专利名称：钢箱梁桥面的防腐蚀涂层及喷涂方法
技术领域：
本发明涉及钢箱梁桥面的防腐蚀涂层及喷涂方法，尤其适用于钢箱梁桥面沥青混凝土铺装层下钢桥面板的长效防腐蚀保护。
背景技术：
钢箱梁桥面板自下而上由钢桥面板、防腐蚀涂层、封闭粘结层、沥青混凝土铺装层几部分组成。钢桥面板为正交异性结构，桥面钢板的正面为平整光滑的钢板平面，其上的防腐蚀涂层是钢桥面结构极为重要组成部分，防腐蚀涂层一方面覆盖在钢桥面板上对钢桥面进行防腐蚀保护，另一方面是粘结层和桥面沥青混凝土层铺装层能与钢桥面板紧密结合的依附层。如果防腐蚀涂层本身易腐蚀或它与钢桥面板结合不牢固，均会使钢桥面沥青混凝土铺装层在腐蚀和车载疲劳的共同作用下产生变形和开裂等病害。
钢箱梁桥面防腐蚀涂层主要利用屏蔽隔离和/或电化学阴极保护原理，防腐蚀涂层的制备工艺是在钢桥面钢板进行无尘抛丸或喷砂除锈，在其表面上涂刷形成60～200μm厚度的锌涂层。锌涂层主要有三种，分别是涂装无机富锌涂料形成的无机富锌涂层、涂装环氧富锌涂料形成的环氧富锌涂层、热喷涂形成的热喷锌涂层。锌涂层应用于钢桥面实现对钢桥面钢板的电化学阴极保护和屏蔽隔离作用，使钢桥面板获得长久有效的防腐蚀保护，但锌涂层用于钢桥面防腐蚀的致命缺点是其一，锌涂层的腐蚀产物为ZnO、Zn(HCO3)2、Zn5(CO3)2(OH)6等，当锌涂层腐蚀时大量可溶性锌腐蚀产物存在于防腐蚀涂层和粘结层界面，锌腐蚀产物使沥青粘结层和防腐蚀涂层界面之间相隔离或悬起，产生界面分层现象；其二，锌涂层本身与钢桥面板之间结合力低，在使用过程中锌涂层时有脱落现象。这种钢桥面板与防腐蚀涂层之间结合力低、因腐蚀产物存在使防腐蚀涂层与沥青粘结层之间界面不连续，使沥青混凝土铺装层下两个界面结合不连续而损伤，当在车载作用下，界面结合不连续处产生明显不均匀的应力—应变场，钢桥面沥青混凝土铺装层被悬起，腐蚀和疲劳共同作用下导致铺装层产生变形、严重时开裂现象。因此如果不解决防腐蚀锌涂层的腐蚀问题和锌涂层的结合力低问题，就无法根本解决钢箱梁桥面的腐蚀问题，在户外长期服役的钢桥面铺装层病害问题也一直会受到锌涂层界面腐蚀不连续的困扰。
发明内容
本发明的目的是根据已有技术中存在的不足之处，提供一种耐腐蚀、结合力强、追随性能好、使用寿命长的钢箱梁桥面的防腐蚀涂层及喷涂方法。
本发明的钢箱梁桥面防腐蚀涂层，防腐蚀涂层材料采用镍基合金镍锌、或镍铬、或镍铝、或镍铁合金，镍基合金中镍含量为30～85(wt％)。
所述的钢箱梁桥面防腐蚀涂层的喷涂方法a.制备镍基合金材料为丝状或粉末状，b.对钢箱梁桥面板除油污，然后采用全自动无尘抛丸除锈；c.用电弧喷涂、或超音速火焰喷涂、或氧乙炔火焰喷涂将丝状或粉末状镍基合金材料喷涂到经全自动无尘抛丸除锈钢箱梁桥面板上；钢箱梁桥面板防腐蚀涂层厚度大于100μm，涂层与钢桥板的结合力大于20Mpa，涂层的孔隙率低于20％。
