高速公路护栏双涂层防护体系

高速公路护栏双涂层防护体系TheTowCoatsProtectiveSystemsforExpresswayFences米德伟张天鹏刘海峰韩琳许朝玉王群李新立（武汉材料保护研究所）摘要：高速公路护栏采用热固性粉末涂料涂装是近几年发展起来的防护技术，文章讨论了金属铝材的腐蚀原理、防护方法以双涂层体系以及所用粉末涂料。1前言高速公路是最重要的交通基础设施，我国高速公路是从80年代发展起来的，它对国民经济和社会发展起着重要作用。护栏是高速公路的维护和安全保障设施。近年来，随着国内高速公路建设的飞速发展，安全护栏市场不断扩大。目前全国共有护栏生产厂家200家左右，但由于该产品在我国的生产和使用时间不足10年，产品标准颁布仅五六年，国家标准颁布刚2年，生产厂家对该产品的性能、技术参数、生产工艺掌握各不相同，致使这一产品的质量良莠不齐。有的路段由于采用了防腐工艺处理不当的护栏产品，少则一两年时间，护栏便锈迹斑斑，不仅影响了高速公路的视觉效果，也大大缩短了护栏的有效使用期，（1）同时也增加了维护成本。我国早期的护栏产品通常采用涂漆防护，后来逐步采用热浸锌的形式，现在仍大量采用热浸锌方式防护。护栏属于户外使用的大型长久性设施，对防护体系的选择要针对不同的大气环境选择不同的防护体系。新颁布的国家标准GB/T18226-2000《高速公路交通工程钢构件防腐技术条件》，将护栏产品的防护分为四类：镀锌、镀铝、镀锌（铝）后涂塑、涂塑。在乡村和污染不严重的地区，可采用单独热浸锌层防护或单独喷塑防护层防护的护栏板，而在重工业区或海岸城市地区，特别是有酸雨的地区，普通热浸锌或喷塑单涂层护栏板未到使用年限就可能失去效用，造成护栏的维护成本大大增加。对于热浸铝护栏，其耐蚀性比普通热浸锌护栏好，但考虑其工艺、技术、成本以及对环境影响等方面的因素，应用范围还不很广。采用热浸铝+喷塑的防护体系相对于热浸锌+喷塑的防护体系而言是一种不经济的方法。采用镀锌板+喷塑的双防护体系，可在重污染地区特别是酸雨地区达到较好的防腐效果，使用年限大大延长，是最耐久的防护方法。2大气腐蚀行为大气是组分复杂的混合物。从全球范围看，它的主要成分几乎是不变的，只有其中的水汽含量随着地域、季节、时间等条件而变化。各个地区的天然大气所含的杂质有不同的特点，根据这些特点，把天然大气又分为乡村大气、海岸大气和工业大气（都市大气）等。乡村大气是比较清洁的；海岸附近大气所含的主要成分为NaCl海盐粒子；工业地区大气中含有各种气体杂质和各种悬浮颗粒等特定污染物——大气中这些特定的污染物与雨水混合，形成酸雨。这些特定的污染物包括燃料燃烧后产生的副产物SO2，当它被氧化后就生成了H2SO4。酸雨中62%〜77%的酸度是由H2SO4造成的，其余的酸度来自动力装置产生的氮氧化物（NOX）,氮氧化物氧化后生成HNO3（占15%〜32%）。除了这两个来源，还有煤燃烧产生的氯化物，在空气中形成了HCl（2%〜16%）。金属的大气腐蚀受环境污染物、暴露时间、基材成分的影响。大气环境中的S02和Cl-在相对湿度较高的条件下，强烈加速金属及其合金的腐蚀。锌的大气腐蚀速率通常比碳钢要慢5〜10倍。锌的最大腐蚀速率通常出现在工业大气、海洋污染大气环境中，镀锌层的腐蚀行为与纯锌的腐蚀行为极为相似。S.Feliu等人使用世界范围内72个腐蚀试验点的数据，通过气象及污染物因数预测大气腐蚀速率，对于锌腐蚀得出：A=0.703+4.40Cl-－（1+0.11T－3.5tw）+5.23SO2（1-0.54T） （R=0.91）其中，A为腐蚀速率；t为湿润时间；T为温度。w从回归方程式可看出：SO2和Cl-是影响大气腐蚀的主要污染物质。大气中的NOX、NH3等气体可能对锌及覆盖层有一定的腐蚀作用，但户外锌及覆盖层的大气腐蚀研究没有显示出NOX、NH3浓度与腐蚀速率具有相

