CN1468708A

CN1468708A - 包覆负电性金属的钢铁件

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Publication number: CN1468708A
Application number: CNA031379362A
Authority: CN
Inventors: 赵全玺
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-01-21

Abstract

一种包覆防腐蚀层的钢铁件，其表面有一层或多层负电性金属保护层具有卓越的阴极保护和屏蔽保护功能，能够在潮湿自然环境中长期保护钢铁不锈，适用于大型钢铁件长效防护和大批量生产，例如大型贮油罐的长效防腐蚀和防静电、防腐蚀钢轨的大批量生产等。本发明也适用于经涂装后又需要焊接的钢铁件，经焊接后，焊缝部位的防护层容易恢复。本发明有广泛的适用性。

Description

包覆负电性金属的钢铁件

本发明属于一种包覆防腐蚀层的钢铁件，具体地说是采用粘结剂或压紧法将负电性的金属膜紧密地包覆贴合于钢铁件的表面，使其成为一种耐腐蚀的钢铁件。该金属膜在潮湿自然环境中的电极电位比铁负，并且与被包覆的钢铁件是导通的，其间的电阻值不大于10Ω，因而对钢铁件起阴极保护和屏蔽作用，阻止钢铁件在各种潮湿自然环境中的腐蚀。

在现代社会中，钢铁的腐蚀是个严重问题，普通涂漆层只具备屏蔽功能，而且在大气中会逐渐老化，因此不能长期有效地防止钢铁腐蚀的发生。在海水、淡水或土壤等潮湿自然环境中长期使用的大型钢铁件，目前世界各国通行的长效防腐蚀措施是阴极保护加上有机涂层屏蔽双重保护法。实践证明采取这一措施比单纯依靠有机涂层屏蔽有效得多，但是这种方法也存在一些难以克服的缺点。对于钢铁而言，有效的阴极保护电位应不高于-0.85V(Cu/CuSO₄参比电极)，常规的阴极保护所采用的阳极面积比被保护的钢铁件(阴极)的面积小得多(属小阳极大阴极体系)，其各部位的阴极保护电位和保护电流存在很大的差异，近阳极点处于过保护电位状态，远离阳极点处保护电位不足，为了确保远离阳极的部位也得到有效保护，常施加过负的电位，用来克服介质电阻所引起的电压降，因此施加的负电位常达到-1.4V到-1.5V(Cu/CuSO₄参比电极)。实际上电位降至-1.17V(Cu/CuSO₄参比电极)时氢气便开始析出，在土壤深处缺氧状态或酸性土壤中氢的析出电位更正，因此常规的阴极保护，析氢几乎是不可避免的，这就加剧了涂层从基材剥离的倾向(阴极剥离)，并由于析氢增加了潜在的氢脆和应力腐蚀的危险性。此外对处于半干半湿状态的土壤中之钢铁件，常由于导电介质的不连续起不到阴极保护的效果，对于形状复杂的构件或由于屏蔽层的影响，经常存在一些阴极保护电流达不到的死区，这些部位的腐蚀无法避免，此外来自地下或水下的外来杂散电流也常干扰和破坏常规阴极保护的效果。

