文/孫從征·濰坊東方鋼管有限公司

　　高秀麗·濰坊市寒亭區(qū)文物保管所

孫從征

　　前處理工藝的選型和前處理槽液的維護(hù)，是保證鍍鋅層涂裝附著力的關(guān)鍵，本文簡(jiǎn)述了解決附著力衰退的方法。

　　高速公路護(hù)欄不僅是出行的一道安全屏障，更是點(diǎn)綴路途的靚麗風(fēng)景。鋼鐵護(hù)欄產(chǎn)品的發(fā)展，已經(jīng)經(jīng)歷了4次更新?lián)Q代。

　　第一代是熱鍍鋅護(hù)欄，借助鍍鋅層的犧牲陽(yáng)極保護(hù)作用，使鋼鐵的使用壽命延長(zhǎng)了10年以上。但鍍鋅層在戶外暴露幾個(gè)月以后，金屬光澤逐漸消失，鍍層變黑變暗，夜間、霧天行車不易被察覺(jué)，尤其在高溫、高濕、海洋等氣候下，鍍鋅層的腐蝕特別快，由此誕生第二代護(hù)欄產(chǎn)品涂敷聚乙烯護(hù)欄。

　　聚乙烯涂料具有優(yōu)良的耐酸堿鹽腐蝕性，且可以調(diào)成各種顏色，既達(dá)到了防腐的要求，又具有一定的裝飾性，得到了迅速推廣。

　　再后來(lái)，為進(jìn)一步提高護(hù)欄的防腐性，又出現(xiàn)了“熱鍍鋅+噴涂聚酯”雙防腐的第三代護(hù)欄產(chǎn)品，聚酯涂層將鍍鋅層與外部環(huán)境隔離，使護(hù)欄的使用壽命又延長(zhǎng)了10年以上。

　　公路護(hù)欄的第三代產(chǎn)品，雖然防腐性較前兩代顯著提高，但由于聚酯粉末不屬于重防腐類涂料，因而防腐性并不是最好的，再加上厚度較薄，在酸堿鹽等氣候下壽命打折。濰坊東方鋼管公司大膽創(chuàng)新，在行業(yè)內(nèi)首先推出“熱鍍鋅十浸漬聚乙烯”雙防腐的第四代產(chǎn)品，借助聚乙烯的重防腐性能，很好的解決了高速護(hù)欄在海洋、化工業(yè)區(qū)等特殊環(huán)境下的使用壽命問(wèn)題。改性聚乙烯涂料以其優(yōu)良的耐酸堿鹽、紫外照射、自清潔等性能，使護(hù)欄的使用壽命比第三代產(chǎn)品至少延長(zhǎng)10年以上。

　　國(guó)際性難題

　　相較于前三代產(chǎn)品，“ 熱鍍鋅十浸漬聚乙烯”產(chǎn)品的生產(chǎn)難度要更高。眾所周知，鋅是一種比較活潑的金屬，常溫條件下表面極易形成一層致密的氧化膜，直接涂裝，涂層基本沒(méi)有附著力；聚乙烯是一種非極性材料，與金屬的化學(xué)鍵合力非常低，通常只用于沒(méi)有附著力要求的冰箱儲(chǔ)物筐、電纜外皮等等；聚乙烯浸漬涂裝時(shí)，要將熱鍍鋅工件預(yù)先加熱到250℃ 以上，一般的前處理轉(zhuǎn)化膜都會(huì)遭到不同程度的破壞。這三個(gè)因素決定了在熱鍍鋅上涂敷聚乙烯，附著力最難保證，涂裝工藝是制約這種產(chǎn)品推廣的關(guān)鍵因素。

　　熱鍍鋅上涂敷聚乙烯涂層，剛涂敷完畢時(shí)，附著力很好（短期附著力好），劃格法測(cè)試能達(dá)到1級(jí)甚至0級(jí)，但長(zhǎng)期附著力卻相差很大。有的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)幾個(gè)月甚至是幾周，附著力就會(huì)表現(xiàn)出明顯的下降（長(zhǎng)效附著力差），嚴(yán)重的，在涂敷完幾小時(shí)就會(huì)出現(xiàn)附著力消退，表現(xiàn)為局部或整體涂層出現(xiàn)起鼓、脫落等現(xiàn)象。而有部分產(chǎn)品經(jīng)過(guò)幾年甚至十幾年附著力都沒(méi)有問(wèn)題。由此可見，這種產(chǎn)品的工藝并非不可行，而是不穩(wěn)定。

