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1、高速公路护栏双涂层防护体系 武汉材料保护研究所 米德伟 张天鹏 刘海峰 韩琳 许朝玉 王群 李新立 一.序言 1．1背景 高速公路是最关键交通基础设施，中国高速公路是从80年代发展起来，它对国民经济和社会发展起着关键影响作用。护栏是高速公路关键安全保障设施。多年来，伴随中国高速公路建设飞速发展，安全护栏市场不停扩大。现在全国共有护栏生产厂家200家左右，但因为该产品在中国生产和使用时间不足十年，产品标准颁布仅五六年，国家标准颁布刚两年，生产厂家对该产品性能、技术参数、生产工艺掌握各不相同，致使这一产品质量良莠不齐。有路段因为采取了防腐工艺处理不妥护栏产品，
2、少则一两年时间，护栏便锈迹斑斑，不仅影响了高速公路视觉效果，也大大缩短了护栏有效使用期，（1）同时也增加了维护成本。 中国早期护栏产品通常采取涂漆防护，以后逐步采取热浸锌形式，现在仍大量广泛采取热浸锌方法防护。护栏属于户外使用大型长久性设施，对防护体系选择要针对不一样大气环境选择不一样防护体系。新颁布国家标准GB/T18226- 《高速公路交通工程钢构件防腐技术条件》，将护栏产品防护分为四类：镀锌、镀铝、镀锌（铝）后涂塑、涂塑。在乡村和污染不严重地域，可采取单独热浸锌层防护或单独喷塑防护型护栏板，而在重工业区或海岸城市地域，尤其是有酸雨地域，一般热浸锌或喷塑单涂层护栏板未到使用年限就可能失去
3、效用，造成护栏维护成本大大增加。对于热浸铝护栏，其耐蚀性比一般热浸锌护栏好，但其工艺、技术、成本和对环境影响等方面原因，应用范围还不很广。而采取热浸铝+喷塑防护体系，相对于热浸锌+喷塑防护体系是一个不经济方法。采取镀锌板+喷塑双防护体系，可在重污染地域尤其是酸雨地域达成很好防腐效果，使用年限大大延长，是最耐久防护方法。 （图一）热浸锌生产出护栏板 （图二）经受大气腐蚀后镀锌护栏板 1．2大气腐蚀行为 大气是组分复杂混合物。从全球范围看，它关键成份几乎是不变，只有其中水汽含量伴随地域、季节、时间条件而改变。各个地域天然大气所含杂质有不一样
4、特点，依据这些特点，把天然大气又分为乡村大气、海岸大气和工业大气（城市大气）等。乡村大气是比较清洁；海岸周围大气所含关键成份为NaCl海盐粒子；工业地域大气中含有多种气体杂质和多种悬浮颗粒等特定污染物——大气中这些特定污染物和雨水混合，就形成了酸雨。这些特定污染物包含燃料燃烧后产生副产物-SO2，当它被氧化后就生成了H2SO4，酸雨中62-77%酸度是由H2SO4造成，其它酸度来自于动力装置产生氮氧化物（N0X），氮氧化物氧化后生成HNO3（占15-32%）。除了这两个起源，还有煤燃烧产生氯化物，在空气中形成了HCl(2-16%)。 金属大气腐蚀受环境污染物、暴露时间、基材成份影响。大气环境
5、中SO2和Cl-，关键在高相对湿度下，强烈地加速着大多数金属及合金腐蚀。锌大气腐蚀速率通常比碳钢腐蚀慢5-10倍。锌最大腐蚀速率通常出现在工业大气、海洋污染大气环境中，镀锌层腐蚀行为和纯锌腐蚀行为极为相同。S.Feliu等（3）使用世界范围内72个腐蚀试验点数据，经过气象及污染物因数估计大气腐蚀速率，对于锌得出： A=0.703+4.40Cl--(1+0.11T-3.5tw)+5.23 SO2(1-0.54T) (R=0.91); 其中,A为腐蚀速率； tw为湿润时间；T为温度。 从回归方程可看出：SO2和Cl-是影响大气腐蚀关键污染物质。大气中含有N0X、NH3等气体，可能对锌及
6、覆盖层有一定腐蚀作用，但户外锌及覆盖层大气腐蚀研究没有显示出N0X、NH3浓度和腐蚀速率含有相关性。 锌及覆盖层在大气环境中腐蚀产物研究有很多报道，Odnevall和C.Leygraf深入细致地研究了锌在乡村、海洋、工业大气环境中大气腐蚀行为（4）（5）（6），指出：在乡村大气环境中，污染介质极低，关键为含硫物质(SO2,(NH4)2SO4)微量沉积物。在遮蔽暴露条件下，锌反应步骤包含两步：第一步：Zn5(CO3)2(OH)6形成；第二步：少许Zn4SO4(OH)65H20成核用及增加；在无遮蔽条件下，因为微弱酸性雨水冲刷表面，少许Zn4SO4(OH)65H20难以保留在表面，在这种情况下，
