本實用新型涉及一種防腐涂層結構，尤其涉及一種電弧噴涂復合防腐涂層結構，屬于防腐技術領域。
背景技術：
目前，隨著我國經(jīng)濟建設和國民經(jīng)濟的不斷快速發(fā)展，各類大型戶外鋼結構工程數(shù)量也迅速增加，但這些戶外鋼結構受自然環(huán)境作用很容易生銹而被腐蝕。每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一，其造成損失是十分巨大的。根據(jù)美國發(fā)布的第七次腐蝕損失調查報告顯示：1998年以來美國因腐蝕帶來的直接經(jīng)濟損失占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的3.1%。我國作為世界上鋼鐵產(chǎn)量做多的國家，每年因鋼鐵腐蝕而造成的損失約1億萬元，遠遠高于由于自然災害而造成的經(jīng)濟損失總和。因此，鋼材防腐一直是材料行業(yè)研究的課題。
電弧噴涂是目前最為常用的鋼結構長壽命防腐蝕方法，所用材料主要有Zn絲、Al絲及Zn-Al合金絲，它們對鋼結構件的保護機理包括：①封閉隔離作用；②通過涂層材料自我犧牲實現(xiàn)的陰極保護作用；③形成氧化膜起到鈍化保護的作用。但在實際應用過程中，還存在以下不足：
（1）Zn涂層的腐蝕產(chǎn)物易溶解，且會造成涂層起泡，降低涂層與鋼鐵基體的結合強度，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。
（2）Al涂層組織內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。
（3）電弧噴涂鋅鋁合金與鋼結構基體結合力不強，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。
綜上，雖然電弧噴涂技術具有經(jīng)濟性和防護效果好的優(yōu)勢而被廣泛應用于鋼結構的腐蝕防護，但是對于大型重要鋼結構件在服役期內免維護或少維護的要求，現(xiàn)有的金屬復合涂層技術已難以滿足，這就迫切需要研究開發(fā)新的防腐涂層結構。
技術實現(xiàn)要素：
針對上述現(xiàn)存的技術問題，本實用新型提供一種電弧噴涂復合防腐涂層結構，以達到耐候性好，服役期間內免維護，延長鋼結構使用壽命的目的。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種電弧噴涂復合防腐涂層結構，在鋼結構基材表面由里及外依次設有電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層，電弧噴涂鋁涂層，封閉漆涂層，以及面漆涂層。
所述電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層采用的絲材為鋅銅鈦合金絲，該絲材的組分及其重量百分數(shù)如下： Ti：0.25-0.4%、Cu：0.25-0.35%、余量為Zn，且Ti純度＞99.2%、Cu純度＞99.9%、Zn純度＞99.9%。進一步，該電弧噴涂鋁涂層的厚度為80-150μm。
對于上述鋅銅鈦合金絲材，從微觀角度可知：鈦元素固溶在鋅基體中，使得鋅銅鈦合金的晶粒更加細化，避免了高溫條件下晶粒過快粗化長大；同時銅元素在鋅銅鈦合金基體中彌散分布，起到很好的強化作用，有效地提高了合金的強度。并且，添加0.25-0.4%的鈦、0.25-0.35%的銅可獲得綜合性能最好的鋅合金，特別是鋅的純度越高，鋅銅鈦合金具有的物物理性能和機械性能越好?？傊~、鈦元素的加入，優(yōu)化了鋅合金內部金屬晶體結構，避免了晶間腐蝕發(fā)生，提高合金組織耐腐蝕性能，同時也改善了合金的物理機械性能，保證絲材的加工制作和施工應用。
所述電弧噴涂鋁涂層采用的絲材為鋁絲，Al純度為99.99%。進一步，鋅銅鈦合金絲和鋁絲直徑相等，鋁絲直徑為2mm或3mm。該電弧噴涂鋁涂層的噴涂工藝參數(shù)為：壓縮空氣壓0.6-0.7MPa，噴涂電壓 26-38V，噴涂電流120-280A，噴涂距離50-300 ㎜，厚度為50-100μm。
所述封閉漆涂層的干膜厚度為30-90μm。進一步，該層為涂裝一道環(huán)氧封閉漆。
所述面漆涂層的干膜厚度為50-100μm。進一步，該層為涂裝一道或二道氟碳面漆或聚氨酯面漆。
本實用新型各涂層的工作原理及優(yōu)點如下：
（A）電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層（陽極）與鋼結構基體（陰極）直接接觸，提供犧牲陽極的陰極保護作用。其次，鋅銅鈦電極電位比現(xiàn)有的鋅、鋁電極電位（﹣1.67V）更低，耐腐蝕性能更好。并且，該涂層與基材的平均結合力達到15Mpa，最高可達到20Mpa以上，即時在彎曲、沖擊或碰撞下，該涂層也能確保不脫落、不起皮、結合牢固、防腐長久有效。
