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一、 熱噴涂鋁或鋅涂層性能
1、 耐蝕性
熱噴涂鋁或鋅涂層有優(yōu)良的耐大氣、清水腐蝕能力，表2-6給出碳鋼、鋅和鋁在大氣中腐蝕速率。鋁尤其是對(duì)氧的親和力極強(qiáng)，在大氣中常溫下易與氧反應(yīng)形成致密堅(jiān)固的氧化膜（Al2O3）,這種膜保護(hù)鋁不繼續(xù)氧化，所以耐蝕性很強(qiáng)。
表2-6碳鋼、鋅和鋁在大氣中腐蝕速率
材料 | 平均腐蝕速率/（um/年） | |||
鄉(xiāng)村大氣 | 城市大氣 | 工業(yè)區(qū)大氣 | 海洋大氣 | |
碳鋼 | 4～65 | 23～71 | 26～175 | 26～104 |
鋅 | 0.2～3 | 2～16 | 2～16 | 0.5～8 |
鋁 | 0～0.1 | 0～1 | 0.4～0.6 | |
由于鋁或鋅電極電位比鐵低，當(dāng)鋁或鋅涂在正電性更高的鋼鐵表面時(shí)，在有電解質(zhì)溶液存在條件下，基體與鋁或鋅形成一個(gè)原電池，鋁或鋅涂層為陽(yáng)極，鋼鐵基體為陰極。陽(yáng)極慢慢溶解（腐蝕），而鋼鐵基體卻不腐蝕，即鋁或鋅涂層成為犧牲陽(yáng)極材料，對(duì)鋼鐵基體進(jìn)行了陰極保護(hù)。
2、 耐高溫氧化
鋼鐵基體表面的熱噴涂鋁涂層經(jīng)過(guò)擴(kuò)散滲鋁工藝的處理，在鋼鐵表面發(fā)生鋁原子和鐵原子的相互擴(kuò)散，形成能抗高溫氧化的鋁鐵合金層，可在900℃高溫下使用。
熱噴涂鋁涂層若加涂高分子材料作為封閉劑，則其耐蝕性將大大提高。表2-7及表2-8為金屬涂層防腐試驗(yàn)的幾個(gè)例子。
表2-7金屬噴涂層防腐試驗(yàn)（國(guó)內(nèi)）
序號(hào) | 試驗(yàn)單位 | 試驗(yàn)時(shí)間 | 試驗(yàn)內(nèi)容 | 主要結(jié)論 |
1 | 北京工業(yè)大學(xué) 原冶金部鋼鐵研究總院 | 1987年 | 裸金屬；線材火焰噴Al涂層、噴Zn涂層；電弧噴Al、噴Zn涂層及加封閉劑的鹽霧試驗(yàn)、CNSS試驗(yàn)。試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB6458-86 | （1） 裸金屬2h試驗(yàn)全部腐蝕 （2） 未封閉的Al、Zn涂層經(jīng)264h后，涂層表面出現(xiàn)白銹，但仍保護(hù)基體 （3） 加封閉劑的噴Al、Zn涂層防腐效果很好 |
2 | 北京工業(yè)大學(xué) 原冶金部鋼鐵研究總院 | 1987年 | 裸金屬及金屬噴涂層腐蝕率試驗(yàn)。試驗(yàn)方法：電化學(xué)測(cè)極化率曲線并計(jì)算腐蝕率。試驗(yàn)溫度：25℃，試驗(yàn)介質(zhì)：勝利油田辛三地區(qū)污水，主要是Cl-腐蝕 | 測(cè)定腐蝕率（mm/年）：20鋼0.070 線材火焰噴涂：Zn涂層0.107;Al涂層0.041 電弧噴涂；Zn涂層0.096;Al涂層0.075 |