7、Zn5(CO3)2(OH)6是最终腐蚀产物。在海洋大气环境中，锌腐蚀关键按三步进行：第一步：Zn5(CO3)2(OH)6形成；中间步：Zn5(OH)8 Cl2 H20成核及增加；最终一步：NaZnCl(OH)6 SO4 6H20形成。在工业大气环境中，锌腐蚀分三步进行，第一步，Zn5(CO3)2(OH)6形成；第二步，Zn4SO4(OH)65H20, Zn5(OH)8 Cl2 H20成核及增加；第三步，Zn4 Cl2(OH)4SO45H20形成。Odnevall和C.Leygraf同时指出：Zn5(CO3)2(OH)6, Zn5(OH)8 Cl2 H20, Zn4SO4(OH)65H20 ,N
8、aZnCl(OH)6 SO4 6H20存在结构上相同性。这些化合物含有层状结构，全部含有稳定氢氧化锌层（其中含有不一样成份），这种层状结构在合适环境条件下很轻易一相变为另一相。在碱式碳酸锌中，层结构由碳酸根离子联接在一起；在碱式硫酸锌中，层结构由结晶硫酸根中氧原子组成氢键连接。对于Zn5(OH)8 Cl2 H20,层结构由氯离子及结晶水连接。锌大气耐腐蚀性很大程度上依靠于它氧化物、氢氧化物等低溶性金属盐形成。假如有二氧化硫、硫酸盐和氯化物等沉积，开始形成含有保护性层普遍转变为更含有水溶性、保护性更差层。这些形成化合物结构各相相同，一相易于从另一相转化、增加--关键依靠于二氧化硫、硫酸盐及氯化物
9、沉积速度。锌在大气中，表层Zn和大气中O2反应生成氧化物，这是深入形成其它腐蚀产物基础；接下和大气中CO2反应形成碱式碳酸锌(Zn5(CO3)2(OH)6)。假如锌表面存在硫酸根离子或氯离子，可形成带有一定数量水分子碱式硫酸锌及碱式氯化锌。 故此，对于大气中污染严重地域，锌腐蚀机理可为：（6） 首先Zn和大气中O2形成ZnO，这是深入形成其它腐蚀产物基础， 2Zn+ O2→2ZnO； 生成难溶物Zn4SO4(OH)65H20 及Zn5(OH)8 Cl2 H20和 Zn4 Cl2(OH)4SO45H20， 3ZnO（s）+Zn2+（aq）+SO42+（aq）+8H20（aq
10、 Zn4SO4(OH)65H20(s) ZnO（s）+Zn2+（aq）+2Cl-（aq）+5H20（aq） Zn5(OH)8 Cl2 H20 (s) 4ZnO（s）+Zn2+（aq）+ SO42+（aq）+2Cl-（aq）+9H20（aq） Zn4 Cl2(OH)4SO45H20(s) 锌层在大气暴露关键腐蚀产物为：ZnO ，Zn4SO4(OH)65H20,另含少许Zn5(OH)8 Cl2 H20及Zn4 Cl2(OH)4SO45H20。 但实际上，（7）在金属腐蚀产物全部不是理想化学比化合物，有时金属离子多部分，有时少部分。图（三）显示“金属过剩
11、ZnO晶格，此时有两个多出锌占据了晶格空隙位置。同时有四个多出电子以保持其中性，这种结构中电子流由多出电子传输，而金属离子迁移由间隙间锌离子传输。这种结构在腐蚀介质中电化学作用下将加速锌层腐蚀。同时产生腐蚀产物是松散多孔，很轻易破裂、剥离。 经过锌在经典地域大气环境中腐蚀深度和暴露时间关系研究，得出其表面腐蚀动力学呈线性关系，表明这些腐蚀产物不含有保护性（2）（7）。锌层表面腐蚀产物经酸性雨水冲刷，难以大量保留下来，表面又漏出锌层，锌又继续被腐蚀、溶解。 这是锌层通常腐蚀过程。尤其在酸雨严重地域和部分海岸地域，腐蚀速率愈加快，严重能够使构件可能在两年内发生锈蚀。 1
12、．3双涂层防护系统 在锌涂层上进行涂装，涂层存在能够提供附加保护，同时也提升其外观装饰性。这种在热浸锌表面进行涂装形成保护层，通常被称为双涂层体系。这种双涂层体系能够维持构件外观完整性达二十年以上。这种双涂层方法进行防护，在欧洲、北美洲、澳大利亚等地域得到广泛应用。 双防护体系防护关键基于二个方面作用: a.阴极保护 阴极保护，又叫作牺牲保护，是基于作为阳极金属更轻易失去电子而消耗，阴极得到保护。当锌和铁联接在一起组成一个原电池，锌作为阳极而被消耗，而铁作为阴极得到保护。经过这种阳极保护，镀锌层能够为小面积损伤铁构件提供保护，象擦伤、穿孔、边缘刮伤等。锌层厚度决定其使用年限。
