破解之路

　　我們反復對比了前三代前處理的長效附著力效果，發現拋丸效果最差，長效附著力在2個月至2年之間；磷化與氧化鈍化接近，長效附著力可達到1~5年，但磷化液一旦失調，長效附著力僅為1~3個月。

　　鑒于以上結論，必須開發新的前處理工藝，才能解決熱鍍鋅涂敷聚乙烯涂層的長效附著力問題。

　　硅烷偶聯劑是近些年研究比較熱門的一種前處理方式，具有很多優點。

　?。?）環保。主要成分是有機硅，不含磷、鉻等元素，可以直接排放。

　?。?）無渣。與磷化液不同，硅烷偶聯劑在反應過程中不會形成沉渣，使用調整方便。

　　（3）附著力好。硅烷含有兩個功能團，一個可以與金屬及其氧化物形成穩定的共價鍵，另一端可以與有機涂料形成穩定的共價鍵，且硅烷轉化膜呈立體網狀結構，耐熱、耐久。

　　硅烷偶聯劑的第三條優點，成為熱鍍鋅浸漬涂裝前處理的最佳備選工藝。我們集中骨干研發力量，根據我們的熱鍍鋅層的結構與組成，開發了適合我們的專用硅烷偶聯劑，經實驗室小樣試驗，得出如下的結論：

　?。?）硅烷轉化膜經過300℃ 、30min的烘烤加熱，表面顯微結構基本未發生轉變，顯示出良好的耐熱穩定性。

　　（2）將處理好的工件置于高低溫交變環境中（-30~95℃ ）1個月，表面顯微結構未觀測出明顯變化，顯示出良好的抗交變環境的耐久穩定性。

　?。?）浸塑聚乙烯涂層后，進行了長效附著力試驗，在其他前處理方式出現明顯的附著力下降的時間內，未發現附著力有任何的下降跡象，顯示出良好的長效附著力。

　　但隨著硅烷偶聯劑的使用，我們同樣發現硅烷轉化膜的顯微結構出現了一些缺陷，長效附著力測試有下降跡象，但電鍍鋅層在硅烷處理過程中未出現這種現象，這說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構缺陷。經分析，仍然是Pb、Si、Al等元素溶入溶液并達到一定濃度后，造成了槽液老化，然后出現了結構缺陷。

圖2 在線自動監測設備

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

　?。?） 安裝有毒元素在線監測自動維護設備（見圖2），時刻監控槽液狀態，當任何一種有毒元素達到規定的濃度上限時，立即啟動清理系統進行交換清除；當槽液某一指標下降時，自動啟動添加系統，維持指標平衡。過程能力分析顯示，前處理的控制水平達到5.5σ水平，這在國際行業界都是罕見的。

　?。?）槽底采取曝氣攪拌措施，以防止局部出現有毒元素濃度超標，且曝入氧氣使成膜速度提高。通過上述措施，硅烷轉化膜的穩定性顯著提高，膜層呈現均勻的淺藍色，涂層的長效附著力經測試，可達到25~50年之久，使“熱鍍鋅+聚乙烯”護欄的總體壽命達50年以上。

　　典型應用
 

圖3 膠州灣大橋局部景觀

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

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