淺析金屬電纜橋架表面防護處理

許婷婷

摘要：本文依據JB/T 10216-2013對金屬電纜橋架表面防護處理的規定，分別對熱浸鍍鋅、電鍍鋅、熱固性粉末靜電噴涂、VCI雙金屬涂層，陽極氧化的原理，工藝及在實際應用中的優缺點進行了分析，并對新型處理工藝達克羅（鋅鉻膜）進行了介紹。

關鍵詞：電纜橋架;鍍鋅;熱固性粉末靜電噴涂;VCI雙金屬涂層;陽極氧化;達克羅

電纜橋架為由電纜托盤或電纜梯架的直線段、彎通、附件及支吊架等構成具有支撐電纜的鋼性結構系統之全稱（簡稱橋架）[1]。電纜橋架作為承載導線的一個載體，使得建筑物中的布線達到安全、經濟和美觀，便于維修，廣泛用于民用和工業建筑。金屬電纜橋架因此良好的機械強度及承載能力大而成為電纜橋架中的主體，但在大氣環境中特別是一些較為惡劣的酸堿及潮濕的環境中，耐腐蝕性能則成為其使用與否所不能不考慮的重要因素。金屬電纜橋架目前市場上使用的主要分為鋼制電纜橋架和鋁合金電纜橋架。鋼制電纜橋架表面防護處理依據JB/T 10216-2013《電控配電用電纜橋架》主要可以分為熱浸鍍鋅、電鍍鋅、熱固性粉末靜電噴涂、VCI雙金屬涂層;鋁合金橋架的表面防護處理則為陽極氧化形成致密氧化膜。

1.鍍鋅

電纜橋架表面進行鍍鋅處理屬于一種金屬覆蓋層防護，即用耐腐蝕性強的金屬把易腐蝕的金屬表面完全遮蓋起來，以防止其腐蝕，是一種犧牲陽極來保護陰極金屬的方法。其機理為：首先鋼板表面被鍍鋅層完整地覆蓋時，鍍鋅層表面由于大氣腐蝕形成了銹層，保護了鋼鐵不受腐蝕;其次當鍍鋅層出現部分破損是，電位較負的純鋅層將對電位較正的合金層提供電化學保護而優先腐蝕;再次隨著鍍鋅層繼續腐蝕，純鋅層腐蝕殆盡，鋅-鐵合金層由于電位較鐵為負，仍對基體鐵進行電化學保護;最后當合金鍍層作為電化學中的陽極消耗完之后，基體鐵便進入了大氣腐蝕過程。[2]鍍鋅處理按其工藝分為熱浸鍍鋅和電鍍鋅。

1.1熱浸鍍鋅

熱浸鍍鋅的主要工藝為：堿洗除油→酸洗除銹/活化→600℃左右高溫融化的鋅液浸漬→冷卻→干燥。熱浸鍍鋅層按JB/T 10216-2013的規定在65μm以上，鋅與鐵的結合面形成了鋅-鐵合金，增強了鋅層的附著力。熱浸鍍鋅形成的鋅層厚，具有良好的耐腐蝕性，適用于環境較惡劣的酸堿及潮濕的環境中，又因其外形美觀，而被廣泛應用。熱浸鍍鋅也因其工藝繁雜，成本較高;對于板薄及較長的橋架，在熱浸鍍鋅時容易產生變形等問題高，在電纜橋架的結構及鍍鋅工藝上加以改進。

1.2 電鍍鋅

電鍍鋅的主要工藝為堿洗除油→酸洗除銹/活化→電鍍鋅→鈍化→干燥。電鍍鋅層按JB/T 10216-2013的規定在12μm以上，因而不適用于耐腐蝕壽命要求較高的場所。電鍍鋅與熱浸鍍鋅相比工藝簡單，成本較低。對電纜橋架的結構無特殊要求。電鍍鋅經鈍化處理后能夠顯著地提高其耐腐蝕性能。