13、锌层本身和基体结合强度高,可耐较大摩擦和冲击；锌层和基体紧密结合，也提供了屏蔽保护。锌层能够提供完全阳极保护，直到锌层完全损耗。 b.屏蔽保护 屏蔽保护是经过使钢铁和自然环境和潜在电解液隔离而得到保护。涂层作为屏蔽将金属表面和外界环境隔开,阻止腐蚀介质(如水、盐雾、腐蚀性气体等)对金属作用，同时也可阻碍金属和金属之间电流腐蚀。越厚越紧密隔离层，保护作用越显著。屏蔽作用关键是和涂层透气性和渗水性相关，所以采取合适涂层是必需。没有阳极保护，屏蔽系统只能连续到涂层脱落之前 二方面协同作用，统一成一个整体，为镀锌构件提供全方面防腐确保。当热浸锌构件进行涂装后，双涂层系统能够提供一
14、个更高级腐蚀防护形式。镀锌层经过阳极保护和屏蔽保护作用来保护基体金属。涂层紧接着给镀锌层提供屏蔽保护，涂层存在降低了锌层腐蚀率，大大延长了镀锌构件使用寿命。一旦涂层受侵蚀破坏，锌层能够继续提供阳极保护和屏蔽保护。 对于涂层或热浸铝，轻易发生膜下腐蚀，图（四），当面层损伤，大量锈蚀产物在面层下面生成。铝作为阴极，基体铁作为阳极而愈加紧其腐蚀。这将造成大量保护层卷曲脱落，基体被腐蚀穿孔。对于热浸锌钢板，进行涂装以后，不会发生象单独涂层防护或热浸铝膜下腐蚀，，涂层不会大量脱落，腐蚀将大大降低。这在最大程度上降低涂层脱落，最大程度上提升了构件使用寿命。涂
15、装失败一个最常见原因就是涂层内部不连续，锌层还能够消除这种早期点锈，这将使构件寿命得到最大程度提升。 它们协同作用还表现在部分关键部位--如边角处，这里涂层通常较薄。相反，镀锌层在边角处是较厚，这是锌冶金特征决定。 可能有些人看到用于热浸锌表面涂层在施工后多个月就脱落了，这类事件在中国也有探讨。（8）这么涂装失败是很轻易解释和避免：缺乏前处理或涂层选择不合适是关键失败原因，比如醇酸磁漆不能用于镀锌表面，因为这会在锌表面发生醇酸皂化等反应造成涂层结协力降低。同时，前处理直接关系到涂层性能。 双涂层系统能够比单独镀锌或单独涂装提供更完善腐蚀防护。西方国家对双涂层
16、系统保护作用存在一个普遍认可结果：（9）一个双涂层系统连续寿命是单独镀锌和单独涂装保护寿命之和1.5-2.5倍，假如进行周期性维护,双涂层系统维持寿命更长。 在相关热浸锌、单涂层和镀锌+涂层双防护体系使用年限比较，国外有专门叙述,如在《Cost saving and risk minimising –comparing protection systems》(《降低费用和降低风险-腐蚀防护系统比较》)(10)指出：热浸锌通常大于25年，单涂层通常10-，而镀锌双防护则达成40年以上，叙述表明镀锌双防护体系是最好涂层防护体系，尤其是在含二氧化硫气氛中。 涂层选择依靠它应用环境腐蚀情
17、况。下表是国际标准化组织相关锌外层或铝外层钢铁构件防腐蚀指导提议： 环境 底层 中间层 外层 C2内陆乡村区 100%水性丙烯酸树脂 100%水性丙烯酸树脂（已逐步淘汰） 改性丙烯酸树脂 100%水性丙烯酸树脂 100%水性丙烯酸树脂 改性丙烯酸树脂 醇酸树脂 醇酸树脂 C3内陆城市区/乡村海岸区 改性丙烯酸树脂 100%水性丙烯酸树脂 水性聚氯乙烯树脂 水性聚氯乙烯树脂 C4内陆工业区/城市海岸区 水性聚氯乙烯树脂 100%水性丙烯酸树脂 环氧树脂 聚酯 环氧树脂 环氧树脂 环氧沥青 环氧沥青 C5重工业城市
18、区 环氧树脂 添加MIO环氧树脂中涂层 聚酯 环氧树脂 环氧树脂 环氧树脂 催化改性丙烯酸树脂 起源：-ISO 14713:1999 Protection against corrosion of iron and steel in structures -- Zinc and aluminium coatings - Guidelines 表(1)国际标准化组织相关锌外层或铝外层钢铁构件防腐蚀指导 粉末涂料已大量应用于镀锌构件涂覆，这和粉末涂料特征相关，同时粉末涂料相对于溶剂型涂料相比，有以下优越性： （1）
19、粉末不含溶剂，无挥发性有机化合物(VOC)排放，这是符合国际环境保护要求,降低对自然环境污染和改善工作环境,在储藏、运输、施工中也降低了火灾危险； （2）粉末能够回收循环使用,利用率高，能够达成95%以上； （3）可实现厚涂层。溶剂型涂料通常20μm左右，达成一定厚度需要数次涂装，而粉末涂装一次性涂层可达几十微米到几百微米，省工省时，有利于自动化生产； （4）粉末涂料使用难溶于溶剂且分子量高、性能优良树脂，所以涂层物理力学性能优良。 国际上以1988年颁布VOC值为基准，每十二个月对VOC量进行削减，到削减率达30%。伴随法规强化和大家对环境关心，传统溶剂型生产使用正受到逐步限制，而这
