文/孙从征·潍坊东方钢管有限公司

　　高秀丽·潍坊市寒亭区文物保管所

孙从征

　　前处理工艺的选型和前处理槽液的维护，是保证镀锌层涂装附着力的关键，本文简述了解决附着力衰退的方法。

　　高速公路护栏不仅是出行的一道安全屏障，更是点缀路途的靓丽风景。钢铁护栏产品的发展，已经经历了4次更新换代。

　　第一代是热镀锌护栏，借助镀锌层的牺牲阳极保护作用，使钢铁的使用寿命延长了10年以上。但镀锌层在户外暴露几个月以后，金属光泽逐渐消失，镀层变黑变暗，夜间、雾天行车不易被察觉，尤其在高温、高湿、海洋等气候下，镀锌层的腐蚀特别快，由此诞生第二代护栏产品涂敷聚乙烯护栏。

　　聚乙烯涂料具有优良的耐酸碱盐腐蚀性，且可以调成各种颜色，既达到了防腐的要求，又具有一定的装饰性，得到了迅速推广。

　　再后来，为进一步提高护栏的防腐性，又出现了“热镀锌+喷涂聚酯”双防腐的第三代护栏产品，聚酯涂层将镀锌层与外部环境隔离，使护栏的使用寿命又延长了10年以上。

　　公路护栏的第三代产品，虽然防腐性较前两代显着提高，但由于聚酯粉末不属于重防腐类涂料，因而防腐性并不是最好的，再加上厚度较薄，在酸碱盐等气候下寿命打折。潍坊东方钢管公司大胆创新，在行业内首先推出“热镀锌十浸渍聚乙烯”双防腐的第四代产品，借助聚乙烯的重防腐性能，很好的解决了高速护栏在海洋、化工业区等特殊环境下的使用寿命问题。改性聚乙烯涂料以其优良的耐酸碱盐、紫外照射、自清洁等性能，使护栏的使用寿命比第三代产品至少延长10年以上。

　　国际性难题

　　相较于前三代产品，“ 热镀锌十浸渍聚乙烯”产品的生产难度要更高。众所周知，锌是一种比较活泼的金属，常温条件下表面极易形成一层致密的氧化膜，直接涂装，涂层基本没有附着力；聚乙烯是一种非极性材料，与金属的化学键合力非常低，通常只用于没有附着力要求的冰箱储物筐、电缆外皮等等；聚乙烯浸渍涂装时，要将热镀锌工件预先加热到250℃ 以上，一般的前处理转化膜都会遭到不同程度的破坏。这三个因素决定了在热镀锌上涂敷聚乙烯，附着力最难保证，涂装工艺是制约这种产品推广的关键因素。

　　热镀锌上涂敷聚乙烯涂层，刚涂敷完毕时，附着力很好（短期附着力好），划格法测试能达到1级甚至0级，但长期附着力却相差很大。有的产品经过几个月甚至是几周，附着力就会表现出明显的下降（长效附着力差），严重的，在涂敷完几小时就会出现附着力消退，表现为局部或整体涂层出现起鼓、脱落等现象。而有部分产品经过几年甚至十几年附着力都没有问题。由此可见，这种产品的工艺并非不可行，而是不稳定。

　　2008年，通过高速公路方面反馈的信息，销量最大的前几名热镀锌浸塑护栏生产厂家，所产护栏经过几年的使用，分别出现了不同程度涂层附着力问题，如图1所示。有的厂家60%以上的产品出现了涂层起鼓、脱落，有些甚至90%以上的产品都出现了这些问题。而销量最大的东方钢管，也有10%左右的产品出现了附着力减退。

　　通过与美国客户、专家交流，在热镀锌上涂敷各种热塑性涂层，己经被行业界所否定，因为附着力是最大的门槛，已被列为国际性难题。

高速公路护栏涂层局部脱落

　　追根寻源

　　为破解这一难题，我公司集中了所有的防腐专家力量，添置300多万元的检验检测仪器设备，采用六西格玛的持续改进模式，对这种产品的整个工艺流程进行了全面的评估和分析。通过不同前处理方式、不同粉末类型、不同浸渍工艺条件的对比分析，最后锁定主要影响因素为涂塑的前处理工艺。

　　热镀锌在涂敷前，要进行前处理，在锌表面形成一层转化膜，然后再与聚乙烯层结合。聚乙烯的非极性结构，决定了它与任何转化膜都不具有结合力，因丽需要对聚乙烯进行改性，混炼一部分接支聚乙烯，以形成具备与转化膜具有较强化学键力的极性的羰基宫能团。因此，涂层附着力的好坏，取决于以下四个因素。

　　（1）转化膜与镀锌层结合力要好。

　　（2）转化膜与聚乙烯接支的羰基具有良好的化学键力。

　　（3）转化膜具有300℃ 以上的受热稳定性。

　　（4）转化膜具有持久稳定性（长效附着力）。

　　这四个因素缺一不可，否则都会出现短期附着力好，但过一段时间附着力消失的问题。

　　而目前行业内针对热镀锌的前处理，主要有三代工艺。

　　第一代为抛丸或喷砂，这种方式效率低成本高，关键是工仵加热过程中重新形成氧化膜，涂层与基体的结含仅为物理结合，未形成有效的化学键，短期附着力好，长效附着力最差，不适合浸渍涂装，只可用于不预热的喷涂生产。

　　第二代为磷化，效率高成本低，但普通锌系磷化液达不到要求，主要是热镀锌的磷化膜极性略差，与聚乙烯结合力不足。铁系磷化液附着力要比锌系高很多，因为铁原子电子层排布存在一个空轨道，可以与接枝的羰基轨道形成杂化，大幅度提高了附着力水平。但随着磷化液的使用，热镀锌中的Pb、Si、Al 等有害元素渗入磷化液，造成磷化液中毒，形成“假磷化膜”,外观与正常磷化膜相似，但结构存在缺陷，长效附着力非常差。这种工艺虽然现在很多较大的浸塑护栏厂家还在使用，但附着力问题也一直在不间断地发生，就是这个原因造成。

　　第三代为氧化钝化，这种工艺有很多种，有的采用阳极氧化（效率很低），有的采用铬系钝化（不环保），这些方式虽然可以避免热镀锌中有毒成份破坏槽液，但是转化膜的耐热性较差，200℃ 以上就会出现严重破坏，长效附着力也不理想。

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