由于钢结构长期暴露在各种大气(包括海洋、工业城市、田野、矿山)和不同的水介质中，均会受到不同程度的腐蚀，据资料显示，全世界每年生产的钢中约有十分之一的钢制设备因腐蚀而失效，约有三成的钢制设备因腐蚀而失效，在工业发达国家，因金属腐蚀造成的直接经济损失每年占国民经济产值的2-4%，在我国，这方面的损失也达百亿元以上。
超音速电弧喷涂和热喷涂锌、铝及其合金涂层，加上封孔处理，可以得到长效防护的复合涂层，有效防护期一般可达20～30年，国外最长有效期已长达60年。随着我国电弧喷涂和热喷涂技术的发展和提高，锌、铝等合金涂层将逐步取代传统的涂漆工艺钢结构油漆喷涂工艺，在某些领域采用超音速电弧喷涂和热喷涂锌、铝涂层，也已取代了大部分热镀锌工艺。这里以超音速热喷涂锌、铝涂层为例，简单介绍一下长效防腐工艺的性能。
锌铝长效复合防护涂层性能
1. 锌铝镀层的防护机理
研究表明，由于在大气和水中发生电化学腐蚀，未经防护的碳钢平均腐蚀速度比锌高5～20倍，比铝高40～100倍。而采用油漆时，由于油漆与钢基体结合强度低，抗冲蚀和颗粒磨损性能差，加之使用过程中老化变质，往往易造成局部涂层脱落，使钢基体生锈，造成大面积漆层腐蚀，产生气泡脱落，导致防护在短期内失效。
超音速电弧喷涂热喷涂锌铝复合涂层对钢基体有双重保护作用。
封层一方面可以起到物理覆盖作用，将钢材与水、空气等腐蚀介质隔离，起到保护作用；另一方面，当涂层出现孔隙、裂纹或损坏时，由于锌、铝具有比较活泼的电化学性质，它们的电极电位比钢材低，形成腐蚀电池时，锌或铝为负极，铁为正极，锌、铝失去电子，变成离子，进入电解质溶液中被腐蚀，自由电子向钢材方向流动，使钢材极化，对钢材起保护作用。
铝是高活性金属，极易与氧结合生成致密、坚硬的氧化物保护层，有效阻止铝涂层的进一步氧化，另外，在喷涂过程中，铝带负电且处于活性状态，能更好地对钢基体起到阴极保护作用。
喷涂后用低粘度涂料封闭涂层并添加一至两道面漆以形成金属基复合涂层，这将进一步显著提高涂层的耐腐蚀性能并延长防护期。
超音速电弧喷涂（热喷涂）时，锌或铝以熔融的液体形式喷涂到被粗化的钢铁表面，熔融的热能较大，氧化程度比有机涂层要深，另外，在喷涂过程中，铝变成带负电荷较多的活化状态，能更好地对钢铁基体起到阴极保护作用。
喷涂后用低粘度的油漆封闭涂层并添加一至两层面漆以形成金属基复合涂层，这将进一步显著提高涂层的防护能力并延长防护期。
2、超音速电弧喷涂锌、铝涂层的特点
钢结构件采用喷涂锌、铝涂层加封闭涂层保护，形成长效防护复合涂层，与一般有机涂层相比具有突出的特点：
（1）防护期长：喷锌、喷铝复合涂层防护期一般可达20～30年，国外在大气中最长有效期为60年，有机涂层防护期一般为3～8年。
（2）结合强度较有机涂层高，可达2-3kgf/mm2。
（3）耐高温：铝涂层经扩散处理，可在900℃下抵抗氧化；锌涂层也可耐450℃。
（4）不存在老化、变质的问题。
（5）耐磨、耐冲蚀、抗擦伤性能好。
3、喷锌与喷铝涂层对比
锌喷涂层是国外应用最早的阴极保护涂层，20世纪60年代以前，大多数长期保护都是通过锌喷涂层来实现的，但由于(1)锌层是牺牲阳极材料，锌喷涂层的防腐速度比铝喷涂层高，其耐蚀期与其厚度成正比，要达到长期防腐效果，锌喷涂层应具有一定的厚度；(2)锌的密度(7.09/cm3)与铝(67.5px3)相比要高2.6倍，所以喷涂同样厚度的涂层，锌的消耗量是铝的2.6倍。根据国外资料，喷涂同等涂层厚度时，锌涂层比铝涂层贵一倍；(3)喷锌形成的ZnO粉尘对人体呼吸道有害；(4)喷锌时，由于空气中CO含量不足，不能形成稳定的ZnCO3保护膜。疏松的Zn(OH)2使镀锌层上生成大量的“白锈”，增加腐蚀速度。（5）由于工业区和城市大气中含有SO2，其含量较高，会增加雨水的酸性，破坏ZnCO3膜的稳定性，加速镀锌层的腐蚀速度。
随着新型电弧丝材喷涂技术的发展，铝喷涂长效防护涂层在世界范围内被广泛应用于大型钢构件钢结构油漆喷涂工艺，除在乡村气氛、冷水及碱性气氛中继续使用外，锌喷涂涂层正逐渐被铝喷涂涂层所取代。
喷锌、喷铝涂层的腐蚀速度与使用环境的pH值有密切的关系，一般来说，喷锌涂层在弱碱性条件下使用效果较好，而喷铝涂层则最好在中性或酸性条件下使用。
超音速电弧喷涂锌铝复合层国内典型应用实例：
（1）1920年，法国巴黎附近的圣吉尼斯船闸采用喷锌保护。1952年的一次检查显示，喷锌层完好无损。
（2）1936年，美国在考河大桥钢结构上喷镀了厚250μm的锌涂层，1975年经检查，涂层完好无损。
（3）1939年，英国北威尔士梅奈海峡公路大桥的悬索和一些钢结构件喷锌保护，钢结构至今仍保持完好状态。
（4）美国格兰威奇天然气气化厂的净化装置，采用在钢结构上喷涂130um厚的铝涂层，经过30年依然完好无损。
（5）我国淮南发电厂264座输电塔上部于1952年采用喷锌保护，至今涂层依然完好。
（6）江苏三河63孔钢闸门于1966年采用喷锌涂层保护，已使用28年，涂层依然完好。
（7）华东电力局上海南桥500千伏输变电工程，钢管1.4万m2（钢材600t），电弧喷锌，厚度140um，防护期可达30年以上。
（8）上海航海仪器厂生产的航标采用喷铝保护效果很好，喷铝比油漆保护可提高防腐年限10倍以上，喷铝层对海水腐蚀的防护年限最高可达25年以上。
（9）天津电视塔330m钢结构要求防腐年限为50-70年，采用超音速电弧镀锌为基层，镀铝为面层，再打密封胶，防护年限可达50年以上。
（10）北京100多座立交桥的照明灯杆、灯罩全部采用80-120um喷锌或喷铝处理后密封处理，防护期可达20-30年。
Leadspray | 热喷涂和再制造