（B）電弧噴涂鋁涂層采用鋁電弧噴涂在鋅銅鈦涂層上，并將鋅銅鈦涂層完全覆蓋。鋁涂層在大氣中生成致密的Al2O3鈍化膜，具有很高的穩(wěn)定性。
（C）封閉漆涂層采用封閉漆滲透到電弧噴涂鋁涂層孔隙中，與電弧噴涂鋁層成為一體，繼而對鋼結構基材起到隔離、屏蔽、防護的作用。不僅增大了電弧噴鋁涂層的電阻，也大大降低了其自腐蝕速率和電化學腐蝕速率。
當面漆涂層、封閉漆涂層相繼老化失效后，電弧噴涂鋁涂層在大氣中鈍化，生成致密的Al2O3鈍化膜，對腐蝕起到隔離作用；當鋁涂層老化失效后，其表面上沉淀白銹，進而電弧噴鋅銅鈦涂層以比較低的腐蝕速率進行自腐蝕，且腐蝕速率比鋁涂層的腐蝕速率要小，該層厚度逐漸減薄至局部鋼結構暴露時，開始對鋼結構進行電化學陰極保護。如此，大大地延長了鋼結構耐腐蝕的年限及使用壽命。
綜上所述，本實用新型采用電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層+電弧噴涂鋁涂層+封閉漆涂層+面漆涂層的復合防腐蝕涂層結構，鋁涂層和封閉漆涂層、面漆涂層一起保護鋅銅鈦合金涂層不受外界各種腐蝕介質的侵蝕，起到隔離和屏蔽的作用。防腐蝕年限可達到80-90年，耐蝕性、耐候性優(yōu)于現(xiàn)有復合涂層結構。并且，可顯著減少鋼結構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為本實用新型的結構示意圖；
圖中：1、鋼結構基材，2、電弧噴涂鋅銅鈦涂層，3、電弧噴涂鋁涂層，4、封閉漆涂層，5、面漆涂層。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
如圖1所示，本實用新型包括在鋼結構基材1表面由里及外依次設有電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層2，電弧噴涂鋁涂層3，封閉漆涂層4，以及面漆涂層5。其中，電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層采用的絲材為鋅銅鈦合金絲，該合金絲的組分及其重量百分數(shù)優(yōu)選：Ti：0.25-0.4%、Cu：0.25-0.35%、余量為Zn，且Ti純度＞99.2%、Cu純度＞99.9%、Zn純度＞99.9%。電弧噴涂鋁涂層3采用的絲材為鋁絲，Al純度為99.99%。
實施時，上述電弧噴涂鋅銅鈦合金涂層2采用的絲材可直接購于江蘇中礦大正工程技術有限公司研制的鋅銅鈦合金絲。該鋅銅鈦合金絲的制備工藝包括以下步驟：
（1）將一定量的鋅錠、銅、鈦加入工業(yè)爐中進行真空熔煉；
（2）再逐步添加鋅錠，直至全部熔化成鋅銅鈦合金溶液，加入精煉劑充分攪拌，靜置0.5-1h；
（3）將合金溶液進行保溫處理，溫度為400℃-600℃、保溫1-2小時；
（4）冷軋拉絲，絲材規(guī)格為Φ2㎜、Φ3㎜。
將上述制備好的鋅銅鈦合金絲分為6組，繼續(xù)實施不同厚度的本復合涂層結構，實施例1-6的步驟均如下：
（a）噴砂除銹：采用噴砂除銹的方法除去鋼結構基材1表面的銹蝕產(chǎn)物，處理后基材1的表面清潔度應達到Sa3級以上、表面粗糙度應達到Rz60-100μm。
（b）電弧噴涂：將鋅銅鈦合金絲放置在江蘇中礦大正表面工程技術有限公司研制的大功率二次霧化電弧噴涂成套設備（DGL-600）上，對鋼結構基材1表面進行噴涂，形成陽極型鋅銅鈦合金涂層2，該涂層厚度為50-100μm；間隔20-50分鐘，用同直徑的鋁絲作為電弧噴槍中的兩個電極，再噴涂一層金屬鋁涂層3，厚度為80-150μm。為了施工方便，所用鋁絲和鋅銅鈦絲的直徑相等，一般采用的直徑為2mm或3mm
其中，噴涂工藝參數(shù)為：壓縮空氣壓0.6-0.7MPa，噴涂電壓 26-38V，噴涂電流120-280A，噴涂距離50-300 ㎜。
（c）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，清除后3h內在鋁涂層3外表面涂裝一道或兩道環(huán)氧底漆進行封閉處理，以形成封閉漆涂層4，厚度為30-50μm。
（d）面漆涂裝：封閉漆涂層4在室溫下干燥至少24h且漆膜實干后，對封閉漆涂層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，該涂層厚度為50-80μm。
由上表1可知，對實施例1-6中在鋼結構基材1表面形成的復合涂層結構進行性能檢測，結果表明：復合涂層結構與鋼結構基材1的結合強度＞15MPa，7200h耐中性鹽霧試驗，復合涂層結構表面無紅色銹蝕產(chǎn)物、表面無起泡現(xiàn)象發(fā)生。
經(jīng)過現(xiàn)場的實際應用可知，本的復合防腐涂層體系結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，有效地延長鋼結構的使用壽命，防腐年限可達80-90年。