2.熱固性粉末靜電噴涂

熱固性粉末靜電噴涂的主要工藝也是在對表面進行堿洗酸洗等預處理后進行靜電噴涂，最后進行固化處理。 靜電噴涂是利用高壓靜電電暈電場原理，利用高壓靜電電場使帶負電的涂料微粒沿著電場相反的方向定向運動，并將涂料微粒吸附在工件表面，經加熱，粉末熔融固化成均勻、平整、光滑的涂膜。噴涂材料一般為環氧塑粉、聚脂粉末或防腐粉末。涂層按JB/T 10216-2013的規定在60μm以上，具有良好的防腐蝕性能，且外形美觀，甚至可按需要加工成各種顏色。由于金屬與非金屬的膨脹系數不同，使得與鍍鋅工藝相比熱固性粉末靜電噴涂層附著強度較低，附著力較小，使用過程中有可能出現涂層鼓泡，甚至局部涂層脫落，使基體鐵銹蝕，導致更大面積涂層剝落。另有一點是涂層抗紫外線能力較差，不般不適合于室外及高原地區使用。

3.VCI雙金屬涂層

氣相緩蝕劑（vapor phase inhibitor， VPI），又叫揮發性緩蝕劑 （volatile corrosion inhibitor， VCI）或氣相防銹劑，能在常溫下自動揮發出氣體，依靠它所揮發的緩蝕分子或緩蝕基團在金屬表面的作用，從而阻止金屬銹蝕或降低金屬大氣腐蝕速度[3]。長期以來，鋼鐵用所想緩蝕劑的基本成份為有機胺及其鹽類。現有企業先將鋅鎳合金與VCI一起在熔融狀態下直接噴在鋼板上，應用VCI產品釋放出VCI分子，在封閉空間內形成了VCI氣氛，VCI分子擴散遷移到涂層空間的每個角落，對涂層和金屬基本進行抗蝕和阻蝕作用，使得涂層具有長效防護作用。VCI雙金屬涂層在沿海、潮濕環境中不易出現銹蝕現象，使得橋架使用壽命增長。現已開發的緩蝕劑在一定程度上對于人體還是環境都有一定的毒害性。

4.陽極氧化

陽極氧化技術在橋架制造中的應用主要是針對鋁合金橋架而言。鋁合金橋架因此材質輕，與空氣接觸能形成致密的天然氧化膜即Al2O3保護層，能阻止外界對基體鋁的腐蝕，廣泛應用于高層建筑和現代化廠房。 隨著清潔生產和可持續發展要求的提出，對電纜橋架表面處理持術的要求也越來越高，現有的電纜橋架表面防腐處理技術對資源尤其是對環境的影響也引起人們的關注與思考。在不斷改進現有工藝的同時，人類對新的更環保的處理工藝也在不斷的探索。達克羅（鋅鉻膜）涂層工藝則是被作為一種綠色的環保型金屬表面防腐處理工藝進入電纜橋架表面防腐處理行業。達克羅（鋅鉻膜）涂液主要是由三至五微米的鱗片狀鋅、鋁粉及鉻酐、有機還原劑助劑等組成的涂料，該涂料涂覆在被保護基體表面，經300℃高溫固化后，即可獲得6～8μm的有金屬光澤的銀灰色鋅鉻涂層[5]。該工藝無污染，抗腐蝕性能高而受到青睞，但同時它的耐磨性，無鉻化也是今后科技所要突破的技術難關。

參考文獻：

[1]JB/T 10216-2013電控配電用電纜橋架 [S].

[2]陳海奇.淺析鋼鐵制品表面鍍鋅處理防止表面氧化的機理[J].中國科技財富，2011（24）

[3]張大全.氣相緩蝕劑及其應用[M].北京：化學工業出版社，2007.5：9

[4]葉康民.金屬腐蝕與防護概論（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1993：190-192

[5]東建中.達克羅（鋅鉻膜）金屬表面防腐技術的應用概況[A].蘭州：第六屆全國表面工程學術會議，2006.8