锌及覆盖层在大气环境中腐蚀产物的研究有许多报道,Odnevall和C.Leygraf深入细致地研究了锌在乡村、海洋、工业大气环境中的大气腐蚀行为，他们指出，在乡村大气环境中污染介质极低，主要为含硫[SO2、(NH4)2SO4]物质的微量沉积物。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的形成；第二步少量Zn4SO4(OH)65H2O的成核用及增长；在无遮蔽条件下,由于微弱酸性的雨水冲刷表面,少量Zn4SO4(OH)65H2O难以保留在表面,在这种情况下Zn5(CO3)2(OH)6是最终的腐蚀产物。在海洋大气环境中,锌腐蚀主要分三步进行：第一步Zn5(CO3)2(OH)6的形成；中间步Zn5(OH)8Cl2H2O的成核及增长；最后一步NaZnCl(OH)6SO46H2O的形成。在工业大气环境中，锌腐蚀也分三步进行，第一步Zn5(CO3)2(OH)6的形成；第二步Zn4SO4(OH)65H2O>Zn5(OH)8Cl2H2O的成核及增长；第三步Zn4Cl2(OH)4SO45H2O的形成。Odnevall和C.Leygraf同时指出，Zn5(CO3)2(OH)6,Zn5(OH)8Cl2H2O、Zn4SO4(OH)65H2O>NaZnCl(OH)6SO46H2O存在结构上的相似性。这些化合物具有层状结构，都含有稳定的氢氧化锌层(其中含有不同的成分)，这种层状结构在适当环境条件下非常容易从一相变为另一相。在碱式碳酸锌中，层结构通过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的氧原子组成氢键而连接。对于Zn5(OH)8Cl2H2O而言，层结构由氯离子及结晶水连接。锌的耐大气腐蚀性很大程度上依赖于它的氧化物、氢氧化物等低溶性金属盐的形成。如果有二氧化硫、硫酸盐和氯化物等沉积，原已形成的具有保护性的层结构普遍转变为更具有水溶性的、保护性较差的层结构。这些化合物产物的结构各相相似，一相易于转化为另一相，其转移速度主要依赖于二氧化硫、硫酸盐及氯化物的沉积速度。在大气中，锌表层的Zn与大气中的O2反应生成氧化物，这是进一步形成其他腐蚀产物的基础；随后与大气中的CO2反应形成碱式碳酸锌Zn5(CO3)2(OH)6。如果锌表面存在硫酸根离子或氯离子，则可形成带有一定数量水分子的碱式硫酸锌及碱式氯化锌。因此在大气污染严重的地区，锌的腐蚀机理为：首先Zn与大气中的O2反应形成ZnO,这是进一步形成其它腐蚀产物的基础2Zn+O2—2Zn0；生成难溶物Zn4SO4(OH)65H2O及Zn5(OH)8Cl2H2O和Zn4Cl2(OH)4SO45H2O3ZnO(s)+Zn2+(aq)+SO42+(aq)+8H2O(aq) Zn4SO4(OH)65H2O(s)ZnO(s)+Zn2+(aq)+2Cl-(aq)+5HO(aq) Zn(OH)ClH0(s)4ZnO(s)+Zn2+(aq)+S0/+(aq)+2Cl-(aq)+9H2O(aq) Zn4Cl2(OH)4SO45H2O(s)2+2-2+2-2+ 2-Zn0Zn0Zn0a—2+Zn2+ 尼-A gZn0Zn0 Zn02+2-2+ 2-Zn0Zn02+-.2-Zn02+7nft-锌层在大气暴露主要腐蚀产物为：ZnO、Zn4SO4(OH)65H2O，另含少量的Zn5(OH)8Cl2H2O及Zn4Cl2(OH)4SO45H2O。但实际上，在金属腐蚀产物都不是按理想的化学比形成的化合物，有时金属离子多一些，有时少一些。图3显示了“金属过剩”的ZnO晶格，此时有两个多余的锌占据了晶格的空隙位置。同时存在四个多余的电子以保持其电中性，这种结构中电子流由多余的电子传递，而金属离子的迁移由间隙间的锌离子传递。这种结构在腐蚀介质的电化学作用下将加速锌层的腐蚀，产生的腐蚀产物是松散多孔的，很容易破裂、剥离。通过锌在典型地区大气环境中腐蚀深度与暴露时间的关系研究，得出其表面腐蚀动力学呈线性关系，表明这些腐蚀产物不具有保护性。锌层表面腐蚀产物经酸雨冲刷，难以大量保存下来，表面又漏出锌层继续发生腐蚀和溶解。这是锌层的一般腐蚀过程，在酸雨严重地区和海岸地区，腐蚀速率更快，严重的可以使构件在两年内发生锈蚀S《三知氧化锌的理想结构3双涂层防护系统在锌涂层上进行涂装，涂层的存在提供了附加保护，同时也提高了外观装饰性。这种在热浸锌表面形成的涂膜保护层，通常被称为双涂层体系。它可以维持构件外观的完整性达20年以上。这种双涂层防护方法在欧洲、北美洲、澳大利亚等地区得到广泛应用。双层防护体系的主要作用有：—阴极保护：又叫作牺牲性保护，是基于作为阳极的金属材料更容易失去电子而消耗，使阴极得到保护。若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。通过这种阳极保护，镀锌层可以为小面积损伤的铁构件提供保护，如擦伤、穿孔、边缘刮伤等。锌层的厚度决定其使用年限。锌层本身与基体的结合强度高，可耐较大的摩擦和冲击，并提供屏蔽保护。锌层可以提供完全的阳极保护，直到锌层完全损耗。