所述钢箱梁桥面板全自动无尘抛丸除锈清洁度应达到Sa2.5～3级；表面粗糙度或铆纹深度达到40～100μm；所述电弧喷涂的电压为28～40V，电流160～260A，喷涂时压缩空气的气体压力0.5～0.6Mpa，喷涂压缩空气的气体流量3～5m3/min；所述超音速喷涂的氧—燃气比例在4.2～5.6之间，燃气气体为乙炔、或丙烷、或煤油，喷涂的粉末粒径-100～+200μm；所述氧乙炔火焰喷涂丝材状镍基合金，或粉末状镍基合金的粉末粒径-100～+200μm，喷涂时压缩空气气体压力大于0.6Mpa。所述的镍锌、镍铬、镍铝、镍铁合金防腐蚀涂层与钢箱梁桥面板的结合力应大于20Mpa，涂层的孔隙率低于20％，涂层腐蚀速率低于0.15μA/cm2。
本发明钢箱梁桥面的防腐蚀涂层及喷涂方法，涂层耐腐蚀性能好，其自身腐蚀速率很低、无可溶性涂层腐蚀产物堆积在防腐蚀涂层和沥青粘结层界面，不存在腐蚀产物使沥青粘结层和防腐蚀涂层之间相隔离或悬起，产生界面分层现象。涂层与钢箱梁桥面板以冶金结合为主，涂层结合力强、不产生防腐蚀涂层与钢桥面板相脱离问题。涂层使用寿命长久，在钢桥面沥青混凝土铺装层翻新或维修时，钢桥面镍基防腐蚀涂层不需要更换，仅需要更换沥青粘结层和沥青混凝土铺装层，缩短钢桥面检修时间。涂层制备方法与现有钢箱梁桥面的抛丸除锈工艺能很好衔接，适合钢桥面现场施工要求，适用性好。涂层具有与钢箱梁桥面板协调一致的热膨胀/收缩系数，随从性或追随性好，同时保持与粘结层优良结合，使粘结层具有缓冲效应，保持防腐蚀涂层与钢桥面板、防腐蚀涂层与粘结层之间无界面结合不连续，大大延长钢桥面铺装层使用寿命，也避免了由于防腐蚀涂层腐蚀引起钢桥面沥青混凝土铺装层变形和开裂病害问题的产生。本防腐蚀涂层与钢桥面具有高的结合力，避免因结合力不足导致防腐蚀涂层脱落现象，以及防腐蚀涂层脱落引起沥青混凝土铺装层病害产生。
本防腐蚀涂层性能评价见表1和表2，钢桥面防腐蚀涂层与钢桥面板结合力按照GB8642方法实验获得，涂层与钢桥面板结合力用超音速火焰喷涂方法获得较高的涂层结合力，电弧喷涂获得的涂层结合力中等、氧乙炔火焰喷涂获得的涂层结合力较低。动力气体压力越高，防腐蚀涂层结合力越高。
表1 喷涂涂层与钢桥面板结合力
表2 喷涂涂层腐蚀速率
具体实施方式
本发明钢箱梁桥面的防腐蚀涂层，采用镍基合金作为防腐蚀涂层，镍基合金可以是镍锌、镍铬、镍铝、或镍铁合金的一种，镍基合金中的镍含量为30～85(wt％)。选用镍锌合金，其镍的含量为60～85(wt％)；选用镍铬合金，其镍的含量为30～55(wt％)；选用镍铝合金，其镍的含量为50～85(wt％)；选用镍铁合金，其镍的含量为65～85(wt％)。
钢箱梁桥面的防腐蚀涂层的涂覆方法，将选择不同防腐蚀涂层的镍基合金加工成丝状或粉末状备用。钢箱梁钢桥面板基体材料是16Mn、Q235和桥梁耐候钢的一种，在钢箱梁桥面金属基体上涂刷有机溶剂或专用金属清洗剂，去除钢箱梁桥面金属基体上的油污染物，对去除油污的箱梁桥面金属基体采用全自动无尘抛丸除锈，使金属基体暴露出新鲜的金属光泽，且表面清洁度达到Sa2.5～3级，表面粗糙度或铆纹深度达到40～100μm。在4小时内完成防腐蚀涂层的制备。主要采用电弧喷涂、或超音速火焰喷涂、或氧乙炔火焰喷涂，将丝状或粉末状镍基合金材料喷涂到经无尘抛丸除锈钢箱梁桥面板上。电弧喷涂的电压为28～40V，电流160～260A，喷涂时压缩空气的气体压力0.5～0.6Mpa，喷涂压缩空气的气体流量3～5m3/min；超音速喷涂时氧—燃气比例在4.2～5.6之间，燃气气体为乙炔、或丙烷、或煤油，喷涂的粉末粒径-100～+200μm；氧乙炔火焰喷涂丝材状镍基合金，或粉末状镍基合金的粉末粒径-100～+200μm，喷涂时压缩空气气体压力大于0.6Mpa；镍锌、镍铬、镍铝、镍铁合金防腐蚀涂层与钢箱梁桥面板的结合力应大于20Mpa，钢箱梁桥面板防腐蚀涂层厚度大于100μm。涂层的孔隙率低于20％，涂层腐蚀速率低于0.15μA/cm2。
