金屬熱噴涂是利用某種形式的熱源將金屬噴涂材料加熱，使之形成熔融狀態的微粒，這些微粒在動力的作用下，以一定的速度沖擊并沉附在基體表面上，形成具有一定特性的金屬涂層。水工鋼結構件等基體材料的表面，經過熱噴涂技術處理，得到了耐腐蝕、耐磨蝕的金屬保護涂層，從而增強水工鋼結構件耐腐、耐磨的性能。

可用于金屬噴涂的材料較多，如鋅、不銹鋼等。其中不銹鋼涂層具有耐磨損及保護周期長等特點；鋅涂層不僅具有覆蓋、耐腐蝕作用，更重要的是具有陰極保護功能（原電池原理）。它們是水工鋼結構防腐噴涂的重要材料，因此得到廣泛應用。

隨著國家南水北調工程的實施，水工鋼結構的使用將會迅速增加，研究開發一種新型的水工鋼結構防腐技術，對降低工程造價、延長工程壽命十分重要。為此，將上述兩種金屬涂層各有的優勢互補，在同一工件基體上疊加噴涂，先用鋅涂層作為底層，再用不銹鋼涂層作為面層，最終形成階梯涂層，運用到水工鋼結構中，經過大量研究與試驗獲得了既經濟、又滿意的防腐效果。

一、熱噴涂金屬階梯涂層工藝流程

１鋼結構表面處理：熱噴涂金屬階梯涂層防腐工藝的除銹打糙和噴鋅、噴不銹鋼涂層一樣，首先由空壓機提供噴砂動力。在壓縮空氣的作用下，將經過篩選的帶有棱角的石英砂??經過砂桶、膠管砂氣混合后，高速沖擊工件表面，除去了基體表面的銹等氧化物達到使基體表面凹凸不平的目的。

２熱噴涂鋅：主要設備有：壓縮空氣系統，氧氣、乙炔系統，金屬氣噴槍及膠管等設備。其原理是：以噴槍中的壓縮空氣為原動力，在驅動裝置推動下，鋅絲通過噴嘴，在氧－乙炔焰的加熱下，成為熔融體，借壓縮空氣使之霧化成微粒并噴射到工件上，形成熱噴涂鋅保護層。由于噴砂后的基體表面凹凸不平??散熱收縮后的金屬涂層能牢固地附在工件表面。

３噴涂不銹鋼：主要設備同噴鋅，但金屬氣噴槍應選用中速槍，一般在高速槍基礎上改進，更換部分零配件即可使用。工作原理同上，只是鋅、不銹鋼兩者熔點不同，故應調整好氧－乙炔焰的用量。

４涂裝環氧云鐵，封閉底漆，涂裝ＡＣ－５氯化橡膠鋁粉面漆。涂裝方法：采用手工刷涂結合空氣噴涂方法。要求無刷痕、無起泡、無流掛、無漏噴，外觀呈銀灰色，整潔，勻稱一致。

二、應用

2002年4月，江蘇省三河閘鋼結構防腐公司在國家重點工程淮河入海水道濱海樞紐立交地涵水工鋼結構防腐中應用了該技術。

１選材

根據設計要求，鋅絲使用的是上海生產的?h３ｍｍ，純度為９９．９９％，熔點為４２０℃。外觀色鮮亮，圓度勻，表面無毛刺，無劃痕，無氧化皮。塑料紙、布條雙層外包裝完好。

不銹鋼絲使用的是上海生產的?h２ｍｍ的鐵素體不銹鋼絲。其主要成分是：鉻（Ｃｒ）含量１８％，鎳（Ｎｉ）９．０％，錳（Ｍｎ）１．２５％，熔點為１２００Ｏ℃。外觀無劃痕、毛刺、無氧化皮、外包裝完好。

２主要技術控制

（１）金屬氣噴槍：噴鋅選用高速槍，噴槍嘴為?h３．２ｍｍ，空氣帽用?h６．５ｍｍ，噴不銹鋼時選用中速槍，噴槍嘴為?h２．２ｍｍ，空氣帽為?h６．０ｍｍ，應更換蝸輪蝸桿。

（２）氧氣壓力和乙炔壓力調整：因鋅與不銹鋼熔點不同，噴涂時氧—乙炔用量應作相應調整，噴鋅時氧氣壓力為５～６ｋｇ／ｃｍ２，乙炔壓力為０．８～１．２ｋｇ／ｃｍ２，火焰調整為中性或偏碳化，使鋅絲在噴槍口被火焰熔融形成錐形霧束噴射到閘門上；噴不銹鋼時氧氣壓力６～８ｋｇ／ｃｍ２，乙炔壓力１．４～１．５ｋｇ／ｃｍ２，使不銹鋼絲在噴槍口被氧—乙炔火焰熔化后，形成錐形微粒束，噴射到鋼閘門上。