钢铁件采用热浸镀铝、热浸镀锌或热浸镀铝锌合金保护，同样具有阴极保护和屏蔽保护双重功能，而且能够完全避免上述阴极保护所存在的缺陷，它不存在过负的电位，不存在析氢带来的问题，不存在阴极保护电流达不到的死区，也不受外来杂散电流的影响，因为钢铁件被作为牺牲性阳极的镀层整体严密包覆和封闭在里面，阻止和屏蔽了外来杂散电流的干扰，因此防护效果卓越。尤其是热浸镀铝锌合金，是迄今为止公认的最佳的钢铁防腐蚀技术，热浸镀铝(锌)技术存在的主要问题是受镀槽尺寸的限制难以镀覆尺寸过大的钢铁件，此外热浸镀铝时在镀铝层和钢材界面上容易形成脆性的铝铁化合物影响钢材的性能，这给镀覆技术增加了难度。为了能适应大型钢铁件的防护需要，采用热喷锌(或铝)涂层，它也能起到阴极保护和屏蔽保护的作用，但热喷锌(或铝)存在孔隙，其防护效果比不上热浸镀锌(或铝)，而且成本也较高，因此目前应用较多的是涂覆有机或无机的富锌(或富铝)涂层，这类涂层是采用有机或无机粘结剂将锌粉(或铝粉)粘结在一起所形成的涂层，其阴极保护效果，除了依靠锌和铝的负电位外，在很大程度上还取决于涂层的导电性能，这是因为粘结剂基本上是不导电的，依靠锌粉(或铝粉)颗粒相互连结而导电，因此涂层中锌粉(或铝粉)的含量必须足够多才行。参照美国标准由我国航空部制订的WZL涂层质量检验标准HB5364-86规定了无机富铝涂层与被涂覆基材表面间的电阻值不大于15Ω。由美国发明(专利号3248251)的这一类型的无机铝涂层已在世界各国航空系统应用了近四十年，实践证明它对于钢铁的阴极保护和防腐蚀效果卓越，其性能远远超过一般的有机或无机富锌涂层，其所以防腐蚀性能好，涂层电阻小是主要原因之一。现有的有机或无机富锌涂层，实际测试其涂层的电阻常大于10⁵Ω(我国化工部制订的富锌底漆标准HG/T3668-2000对涂层的电阻无技术要求)，由于涂层电阻大，它对钢材的阴极保护仅限于紧靠涂层破损处的锌粉起作用，离涂层破损处稍远一些的锌粉，由于电阻大起不到阴极保护作用，因此牺牲性阳极的面积较小，阳极电流密度相对较高，局部的阳极牺牲性损耗就较大，从而降低了防腐蚀的效果，由此可见富锌或富铝涂层导电性能的好坏，是影响阴极保护的重要因素。美国发明的无机铝涂层，提高其导电性的方法是采用固化后再喷玻璃珠将铝粉打扁连通或再加高温(约550℃)使涂层中各组份相互反应扩散而导通，因而涂层的电阻很小，但这种工艺技术难度很大，涂层成本也很高，因而限制了它的使用范围(仅限于航空系统使用)。

此外对于经涂覆涂层后又需要进行现场焊接的大型钢铁件，上述的各种涂层都很难快速、经济、有效地恢复焊接处的防护层，这也是需要解决的技术难题。

以上提到的是现有的起阴极保护和屏蔽保护双重功能的防护技术和相关涂层的现状和存在的问题。

本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的各种缺点和困难，创造一种有卓越的阴极保护和屏蔽保护双重功能的新技术，避免常规阴极保护由于小阳极大阴极所带来的保护电位不均衡，存在保护不到的死区以及析氢所带来的隐患等缺点，避免富锌涂层由于电阻大，阴极保护功能不足的缺陷，避免现有无机富铝涂层工艺技术难度大、成本高等缺点，解决大型钢铁件经现场焊接后恢复防护的难题。创造一种高效、经济、优质、实用简便的钢铁防腐蚀新技术，能够达到像热浸镀铝锌合金那样极卓越的防腐蚀性能，又能避免它存在的不能镀覆大型钢铁件的缺点。

现已发现采用粘结剂或压紧法将一层或多层在潮湿环境(或3％氯化钠水溶液)中电极电位负于铁的金属膜(以下简称为负电性金属膜)紧密地包覆贴合于钢铁件的表面，并使该负电性金属膜与钢铁件充分接触和导通，使两者间的电阻不大于10Ω，最好是不大于1Ω，就能如同热浸镀铝(或铝锌合金)一样，对钢铁起有效的阴极保护和屏蔽作用。本发明的包覆工艺简便，生产效率高、成本低，克服了热浸镀铝锌难以镀大尺寸钢件的缺点，不受尺寸限制，可以包覆任意大的钢铁件，而且对包覆后的钢铁件再经焊接或切割后很容易恢复防护性能。