　　2008年，通過(guò)高速公路方面反饋的信息，銷量最大的前幾名熱鍍鋅浸塑護(hù)欄生產(chǎn)廠家，所產(chǎn)護(hù)欄經(jīng)過(guò)幾年的使用，分別出現(xiàn)了不同程度涂層附著力問(wèn)題，如圖1所示。有的廠家60%以上的產(chǎn)品出現(xiàn)了涂層起鼓、脫落，有些甚至90%以上的產(chǎn)品都出現(xiàn)了這些問(wèn)題。而銷量最大的東方鋼管，也有10%左右的產(chǎn)品出現(xiàn)了附著力減退。

　　通過(guò)與美國(guó)客戶、專家交流，在熱鍍鋅上涂敷各種熱塑性涂層，己經(jīng)被行業(yè)界所否定，因?yàn)楦街κ亲畲蟮拈T檻，已被列為國(guó)際性難題。

高速公路護(hù)欄涂層局部脫落

　　追根尋源

　　為破解這一難題，我公司集中了所有的防腐專家力量，添置300多萬(wàn)元的檢驗(yàn)檢測(cè)儀器設(shè)備，采用六西格瑪?shù)某掷m(xù)改進(jìn)模式，對(duì)這種產(chǎn)品的整個(gè)工藝流程進(jìn)行了全面的評(píng)估和分析。通過(guò)不同前處理方式、不同粉末類型、不同浸漬工藝條件的對(duì)比分析，最后鎖定主要影響因素為涂塑的前處理工藝。

　　熱鍍鋅在涂敷前，要進(jìn)行前處理，在鋅表面形成一層轉(zhuǎn)化膜，然后再與聚乙烯層結(jié)合。聚乙烯的非極性結(jié)構(gòu)，決定了它與任何轉(zhuǎn)化膜都不具有結(jié)合力，因麗需要對(duì)聚乙烯進(jìn)行改性，混煉一部分接支聚乙烯，以形成具備與轉(zhuǎn)化膜具有較強(qiáng)化學(xué)鍵力的極性的羰基宮能團(tuán)。因此，涂層附著力的好壞，取決于以下四個(gè)因素。

　　（1）轉(zhuǎn)化膜與鍍鋅層結(jié)合力要好。

　　（2）轉(zhuǎn)化膜與聚乙烯接支的羰基具有良好的化學(xué)鍵力。

　　（3）轉(zhuǎn)化膜具有300℃ 以上的受熱穩(wěn)定性。

　　（4）轉(zhuǎn)化膜具有持久穩(wěn)定性（長(zhǎng)效附著力）。

　　這四個(gè)因素缺一不可，否則都會(huì)出現(xiàn)短期附著力好，但過(guò)一段時(shí)間附著力消失的問(wèn)題。

　　而目前行業(yè)內(nèi)針對(duì)熱鍍鋅的前處理，主要有三代工藝。

　　第一代為拋丸或噴砂，這種方式效率低成本高，關(guān)鍵是工仵加熱過(guò)程中重新形成氧化膜，涂層與基體的結(jié)含僅為物理結(jié)合，未形成有效的化學(xué)鍵，短期附著力好，長(zhǎng)效附著力最差，不適合浸漬涂裝，只可用于不預(yù)熱的噴涂生產(chǎn)。

　　第二代為磷化，效率高成本低，但普通鋅系磷化液達(dá)不到要求，主要是熱鍍鋅的磷化膜極性略差，與聚乙烯結(jié)合力不足。鐵系磷化液附著力要比鋅系高很多，因?yàn)殍F原子電子層排布存在一個(gè)空軌道，可以與接枝的羰基軌道形成雜化，大幅度提高了附著力水平。但隨著磷化液的使用，熱鍍鋅中的Pb、Si、Al 等有害元素滲入磷化液，造成磷化液中毒，形成“假磷化膜”,外觀與正常磷化膜相似，但結(jié)構(gòu)存在缺陷，長(zhǎng)效附著力非常差。這種工藝雖然現(xiàn)在很多較大的浸塑護(hù)欄廠家還在使用，但附著力問(wèn)題也一直在不間斷地發(fā)生，就是這個(gè)原因造成。

　　第三代為氧化鈍化，這種工藝有很多種，有的采用陽(yáng)極氧化（效率很低），有的采用鉻系鈍化（不環(huán)保），這些方式雖然可以避免熱鍍鋅中有毒成份破壞槽液，但是轉(zhuǎn)化膜的耐熱性較差，200℃ 以上就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重破壞，長(zhǎng)效附著力也不理想。

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