20、更将推进粉末涂料应用。在澳大利亚，教授们从1986开始研究粉末涂料应用于热浸锌，并于1988年得到普及应用。在欧洲，粉末涂料每十二个月以约7%速度增加，而溶剂型涂料使用量保持稳定，这种增加造成粉末涂料逐步替换溶剂型涂料，现在已约10%工业涂装产品使用粉末涂料，粉末涂料已大量应用于钢铁热浸镀表面保护。中国在这方面也开始逐步应用，如隔离栅，路灯，座椅，护栏等产品。 粉末涂料可分为热固性和热塑性两大类。热塑性粉末涂料特点是在固化阶段不发生化学反应，关键是特定功效性应用和实现厚涂，通常有很好耐冲击性和耐化学品性,通常采取流化床涂装方法。其经典产品为聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯等。热固性粉末涂料是在固化阶段
21、保持一定时间和温度，在这个阶段发生交联反应，形成连续不再融化涂层。热固性粉末涂料有着广泛功效性和装饰性应用并可实现薄涂，通常采取静电涂装方法。热固性粉末涂料比热塑性粉末有更广泛应用。粉末颗粒尺寸对涂层外观和性能相关键影响。 二．护栏用双涂层系统 依据国家标准，其涂塑层可选择聚乙烯、聚氯乙烯或聚酯。对于经典热塑性聚乙烯、聚氯乙烯和聚酯和热固性聚酯特征比较以下： 品种 优点 缺点 应用 价格 聚乙烯 优异耐化学药品性，耐低温性，良好耐辐射性，韧性好，涂料无毒，涂装性好。 机械强度不高，质较软 家电，钢制家俱等 低 聚氯乙烯 优异耐化学药品性，耐水性，耐低温性
22、良好耐辐射性，涂装性好。 附着力较差 钢制家俱，钢管，食品工业产品等。 中 聚酯（热塑性） 优异绝缘性，附着力和户外耐候性。韧性、耐久性和耐磨性十分良好。 不耐溶剂和碱 户内使用产品或条件很好户外产品。 较高 聚酯（热固性） 极优耐候性和装饰性。防蚀性、电性能和力学性能良好。 空调器，汽车部件，护栏等。 高 表(2)聚乙烯、聚氯乙烯或聚酯特征比较 聚酯粉末含有最优异户外性能物理机械性能，聚酯粉末能够为热镀锌构件提供一个最持久保护，同时也提供一个完美装饰性效果。聚酯粉末是一个高温固化（通常180℃左右）聚合树脂。它能提供优异耐侯性，它应用于锌构件是一
23、个最持久最全方面保护。现在，聚酯粉末涂塑镀锌构件已经得到大规模应用。经典应用于护栏产品防护热固性聚酯粉末技术指标见下表(11) 检测标准 GB/T1720，GB/T1732，GB/T1763，GB/T1865-88，GB/T9344-88，ASTM1043-95 序号 检测项目 技术要求 1 涂膜平均厚度，mm 0．1-0．25 2 涂膜最小厚度，mm ≧0.1 3 涂膜厚度均匀性，mm ≦0.05 4 涂膜附着性能 涂层和基材应紧密结合,用划格法试验涂膜不脱落.用划圈法不低于二级. 5 涂膜耐低温冲击性能 温度-40℃,高度1m,用1Kg重球冲
24、击试样,试样表面无开裂现象. 6 涂膜耐阻燃性 用明火燃烧试样5分钟,试样应不燃烧,不助燃或明火撤消后,燃烧试样应立即熄灭 7 耐酸溶液浸泡 常温下用30%化学纯H2SO4溶液浸泡720小时后,涂膜表面不应出现软化、皱纹、起泡、开裂、或表面边缘溶解等使用上缺点 8 耐碱溶液浸泡 常温下用3%化学纯NaOH溶液浸泡720小时后,涂膜表面不应出现软化、皱纹、起泡、开裂、或表面边缘溶解等使用上缺点 9 耐盐水溶液浸泡 常温下用30%化学纯NaCl溶液浸泡720小时后,涂膜表面不应出现软化、皱纹、起泡、开裂、或表面边缘溶解等使用上缺点 10 耐候性能 耐候试验完成后（累积
25、接收辐射能量≧3.5x106Kj/m2）,试样表面应无显著变色、龟裂、刻痕、凹陷、气泡、侵蚀、剥离、粉化和变形，从任何一边不应出现超出1mm收缩。 表（3）经典用于护栏产品热固性聚酯粉末特征 聚酯因为含有较佳户外性能和机械物理性能，在高速公路护栏及相关产品上有广泛应用。这种双涂层体系，可为构件提供最好腐蚀防护，其维护成本也将大大降低。同时，采取双防护体系护栏板，含有较佳视觉美悦感，尤其适合风景区采取，经过对喷塑涂层色泽合适选择，可和周围风景相互映衬，达成自然环境友好统一。 三.护栏双涂层工艺(13) (14)(15) (16) (17) (18) 3.1护栏热浸锌工艺
