淺析金屬電纜橋架表面防護(hù)處理

許婷婷

摘要：本文依據(jù)JB/T 10216-2013對(duì)金屬電纜橋架表面防護(hù)處理的規(guī)定，分別對(duì)熱浸鍍鋅、電鍍鋅、熱固性粉末靜電噴涂、VCI雙金屬涂層，陽極氧化的原理，工藝及在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，并對(duì)新型處理工藝達(dá)克羅（鋅鉻膜）進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：電纜橋架;鍍鋅;熱固性粉末靜電噴涂;VCI雙金屬涂層;陽極氧化;達(dá)克羅

電纜橋架為由電纜托盤或電纜梯架的直線段、彎通、附件及支吊架等構(gòu)成具有支撐電纜的鋼性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)之全稱（簡(jiǎn)稱橋架）[1]。電纜橋架作為承載導(dǎo)線的一個(gè)載體，使得建筑物中的布線達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)和美觀，便于維修，廣泛用于民用和工業(yè)建筑。金屬電纜橋架因此良好的機(jī)械強(qiáng)度及承載能力大而成為電纜橋架中的主體，但在大氣環(huán)境中特別是一些較為惡劣的酸堿及潮濕的環(huán)境中，耐腐蝕性能則成為其使用與否所不能不考慮的重要因素。金屬電纜橋架目前市場(chǎng)上使用的主要分為鋼制電纜橋架和鋁合金電纜橋架。鋼制電纜橋架表面防護(hù)處理依據(jù)JB/T 10216-2013《電控配電用電纜橋架》主要可以分為熱浸鍍鋅、電鍍鋅、熱固性粉末靜電噴涂、VCI雙金屬涂層;鋁合金橋架的表面防護(hù)處理則為陽極氧化形成致密氧化膜。

1.鍍鋅

電纜橋架表面進(jìn)行鍍鋅處理屬于一種金屬覆蓋層防護(hù)，即用耐腐蝕性強(qiáng)的金屬把易腐蝕的金屬表面完全遮蓋起來，以防止其腐蝕，是一種犧牲陽極來保護(hù)陰極金屬的方法。其機(jī)理為：首先鋼板表面被鍍鋅層完整地覆蓋時(shí)，鍍鋅層表面由于大氣腐蝕形成了銹層，保護(hù)了鋼鐵不受腐蝕;其次當(dāng)鍍鋅層出現(xiàn)部分破損是，電位較負(fù)的純鋅層將對(duì)電位較正的合金層提供電化學(xué)保護(hù)而優(yōu)先腐蝕;再次隨著鍍鋅層繼續(xù)腐蝕，純鋅層腐蝕殆盡，鋅-鐵合金層由于電位較鐵為負(fù)，仍對(duì)基體鐵進(jìn)行電化學(xué)保護(hù);最后當(dāng)合金鍍層作為電化學(xué)中的陽極消耗完之后，基體鐵便進(jìn)入了大氣腐蝕過程。[2]鍍鋅處理按其工藝分為熱浸鍍鋅和電鍍鋅。

1.1熱浸鍍鋅

熱浸鍍鋅的主要工藝為：堿洗除油→酸洗除銹/活化→600℃左右高溫融化的鋅液浸漬→冷卻→干燥。熱浸鍍鋅層按JB/T 10216-2013的規(guī)定在65μm以上，鋅與鐵的結(jié)合面形成了鋅-鐵合金，增強(qiáng)了鋅層的附著力。熱浸鍍鋅形成的鋅層厚，具有良好的耐腐蝕性，適用于環(huán)境較惡劣的酸堿及潮濕的環(huán)境中，又因其外形美觀，而被廣泛應(yīng)用。熱浸鍍鋅也因其工藝繁雜，成本較高;對(duì)于板薄及較長(zhǎng)的橋架，在熱浸鍍鋅時(shí)容易產(chǎn)生變形等問題高，在電纜橋架的結(jié)構(gòu)及鍍鋅工藝上加以改進(jìn)。

1.2 電鍍鋅

電鍍鋅的主要工藝為堿洗除油→酸洗除銹/活化→電鍍鋅→鈍化→干燥。電鍍鋅層按JB/T 10216-2013的規(guī)定在12μm以上，因而不適用于耐腐蝕壽命要求較高的場(chǎng)所。電鍍鋅與熱浸鍍鋅相比工藝簡(jiǎn)單，成本較低。對(duì)電纜橋架的結(jié)構(gòu)無特殊要求。電鍍鋅經(jīng)鈍化處理后能夠顯著地提高其耐腐蝕性能。

