CN104929043A - 一种吊索用锌铝镀层和环氧树脂涂层的钢丝及其制备方法 - Google Patents

一种吊索用锌铝镀层和环氧树脂涂层的钢丝及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种吊索用锌铝镀层和环氧树脂涂层的钢丝，包括芯部的光面钢丝，所述光面钢丝外层依次包覆有锌铝镀层和环氧树脂涂层，其中锌铝镀层中铝含量为4.2～7.2wt%，环氧树脂涂层的厚度为0.2～0.4mm。钢丝有由光面钢丝依次进行镀锌铝镀层、静电喷涂环氧树脂涂层形成的。构成吊索的钢丝表面由内向外设置有锌铝镀层和环氧树脂涂层，提高吊索的耐腐蚀性能。

Description

一种吊索用锌铝镀层和环氧树脂涂层的钢丝及其制备方法
技术领域
本发明属于桥梁吊索技术领域，具体涉及一种吊索用锌铝镀层和环氧树脂涂层的钢丝及其制备方法。
背景技术
悬索桥吊索是连接主缆和加劲梁，并将加劲梁的荷载传递到大缆的重要构件。吊索通常有两种形式，分别为热挤聚乙烯平行钢丝束吊索和钢丝绳吊索。钢丝绳吊索由于非弹性变形较大，吊索制作中需要多次张拉，长度难以保证，且外层没有耐防腐性能较好的高密度聚乙烯护套，因此使用寿命较短。传统的热挤聚乙烯平行钢丝束吊索索体采用镀锌钢丝，外层热挤双层高密度聚乙烯护套，两端安装锚具。以往的吊索采用的钢丝为冷拔碳素钢丝，镀层为纯锌镀层。这种钢丝的显著特点是含碳量高，抗拉强度大，镀锌层单位质量≥300g/m2，根据国家建筑防腐手册，该镀层在海岸地区的抗腐蚀寿命可达到20年到25年。近几年来，桥梁缆索用锌铝合金镀层钢丝已经被开发出来，并用于桥梁建设。锌铝合金镀层单位质量≥300g/m2，经抗盐雾验证，其抗盐雾腐蚀性能为热镀锌的2倍，理论上该镀层在海洋环境下抗腐蚀寿命可达到40～50年。
环氧树脂是分子中含有两个或两个以上环氧基团的一类高分子化合物。环氧树脂涂层主要包括有机环氧树脂与固化剂、填料、颜料及流量控制剂，当环氧树脂粉末受热熔解后，与各组成成分相互反应形成复杂的交联聚合物。根据有关试验和应用实践，厚度在0.2～0.4mm环氧树脂涂层的抗腐蚀寿命可达50年以上。
随着我国的桥梁建设地点从内陆发展到了沿海，桥梁建设环境越来越复杂，吊索的使用环境更加恶劣，开发一种耐腐蚀性能更好的吊索用钢丝是摆在本领域技术人员面前的一道难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种吊索用锌铝镀层和环氧树脂涂层的钢丝及其制备方法，钢丝外层包覆锌铝镀层和环氧树脂涂层，使采用该钢丝制备的吊索具有更强的耐腐蚀性能，抗腐蚀寿命可达100年以上。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种吊索用锌铝镀层和环氧树脂涂层的钢丝，包括芯部的光面钢丝，所述光面钢丝外层依次包覆有锌铝镀层和环氧树脂涂层。
优选地，所述环氧树脂涂层的厚度为0.2～0.4mm，试验发现该厚度的环氧树脂涂层的抗腐蚀寿命可达50年以上，且在钢丝极限抗吊强度、扭转、弯曲、缠绕等条件下不会发生开裂、分层、剥落等现象。
进一步地，所述锌铝镀层中铝含量为4.2～7.2wt％，符合国家标准《桥梁用锌铝合金镀层钢丝缆索》(报批稿)中的要求。
相应的吊索是由若干上述钢丝呈六边形紧密排列成钢丝束，沿所述钢丝束外沿连续缠绕聚酯纤维带，并外置聚乙烯护套，索体中伸入至固定锚杯内的钢丝外层剥除环氧树脂涂层，锚杯内腔与钢丝束之间填充环氧树脂填料以形成冷铸锚或填充锌铜合金以形成热铸锚。
本发明的另一目的是提供上述吊索用锌铝镀层和环氧树脂涂层的钢丝的制备方法，具体工艺包括：将盘条经吊拔后的光面钢丝浸入熔融的锌铝合金液中，在光面钢丝表面镀上锌铝镀层，锌铝镀层的单位质量≥300g/m2，锌铝镀层中铝的含量为4.2～7.2wt％；然后对表面镀有锌铝镀层的钢丝进行静电喷涂环氧树脂涂料形成环氧树脂涂层，利用电泳的物理现象，使雾化的环氧树脂涂料颗粒在直流高压电场中带上负电荷，并在静电场的作用下，定向地流向带正电荷的的锌铝合金镀层钢丝，原本互不粘连的粉末粒子经加热熔融形成均匀、平整、光滑的涂层，环氧树脂涂层的厚度为0.2～0.4mm，得到钢丝成品。
优选地，在锌铝镀层完成后，采用皂化液给锌铝镀层表面去油污，并在静电喷涂环氧树脂涂层之前对钢丝进行预热，以提高静电喷涂效果，使环氧树脂涂层与锌铝镀层之间结合地更加可靠，防止开裂、分离。
所述环氧树脂涂料主要包括环氧树脂、固化剂、填料、颜料及流量控制剂。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)构成吊索的钢丝表面由内向外设置有锌铝镀层和环氧树脂涂层，显著提高了缆索的耐腐蚀性能，提高了吊索的耐久性。
(2)同时具有锌铝镀层和环氧树脂涂层的复合钢丝具有与单独锌铝镀层钢丝相同的力学性能，即外层涂设的环氧树脂涂层不会对钢丝的机械性能造成影响；并且，本发明中的环氧树脂涂层和锌铝镀层在钢丝的极限抗吊强度、扭转、弯曲、缠绕等条件下不会发生开裂、分层、剥落等现象。
(4)本发明所涉及的吊索与锚具之间可灌注锌铜合金形成热铸锚或环氧铁砂形成冷铸锚，适应性强，位于锚杯内腔的为剥除环氧树脂涂层后的锌铝镀层钢丝。
附图说明
图1为本发明实施例中锌铝镀层和环氧树脂涂层的钢丝的结构示意图；
图2为本发明实施例中锌铝镀层和环氧树脂涂层的钢丝的断面剖视图；
图3为本发明实施例中复合钢丝的侧视图；
图4为本发明实施例中吊索的结构示意图；
图5为本发明实施例中吊索索端结构示意图(锚圈固定型)；
图6为本发明实施例中另一吊索索端结构示意图(叉耳固定型)。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至图5所示，本实施例中的吊索用锌铝镀层和环氧树脂涂层的钢丝，包括芯部的光面钢丝1，所述光面钢丝1外层依次包覆有锌铝镀层2和环氧树脂涂层3，其中锌铝镀层2中铝含量为4.2～7.2wt％，环氧树脂涂层3的厚度为0.2～0.4mm。
上述钢丝的制备工艺为，将盘条经拉拔后的光面钢丝1浸入熔融的锌铝合金液中，在光面钢丝表面镀上锌铝镀层2，锌铝镀层2的单位质量≥300g/m2，锌铝镀层2中铝的含量为4.2～7.2wt％；采用硫酸铜试验检验锌铝镀层的均匀性：硫酸铜浸泡次数≥4次，每次浸泡时间60秒。锌铝镀层2完成后利用皂化液给锌铝镀层2表面除油污，随之利用高频加热器对钢丝进行预热，紧接着锌铝镀层2外表面进行静电喷涂环氧树脂涂料以形成环氧树脂涂层3，利用电泳的物理现象，使雾化的环氧树脂涂料颗粒在直流高压电场中带上负电荷，并在静电场的作用下，定向地流向带正电荷的的锌铝合金镀层外周面，原本互不粘连的粉末粒子经加热熔融形成均匀、平整、光滑的涂层，环氧树脂涂层3的厚度为0.2～0.4mm后即获得钢丝成品。
所述环氧树脂涂料主要包括环氧树脂、固化剂、填料、颜料及流量控制剂。
上述复合钢丝的性能检测结果应符合表1的要求。
表1 复合钢丝技术指标
见图4、图5，对于本发明的吊索结构，是由若干上述钢丝呈六边形紧密排列成钢丝束4，沿所述钢丝束4外沿连续缠绕聚酯纤维带6，并外置聚乙烯护套7，索体中伸入至固定锚杯5内的钢丝外层剥除环氧树脂涂层，锚杯5内腔与钢丝束4之间填充环氧树脂填料以形成冷铸锚或填充锌铜合金以形成热铸锚。
上述结构的吊索中钢丝表面由内向外设置有锌铝镀层和环氧树脂涂层，提高吊索的耐腐蚀性能。

