文/孫從征·濰坊東方鋼管有限公司

　　高秀麗·濰坊市寒亭區文物保管所

孫從征

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

　　高速公路護欄不僅是出行的一道安全屏障，更是點綴路途的靚麗風景。鋼鐵護欄產品的發展，已經經歷了4次更新換代。

　　第一代是熱鍍鋅護欄，借助鍍鋅層的犧牲陽極保護作用，使鋼鐵的使用壽命延長了10年以上。但鍍鋅層在戶外暴露幾個月以后，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，尤其在高溫、高濕、海洋等氣候下，鍍鋅層的腐蝕特別快，由此誕生第二代護欄產品涂敷聚乙烯護欄。

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

　　再后來，為進一步提高護欄的防腐性，又出現了“熱鍍鋅+噴涂聚酯”雙防腐的第三代護欄產品，聚酯涂層將鍍鋅層與外部環境隔離，使護欄的使用壽命又延長了10年以上。

　　公路護欄的第三代產品，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新，在行業內首先推出“熱鍍鋅十浸漬聚乙烯”雙防腐的第四代產品，借助聚乙烯的重防腐性能，很好的解決了高速護欄在海洋、化工業區等特殊環境下的使用壽命問題。改性聚乙烯涂料以其優良的耐酸堿鹽、紫外照射、自清潔等性能，使護欄的使用壽命比第三代產品至少延長10年以上。

　　國際性難題

　　相較于前三代產品，“ 熱鍍鋅十浸漬聚乙烯”產品的生產難度要更高。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，涂層基本沒有附著力；聚乙烯是一種非極性材料，與金屬的化學鍵合力非常低，通常只用于沒有附著力要求的冰箱儲物筐、電纜外皮等等；聚乙烯浸漬涂裝時，要將熱鍍鋅工件預先加熱到250℃ 以上，一般的前處理轉化膜都會遭到不同程度的破壞。這三個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品推廣的關鍵因素。

　　熱鍍鋅上涂敷聚乙烯涂層，剛涂敷完畢時，附著力很好（短期附著力好），劃格法測試能達到1級甚至0級，但長期附著力卻相差很大。有的產品經過幾個月甚至是幾周，附著力就會表現出明顯的下降（長效附著力差），嚴重的，在涂敷完幾小時就會出現附著力消退，表現為局部或整體涂層出現起鼓、脫落等現象。而有部分產品經過幾年甚至十幾年附著力都沒有問題。由此可見，這種產品的工藝并非不可行，而是不穩定。

　　2008年，通過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欄生產廠家，所產護欄經過幾年的使用，分別出現了不同程度涂層附著力問題，如圖1所示。有的廠家60%以上的產品出現了涂層起鼓、脫落，有些甚至90%以上的產品都出現了這些問題。而銷量最大的東方鋼管，也有10%左右的產品出現了附著力減退。

　　通過與美國客戶、專家交流，在熱鍍鋅上涂敷各種熱塑性涂層，己經被行業界所否定，因為附著力是最大的門檻，已被列為國際性難題。

高速公路護欄涂層局部脫落

　　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多萬元的檢驗檢測儀器設備，采用六西格瑪的持續改進模式，對這種產品的整個工藝流程進行了全面的評估和分析。通過不同前處理方式、不同粉末類型、不同浸漬工藝條件的對比分析，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，要進行前處理，在鋅表面形成一層轉化膜，然后再與聚乙烯層結合。聚乙烯的非極性結構，決定了它與任何轉化膜都不具有結合力，因麗需要對聚乙烯進行改性，混煉一部分接支聚乙烯，以形成具備與轉化膜具有較強化學鍵力的極性的羰基宮能團。因此，涂層附著力的好壞，取決于以下四個因素。

　　（1）轉化膜與鍍鋅層結合力要好。

　　（2）轉化膜與聚乙烯接支的羰基具有良好的化學鍵力。

　　（3）轉化膜具有300℃ 以上的受熱穩定性。

　　（4）轉化膜具有持久穩定性（長效附著力）。

　　這四個因素缺一不可，否則都會出現短期附著力好，但過一段時間附著力消失的問題。

　　而目前行業內針對熱鍍鋅的前處理，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，關鍵是工仵加熱過程中重新形成氧化膜，涂層與基體的結含僅為物理結合，未形成有效的化學鍵，短期附著力好，長效附著力最差，不適合浸漬涂裝，只可用于不預熱的噴涂生產。

　　第二代為磷化，效率高成本低，但普通鋅系磷化液達不到要求，主要是熱鍍鋅的磷化膜極性略差，與聚乙烯結合力不足。鐵系磷化液附著力要比鋅系高很多，因為鐵原子電子層排布存在一個空軌道，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，但結構存在缺陷，長效附著力非常差。這種工藝雖然現在很多較大的浸塑護欄廠家還在使用，但附著力問題也一直在不間斷地發生，就是這個原因造成。

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

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