2.熱固性粉末靜電噴涂

熱固性粉末靜電噴涂的主要工藝也是在對(duì)表面進(jìn)行堿洗酸洗等預(yù)處理后進(jìn)行靜電噴涂，最后進(jìn)行固化處理。 靜電噴涂是利用高壓靜電電暈電場(chǎng)原理，利用高壓靜電電場(chǎng)使帶負(fù)電的涂料微粒沿著電場(chǎng)相反的方向定向運(yùn)動(dòng)，并將涂料微粒吸附在工件表面，經(jīng)加熱，粉末熔融固化成均勻、平整、光滑的涂膜。噴涂材料一般為環(huán)氧塑粉、聚脂粉末或防腐粉末。涂層按JB/T 10216-2013的規(guī)定在60μm以上，具有良好的防腐蝕性能，且外形美觀，甚至可按需要加工成各種顏色。由于金屬與非金屬的膨脹系數(shù)不同，使得與鍍鋅工藝相比熱固性粉末靜電噴涂層附著強(qiáng)度較低，附著力較小，使用過程中有可能出現(xiàn)涂層鼓泡，甚至局部涂層脫落，使基體鐵銹蝕，導(dǎo)致更大面積涂層剝落。另有一點(diǎn)是涂層抗紫外線能力較差，不般不適合于室外及高原地區(qū)使用。

3.VCI雙金屬涂層

氣相緩蝕劑（vapor phase inhibitor， VPI），又叫揮發(fā)性緩蝕劑 （volatile corrosion inhibitor， VCI）或氣相防銹劑，能在常溫下自動(dòng)揮發(fā)出氣體，依靠它所揮發(fā)的緩蝕分子或緩蝕基團(tuán)在金屬表面的作用，從而阻止金屬銹蝕或降低金屬大氣腐蝕速度[3]。長(zhǎng)期以來，鋼鐵用所想緩蝕劑的基本成份為有機(jī)胺及其鹽類?，F(xiàn)有企業(yè)先將鋅鎳合金與VCI一起在熔融狀態(tài)下直接噴在鋼板上，應(yīng)用VCI產(chǎn)品釋放出VCI分子，在封閉空間內(nèi)形成了VCI氣氛，VCI分子擴(kuò)散遷移到涂層空間的每個(gè)角落，對(duì)涂層和金屬基本進(jìn)行抗蝕和阻蝕作用，使得涂層具有長(zhǎng)效防護(hù)作用。VCI雙金屬涂層在沿海、潮濕環(huán)境中不易出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，使得橋架使用壽命增長(zhǎng)。現(xiàn)已開發(fā)的緩蝕劑在一定程度上對(duì)于人體還是環(huán)境都有一定的毒害性。

4.陽極氧化

陽極氧化技術(shù)在橋架制造中的應(yīng)用主要是針對(duì)鋁合金橋架而言。鋁合金橋架因此材質(zhì)輕，與空氣接觸能形成致密的天然氧化膜即Al2O3保護(hù)層，能阻止外界對(duì)基體鋁的腐蝕，廣泛應(yīng)用于高層建筑和現(xiàn)代化廠房。 隨著清潔生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展要求的提出，對(duì)電纜橋架表面處理持術(shù)的要求也越來越高，現(xiàn)有的電纜橋架表面防腐處理技術(shù)對(duì)資源尤其是對(duì)環(huán)境的影響也引起人們的關(guān)注與思考。在不斷改進(jìn)現(xiàn)有工藝的同時(shí)，人類對(duì)新的更環(huán)保的處理工藝也在不斷的探索。達(dá)克羅（鋅鉻膜）涂層工藝則是被作為一種綠色的環(huán)保型金屬表面防腐處理工藝進(jìn)入電纜橋架表面防腐處理行業(yè)。達(dá)克羅（鋅鉻膜）涂液主要是由三至五微米的鱗片狀鋅、鋁粉及鉻酐、有機(jī)還原劑助劑等組成的涂料，該涂料涂覆在被保護(hù)基體表面，經(jīng)300℃高溫固化后，即可獲得6～8μm的有金屬光澤的銀灰色鋅鉻涂層[5]。該工藝無污染，抗腐蝕性能高而受到青睞，但同時(shí)它的耐磨性，無鉻化也是今后科技所要突破的技術(shù)難關(guān)。

參考文獻(xiàn)：

[1]JB/T 10216-2013電控配電用電纜橋架 [S].

[2]陳海奇.淺析鋼鐵制品表面鍍鋅處理防止表面氧化的機(jī)理[J].中國科技財(cái)富，2011（24）

[3]張大全.氣相緩蝕劑及其應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.5：9

[4]葉康民.金屬腐蝕與防護(hù)概論（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1993：190-192

[5]東建中.達(dá)克羅（鋅鉻膜）金屬表面防腐技術(shù)的應(yīng)用概況[A].蘭州：第六屆全國表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議，2006.8