—屏蔽保护：是通过使钢铁与自然环境和潜在的电解液隔离而得到保护。涂层作为屏蔽层将金属表面与外界环境隔开，阻止腐蚀介质（如水、盐雾、腐蚀性气体等）对金属的作用，同时也可阻碍金属与金属之间的电流腐蚀。越厚越紧密的隔离层保护作用越明显。屏蔽作用主要与涂层的透气性和渗水性有关，因此采用恰当的涂层是必要的。没有阳极保护，屏蔽体系只能持续到涂层脱落之前。上述两方面的协同作用，形成统一整体，为镀锌构件提供全面的防腐保证。热浸锌构件涂装后，双涂层体系可以提供一个更高级的腐蚀防护形式。镀锌层通过阳极保护和屏蔽保护作用使金属基体得到防护。涂层紧接着给镀锌层提供屏蔽保护，涂层的存在降低了锌层的腐蚀率，大大延长了镀锌构件的使用寿命。一旦涂层受侵蚀破坏，锌层可以继续提供阳极保护和屏蔽保护。损伤X 涂层或热浸铝容易发生膜下腐蚀（如图4）,面层损伤后大量的锈蚀产物会在面层下部生成。铝作为阴极，基体铁作为阳极将更加快其腐蚀，导致大量的保护层卷曲脱落，基体被腐蚀穿孔。而热浸锌钢板涂装之后不会发生象单独涂层或热浸铝防护的膜下腐蚀，涂层不会大量脱落，腐蚀将大大减少。这在最大程度上减少了涂层的脱落，大大提高了构件的使用寿命。涂装失败的一个最常见的原因就是涂层不连续，这时锌层还可以消除这种早期的点锈，使构件的寿命得到最大程度的延长。边角处，这里的涂层一般较薄。相反，镀锌层在边角处是较表面的涂层在施工后几个月就开始脱落，这类事件国内也有人探讨。这样的涂装失败是很容易解释和避免的。即缺少前处理或涂层的选择不适当是主要的失败原因，例如醇酸磁漆不能用于镀锌表面，因为在锌层表面发生醇酸皂化等反应导致涂层结合力降低。同时，前处理直接关系到涂层的性能。双涂层体系可以比单独镀锌或单独涂装提供更为完善的腐蚀防护。双涂层保护体系在西方国家普遍得到认可：一个双涂层体系的使用寿命是单独镀锌和单独涂层保护使用寿命之和的1.5~2.5倍，如果进行周期性的维护，双涂层体系的寿命更长。关于热浸锌、单涂层和镀锌+涂层双层防护体系的使用年限比较，国外有专门的论述，如《Costsavingandriskminimisingcomparingprotectionsystems》（减少费用与降低风险-腐蚀防护系统比较）一文指出：热浸锌的使用寿命一般大于25年，单涂层10~15年，而镀锌+涂层双层防护体系达到40年以上，表明后者是最好的涂层防护体系，特别是在含二氧化硫的气氛中效果更好。涂层的选择依靠它应用的环境腐蚀情况。表1是国际标准化组织关于锌外层或铝外层钢铁构件防腐蚀的指导建议。表1国际标准化组织关于锌外层或铝外层钢铁构件的防腐蚀指导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/城市海岸水性聚氯乙烯树脂100%水性丙烯酸树脂区环氧树脂聚酯环氧树脂环氧树脂环氧沥青环氧沥青C5重工业城市区环氧树脂添加MIO的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来源：-ISO14713:1999Protectionagainstcorrosionofironandsteelinstructures--Zincandaluminiumcoatings-Guidelines粉末涂料已大量应用于镀锌构件的涂覆，这与粉末涂料特性有关。粉末涂料与溶剂型涂料相比，有如下优越性：（1）粉末涂料不含溶剂，无挥发性有机化合物（VOC）的排放，这是符合国际环保要求的，可减少对自然环境的污染和改善工作环境，在储藏、运输、施工中也减少了火灾的危险；（2）粉末涂料可以回收循环使用，利用率高，可以达到95%以上；（3） 粉末涂料可实现厚涂层。溶剂型涂料的涂膜一般仅有20“m左右，达到一定厚度需要多次涂装，而粉末涂装一次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） 粉末涂料用的树脂难溶于溶剂且分子量高、性能优良，因而涂层的物理力学性能优良。国际上以1988年颁布的VOC排放值为基准，每年对VOC排放量进行削减，到2000年削减率达30%。随着法规的强化和人们对环境的关心，传统溶剂型涂料的生产使用正逐步受到限制，并将推动粉末涂料的应用。在澳大利亚，专家们从1986开始研究粉末涂料应用于热浸锌涂装，并于1988年得到普和应用。