26、 钢热浸镀是熔融锌、铁之间相互浸润、熔化及过渡层扩散生长过程。钢热浸锌方法关键有两种，即熔剂法和保护气体还原法。保护气体还原法是现代宽带钢连续热浸锌采取最广泛方法，它用于连续生产，但设备投资较大，控制较复杂，适应于专业化大规模生产，经典工艺通称为森吉米尔（T.Sendzimir）法。高速公路护栏板热浸锌工艺依据其特点通常采取熔剂法。 熔剂法热浸锌技术最大特点是，在热浸锌前将预处理被镀工件进行熔剂处理，以预防镀件进入锌液之前再被氧化，同时也可避免锌液表面在镀件进入锌槽入口处产生氧化锌。在工艺上，熔剂法热浸镀也将问规模化、自动化方向发展。经过对镀层微观结构和表面层生长机制提醒，构建
27、了很多新理论。现在镀锌技术应用，关键目标在于降低锌耗，提升外观质量、降低劳动强度、改善工作条件、降低污染和排放和提升效率等方面。 3.1.1工艺步骤： 成型→装架→前处理→预镀→热浸镀锌→后处理→检验→下步工序 具体见图（五）热浸锌工艺步骤图。 3.1.2工艺规范 3.1.2.1前处理 前处理采取"除油→水洗→除锈→水洗"，去除工件表面油渍、尘灰、氧化皮等污物。而有需焊接工件，表面焊杂渣、焊皮等在前处理工序之前往除，不然这些位置会产生裸露斑点，热浸锌后有凸起现象，现在通常厂家采取斑点处涂涂料措施，这不能从根本处理问题，最好采取水溶性焊渣喷剂，让前处理工序能
28、清除焊渣，应选择含硅少于0.04%焊条。 3.1.2.2预镀 预镀也叫助镀，将工件浸入助镀液中，然后在烘干炉内烘干（150-200℃）。助镀液内熔剂在锌液锌液表面受热分解，起到清除镀件表面残留铁盐、铁氧化物和锌氧化物，和降低锌液表面张力作用。 3.1.2.3热浸镀锌 依据国家标准GB/T18226-要求锌应为GB/T470要求特一号、一号锌锭。对锌层质量要求包含厚度、外观、附着性和均匀性。 项目 检测方法 技术要求 钢管、钢板、钢带附着量 锌附着量试验：按JT/T374附录A进行 平均锌层质量270g/m2. 紧固件、连接件附着量 平均
29、锌层质量120g/m2. 外观质量 目视 构件表面锌层应均匀完整、颜色一致，表面含有实用性光滑，不许可流挂、滴瘤或多出结块。镀件表面应无漏镀、漏铁等缺点。 锌层均匀性 硫酸铜浸渍试验：按JT/T374附录B进行 镀锌构件锌层应均匀，试样经试验后，无金属铜红色沉积物 锌层附着性 锌附着性试验：按JT/T374附录C进行 镀锌构件锌层应和基底金属结合牢靠，试样经试验后，锌层不剥离、不凸起，不得开裂或起层到用裸手指能够擦掉程度。 锌层耐盐雾性 锌层耐中性盐雾试验，按GB/T 10125进行200h. 镀锌构件经试验后，基体材料不应出现腐蚀现象，基体钢材在切割边缘腐蚀不予考虑。
30、 表（4）高速公路构件锌层质量要求 a． 锌层厚度 锌层厚度直接关系到耐蚀寿命，依据国家标准GB/T18226-要求涂覆构件内层金属镀层：钢管、钢板、钢带平均锌层质量为270g/m2（1μm镀层厚度对应于7.2 g/m2附着量，即镀层厚度大于37.5μm），紧固件、连接件平均锌层质量为120g/m2（即镀层平均厚度大于16.7μm）。控制厚度方法可从两方面考虑：一个是向白锌液里加铝，另一个是用气体喷射。 b． 锌层外观(12)(15) 各厂家因为采取钢不一样或锌浴添加剂不
31、一样，其镀层外观和镀层性能特征也不尽相同。含硅高钢,进行浸锌后表面呈灰色,这作为一般直接防护来讲，是许可，但对喷塑来讲，可能是有害（19）。在锌液中加0.005%-0.02%铝能够使锌涂层发亮。其原因是铝和氧亲协力大,易生成氧化铝薄膜并连续包覆在锌涂层外面,预防锌涂层氧化。铅能促进树枝状组织凝固,使镀锌层轻易生成闪亮组织，同时能降低锌液表面张力,使涂层光滑。适量铅能增加锌液流动性,便于操作,提升锌层外观质量.锌层含铅是不可避免，通常锌锭是含铅。作为镀锌后涂塑，其关键表面应平滑，无结瘤、锌灰和漏铁现象。镀层性能特征不一样可能对喷塑产生不一样影响。结瘤流挂等影响安装和喷塑后外观，可小心打磨掉；锌灰