本发明是这样实现的：

采用在3％氯化钠水溶液中电极电位负于铁的金属膜作为包覆钢铁件的保护膜，铁在3％氯化钠水溶液中的电极电位接近-0.5V，因此在同一条件下电极电位负于-0.5V的各种金属或合金所制成的金属膜均可选用，该负电性金属膜选自铝膜、铝合金膜、铝锌合金膜、铝锌硅合金膜、铝镁合金膜、铝锌汞合金膜、铝锌铟合金膜、铝锌锡合金膜、铝锌镉合金膜、铝锌镁合金膜、铝铟硅合金膜、铝锌铟镉合金膜、铝锌铟锡合金膜、铝锌铟锡镁合金膜、铝锌铟硅合金膜、锌膜、锌合金膜、锌铝合金膜、锌铝镉合金膜、镁膜、镁合金膜、镁锰合金膜、镁铝锌锰合金膜、加有稀土金属或其他元素的上述各种金属膜、渗锌的铝膜、包覆锌的铝膜、上述各种不同膜的多层复合膜、外表面经过消光处理的上述各种金属膜、其他电极电位负于铁的金属膜和经过各种不同的表面处理或不同热处理状态的上述各种金属膜、其中至少一种。膜的厚度按实际需要而定，但最好不小于1μm，否则不易满足防腐蚀的需要，如果有特殊需要当然也可以小于1μm，但在一般情况下采用20-80μm厚的膜较为合适，可以增加包覆负电性金属膜的层数，其总层数和包覆层的总厚度没有上限，按照实际需要而定，但各层金属膜与被包覆的钢铁件是导通的，其间的电阻值都应不大于10Ω。采用各种合成树脂或天然树脂为原料，将这类用热塑性树脂或热固性树脂制造的热塑性粘结剂或热固性粘结剂涂覆在上述的电极电位负于铁的金属膜的内表面或涂覆在钢铁件的表面，或涂覆在上述两者的表面，然后加压或加压又加热使负电性金属膜和钢铁件紧紧压合。除了采用上述的热塑性树脂和热固性树脂作粘结剂外，还可采用加有各种添加剂改性的热塑性或热固性树脂、几种树脂的合成物、热熔胶、无机粘结剂、改性无机粘结剂、有机物改性的无机粘结剂、无机物改性的有机粘结剂、介于有机物和无机物之间的粘结剂，例如硅酸乙酯属有机物，但是它水解后变成无机聚合物。粘结剂中可以添加缓蚀剂，用采提高防腐蚀性能。粘结时施加的压力要足以使金属膜和钢铁件导通，使两者之间的电阻不大于10Ω，最好是不大于1Ω，电阻愈小愈好。上述各种由有机物或无机物组成的粘结剂，多数电阻都较大，因此用它们将负电性金属膜粘贴于钢铁件表面后，其间的电阻也较大，但是负电性金属膜(譬如铝箔)自身是优良导体，整张膜整体是导通的，这和富锌涂层有本质的差别，只要负电性金属膜是连续的，随着包覆面积的增大，负电性金属膜和被包覆的钢铁件之间的电阻值会逐渐减小，例如1平方厘米的连续金属膜粘附于相同面积的钢铁件表而，其间的电阻值约为10⁵-10⁶Ω，用同样的粘结剂将同样的金属膜粘附于钢铁件表面，当金属膜的连续面积扩大至10平方米，其间的电阻值就能降至10Ω以下，这和航空部标准规定的无机铝涂层的电阻技术指标(15Ω)处于同一数量级，而且整个金属膜和钢铁件各部位之间的电阻值都相等。这一点对现有的富锌涂层来说是无法办到的，因为富锌涂层与钢铁件之间的导通是锌粉与钢铁件表面的局部导通，而本发明则是整体导通，因此只要连续的负电性金属膜包覆面积足够大的大型钢铁构件，该金属膜和被保护的钢铁件之间的电阻值能够降得很低，远远低于一般富锌涂层的电阻，也可以低于无机富铝涂层的电阻值(15Ω)，甚至可以达到和热浸镀铝锌一样小的电阻，因此除了由于受粘结剂耐热性的限制，其耐热性比不上热浸镀铝锌外，其它的防护性能完全不低于热浸镀铝锌。为了降低负电性金属膜和被包覆的钢铁件之间的电阻值还可采用机械紧固办法或者联结或焊接导电接触点使负电性金属膜和被包覆的钢铁件导通，使其间的电阻值不大于1Ω或更小，采用这种办法导电时应将所有与负电性金属膜接触或暴露的紧固件、紧固用的垫片、联接件或导电接触点，都采用在3％氯化钠的水溶液中电极电位负于铁的金属材料制作，或采用镀锌、镀镉、镀铝、或镀铝锌合金的钢材或绝缘材料制作，所有在3％氯化钠的水溶液中电极电位比铁正的用于导电连通的焊料或金属件都用绝缘物严密封闭。