在欧洲，粉末涂料每年以约7%的速度增长，而溶剂型涂料的使用量保持稳定，这种增长导致粉末涂料逐步取代溶剂型涂料，目前约10%的工业涂装产品已经使用粉末涂料，粉末涂料已大量应用于钢铁的热浸镀表面保护。我国在这方面也开始逐渐应用，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。热塑性粉末涂料的特点是在固化阶段不发生化学反应，主要特征是功能性应用和实现厚涂，一般有较好的耐冲击性和耐化学品性，通常采用流化床方法涂装。其典型产品为聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯等。热固性粉末涂料是在固化阶段保持一定的时间和温度，在这个阶段发生交联反应，形成连续的不再融化的涂层。热固性粉末涂料有着广泛的功能性和装饰性应用并可实现薄涂，一般采用静电涂装方法。热固性粉末涂料比热塑性粉末涂料有更广泛的应用。粉末颗粒尺寸对涂层的外观和性能有重要影响4护栏用双涂层体系根据国家标准，该双涂层体系的涂塑层可选用聚乙烯、聚氯乙烯或聚酯。对于典型的热塑性聚乙烯、聚氯乙烯和聚酯与热固性聚酯的特性比较如下见表2。表2聚乙烯、聚氯乙烯及聚酯粉末涂料的特性比较品种优点缺点应用价格聚乙烯优异的耐化学药品性，耐低温性，良好的耐辐射性，韧性好，涂料无毒，涂装性好。机械强度不咼，质较软家电，钢制家具等低聚氯乙烯优异的耐化学药品性，耐水性，耐低温性，良好的耐辐射性，涂装性好。附着力较差钢制家具，钢管，食品工业产品等。中聚酯（热塑性）优异的绝缘性，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较好的户外产品。较高聚酯（热固性）极优的耐候性和装饰性。防蚀性、电性能和力学性能良好。空调器，汽车部件，护栏等。高热固性聚酯粉末具有最优异的户外性能和物理机械性能，可以为热镀锌构件提供一个最持久的保护，同时也提供一个完美的装饰性效果，其优异的耐候性能为锌构件提供了一个最持久最全面的保护。现在聚酯粉末涂塑镀锌构件已经得到大规模的应用。应用于护栏产品防护的典型热固性聚酯粉末的技术指标见表3。表3用于护栏产品的典型热固性聚酯粉末的特性检测标准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，mm0.1~0.252涂膜最小厚度，mm弐.13涂膜厚度均匀性，mm司.054涂膜附着性能涂层与基材应紧密结合，用划格法试验涂膜不脱落，用划圈法不低于一级。5涂膜耐低温冲击性能温度-40°C,高度1m,用1kg的重球冲击试样，试样表面无开裂现象。6涂膜耐阻燃性用明火燃烧试样5min,试样应不燃烧，不助燃或明火撤消后，燃烧的试样应立即熄灭7耐酸溶液浸泡常温下用30%化学纯H2SO4溶液浸泡720h后涂膜表面不应出现软化、皱纹、

起泡、开裂、或表面边缘溶解等缺陷。8耐碱溶液浸泡常温下用3%化学纯NaOH溶液浸泡720h后涂膜表面不应出现软化、皱纹、起泡、开裂、或表面边缘溶解等缺陷。9耐盐水溶液浸泡常温下用30%化学纯NaCl溶液浸泡720h后涂膜表面不应出现软化、皱纹、起泡、开裂、或表面边缘溶解等缺陷10耐候性能耐候试验兀成后（累积接受车田射冃匕量耳.5X106kJ/m2），试样表面应无明显的变色、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过1mm的收缩。聚酯由于具有较佳的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的应用。这种双涂层体系，可为构件提供最好的腐蚀防护，其维护成本也大大降低。同时，采用双防护体系的护栏板具有较佳的视觉美悦感，特别适合风景区采用，通过对喷塑涂层色泽的适当选择，可与周围的风景互相映衬，达到自然环境的和谐统一。5护栏双涂层工艺5.1护栏热浸锌工艺钢的热浸镀是熔融锌、铁之间相互浸润、熔化及过渡层扩散生长的过程。钢的热浸锌方法主要有两种，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用的最广泛的方法，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，典型的工艺通称为森吉米尔（T.Sendzimir）法。高速公路护栏板的热浸锌工艺根据其特点一般采用熔剂法。除油熔剂法热浸锌技术的最大特点是，在热浸锌前将预处理的被镀工件进行熔剂处理，以防止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时产生氧化锌。在工艺上，熔剂法热浸镀也将向规模化、自动化方向发展。通过对镀层微观结构和表面层生长机制的研究，构建了许多新的理论。目前镀锌技术的应用主要目的在于降低锌耗，提高外观质量、降低劳动强度、改善工作条件、降低污染和排放以及提高效率等。除油1预镀热浸锌!•空％緩却水濾却T1预镀热浸锌!•空％緩却水濾却Tf檢查!.5.1.1工艺流程热浸锌工艺流程如图5所示，成型-装架-前处理f预镀f热浸镀锌f后处理f检查f下步工序。5.1.2工艺规范