32、影响涂塑层外观，也应打磨处理；而漏镀修复不可采取涂富锌涂料等，这可能造成喷塑烘干后起泡。镀件表面有可能产生白锈，白锈又被称为储存湿锈，是在特定环境（水分高，不通风）下生成。钝化是能够减缓这个进程，但最关键是需要注意储存条件，避免特定条件形成。 c． 锌层附着性 热镀锌应有足够附着性,确保在正常搬动、装卸、运输等过程中，经碰撞而不会开裂或剥落。 d． 均匀性 通常附锌量达成标准，硫酸铜浸渍试验通常没问题。 3.1.2.4后处理 后处理包含:冷却→(钝化→水洗)→烘干,进行钝化处理，能够很好预防表面生成白锈，提升其在空气中耐蚀性。假如要进行喷塑可
33、不进行“钝化→水洗”工序，这么有利于表面生成磷化膜,也可降低铬对环境污染。 3.2护栏热镀锌构件静电喷塑 镀锌构件表面锌层情况可分为三个阶段，第一个阶段当构件进行热浸锌后，从冷却水中出来时，它表面是纯锌层，没有氧化物和粉渣。假如进行钝化，这种纯锌表面能够保持一段时间。数天后，氧化物和碳水化合物开始产生，进入第二阶段。在这个阶段，氧化物在表面括展形成疏松、粉化表面，这会给直接涂装带来巨大危害。这个阶段将维持大约48小时至两年时间，关键在于大气条件。第三阶段锌碳水化合物结构层形成，这种结构是惰性，可溶，结合紧密。 不一样阶段能够采取不一样前处理方法，在第一阶段内构件只须进行少
34、许处理或只进行磷化处理即可。处于二、三阶段构件必需进行针对性处理。不过具体区分这三个阶段是极难，最好方法是立即进行涂装处理。 有构件锌层是经过钝化，这不利于涂装也不利于磷化，判定锌层是否钝化能够采取下面方法： （1）配制2%硫酸铜溶液（20克硫酸铜溶于1升水中）； （2）用溶剂清洗洁净构件两小块面积； （3）用砂纸打磨洁净其中一块已清洗表层； （4）用两个棉球浸饱已配好硫酸铜溶液，涂覆于已经用砂纸处理表面和未经砂纸处理表面。 （5）假如经砂纸处理表面和未经砂纸处理表面同时变黑（在十秒内），说明表面没有经过钝化处理，表面可能只有油脂，正常脱脂就能够了。假如未经砂纸处理表面变黑比经砂纸
35、处理表面慢，或不变色，说明构件经过某种形式钝化。假如全部不变色，说明表层可能是锌合金或其它金属。 为进行涂装，必需去除钝化层。对存放时间较长，锌层表面生成氧化物和碳酸盐，也必需去除。能够采取物理方法和化学方法。物理方法如喷砂或有研磨作用刷子去除，但注意不能破坏锌层，确保锌层厚度。化学方法是采取化学方法去除表面化合物及其它污物方法。采取低浓度磷酸酸洗或碱洗方法。对于前处理好坏判定,在涂料性能确保下,经过判定附着力,就能够判定前处理是否进行正确。 3.2.1工艺步骤： 脱脂→碱洗→水洗→表调→磷化→水洗→热水烫干→上件→预烘→喷塑→固化→凉干→下件 具体见图（六）热浸锌构件喷塑工艺步骤图
36、 3.2.2工艺说明： 3.2.2.1脱脂 脱脂目标在于除油,确保涂层和基体紧密结合,实现很好附着力.表面有油，附着力差，同时也可能对外观产生影响，直接影响产品质量。对于热镀锌钢板锌层可承受一定碱腐蚀。可设置单独碱洗槽，经过加适量氢氧化钠，浸泡适宜时间，可除去表面浮灰等污物，也可去除部分钝化层。氢氧化钠添加量和浸泡时间需要经过试验来确定，通常其浓度可为10%。 对于连续生产工厂，表面没有油等污物，可省去脱脂，碱洗 ,水洗工序。 3.2.2.2表调 采取胶体磷酸钛表调，表调目标是在镀锌层表面生成部分细小磷酸盐结晶晶核，这些晶核在磷化处理时成为磷酸盐结
37、晶关键，可提升成膜速度和提升均匀性。表调剂用量极少，只需千分之二至三配成水溶液即可。 经过试验和使用，进行胶体磷酸钛表调镀锌试板不管是在外观上还是在晶像显微镜下观察，全部较非表调试板均匀细致，故此，镀锌板磷化进行表调是有益。 3.2.2.3磷化 磷化膜提升涂层和镀锌层结协力和防护性。涂料在镀锌层附着强度较低，其涂装性是较差。而经过磷化处理镀层，能提供一个"粗糙面"，给涂层以很好咬喝力，大大提升了附着力，实现涂层性能。同时，磷化膜提供均一性表面，可抑制局部电化学腐蚀。 一般磷化液无法适适用于热浸锌板磷化，采取热浸锌板专用磷化液 ，一般磷化液或不采取磷化工艺进
