結(jié)果表明：復(fù)合涂層與鋼結(jié)構(gòu)基材1的結(jié)合強度＞14MPa，2400h耐中性鹽霧試驗，復(fù)合涂層表面無紅色銹蝕產(chǎn)物、表面無起泡現(xiàn)象發(fā)生。
采用電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層2+封閉底漆涂層3+中間漆涂層4+面漆涂層5的復(fù)合防腐結(jié)構(gòu)，其中電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層2對鋼結(jié)構(gòu)基材1提供犧牲陽極的陰極保護作用，采用封閉底漆涂層3、中間漆涂層4、面漆涂層5，這些涂料涂層保護電弧噴涂鋅銅鈦涂層2不受外界各種腐蝕介質(zhì)的侵蝕，起到隔離和屏蔽的作用。
總之，所形成的復(fù)合防腐涂層體系結(jié)合了電弧噴涂陽極性金屬涂層與油漆涂料封閉隔離涂層的優(yōu)點，具有優(yōu)異的防腐蝕、耐候性、裝飾性等特點，有效地延長鋼結(jié)構(gòu)基材1的使用年限，防腐年限可達60-70年，可顯著減少鋼結(jié)構(gòu)基材1后期防腐蝕維護費用，具有重要的經(jīng)濟效益和社會效益。