合适的无机粘结剂也可采用，使得包覆负电性金属膜的钢铁件能够经受更高的使用温度。可以采用本征型导电粘结剂或其他类型的导电粘结剂粘贴上述的负电性金属膜和钢铁件。当采用掺合型导电粘结剂时，其掺合的导电颗粒的电极电位必须负于铁，例如采用加有锌粉(或锌合金粉)的粘结剂、加有铝粉(或铝合金粉)的粘结剂、加有镁粉(或镁合金粉)的粘结剂、加有其他电极电位负于铁的金属粉末或导电粉末的粘结剂。在粘结剂中添加足够量的锌粉或铝粉或镁粉后，就相当于在金属膜和钢铁件之间增加了一层富锌或富铝或富镁涂层，所不同的是这些富锌或富铝或富镁涂层借助了金属膜的导电性而产生整体导通的效果，因而其阴极保护功能有所提高。同样道理也可以在负电性金属膜的外表再涂覆一层有机或无机富锌或富铝涂层，以提高整体的防护性能。粘贴负电生金属膜前应尽量除去钢铁件表面的氧化膜、锈蚀或其他绝缘物以及油渍、漆膜或污垢。对于大型钢铁件，表面保留一层坚固的氧化膜并不影响产品质量，只要包覆后金属膜与钢铁件之间的电阻值足够小就行。但对于松动的氧化膜必须除去，否则会影响钢铁件与金属膜之间的附着力。金属膜应尽量采用延展性好的材料，例如经过退火处理的材料。最好采用不含溶剂的粘结剂，但也可以采用含溶剂的粘结剂，将这种粘结剂涂覆于金属膜和钢铁件表面后，必须待溶剂挥发完后才能粘合。粘合时施加压力的大小视金属膜与钢铁件之间的电阻值而定，对于尺寸大的钢铁件，施加同样的压力其电阻值会小些。可采用预加热然后再贴合的办法，也可以采用贴合后再加热，或者加热同时加压贴合，根据不同情况选择加热和加压贴合的方式使金属膜和钢铁件粘合，加热的温度和时间视不同粘合剂的特性和加热的方法而定，常温固化的粘结剂只加压不加热。可以采用各种加热的方法，例如电阻加热、远红外加热、热风加热、激光加热、高频加热、中频加热或低频感应加热、接触式加热等等。对于需要焊接的钢铁件应预留出与焊接部位(包括焊接热影响区)同样长度的负电性金属膜事先不粘合，待焊接完成后再进行粘合，这些部位的负电性金属膜的内表面，有一层事先涂覆并已除去溶剂的粘结剂或事先不涂粘结剂，在焊接完毕粘合前，再涂粘结剂进行粘合，粘合后该部位的负电性金属膜与钢铁件之间的电阻值应不大于10Ω。对于需要焊接的钢铁件也可以采取在钢铁件的焊接部位和焊接热影响区用在3％氯化钠的水溶液中电极电位负于铁的负电性金属材料或镀锌(或镀镉或镀铝或镀铝锌合金)的钢制作的形状与被包覆的钢铁件相吻合的夹套包覆压紧和严密贴合这些部位，使夹套直接与钢铁件接触而导通或通过夹于其间的负电性金属膜而与钢铁件导通，并使夹套与钢铁件之间的电阻不大于10Ω，从而使钢铁件的焊接部位和焊接热影响区获得阴极保护和屏蔽保护(见图13)，钢铁件的其余部位，采用包覆负电性金属膜或其他保护层进行保护。夹套所用的负电性金属材料选自铝、铝合金、铝锌合金、铝锌硅合金、铝镁合金、铝锌汞合金、铝锌铟合金、铝锌锡合金、铝锌镉合金、铝锌镁合金、铝铟硅合金、铝锌铟镉合金、铝锌铟锡合金、铝锌铟锡镁合金、铝锌铟硅合金、锌、锌合金、锌铝合金、锌铝镉合金、镁合金、镁锰合金、镁铝锌锰合金、加有稀土金属或其他元素的上述各种金属或合金，其中至少一种。