38、行喷塑，突出问题表现在涂层附着力较差，长久影响则表现在耐蚀性较差。 3.2.2.4上件 要注意吊具导电性，吊具上涂层不宜太厚，过厚要清除吊具上涂层，可采取集中焚烧方法；因工件较重，一定要设计好挂具，挂具要求牢靠可靠。 3.2.2.5预烘 预烘目标一是除去工件上剩下水分，二是能够确保一定厚度粉很好附着在工件表面。通常确保加热到90-110℃。 3.2.2.6喷塑 对于护栏产品，依据其构件特点，采取自动喷枪形式，但通常另加手工喷枪补喷相结合形式，这么做目标是使实时监控喷粉质量，确保产品质量稳定。 3.2.2.7固化 要依据所用粉末
39、种类确定固化条件，通常可咨询供给厂商，如华佳4600系列纯聚酯型粉末涂料，固化条件是：200℃（工作温度），10分钟。 3.2.2.8凉干 可采取冷风吹干，在吹干过程中，对工件进行检验。对于许可缺点，如流挂、起泡、露底、缩孔等，可用丙酮等稀释粉末涂料趁工件未凉时涂覆或喷覆于缺点表面，用余热固化。对于重大缺点需要进行返修处理，依据涂膜厚度选择处理方法，通常有三种：直接上件重新喷塑、机械打磨、用脱膜剂处理。对于产生问题，分析原因，找四处理方法，下表是喷塑固化后常见故障、原因和排除方法供参考： 故障 原因 排除方法 桔皮桔纹 （1） 粉末配方不合理 （2） 流平剂质量差
40、 （3） 涂层不均匀 （1） 调整配方或换粉 （2） 流平剂按标准验收 （3） 注意均匀施工 麻点 （1）粉潮湿 （2）表面粗糙 （3）表面有白锈 （1） 凉晒或在烘干炉内40-50℃烘干，搅散加粉 （2） 打磨处理 （3） 打磨清除 硬颗粒 （1） 生产中带进颗粒（环境、材料） （2） 粉中混有杂质 （1） 生产现场及设备要洁净 （2） 更换好粉 剥落 （1） 未作前处理 （2） 表面除油不净 （3） 粉附着力差 （1） 进行前处理 （2） 加强除油 （3） 换合格粉 涂层硬度低 （1） 固化时间短 （2） 固化温度低 （1） 延长
41、固化时间 （2） 提升固化温度 无光泽 （1） 粉型号不对，是无光型 （2） 涂层太薄 （3） 固化时间短 （4） 固化温度低 （5） 表面粗糙 （1） 换有光型 （2） 补喷一层 （3） 延长固化时间 （4） 提升固化温度 （5） 加强前处理 变色 （1） 粉中颜料质量差 （2）有不一样颜色粉混入 （3）固化温度太高 （4）粉曝晒时间太长或烘干炉内温度过高 （1）更换合格粉 （2）清洁供粉器，更换同种粉 （3）降低固化温度 （4）更换好粉 起泡或针孔 （1）粉质量差 （2）空气净化不好，有水点喷出 （3）工件上有水点 （4）存放时间较长
42、镀锌层表面轻易跳渣 （5）镀锌层结构疏松 （1）更换合格粉或针对镀锌产品合格粉 （2）定时清理空气净化器或更换干燥剂 （3）检验预烘温度 （4）严格控制炉温，预防表面过热或采取加温脱渣工序 （5）调整锌浴配方,控制锌层质量 缩孔 （1）粉质量不好 （2）除油不净 （3）机油类物质污染 （1）更换合格粉 （2）加强除油 （3）净化喷粉用压缩空气，控制压缩空气含油量 表（5）喷塑固化后常见故障、原因和排除方法 对于涂层质量检测，可分为现场检测和涂层性能检测，现场检测项目包含外观、厚度、附着性和耐冲击性。涂层性能检测包含抗弯曲性能、耐磨性、耐化
43、学药品性、耐盐雾性、耐候性、耐湿热性和耐低温脆化性等。涂层性能检测通常是要求塑粉本身性能，是由其质量水平决定。而现场检测项目和现场施工水平相关，需要作日常检测。外观检测要求涂层均匀光滑、连续，无肉眼可辨小孔、空间、孔隙、裂纹、脱皮几其它有害缺点。附着性按要求作剥离试验或划格试验，这直接和粉质量、烘烤温度和前处理好坏相关。厚度控制对于护栏产品是必需，可用测厚仪进行测量或采取金相显微镜法进行涂层断面测量，涂层薄影响腐蚀等级，达不到质量要求，涂膜不丰满；涂膜厚浪费原材料，易造成表面不平。冲击试验实际也是涂层测附着性一个方法，以在冲击力作用下局部变形、发烧、震动、疲惫情况下涂层和基体结合强度。
44、 依据国家标准GB/T18226-要求，涂塑构件第一层金属镀层为锌，第二层非金属涂层可为聚乙烯、聚氯乙烯或聚酯，其镀层厚度要求以下： 钢构件类型 涂塑层厚度/mm 聚氯乙烯、聚乙烯 聚酯 钢管、钢板、钢带 ›0.25 ›0.076 紧固件、连接件 ›0.25 ›0.076 钢丝（直径mm） ›0.15 ›0.076 表（6）双涂层涂塑层厚度要求 按国家标准GB/T18226-对涂层防腐性能要求，对于采取质量很好粉末（经过交通部交通工程监理检测中心检测），其要求涂层防腐性性能标准通常能够
