随着我国经济社会的不断进步和交通工程建设节奏的加快,对钢桥梁的耐久性提出了更高的要求,高效施工设备和长效防腐涂层体系也正备受重视。本文设计和试验了高效多雾化电弧喷枪,解决了传统喷涂设备工效低和喷幅窄、且涂层附着力低、厚度不均匀和质量不稳定的难题;针对国内对电弧喷涂封闭涂层缺乏研究的现状,研制了电弧喷涂层纳米改性环氧封闭涂料,提出了二步法制备纳米封闭涂料的工艺方法,探讨了电弧喷涂层纳米改性环氧封闭涂料的封闭机理和耐蚀性机理;设计了电弧喷涂纳米封闭复合涂层体系,通过电弧喷涂阳极性金属涂层和纳米封闭有机涂层的协同作用,显著提高了复合涂层的耐蚀性和结合强度,具有涂层附着力高、防腐蚀寿命长、寿命周期成本低的特点,为钢桥梁的耐久性和安全性提供有力的技术保障,具有重要的工程应用价值。针对钢箱梁大平面喷涂施工对机械化高效喷涂的要求,通过多次雾化射流技术研究,研制了高效多雾化电弧喷枪,与机械化喷涂工装配套形成的高效多雾化电弧喷涂系统,与现在通用的普通电弧喷涂设备相比,喷涂电流提高1倍(达到700A)、喷涂速度提高2倍(达到78kg/h)、喷涂幅宽提高2倍(有效幅宽达140mm)、涂层附着力提高40%、涂层厚度分布更均匀、涂层质量更稳定。针对电弧喷涂层多孔隙的固有特性和高渗透性封闭涂料有效封孔的要求,研究了多种纳米氧化物粉体的表面改性和在环氧树脂涂料中的分散技术,提出了先制备多种纳米材料杂化的浓缩浆再制备纳米改性环氧封闭涂料的二步法工艺,制备了纳米改性环氧封闭涂料(发明专利公开号CN 1887992A),具有粘度低、渗透性好、封孔能力强、涂层附着力高、涂层致密、耐蚀性好等特点。通过试验研究分析了纳米改性封闭涂料对电弧喷涂层的双重封闭作用机理,用电化学阻抗谱(EIS)研究了电弧喷涂纳米封闭复合涂层的防腐蚀机理。纳米颗粒能改善封闭剂对基体的渗透性能,能充分渗透至电弧喷涂层孔隙内,涂层致密,与基体结合力提高,具有很好的物理隔离封闭作用。封闭涂料中的防锈颜料与电弧喷涂锌/铝金属发生化学反应,生成耐蚀的磷酸盐钝化膜,不仅更好地封闭了电弧喷涂层的孔隙,也进一步提高了复合涂层的结合力和耐蚀性。纳米材料的加入改善了涂层的电化学性能,对基体金属的腐蚀防护作用明显。针对钢桥梁的长寿命防腐要求,首次设计和应用了电弧喷涂纳米封闭复合涂层体系(CN101451243A),采用电弧喷涂金属防腐层和纳米封闭有机涂层的联合保护可起到最佳协同效应,显著提高复合涂层的耐蚀性和结合强度,具有涂层附着力高、防腐寿命长、寿命周期成本低的特点,在多座桥梁工程获得成功应用。