（1）前处理前处理采用“除油f水洗f除锈f水洗”以去除工件表面的油渍、灰尘、氧化皮等污物。焊接工件表面的焊渣、焊皮等在前处理工序之前应当去除，否则这些位置会产生裸露的斑点，热浸锌后有凸起的现象。出现这种情况厂家一般采用斑点处涂涂料的办法加以解决，但不能从根本上解决问题，最好米用水溶除焊渣。另外应选用含硅少于0.04%的焊条。性的焊渣喷剂,，在前处理工序中清（2 镀| ' 'L逊镀也叫助镀屋工件浸入助镀液中，然后在烘干炉G50〜200°C）内烘干。助镀液内的熔剂在锌液表面受热分解,！起到清除镀件表面残留的铁盐、铁氧化物和锌氧化物，以及降低锌液表面张力的作用。镀也（3）热浸镀锌根据国瘗标准GB/T18226-2000的规定，锌应为GB/T470规定的特括厚度、外观、、附着性和均匀性（（见表4）。口号、号锌锭。对锌层质量要求包表4高速公路构件的锌层质量要求项目检测方法技术要求钢管、钢板、钢带附工日.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，表面具有实用性光滑，不允许流挂、滴瘤或多余结块。镀件表面应无漏镀、漏铁等缺陷。锌层均匀性硫酸铜浸渍试验：按JT/T374附录B进行镀锌构件的锌层应均匀，试样经试验后无金属铜的红色沉积物锌层附着性锌附着性试验：按JT/T374附录C进行镀锌构件的锌层应与基底金属结合牢固，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的程度。锌层耐盐雾性锌层耐中性盐雾试验，按GB/T10125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的腐蚀不予考虑。—锌层厚度：直接关系到耐蚀寿命，根据国家标准GB/T18226-2000的规定涂覆构件内层金属镀层：钢管、钢板、钢带平均锌层质量为270g/m（lym镀层厚度对应于7.2g/m2的附着量，即镀层厚度不小于37.5ym）,紧固件、连接件的平均锌层质量为120g/m2（即镀层平均厚度不小于16.7卩m）。控制厚度的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。锌层外观：各厂家由于采用的钢不同或锌浴添加剂的不同，其镀层外观和镀层性能也不尽相同。含硅高的钢材进行浸锌后表面呈灰色，对于普通直接防护来讲是允许的，但对喷塑来讲可能是有害的。在锌液中加0.005%~0.02%的铝可以使锌涂层发亮。其原因在于铝和氧亲合力大，易生成氧化铝薄膜并连续包覆在锌涂层外面，防止锌涂层氧化。铅能促进树枝状组织凝固，使镀锌层生成闪亮的组织，同时能降低锌液的表面张力，使涂层光滑。适量的铅能增加锌液流动性，便于操作，提高锌层外观质量。锌层含铅是不可避免的，因为通常锌锭是含铅的。镀锌后涂塑要求表面应平滑，无结瘤、锌灰和漏铁现象。镀层性能的不同可能对喷塑产生不同的影响。结瘤流挂等影响安装和喷塑后外观，可小心打磨掉；锌灰影响涂塑层的外观，也应打磨处理；而漏镀的修复不可采用涂富锌涂料，这可能造成喷塑烘干后起泡。镀件表面有可能产生的白锈（又称为储存湿锈）是在特定环境（水分高，不通风）中生成的。钝化可以减缓这个进程，但最重要的是需要注意储存条件，避免特定条件的形成。锌层附着性：热镀锌应有足够的附着性，以保证在正常的搬动、装卸、运输等过程中，经碰撞而不会开裂或剥落。锌层均匀性：一般附锌量达到标准，硫酸铜浸渍试验就不会出现问题。（4）后处理后处理包括：冷却f（钝化f水洗）f烘干，钝化处理可以较好地防止表面生成白锈，提高锌层在空气中的耐蚀性。如果要进行喷塑可不进行工序，这样有利于表面生成磷化膜，也可减少铬对环境的污染。5.2护栏热镀锌构件静电喷塑镀锌构件表面锌层的状况可分为三个阶段，第一个阶段当构件进行热浸锌后从冷却水中取出来时，它的表面是纯锌层，没有氧化物和粉渣。