（３）進絲速度控制：由于鋅絲熔點較低，使用高速噴槍，進絲速度調整為３～４ｍ／ｍｉｎ；不銹鋼絲熔點較高，使用中速噴槍，進絲速度調整為２～３ｍ／ｍｉｎ。
（４）噴射距離與角度掌握：這兩個參數直接影響噴涂質量緊密度，經過對比，噴鋅距離取１５～２０ｃｍ，噴不銹鋼距離取２０～３０ｃｍ；噴鋅在平面部位角度取１０°～３０°，在一些困難的地方也可以放到４０°。噴不銹鋼取１０°～２０°，這樣就避免了因角度過大而導致噴涂層結構松散、脫落現象的發生。

３噴涂效果

階梯涂層底層——鋅層顆粒較細，涂層均勻，孔隙小，密實性好，鋅層厚度達到設計要求，由于鋅層的厚度僅為原來的一半，附著力強，不銹鋼涂層覆蓋其上，呈灰黑色，顆粒較粗，孔隙大，但堅硬、耐磨，因疊加噴涂厚度僅是原來的一半，故附著力也好，對鋅層有很好的保護作用，再采用環氧云鐵涂料封閉，用氯化橡膠鋁粉漆作面漆，防水、防滲性能好。經水利部上海勘測設計院和江蘇省質量檢測中心對各道工序分別檢測，熱噴涂金屬階梯涂層質量優良，滿足設計要求。

三、與常用噴涂技術的對比及試驗

１質量對比

（１）噴鋅

三河閘鋼結構防腐公司自１９７５年成立以來，其鋼結構噴鋅防腐工藝多次獲獎，長期在長江葛洲壩、甘肅碧口電站、塞內加爾國家體育中心等數十個國內外重大工程承接鋼結構噴鋅防腐工程，幾十年成功的施工經驗證明??水工鋼結構噴鋅防腐工藝的保護周期為１５年左右，它的優點是??防腐性能可*穩定，效果良好，防滲透性強，缺點是表面硬度較差，耐磨性不足，抗破壞性弱。

（２）噴涂不銹鋼

根據國內外有關資料顯示，不銹鋼的噴涂層保護周期為４５年左右，其優點是硬度高，耐磨性好，強度大，抗破壞性良好，缺點是噴涂防腐效果較差、易銹蝕、無陰極保護功能，表面粗糙、滲水性強，覆蓋密實性差，易剝落。

（３）熱噴涂金屬階梯涂層

該工藝是逐步發展起來的防腐新技術，但在水下水工鋼結構防腐中尚未被廣泛應用，為檢驗這種新技術的防腐效果，做了一個試驗：

將采用噴鋅（Ａ）板、噴不銹鋼（Ｂ）板和金屬階梯涂層防腐的（Ｃ）板三塊鋼結構試板（Ａ板噴鋅厚度１６０μｍ，Ｂ板噴不銹鋼厚度１６０μｍ??Ｃ板噴鋅厚度８０μｍ、噴不銹鋼厚度亦８０μｍ）同時浸入水中，數天后取出。

結果，Ａ板表面基本無變化，用小錘輕輕擊打，鋅層受撞擊、摩擦變形、移位，表面受擊部位裸露。

Ｂ板表面基本銹蝕，銹水從不銹鋼表層的粗糙裂縫中滲出（因其未磨光，在水工鋼結構防腐中不可能磨光，否則不但施工困難且造價將數倍上漲），用小錘輕輕擊打不銹鋼表層，受擊部分銹斑剝落，可見該工藝由于涂層孔隙大，透水性強，鋼結構表面仍與水接觸而銹蝕，故無法滿足水工鋼結構水下防腐的需要。

Ｃ板表面，完好如初，無銹蝕，用小錘輕輕擊打不銹鋼表層無磨損、剝落，不變形。由此可見，熱噴涂金屬階梯涂層防腐效果良好。

２經濟效益對比

單獨選用噴涂不銹鋼工藝防腐，初始投資成本較之選用噴鋅高，其不銹鋼涂層堅硬、耐摩擦，保護周期可達４５年之久，但對水工鋼結構水下工程防腐并不適用。

單獨選用噴鋅工藝防腐，雖然初始投資較之比選用不銹鋼和熱噴涂金屬階梯涂層防腐工藝低，但鋅層耐磨性能差，保護周期僅１５年，特別是閘門水線附近等一些經常受摩擦、沖刷部位，鋅層保護周期將更短，４５年需重復噴涂３次以上，工程壽命周期成本隨之增高。
熱噴涂金屬階梯涂層防腐技術，涂層耐磨損，外觀整潔，覆蓋均勻、密實，保護周期長，防腐性能好，抗破壞性強，不需組織二次施工，顯著降低了工程壽命周期成本。是首選的水工鋼結構防腐技術。

我國江河湖泊眾多，海岸線較長、水利工程較多，同時南水北調等工程亦將修建大量的水工建筑物，水工鋼結構防腐工作面廣量大。水工鋼閘門各部分運行過程中，在水上、水下、水線受腐蝕與破壞程度均不一樣，磨損程度不一，閘門滾輪、軌道等埋件受滾輪摩擦，保護層極易損壞。熱噴涂金屬階梯涂層防腐技術經濟、實用，又能達到預期的效果，故應大力推廣使用。