为了延长防护寿命或者为了防止机械损伤金属膜，可以在负电性金属的外表面再增加一层或多层有机或无机的保护层，包括包覆层、增强层或涂层。可以事先制作这样的保护层，也可以在负电性金属膜贴合到钢铁件表面后再包覆或涂覆这样的保护层。为了方便起见，可事先在负电性金属膜的内表面涂覆一层前面提到的各种粘结剂，同时制作上述的外表面保护层(或外表面不加保护层)将这样制成的膜卷成卷用作包覆钢铁件的原材料备用或销售，每10平方米连续金属膜粘附于钢铁件的相同连续面积后其间的电阻值不大于10Ω，面积越大电阻越小，因此金属膜的单面总面积应不小于10平方米，更好的是不小于50平方米，最好是不小于100-200平方米，从而保证良好的导电性和阴极保护效果。

除了上述用粘结剂将负电性金属膜包覆粘贴于钢铁件表面进行保护外也可以采用压紧法将一层或多层负电性金属膜紧密地包覆贴合于钢铁件的表面使其成为一种耐腐蚀的钢铁件，该负电性金属膜的内表面涂有粘结剂或不涂粘结剂或局部涂有粘结剂，依靠外加在负电性金属膜外表的由非金属材料制造的紧固套或膨胀内套或热收缩套或缠绕保护带或其他压紧方法，使负电性金属膜与钢铁件紧密压合，并使两者间的电阻值不大于10Ω，从而使钢铁件获得阴极保护和屏蔽保护。

按照上述各种方法包覆负电性金属的钢铁件，通过导电联接，保持负电性金属膜和钢铁件间电阻不大于1Ω，然后做加速腐蚀实验，在盐雾箱中或浸盐水的条件下2000小时以上不出现铁锈。

下面讨论一下本发明的优越性和效果：

本发明和热浸镀铝相比的优越性已经在前面论述过了，下面着重与目前常用的有机涂层(各种漆)、热喷锌(或铝)、有机或无机富锌涂层以及常规的阴极保护作一些分析比较。

由于以铝为主体的合金膜或其他负电性金属膜是无孔隙的连续膜，其屏蔽性能远远胜过常规的涂层，现有的各种有机或无机涂层都有孔隙，热喷锌(或铝)以及富锌涂层也同样存在孔隙，因此厚度较薄的负电性金属膜其屏蔽性能远远超过厚度比它厚的常规涂层。

由于以铝为主体的金属膜能有效地反射紫外线或其他辐射线，能极有效地隔离氧气，因而它也极有效地保护了金属膜下面的粘结层，因此保护膜的抗老化性能远远胜过各种有机涂层。

由于以铝为主体的金属膜是优良的导体，电阻极小，又是负电性金属，因此它的阴极保护功能胜过各种富锌、富铝涂层，当保护膜遭到损伤时，损伤处暴露出来的钢材基体的局部表面是小阴极，在连续水膜覆盖下的整个负电性金属膜是大阳极，它能极有效地保护暴露出来的钢基材表面，使它不出现铁锈，由于是大阳极小阴极，阳极的电流密度极小，在金属膜表面只有不明显的轻微和均匀的牺牲性腐蚀产物，从而保护膜的防护寿命很长，而阴极由于面积小，阴极电流密度大，使阴极充分极化，钢的自然腐蚀也就停止，而一般富锌涂层由于电阻大，当涂层刻破时只有靠近破损部位的富锌层才具有牺牲阳极的作用，较远的涂层由于电阻大的缘故不能对破损部位提供阴极保护，相比之下，阳极面积比上述负电性金属膜小得多，阳极的腐蚀电流密度相对较高，因此保护层的保护寿命也较短。

采用上述方法制作的包覆负电性金属膜的钢试片，通过导电联接点保持金属膜与钢基材间的电阻值不大于1Ω，并在试片的中心部位按直径10mm剥去包覆层，在盐雾或浸盐水的条件下一个星期以上不出现铁锈。在未除去氧化膜的钢轨切片表面按同样方法包覆负电性金属膜，照同样方法按直径5mm剥去切片中心部位的包覆层，然后进行盐雾试验或浸盐水试验一个星期以上不出现铁锈。