如果进行钝化，这种纯锌表面可以保持一段时间。数天后，氧化物和碳水化合物开始生成。进入第二阶段时，氧化物在表面扩展形成疏松、粉化的表面，这会给直接涂装带来巨大的危害。这个阶段将维持大约48h至两年的时间，主要取决于大气条件。第三阶段锌的碳水化合物结构层形成，这种结构是惰性的，可溶的，结合紧密的。不同阶段可以采用不同的前处理方法，第一阶段的构件只须进行少量的处理或只进行磷化处理即可。处于二、三阶段的构件必须进行针对性处理。但是具体区分这三个阶段是很难的，最好的方法是马上进行涂装处理。有的构件锌层是经过钝化的，不利于涂装也不利于磷化，采用下面的方法可以判断锌层是否钝化：配制2%的硫酸铜溶液（20克硫酸铜溶于1升水中）；用溶剂清洗干净构件的两小块面积；用砂纸打磨干净其中一块已清洗的表层；

—用两个棉球浸饱已配好的硫酸铜溶液，涂覆于已经用砂纸处理的表面和未经砂纸处理的表面。—如果经砂纸处理的表面和未经砂纸处理的表面同时变黑（在10s内），说明表面没有经过钝化处理，表面可能只有油脂，正常的脱脂就可以了。如果未经砂纸处理的表面变黑速度比经砂纸处理的表面慢，或不变色，说明构件经过某种形式的钝化。如果都不变色，说明表层可能是锌合金或其它金属。为进行涂装，必须去除钝化层。对存放时间较长，锌层表面已经生成氧化物和碳酸盐的，也必须去除。可以采用物理方法和化学方法去除钝化层。物理方法如喷砂或有研磨作用的刷子，但注意不能破坏锌层，保证锌层厚度。化学方法是通过化学反应去除表面的化合物及其它污物，如采用低浓度的磷酸酸洗或碱洗。对于前处理质量好坏的判断，在有涂料性能保证的前提下，通过附着力就可以判断前处理是否正确。5.2.1工艺流程热浸锌构件喷塑工艺流程如图6所示，脱脂-碱洗-水洗-表调-磷化-水洗-热水烫干-上件-预烘f喷塑f固化f凉干f下件。5.2.2工艺说明（1）脱脂脱脂的目的在于除油，保证涂层与基体的紧密结合，实现较好的附着力。工件表面有油涂层附着力就差，同时也可能对外观产生影响，出现产品质量问题。热镀锌钢板的锌层可承受一定的碱腐蚀，可设置单独的碱洗槽，通过加适量的氢氧化钠，浸泡适宜的时间，可除去表面的浮灰等污物，也可去除一些钝化层。氢氧化钠的添加量和浸泡时间需要通过实验来确定，一般浓度可为10%。对于连续生产的工厂，表面没有油等污物，可省去脱脂、碱洗、水洗等工序。（2）表调采用胶体磷酸钛表调。表调的目的是在镀锌层表面生成一些细小的磷酸盐结晶晶核，这些晶核在磷化处理时成为磷酸盐结晶的核心，提高成膜速度和均匀性。表调剂的用量很少，只需0.2%~0.3%的水溶液即可。通过试验和使用，进行胶体磷酸钛表调的镀锌试板无论是在外观上还是在晶像显微镜下观察，都较非表调的试板均匀细致，因此镀锌板磷化前进行表调是有益的。（5）磷化磷化膜可提高涂层与镀锌层的结合力和防护性。涂料在镀锌层表面的附着强度较低，涂装性较差。而经过磷化处理的镀层，能提供一个“粗糙面”，给涂层以很好的咬合力，大大提高了涂层附着力，保证涂层性能的实现。同时，磷化膜提供的均一性表面，可抑制局部电化学腐蚀。普通磷化液无法用于热浸锌板磷化，应当采用热浸锌板专用磷化液，普通磷化液的突出问题表现在涂层附着力较差，耐蚀性不良，不采用磷化工艺而直接喷塑涂膜也是如此。（4） 上件要注意吊具的导电性，吊具上的涂层不宜太厚，如果过厚应及时清。可采取集中焚烧的方法脱除涂层。因工件较重，一定要设计好挂具，挂具要求牢固可靠。（5） 预烘预烘的目的一是除去工件上剩余的水分，二是保证一定厚度的粉层能较好地附着在工件表面。一般保加热温度为90〜110°C。（6） 喷塑对于护栏产品，根据其构件的特点，宜采用自

动喷枪喷涂，但一般需要另加手工喷枪补喷，目的在于实时监控喷粉质量，保证产品质量稳定。固化要根据所用的粉末种类确定固化条件，一般可咨询供应厂商，如华佳4600系列纯聚酯型粉末涂料，固化条件是200°C(工作温度)和lOmin。凉干可采用冷风吹干。在吹干过程中应对工件进行检查。工件表面出现的允许缺陷如流挂、起泡、露底、缩孔等，可用丙酮溶剂等稀释粉末涂料，趁工件未凉时涂覆或喷覆于缺陷表面，用余热固化。对于重大缺陷需要进行返修处理，并根据涂膜厚度选取处理方法，一般有3种：直接上件重新喷塑、机械打磨、用脱膜剂处理。对于产生的涂装问题应当分析原因，找到解决方法。表5是喷塑固化后常见故障、原因和排除方法。