权利要求
1.一种钢箱梁桥面防腐蚀涂层，其特征在于防腐蚀涂层材料采用镍基合金镍锌、或镍铬、或镍铝、或镍铁合金，镍基合金中的镍含量为30～85(wt％)。
2.根据权利要求1所述的钢箱梁桥面防腐蚀涂层的喷涂方法，其特征在于a.制备镍基合金材料为丝状或粉末状，b.对钢箱梁桥面板除油污，然后采用全自动无尘抛丸除锈；c.用电弧喷涂、或超音速火焰喷涂、或氧乙炔火焰喷涂将丝状或粉末状镍基合金材料喷涂到经全自动无尘抛丸除锈钢箱梁桥面板上；钢箱梁桥面板防腐蚀涂层厚度大于100μm，涂层与钢桥板的结合力大于20Mpa，涂层的孔隙率低于20％。
3.根据权利要求2所述的钢箱梁桥面防腐蚀涂层的喷涂方法，其特征在于所述钢箱梁桥面板全自动无尘抛丸除锈清洁度应达到Sa2.5～3级；表面粗糙度或铆纹深度达到40～100μm。
4.根据权利要求2所述的钢箱梁桥面防腐蚀涂层的喷涂方法，其特征在于所述电弧喷涂的电压为28～40V，电流160～260A，喷涂时压缩空气的气体压力0.5～0.6Mpa，喷涂压缩空气的气体流量3～5m3/min。
5.根据权利要求2所述的钢箱梁桥面防腐蚀涂层的喷涂方法，其特征在于所述超音速喷涂的氧—燃气比例在4.2～5.6之间，燃气气体为乙炔、或丙烷、或煤油，喷涂的粉末粒径-100～+200μm。
6.根据权利要求2所述的钢箱梁桥面防腐蚀涂层的喷涂方法，其特征在于所述氧乙炔火焰喷涂丝材状镍基合金，或粉末状镍基合金，粉末粒径-100～+200μm，喷涂时压缩空气气体压力大于0.6Mpa。
7.根据权利要求1所述的钢桥面防腐蚀涂层，其特征在于所述的镍锌、镍铬、镍铝、镍铁合金防腐蚀涂层与钢箱梁桥面板的结合力应大于20Mpa，涂层的孔隙率低于20％，涂层腐蚀速率低于0.15μA/cm2。
全文摘要
一种钢箱梁桥面的防腐蚀涂层及喷涂方法，采用镍含量为30～85(wt％)的镍基合金镍锌、或镍铬、或镍铝、或镍铁合金作为防腐蚀涂层材料；将所选的镍基合金材料加工为丝状或粉末状备用；对钢箱梁桥面板除油污，然后采用全自动无尘抛丸除锈；用电弧喷涂、或超音速火焰喷涂、或氧乙炔火焰喷涂将丝状或粉末状镍基合金材料喷涂到经全自动无尘抛丸除锈钢箱梁桥面板上；钢箱梁桥面板防腐蚀涂层厚度大于100μm，涂层与钢桥板的结合力大于20MPa，涂层的孔隙率低于20％；该防腐蚀涂层耐腐蚀性能好，使用寿命长，该防腐蚀涂层与钢箱梁桥面钢板和沥青混凝土铺装层均保持较高的结合性能，与钢箱梁桥面钢板有较好的追随性，在本技术领域内具有广泛的实用性。
文档编号C23C24/08GK101045995SQ20071002212
公开日2007年10月3日 申请日期2007年4月30日 优先权日2007年4月30日
发明者沈承金, 明图章, 强颖怀, 张健康, 胡光伟, 欧雪梅, 赵宇龙, 耿欧, 王晓虹 申请人:中国矿业大学