表2-8金屬噴涂層防腐試驗(yàn)（國(guó)外）
序號(hào) | 試驗(yàn)單位 | 試驗(yàn)時(shí)間 | 試驗(yàn)內(nèi)容 | 主要結(jié)論 |
1 | 美國(guó)焊接學(xué)會(huì)（19年掛片試驗(yàn)） | 1953年發(fā)表 | 現(xiàn)場(chǎng)掛片，試樣：低碳鋼試樣噴Al、Zn涂層，共3936個(gè)試樣 | （1） 噴Al、Zn涂層，可保證基體（鋼）在海水、嚴(yán)懲海洋大氣及工業(yè)大氣中19年不銹 （2） 噴Al、Zn涂層外加封閉劑可大大延長(zhǎng)涂層壽命，達(dá)25年以上 |
2 | 前蘇聯(lián)11年及18年掛片試驗(yàn) | 1974年發(fā)表 | 礦井下含礦物水對(duì)噴Al、Zn涂層作用 | 噴Al、Zn涂層在含礦物水腐蝕條件下掛片試驗(yàn)，11年不銹 |
3 | 法國(guó)地下鐵道公司（10年掛片試驗(yàn)） | 1979年發(fā)表 | 噴Al、Zn涂層試樣，環(huán)境：海洋大氣、靜態(tài)海水、動(dòng)態(tài)水全浸或間浸 | （1） 噴Al、Zn涂層10年內(nèi)均未銹蝕 （2） 噴Al、Zn涂層外加封閉劑，10年以上仍完好 |
4 | 英國(guó)鋼鐵公司（15年掛片試驗(yàn)） | 噴Al、Zn涂層試樣，環(huán)境：工業(yè)大氣、海洋大氣、熱帶海洋大氣、海水間浸及全浸、淡水間浸及全浸 | （1） 熱帶海洋大氣，4年半后噴Zn層破壞，噴Al層完好 （2） 工業(yè)大氣及海洋全浸噴Al涂層優(yōu)于噴Zn層 （3） 淡水中，噴涂層（Al、Zn）+封閉層，效果更好 |
二、 熱噴涂鋁或鋅涂層的形成及結(jié)構(gòu)
1、 熱噴涂鋁或鋅涂層的形成
（1） 金屬線材火焰噴涂
以氧-乙炔焰為熱源，將金屬線材加熱至熔融或塑性狀態(tài)，在高速氣流（壓縮空氣）作用下，將霧化的金屬顆粒以高速打擊到工件表面，不斷沉積成涂層。塑性態(tài)金屬顆粒打擊到基體表面會(huì)變形。示意圖見(jiàn)圖2-20。
圖2-20金屬線材火焰噴涂
（2） 電弧噴涂
如圖2-21所示，在噴槍中，兩條金屬絲作為通電兩極間夾角θ=300～600，接觸后形成電弧，將絲熔化。由中間管子中吹出之高壓氣流（壓縮空氣）將熔融金屬霧化并噴射于工件上形成涂層。
圖2-21電弧噴涂
2、 熱噴涂鋁或鋅涂層結(jié)構(gòu)
熱噴涂鋁或鋅涂層結(jié)構(gòu)均為典型的層狀結(jié)構(gòu)。這是由于塑性態(tài)金屬顆粒不斷打擊到工件表面成為片狀所致，無(wú)數(shù)片狀顆料沉積靠“拋錨效應(yīng)”相互勾拉，形成層狀結(jié)構(gòu)的涂層。
鋁及鋅噴涂層孔隙率由金屬線材火焰噴涂一般為3%～8%；而電弧噴涂為3%以下。
金屬線材火焰噴鋁或鋅涂層與電弧噴涂鋁或鋅涂層結(jié)合強(qiáng)度及噴涂效率比較見(jiàn)表2-9。由表2-9可見(jiàn)，電弧噴涂涂層結(jié)合強(qiáng)度及噴涂效率均比金屬線材火焰噴涂要高得多。
三、 熱噴涂鋁或鋅涂層制備工藝