Claims (7)

1.一种吊索用锌铝镀层和环氧树脂涂层的钢丝，包括芯部的光面钢丝（1），其特征在于：所述光面钢丝（1）外层依次包覆有锌铝镀层（2）和环氧树脂涂层（3）。
2.根据权利要求1所述的吊索用锌铝镀层和环氧树脂涂层的钢丝，其特征在于：所述锌铝镀层（2）中铝含量为4.2～7.2wt%。
3.根据权利要求1所述的吊索用锌铝镀层和环氧树脂涂层的钢丝，其特征在于：所述环氧树脂涂层（3）的厚度为0.2～0.4mm。
4.根据权利要求1所述的吊索用锌铝镀层和环氧树脂涂层的钢丝，其特征在于：吊索是由若干钢丝呈六边形紧密排列成钢丝束（4），沿所述钢丝束（4）外沿连续缠绕聚酯纤维带（6），并外置聚乙烯护套（7），吊索伸入至锚杯（5）内的钢丝外层剥除环氧树脂涂层，锚杯（5）内腔与钢丝束（4）之间填充环氧树脂填料以形成冷铸锚或填充锌铜合金以形成热铸锚。
5.一种制备权利要求1所述吊索用锌铝镀层和环氧树脂涂层的钢丝方法，其特征在于：将盘条经吊拔后的光面钢丝浸入熔融的锌铝合金液中，在光面钢丝表面镀上锌铝镀层，锌铝镀层的单位质量≥300g/m2，锌铝镀层中铝的含量为4.2～7.2wt%；然后对表面镀有锌铝镀层的钢丝进行静电喷涂环氧树脂涂料形成环氧树脂涂层，环氧树脂涂层的厚度为0.2～0.4mm，得到钢丝成品。
6.根据权利要求5所述的吊索用锌铝镀层和环氧树脂涂层的钢丝的制备方法，其特征在于：在锌铝镀层完成后，采用皂化液给锌铝镀层表面去油污，并在静电喷涂环氧树脂涂层之前对钢丝进行预热。
7.根据权利要求5所述的吊索用锌铝镀层和环氧树脂涂层的钢丝的制备方法，其特征在于：所述环氧树脂涂料主要包括环氧树脂、固化剂、填料、颜料及流量控制剂。
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