表5喷塑固化后常见故障、原因和排除方法故障原因排除方法桔皮桔纹粉末配方不合理流平剂质量差涂层不均匀调整配方或换粉流平剂按标准验收注意均匀施工麻点粉受潮表面粗糙表面有白锈凉晒或在烘干炉内40〜50C烘干，搅散加粉打磨处理打磨清除硬颗粒生产中带进颗粒(环境、材料)粉中混有杂质生产现场及设备要干净更换好粉剥落未作前处理表面除油不净粉附着力差进行前处理加强除油换合格粉涂层硬度低固化时间短固化温度低延长固化时间提咼固化温度无光泽粉型号不对，是无光型粉末涂层太薄固化时间短固化温度低表面粗糙换有光型补喷一层延长固化时间提咼固化温度加强前处理变色粉中颜料质量差有不同颜色的粉混入固化温度太高粉曝晒时间太长或烘干炉内温度过高更换合格粉清洁供粉器，更换同种粉降低固化温度更换好粉起泡或针孔粉质量差空气净化不好，有水点喷出工件上有水点存储时间较长，镀锌层表面容易掉渣镀锌层结构疏松更换合格粉或针对镀锌产品的合格粉定期清理空气净化器或更换干燥剂检查预烘温度严格控制炉温，防止表面过热或米用加温脱渣工序调整锌浴配方，控制锌层质量缩孔粉质量不好除油不净机油类物质污染更换合格粉加强除油净化喷粉用的压缩空气，控制压缩空气含油量对于涂层质量的检测，可分为现场检测和涂层性能检测，现场检测的项目包括外观、厚度、附着性和耐冲击性。涂层性能检测包括抗弯曲性、耐磨性、耐化学药品性、耐盐雾性、耐候性、耐湿热性和耐低温脆化性等。涂层的性能检测是对塑粉本身的性能的检验，由粉末质量水平决定。而现场检测项目与现场施工水平相关，需要作日常检测。外观检测要求涂层均匀光滑、连续，无肉眼可辨的小孔、孔隙、裂纹、脱皮几其它有害缺陷。附着性按要求作剥离试验或划格试验，这直接与粉的质量、烘烤温度和前处理好坏有关。涂膜厚度控制对于护栏产品是必需的，可用测厚仪进行测量或采用金相显微镜法进行涂层断面测量，涂层薄影响其腐蚀等级，达不到质量要求，涂膜不丰满；涂膜厚则浪费原材料，易造成表面不平。冲击试验实际上也是涂层附着性的一种表现形式，以在冲击力作用下局部变形、发热、震动、疲劳情况下涂层与基体的结合强度来表示。

依据国家标准GB/T18226-2000的规定，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，其涂层厚度要求见表6。表6双涂层防护体系的涂塑层厚度要求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按国家标准GB/T18226-2000对涂层防腐性能要求，采用质量较好的粉末（通过交通部交通工程监理检测中心检测），其涂层防腐性性能均能达到标准要求（见表7）。表7 高速公路交通工程钢构件涂塑层性能要求一序号项目检测方法技术指标1涂塑层的均匀性目视涂塑层应均匀光滑、连续，无肉眼可见的小孔、孔隙、裂纹、脱皮及其他有害缺陷。2涂塑层的附着性（1） 剥离试验：在足够大试样上，用锋利的刀片在涂塑层上用力划两条距离3mm、长25mm的平行线，然后与上述两条平行线的一端与之成直角再划一条刻痕，从此端剥离平行线之间的涂塑层。（2）划格试验：当涂塑层的厚度小于0.125mm时，按GB/T9286中6规定的方法进行试验，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的线，两条线相交于中部成30°〜40°的锐角。所划线要直，要划透涂塑层。如果未穿透涂塑层，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的试样在15s内以均一速度绕芯棒弯曲180°，芯棒直径为试样的4倍聚氯乙烯、聚乙烯涂塑层经弯曲试验后，试样应无肉眼可见的裂纹或涂塑层脱落。4涂塑层耐磨性按GB/T1786D的方法，所加载荷为1kg每1000转测得的质量损失不超过100mg5涂塑层耐冲击性参照GB/T1732的试验方法，试验温度为24°C±2°C,试样受的冲击能量是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±2C。每组试样至少三块，试样的大小按GB/T11547-1989中4.2的规定。试验后，涂塑层无起泡、软化、丧失粘结等现象。7耐盐雾性取样三片，母片大小为70mmx150mm,用18号缝纫机针，将涂层划成长120mm的对角线，划痕深至钢铁基体，对角线不贯穿对角，对角线端点与对角成等距离。划痕面朝上，置于盐雾试验箱中。按GB/T1771规定的条件进行试验8h。