破解之路

　　我们反复对比了前三代前处理的长效附着力效果，发现抛丸效果最差，长效附着力在2个月至2年之间；磷化与氧化钝化接近，长效附着力可达到1~5年，但磷化液一旦失调，长效附着力仅为1~3个月。

　　鉴于以上结论，必须开发新的前处理工艺，才能解决热镀锌涂敷聚乙烯涂层的长效附着力问题。

　　硅烷偶联剂是近些年研究比较热门的一种前处理方式，具有很多优点。

　　（1）环保。主要成分是有机硅，不含磷、铬等元素，可以直接排放。

　　（2）无渣。与磷化液不同，硅烷偶联剂在反应过程中不会形成沉渣，使用调整方便。

　　（3）附着力好。硅烷含有两个功能团，一个可以与金属及其氧化物形成稳定的共价键，另一端可以与有机涂料形成稳定的共价键，且硅烷转化膜呈立体网状结构，耐热、耐久。

　　硅烷偶联剂的第三条优点，成为热镀锌浸渍涂装前处理的最佳备选工艺。我们集中骨干研发力量，根据我们的热镀锌层的结构与组成，开发了适合我们的专用硅烷偶联剂，经实验室小样试验，得出如下的结论：

　　（1）硅烷转化膜经过300℃ 、30min的烘烤加热，表面显微结构基本未发生转变，显示出良好的耐热稳定性。

　　（2）将处理好的工件置于高低温交变环境中（-30~95℃ ）1个月，表面显微结构未观测出明显变化，显示出良好的抗交变环境的耐久稳定性。

　　（3）浸塑聚乙烯涂层后，进行了长效附着力试验，在其他前处理方式出现明显的附着力下降的时间内，未发现附着力有任何的下降迹象，显示出良好的长效附着力。

　　但随着硅烷偶联剂的使用，我们同样发现硅烷转化膜的显微结构出现了一些缺陷，长效附着力测试有下降迹象，但电镀锌层在硅烷处理过程中未出现这种现象，这说明是热镀锌层里的某些元素或溶到槽液中的某些元素造成了结构缺陷。经分析，仍然是Pb、Si、Al等元素溶入溶液并达到一定浓度后，造成了槽液老化，然后出现了结构缺陷。

图2 在线自动监测设备

　　这些“有毒”元素，可以通过碱式阳离子交换树脂得到有效去除，为确保工艺稳定，我们采取了如下两种措施：

　　（1） 安装有毒元素在线监测自动维护设备（见图2），时刻监控槽液状态，当任何一种有毒元素达到规定的浓度上限时，立即启动清理系统进行交换清除；当槽液某一指标下降时，自动启动添加系统，维持指标平衡。过程能力分析显示，前处理的控制水平达到5.5σ水平，这在国际行业界都是罕见的。

　　（2）槽底采取曝气搅拌措施，以防止局部出现有毒元素浓度超标，且曝入氧气使成膜速度提高。通过上述措施，硅烷转化膜的稳定性显着提高，膜层呈现均匀的浅蓝色，涂层的长效附着力经测试，可达到25~50年之久，使“热镀锌+聚乙烯”护栏的总体寿命达50年以上。

　　典型应用
 

图3 胶州湾大桥局部景观

　　破解长效附着力问题后，客户的信心回归。2011年，东方钢管承揽了亚洲最长跨海大桥一胶州湾跨海大桥护栏的提供（见图3）。针对海洋盐雾、高温高湿、紫外辐射等恶劣条件，经过100多种方案的探讨，果断采用“热镀锌+硅烷+聚乙烯”产品，并对聚乙烯进行改性，提高了抗盐雾渗透、应力开裂、紫外老化等性能，经过近2年的使用，涂层附着力、防腐性没有出现任何下降迹象。

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