45、达成。 序号 项目 检测方法 技术指标 1 涂塑层均匀性 目视 涂塑层应均匀光滑、连续，无肉眼可见小孔、空间、孔隙、裂纹、脱皮及其它有害缺点。 2 涂塑层附着性 （1）剥离试验：在足够大试样上，用锋利刀片在涂塑层上用力划两条距离3mm长25mm平行线，然后和上述两条平行线一端和之成直角再划一条刻痕，以后端剥离平行线之间涂塑层。 （2）划格试验：当涂塑层厚度小于0.125mm时,按GB/T9286中6要求方法进行试验,切割间距为2mm。当涂塑层厚度大于0.125mm时，在试样上划两条长40mm线，两条线相交于中部成30°—40°锐角。所划线要直，要划透涂塑层。假如未穿透涂
46、塑层，则换一处重新进行，不能在原划痕上继续刻划。试验后，观察刻痕边缘涂塑层脱落情况。 （1）涂塑层附着良好，对于聚氯乙烯、聚乙烯涂塑层经（1）剥离试验后，涂塑层无断裂，无剥离。对于聚酯涂塑层，经（2）划格试验后，刻痕光滑，涂塑层无剥离脱落。 3 涂塑层抗弯曲性能 取300mm试样,在15s内以均一速度绕芯棒弯曲180°,芯棒直径为试样4倍. 聚氯乙烯、聚乙烯涂塑层经弯曲试验后，试样应无肉眼可见裂纹或涂塑层脱落。 4 涂塑层耐磨性 按GB/T1786D方法,所加载荷为1Kg. 每1000转测得质量损失不超出100mg. 5 涂塑层耐冲击性 参考GB/T1732试验方法,试
47、验温度为24℃±2℃,试样受冲击能量是9N.m. 试验后，除冲击部位外，涂塑层无碎裂、开裂或脱落现象。 6 涂塑层化学药品性 将试样放入硫酸、氢氧化钠、氯化钠溶液中，浸泡45天，试验温度为24℃±2℃。每组试样最少三块，试样大小按GB/T11547-1989中4.2要求。 试验后，涂塑层无起泡、软化、丧失黏结等现象。 7 耐盐雾性 取样三片,每片大小为70mm×150mm.用18号缝纫机针,将涂层划成长120mm对角线,划痕深至钢铁基体,对角线不贯穿对角,对角线端点和对角成等距离.划痕面朝上,至于盐雾试验箱中.按GB/T1771要求条件进行试验8h.检验时用自来水冲洗试样表面沉
48、积盐分.冷风烘干后,目视检验试样表面. 试验后，除划痕部位任何一侧0.5mm内，涂层应无起泡、剥离、生锈现象。 8 耐候性 采取GB/T11189.1中BH型设备,按方法A进行人工加速老化试验,试验时间为1000h.试样大小及形状和老化试验设备试样夹具相适应. 经人工加速老化试验后，涂塑层不许可产生裂缝、破损等损伤现象，许可轻微褪色。 9 耐湿热性 取样三片,每片大小为70mm×150mm.用18号缝纫机针,将涂层划成长120mm对角线,划痕深至钢铁基体,对角线不贯穿对角,对角线端点和对角成等距离.划痕面朝上,至于调温调湿箱.按GB/T1740方法进行8h. 试验后，除划痕部
49、位任何一侧0.5mm内，涂层应无起泡、剥离、生锈现象。 10 耐低温脆化性 采取调温调湿箱,控制温度在-60℃±5℃,经168h试验. 试验后,涂塑层仍满足上述1-8项目标要求. 表（7） 高速公路交通工程钢构件涂塑层性能要求 四．环境保护方法 本项目对环境组成污染关键原因和处理方法以下： 4．1酸雾、锌浴粉尘 浸锌处理设置单独空间，增置抽风排风设施将尘灰搜集净化达成环境保护要求高空排放。处理过程尽可能无人化，实施远程控制，对工人进行必需劳动保护。酸洗增置槽边抽风排风设施等。 4．2酸洗废水、脱脂废水、表调废水和磷化
50、废水 前处理废水关键来自：脱脂废水、表调废水、磷化废水。具体处理方法可和当地环境保护部门联络。 污染物 浓度 Zn2+ 10～30mg/L Mn2+ 5～10mg/L NO3- 5～10mg/L 石油类 20～50mg/L P 10～50mg/L F 5～10mg/L 表面活性剂 5～10mg/L SS 500mg/L PH 5-10 表（8）通常原水关键污染物浓度 五．结语 采取双涂层体系防护，有很大实用和推广价值。该工艺技术可靠，优异实用，操作程序简单，产品质量稳定，对在恶劣条
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