检查时用自来水冲洗试样表面沉积的盐分。冷风烘干后目视检查试样表面试验后，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耐候性米用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，试样大小及形状与老化试验设备的试样夹具相适应经人工加速老化试验后，涂塑层不允许产生裂缝、破损等损伤现象，允许轻微褪色。9耐湿热性取样三片，母片大小为70mmx150mm,用18号缝纫机针，将涂层划成长120mm的对角线，划痕深至钢铁基体，对角试验后，除划痕部位任何一侧0.5mm内,涂层应无

线不贯穿对角，对角线端点与对角成等距离，划痕面朝上，置于调温调湿箱，按GB/T1740的方法进行8h起泡、剥离、生锈现象。10耐低温脆化性米用调温调湿箱，控制温度在一60±5°C,经168h的试验试验后，涂塑层仍满足上述1~8项目的要求6环保措施本项目构成环境污染的主要因素和处理措施如下。6.1酸雾、锌浴粉尘浸锌处理应设置单独空间，增设抽风排风设施，将灰尘收集净化达到环保要求后高空排放。处理过程尽量无人化，实行远程控制，对工人进行必要的劳动保护。酸洗工序应增设槽边抽风排风设施等。6.2废水前处理废水主要来自酸洗废水、脱脂废水、表调废水、磷化废水。具体处理方法可与当地环保部门联系（见表8）。表8—般原水主要污染物浓度污染物浓度，mg/LZn2+10〜30Mn2+5〜10no3-5〜10石油类20〜50P10〜50F5〜10表面活性剂5〜10SS500PH5~107结语双涂层防护体系有很大的实用和推广价值。该工艺技术可靠，先进实用，操作程序简单，产品质量稳定，对在恶劣条件下的防腐提供了一个先进、可行的方法。对于双涂层工艺国外有大量的研究和专著，其应用领域包括钢结构房屋顶棚、支架等，道路交通标识、路灯等，水利电力设施，车船的座椅，石油化工管道，汽车部件等等。典型的涂装工艺见表9。表4典型双涂层防护体系工艺表（已成功应用与贵阳某厂）工序成分控制事项注意事项脱脂氢氧化钠+碳酸钠+磷酸三钠+水玻璃+水（10:6:3:1:90）；PA30-IM脱脂剂+水（2~3:100）80〜90C,6~8min；3~6g/L自来水pH值至13,溢流水洗酸洗盐酸（10%〜15%）+缓蚀添加剂控制酸含量，Fe^150~200g/L可能是生产中的瓶颈，可加大槽体体积酸洗盐酸（6%〜10%）+缓蚀添加剂控制酸含量，Fe^150~200g/L可能是生产中的瓶颈，可加大槽体体积El自来水后槽溢流水溢流自来水溢流水洗，与前一个水洗下部连通，需加大溢流量预镀一般为：750~800g/L氯化锌+65~80g/L氯化铵+1~2g/L表面活性剂（如OP-7、OP-10等）和少量甘油密度1.15〜1.20g/cm3,1~2min,Fe=30g/L

预执八、、控制温度150〜200°C为最好可用锌浴余热加热锌浴锌+铝(0.15%〜0.25%)450~470C,1~1.5min0.15%WA炖.25%0.05%^Fe^0.10%冷却自来水25~45C先空冷0.5〜1min,再水冷，注意保持水的干净上件最好在镀锌12h内上件，可不进行脱脂碱洗，如果构件表面无油脱脂工序可省去脱脂氢氧化钠+碳酸钠+磷酸三钠+水玻璃+水（10:6:3:1:90）；80~90C,6〜8min；PA30-IM脱脂剂+水(2~3:100)45~55C,3~6min碱洗氢氧化钠（10%〜15%的水溶液）控制碱含量，2〜3min,可加温S3自来水表调钛盐表调剂PA66-SC+水（2〜3:1000）控制钛盐含量，1min磷化PA277-100Z系列磷化液控制总酸、游离酸、锌成膜浓度，常温，5〜10min上件预烘90~100C喷塑米用宁波福禄纯聚酯护栏专用粉末固化2185C,18min凉干用风扇进行空气冷却参考文献[1]交通部抽查公路护栏质量，中国交通报(2000.7.30)[2]王绍明，机械科学研究院硕士研究生学位论文，锌及覆盖层户外大气暴露与实验室加速腐蚀试验相关性的研究S.FeliuandM.Morcillo,ThePredictionofAtmosphericCorrosionfromMeteorologicalandPollutionParameters,CorrsionScience，1993，Vol.34(3)，403~414IOdevallandC.Leygraf,T