与热喷铝相比，除了前面已提到本发明的屏蔽功能优于热喷铝外，本发明的阴极保护功能也优于热喷铝，这是因为热喷铝喷涂过程是由熔融的金属液滴凝聚而成，在凝聚过程中虽也有冶金结合但也存在机械咬合，涂层颗粒之间有孔隙，并且电阻较大，在喷涂过程中颗粒表面容易出现氧化或钝化现象，因此在某些环境中其电极电位会高于铁，从而失去阴极保护功能。对于负电性金属膜以铝合金膜为例，由于表面的氧化膜非常微薄致密，它能有效地保护其下面的铝不再氧化，这一极微薄的氧化膜电阻极小，此外由于是大阳极小阴极保护体系，阳极电流密度极小，不会由于阳极极化而提高电极电位，因此不会丧失阴极保护功能。

本发明和常规的阴极保护相比，由于本发明所采用的负电性金属膜将整个需保护的钢铁件完整严密地包覆在里面，两者的面积相等，整体得到均匀保护，它的阴极保护电位是均匀恒定的，按电化学过程来看，只有膜层破损处暴露出来的局部钢表面才是阴极，而整个连续水膜覆盖下的负电性金属膜则是阳极，所以是大阳极小阴极体系，阴极电流密度大，阴极极化充分，阴极保护效果极好，和常规的阴极保护大阴极小阳极体系相反。因此本发明能完全避免常规阴极保护所存在的阴极保护电位和阴极保护电流不均匀，局部过保护引起析氢，局部保护电流不足，存在保护死区以及地下、水下的外来杂散电流的影响等缺陷。

本发明实用性强，只要选用合适组份的负电性金属膜、粘结剂和粘结技术，本发明的防护性能非常可靠。目前以铝合金为主体的薄膜生产技术很成熟，改变铝合金薄膜组份，制取更好的负电性金属膜是比较容易实现的，从技术难度来讲研究新的合金薄膜比改变热浸镀铝锌的组份要容易，因为后者影响因素较多，在热浸镀过程中，铝等液态金属和钢铁存在复杂的反应过程，容易影响钢材的性能，而前者则单纯得多，不会影响钢材的物理性能。从粘结剂来看，不断涌现优质新品种，采用高性能的粘合剂能够提高本发明的性能和应用范围，因此本发明有广阔的发展前景。

此外对于涂覆涂层后又需要现场焊接或切割的钢铁件其他方法很难恢复保护膜破损部位的防护性能，而采用本发明则能够非常简便有效地恢复其防护性能。

以铝为主体的箔膜价格便宜，生产效率高，可以将负电性金属膜事先在工厂内的流水作业线上，一次完成内表面涂粘结剂和外表面包覆起保护作用和装饰作用的保护层，也可以在工厂作业线上完成包覆钢铁件的操作，和一般涂覆涂层需要多次涂覆，需几天时间才能完成涂装相比，生产效率高得多。由于是工厂内作业，不受气候和人为因素影响，产品质量也容易保证。采用本发明来保护大型钢铁件比其他方法更经济、实用有效。本发明特别适用于包覆大型钢铁件长效防腐蚀和大批量生产，例如大型贮油罐的长效防腐蚀和防静电以及防腐蚀钢轨的大批量生产，普通涂漆要散发出大量有机溶剂，污染环境，损害工人健康。按本发明采用无溶剂粘结剂粘贴负电性金属膜和钢铁件，可以完全消除这一弊端。

下面结合附图介绍本发明的实施状况，它们仅仅是实施本发明一些举例，并不包括本发明的全部内容。

实施例一

采用热塑性树脂聚苯硫醚将厚度30μm的退火状态的铝合金膜粘贴于保留坚固氧化膜的钢轨表面，在280℃温度下保温1-2分钟，并施加压力使粘贴牢固，铝合金膜与钢轨间的电阻值小于10Ω，见图1。

实施例二

按实施例一同样的方法包覆钢铁件后，用铝制的螺栓和垫片压紧铝合金膜，从而减小铝合金膜与钢铁件间的电阻，见图2。

实施例三

粘结剂配方：

固体环氧树脂粉末(环氧当量850) 64％

线性环氧树脂溶液(25％) 30％

流平剂 3％

加速双氰胺 3％

在35μm厚的铝合金膜上涂覆一层厚度约5-10μm的粘结剂，在60-80℃温度下烘干除去溶剂后备用，见图11。

将上述涂有粘结剂的铝合金膜包覆钢板两面，在180-200℃的温度下加压3-5分钟，然后自然冷却，铝合金膜和钢板间的电阻小于10Ω，见图3。

实施例四

粘结剂配方：

主剂固化剂

E44环氧树脂聚酰胺(胺值200)

