浅析金属电缆桥架表面防护处理

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摘要：本文依据JB/T 10216-2013对金属电缆桥架表面防护处理的规定，分别对热浸镀锌、电镀锌、热固性粉末静电喷涂、VCI双金属涂层，阳极氧化的原理，工艺及在实际应用中的优缺点进行了分析，并对新型处理工艺达克罗（锌铬膜）进行了介绍。

关键词：电缆桥架;镀锌;热固性粉末静电喷涂;VCI双金属涂层;阳极氧化;达克罗

电缆桥架为由电缆托盘或电缆梯架的直线段、弯通、附件及支吊架等构成具有支撑电缆的钢性结构系统之全称（简称桥架）[1]。电缆桥架作为承载导线的一个载体，使得建筑物中的布线达到安全、经济和美观，便于维修，广泛用于民用和工业建筑。金属电缆桥架因此良好的机械强度及承载能力大而成为电缆桥架中的主体，但在大气环境别是一些较为恶劣的酸碱及潮湿的环境中，耐腐蚀性能则成为其使用与否所不能不考虑的重要因素。金属电缆桥架目前市场上使用的主要分为钢制电缆桥架和铝合金电缆桥架。钢制电缆桥架表面防护处理依据JB/T 10216-2013《电控配电用电缆桥架》主要可以分为热浸镀锌、电镀锌、热固性粉末静电喷涂、VCI双金属涂层;铝合金桥架的表面防护处理则为阳极氧化形成致密氧化膜。

1.镀锌

电缆桥架表面进行镀锌处理属于一种金属覆盖层防护，即用耐腐蚀性强的金属把易腐蚀的金属表面完全遮盖起来，以防止其腐蚀，是一种牺牲阳极来保护阴极金属的方法。其机理为：首先钢板表面被镀锌层完整地覆盖时，镀锌层表面由于大气腐蚀形成了锈层，保护了钢铁不受腐蚀;其次当镀锌层出现部分破损是，电位较负的纯锌层将对电位较正的合金层提供电化学保护而优先腐蚀;再次随着镀锌层继续腐蚀，纯锌层腐蚀殆尽，锌-铁合金层由于电位较铁为负，仍对基体铁进行电化学保护;最后当合金镀层作为电化学中的阳极消耗完之后，基体铁便进入了大气腐蚀过程。[2]镀锌处理按其工艺分为热浸镀锌和电镀锌。

1.1热浸镀锌

热浸镀锌的主要工艺为：碱洗除油酸洗除锈/活化600℃左右高温融化的锌液浸渍冷却干燥。热浸镀锌层按JB/T 10216-2013的规定在65μm以上，锌与铁的结合面形成了锌-铁合金，增强了锌层的附着力。热浸镀锌形成的锌层厚，具有良好的耐腐蚀性，适用于环境较恶劣的酸碱及潮湿的环境中，又因其外形美观，而被广泛应用。热浸镀锌也因其工艺繁杂，成本较高;对于板薄及较长的桥架，在热浸镀锌时容易产生变形等问题高，在电缆桥架的结构及镀锌工艺上加以改进。

1.2 电镀锌

电镀锌的主要工艺为碱洗除油酸洗除锈/活化电镀锌钝化干燥。电镀锌层按JB/T 10216-2013的规定在12μm以上，因而不适用于耐腐蚀寿命要求较高的场所。电镀锌与热浸镀锌相比工艺简单，成本较低。对电缆桥架的结构无特殊要求。电镀锌经钝化处理后能够显著地提高其耐腐蚀性能。

2.热固性粉末静电喷涂

热固性粉末静电喷涂的主要工艺也是在对表面进行碱洗酸洗等预处理后进行静电喷涂，最后进行固化处理。 静电喷涂是利用高压静电电晕电场原理，利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动，并将涂料微粒吸附在工件表面，经加热，粉末熔融固化成均匀、平整、光滑的涂膜。喷涂材料一般为环氧塑粉、聚脂粉末或防腐粉末。涂层按JB/T 10216-2013的规定在60μm以上，具有良好的防腐蚀性能，且外形美观，甚至可按需要加工成各种颜色。由于金属与非金属的膨胀系数不同，使得与镀锌工艺相比热固性粉末静电喷涂层附着强度较低，附着力较小，使用过程中有可能出现涂层鼓泡，甚至局部涂层脱落，使基体铁锈蚀，导致更大面积涂层剥落。另有一点是涂层抗紫外线能力较差，不般不适合于室外及高原地区使用。

3.VCI双金属涂层

气相缓蚀剂（vapor phase inhibitor， VPI），又叫挥发性缓蚀剂 （volatile corrosion inhibitor， VCI）或气相防锈剂，能在常温下自动挥发出气体，依靠它所挥发的缓蚀分子或缓蚀基团在金属表面的作用，从而阻止金属锈蚀或降低金属大气腐蚀速度[3]。长期以来，钢铁用所想缓蚀剂的基本成份为有机胺及其盐类。现有企业先将锌镍合金与VCI一起在熔融状态下直接喷在钢板上，应用VCI产品释放出VCI分子，在封闭空间内形成了VCI气氛，VCI分子扩散迁移到涂层空间的每个角落，对涂层和金属基本进行抗蚀和阻蚀作用，使得涂层具有长效防护作用。VCI双金属涂层在沿海、潮湿环境中不易出现锈蚀现象，使得桥架使用寿命增长。现已开发的缓蚀剂在一定程度上对于人体还是环境都有一定的毒害性。

4.阳极氧化

阳极氧化技术在桥架制造中的应用主要是针对铝合金桥架而言。铝合金桥架因此材质轻，与空气接触能形成致密的天然氧化膜即Al2O3保护层，能阻止外界对基体铝的腐蚀，广泛应用于高层建筑和现代化厂房。 随着清洁生产和可持续发展要求的提出，对电缆桥架表面处理持术的要求也越来越高，现有的电缆桥架表面防腐处理技术对资源尤其是对环境的影响也引起人们的关注与思考。在不断改进现有工艺的同时，人类对新的更环保的处理工艺也在不断的探索。达克罗（锌铬膜）涂层工艺则是被作为一种绿色的环保型金属表面防腐处理工艺进入电缆桥架表面防腐处理行业。达克罗（锌铬膜）涂液主要是由三至五微米的鳞片状锌、铝粉及铬酐、有机还原剂助剂等组成的涂料，该涂料涂覆在被保护基体表面，经300℃高温固化后，即可获得6～8μm的有金属光泽的银灰色锌铬涂层[5]。该工艺无污染，抗腐蚀性能高而受到青睐，但同时它的耐磨性，无铬化也是今后科技所要突破的技术难关。

参考文献：

[1]JB/T 10216-2013电控配电用电缆桥架 [S].

[2]陈海奇.浅析钢铁制品表面镀锌处理防止表面氧化的机理[J].中国科技财富，2011（24）

[3]张大全.气相缓蚀剂及其应用[M].北京：化学工业出版社，2007.5：9

[4]叶康民.金属腐蚀与防护概论（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1993：190-192

[5]东建中.达克罗（锌铬膜）金属表面防腐技术的应用概况[A].兰州：第六届全国表面工程学术会议，2006.8