破解之路

　　我們反復(fù)對(duì)比了前三代前處理的長(zhǎng)效附著力效果，發(fā)現(xiàn)拋丸效果最差，長(zhǎng)效附著力在2個(gè)月至2年之間；磷化與氧化鈍化接近，長(zhǎng)效附著力可達(dá)到1~5年，但磷化液一旦失調(diào)，長(zhǎng)效附著力僅為1~3個(gè)月。

　　鑒于以上結(jié)論，必須開發(fā)新的前處理工藝，才能解決熱鍍鋅涂敷聚乙烯涂層的長(zhǎng)效附著力問題。

　　硅烷偶聯(lián)劑是近些年研究比較熱門的一種前處理方式，具有很多優(yōu)點(diǎn)。

　　（1）環(huán)保。主要成分是有機(jī)硅，不含磷、鉻等元素，可以直接排放。

　　（2）無(wú)渣。與磷化液不同，硅烷偶聯(lián)劑在反應(yīng)過(guò)程中不會(huì)形成沉渣，使用調(diào)整方便。

　　（3）附著力好。硅烷含有兩個(gè)功能團(tuán)，一個(gè)可以與金屬及其氧化物形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵，另一端可以與有機(jī)涂料形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵，且硅烷轉(zhuǎn)化膜呈立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，耐熱、耐久。

　　硅烷偶聯(lián)劑的第三條優(yōu)點(diǎn)，成為熱鍍鋅浸漬涂裝前處理的最佳備選工藝。我們集中骨干研發(fā)力量，根據(jù)我們的熱鍍鋅層的結(jié)構(gòu)與組成，開發(fā)了適合我們的專用硅烷偶聯(lián)劑，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室小樣試驗(yàn)，得出如下的結(jié)論：

　　（1）硅烷轉(zhuǎn)化膜經(jīng)過(guò)300℃ 、30min的烘烤加熱，表面顯微結(jié)構(gòu)基本未發(fā)生轉(zhuǎn)變，顯示出良好的耐熱穩(wěn)定性。

　　（2）將處理好的工件置于高低溫交變環(huán)境中（-30~95℃ ）1個(gè)月，表面顯微結(jié)構(gòu)未觀測(cè)出明顯變化，顯示出良好的抗交變環(huán)境的耐久穩(wěn)定性。

　　（3）浸塑聚乙烯涂層后，進(jìn)行了長(zhǎng)效附著力試驗(yàn)，在其他前處理方式出現(xiàn)明顯的附著力下降的時(shí)間內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)附著力有任何的下降跡象，顯示出良好的長(zhǎng)效附著力。

　　但隨著硅烷偶聯(lián)劑的使用，我們同樣發(fā)現(xiàn)硅烷轉(zhuǎn)化膜的顯微結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了一些缺陷，長(zhǎng)效附著力測(cè)試有下降跡象，但電鍍鋅層在硅烷處理過(guò)程中未出現(xiàn)這種現(xiàn)象，這說(shuō)明是熱鍍鋅層里的某些元素或溶到槽液中的某些元素造成了結(jié)構(gòu)缺陷。經(jīng)分析，仍然是Pb、Si、Al等元素溶入溶液并達(dá)到一定濃度后，造成了槽液老化，然后出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)缺陷。

圖2 在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備

　　這些“有毒”元素，可以通過(guò)堿式陽(yáng)離子交換樹脂得到有效去除，為確保工藝穩(wěn)定，我們采取了如下兩種措施：

　　（1） 安裝有毒元素在線監(jiān)測(cè)自動(dòng)維護(hù)設(shè)備（見圖2），時(shí)刻監(jiān)控槽液狀態(tài)，當(dāng)任何一種有毒元素達(dá)到規(guī)定的濃度上限時(shí)，立即啟動(dòng)清理系統(tǒng)進(jìn)行交換清除；當(dāng)槽液某一指標(biāo)下降時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)添加系統(tǒng)，維持指標(biāo)平衡。過(guò)程能力分析顯示，前處理的控制水平達(dá)到5.5σ水平，這在國(guó)際行業(yè)界都是罕見的。

　　（2）槽底采取曝氣攪拌措施，以防止局部出現(xiàn)有毒元素濃度超標(biāo)，且曝入氧氣使成膜速度提高。通過(guò)上述措施，硅烷轉(zhuǎn)化膜的穩(wěn)定性顯著提高，膜層呈現(xiàn)均勻的淺藍(lán)色，涂層的長(zhǎng)效附著力經(jīng)測(cè)試，可達(dá)到25~50年之久，使“熱鍍鋅+聚乙烯”護(hù)欄的總體壽命達(dá)50年以上。

　　典型應(yīng)用
 

圖3 膠州灣大橋局部景觀

　　破解長(zhǎng)效附著力問題后，客戶的信心回歸。2011年，東方鋼管承攬了亞洲最長(zhǎng)跨海大橋一膠州灣跨海大橋護(hù)欄的提供（見圖3）。針對(duì)海洋鹽霧、高溫高濕、紫外輻射等惡劣條件，經(jīng)過(guò)100多種方案的探討，果斷采用“熱鍍鋅+硅烷+聚乙烯”產(chǎn)品，并對(duì)聚乙烯進(jìn)行改性，提高了抗鹽霧滲透、應(yīng)力開裂、紫外老化等性能，經(jīng)過(guò)近2年的使用，涂層附著力、防腐性沒有出現(xiàn)任何下降跡象。

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