使用前将上述主剂和固化剂按5/4的重量比混合均匀，在40μm厚的铝合金膜表面和槽钢的表面分别涂覆一薄层粘结剂，并在室温下静置10-30分钟，然后将铝合金膜与槽钢压合，在室温下放置24小时使完全固化，见图8。

实施例五

在35μm厚的铝合金膜上涂覆一层厚度约5-10μm的粘结剂后，并干燥除去溶剂，用作专门为钢铁件提供阴极保护和屏蔽保护的金属膜备用，或作为产品销售，见图11。

实施例六

在35μm厚的铝合金膜上涂覆一层厚度约5-10μm的粘结剂后，又在另一面涂覆一层保护涂层并干燥除去溶剂，用作专门为钢铁件提供阴极保护和屏蔽保护的金属膜备用，或作为产品销售，见图12。

实施例七

用压紧法包覆钢管，在负电性金属膜内表面涂少量粘结剂使其与钢管外表面贴合，然后外面套上聚烯烃热收缩套，通过加热使热收缩套收缩并将负电性金属膜紧紧贴合于钢管外表面(见图7)。

附图说明：

图1 按本发明包覆的钢轨示意图

图2 增加紧固件减小电阻示意图

图3 按本发明包覆的钢板示意图

图4 图3的A-A部位放大示意图

图5 本发明的钢板外增加一层保护涂层的示意图

图6 图5的B-B部位放大示意图

图7 按本发明包覆的钢管示意图

图8 按本发明包覆的槽钢示意图

图9 按本发明包覆的角钢示意图

图10 按本发明包覆的工字钢示意图

图11 专门用作为钢铁件提供阴极保护和屏蔽保护的金属膜示意图

图12 图11所示的金属膜的外表面，又增加有机或无机保护层的金属膜示意图

图13 钢轨焊接处和焊接热影响区用负电性材料制的夹套压紧法获得阴极保护和屏蔽

保护的示意图

1. 钢铁件基体

2. 负电性金属膜

3. 粘结剂

4. 增加的保护涂层

5. 热收缩套

6. 铝合金螺栓或镀锌钢螺栓

7. 铝合金制垫片或镀锌钢垫片

8. 铝合金制螺帽或镀锌钢螺帽

9. 铝合金的夹套或镀锌或镀铝的钢制夹套

10. 钢轨焊接热影响区基材剖面

Claims

1.一种包覆负电性金属的钢铁件，其特征在于采用粘结剂或压紧法将一层或多层负电性金属膜紧密地包覆贴合于钢铁件的表面使其成为一种耐腐蚀的钢铁件，在3％氯化钠的水溶液中该金属膜的电极电位比铁负，并且该金属膜与被包覆的钢铁件是导通的，其间的电阻值不大于10Ω，因而对钢铁起阴极保护和屏蔽作用，防止钢铁腐蚀。

2.一种专门用作为钢铁件提供阴极保护和屏蔽保护的负电性金属膜，其特征在于在3％氯化钠水溶液中该金属膜的电极电位负于铁，并且该金属膜的内表面涂覆有一层的粘结剂，金属膜单面的总面积不小于50平方米，该金属膜与钢铁件粘合后相互是导通的，每10平方米连续金属膜粘附于钢铁件的相同连续面积后其间的电阻值不大于10Ω，因而该负电性金属膜能够给所包覆的钢铁件提供阴极保护和屏蔽保护。

3.按权利要求1或权利要求2所述的负电性金属膜选自铝膜、铝合金膜、铝锌合金膜、铝锌硅合金膜、铝镁合金膜、铝锌汞合金膜、铝锌铟合金膜、铝锌锡合金膜、铝锌镉合金膜、铝锌镁合金膜、铝铟硅合金膜、铝锌铟镉合金膜、铝锌铟锡合金膜、铝锌铟锡镁合金膜、铝锌铟硅合金膜、锌膜、锌合金膜、锌铝合金膜、锌铝镉合金膜、镁膜、镁合金膜、镁锰合金膜、镁铝锌锰合金膜、加有稀土金属或其他元素的上述各种金属膜、渗锌的铝膜、包覆锌的铝膜、上述各种不同膜的多层复合膜、外表面经过消光处理的上述各种金属膜、其他电极电位负于铁的金属膜和经过各种不同的表面处理或不同热处理状态的上述各种金属膜，其中至少一种，每层金属膜的厚度不小于1μm，单层或多层金属膜的总厚度按实际需要而定。

4.按权利要求1或权利要求2所述的粘结剂选自热塑性树脂、热固性树脂、天然树脂、合成树脂、加有各种添加剂改性的热塑性或热固性树脂、几种树脂的合成物、无机粘结剂、改性的无机粘结剂、有机物改性的无机粘结剂、无机物改性的有机粘结剂、介于有机物和无机物之间的粘结剂、导电粘结剂、热熔胶、加有锌粉或锌合金粉的粘结剂、加有铝粉或铝合金粉的粘结剂、加有镁粉或镁合金粉的粘结剂、加有其他电极电位负于铁的金属粉末或导电粉末的粘结剂和加有缓蚀剂的粘结剂，其中至少一种，上述粘结剂是不含溶剂的粘结剂或含溶剂的粘结剂涂覆后待溶剂挥发完再粘合。

5.按权利要求1或权利要求2所述的负电性金属膜其外表面有一层或多层有机或无机的保护层，包括包覆层、增强层或涂层。

6、按权利要求1所述的包覆负电性金属的钢铁件，其特征在于采用压紧法将一层或多层负电性金属膜紧密地包覆贴合于钢铁件的表面使其成为一种耐腐蚀的钢铁件，该负电性金属膜的内表面涂有粘结剂或不涂粘结剂或局部涂有粘结剂，依靠外加在负电性金属膜外表的由非金属材料制造的紧固套或膨胀内套或热收缩套或缠绕保护带或其他压紧方法使负电性金属膜与钢铁件紧密压合，并使两者间的电阻值不大于10Ω，从而使钢铁件获得阴极保护和屏蔽保护。

7.按权利要求1所述的包覆负电性金属的钢铁件，其特征在于采用机械紧固、联结或焊接导电接触点使负电性金属膜和被包覆的钢铁件导通，使其间的电阻值不大于1Ω，所有与负电性金属膜接触或暴露的紧固件、紧固用的垫片、联结件或导电接触点，均采用在3％氯化钠的水溶液中电极电位负于铁的金属材料制作，或采用镀锌、镀镉、镀铝或镀铝锌合金的钢材或绝缘材料制作，所有在3％氯化钠的水溶液中电极电位比铁正的用于导电连通的焊料或金属件都用绝缘物严密封闭。

8.按权利要求1所述的包覆负电性金属的钢铁件，其特征是对需要焊接的钢铁件预留出与焊接部位(包括焊接热影响区)同样长度的负电性金属膜事先不粘合，待焊接完成后再进行粘合，这些部位的负电性金属膜的内表面，有一层事先涂覆并已除去溶剂的粘结剂或事先不涂粘结剂，在焊接完毕粘合前再涂粘结剂进行粘合，粘合后该部位的负电性金属膜与钢铁件之间的电阻值不大于10Ω。

9.一种包覆负电性金属的钢铁件，其特征是在钢铁件的焊接部位和焊接热影响区，采用在3％氯化钠的水溶液中电极电位负于铁的负电性金属材料或镀锌或镀镉或镀铝或镀铝锌合金的钢制作的形状与被包覆的钢铁件相吻合的夹套包覆压紧和严密贴合这些部位，使夹套直接与钢铁件接触而导通，或通过夹于其间的负电性金属膜而与钢铁件导通，并使夹套与钢铁件之间的电阻不大于10Ω，从而使钢铁件的焊接部位和焊接热影响区获得阴极保护和屏蔽保护，钢铁件的其余部位，采用包覆负电性金属膜或其他保护层进行保护。

10.按权利要求9所述的包覆负电性金属的钢铁件，其特征在于制作夹套所用的负电性金属材料选自铝、铝合金、铝锌合金、铝锌硅合金、铝镁合金、铝锌汞合金、铝锌铟合金、铝锌锡合金、铝锌镉合金、铝锌镁合金、铝铟硅合金、铝锌铟镉合金、铝锌铟锡合金、铝锌铟锡镁合金、铝锌铟硅合金、锌、锌合金、锌铝合金、锌铝镉合金、镁、镁合金、镁锰合金、镁铝锌锰合金、加有稀土金属或其他元素的上述各种金属或合金，其中至少一种。