城市軌道交通接觸網鋁合金產品的防腐性能研究

崔瑩

【摘 要】 本文主要介紹了城市軌道交通接觸網類型，并且研究了鋁合金產品在城市軌道交通接觸網中防腐性能，主要探討了5系列鋁合金和6系列鋁合金的組成和防腐性能的差異，然后對6101B，6063，6082等系列鋁合金和鑄鋁件的腐蝕性進行對比研究，最后本文提出鋁鉻化學轉化膜、有機-無機雜化膜和納米ZnO等三種防腐措施，并且對三種措施各自的特點進行了比較。

【關鍵詞】 接觸網 ?鋁合金 ?防腐 ?措施

接觸網系統作為城市軌道中的供電設備，是城市軌道交通接觸網中重要組成部分，而在接觸網系統中，鋁合金產品又是接觸網經常被使用的材料。因此，為了保證城市軌道交通接觸網的高效運行，我們對其結構中鋁合金產品防腐性能進行了詳細的研究[1]。

1 城市軌道交通接觸網的簡介

1.1 城市軌道交通接觸網的分類

隨著城市軌道交通的接觸網不斷發展，城市軌道交通接觸網主要有：第三軌類接觸網、架空柔性接觸網和架空剛性接觸網等。

（1）第三軌接觸網：在這種接觸網的牽引供電線路中，其導電軌沿線路設置在車輛的走行軌旁，因此其被形象地描述為“第三軌”，主要用于地鐵、輕軌等線路。（2）柔性架空接觸網：在電氣化鐵道中，柔性架空接觸網得到了到廣泛的應用，這種接觸網具有兩種懸掛類型：半補償彈性簡單和全補償簡單鏈形懸掛方式。（3）剛性懸掛接觸網：剛性懸掛接觸網主要具有懸掛裝置、絕緣子和匯排流等簡易結構，其相當于在隧道頂部的接觸軌進行軌道安置[2]。

在多種類型的接觸網中，鋁合金制品因其具有密度低、強度高、加工性能好等特點被廣泛應用，作為構建接觸網產品的重要材料之一，對不同鋁合金制品的性能分析具有十分重要的意義。

1.2 兩種不同鋁合金制品的性能對比分析

在鋁合金制備過程中，我們常用材料是6系列鋁合金和5系列鋁合金，因此我們需要對這兩種鋁合金產品進行對比分析，進行有效防腐。5系鋁合金是一種變形鋁合金，其主要含有合金元素鎂，其加工工藝不能進行熱處理強化作用;6系鋁合金的合金元素主要是鎂和硅，其加工工藝可以進行熱處理強化。

1.3 城市軌道交通接觸網中鋁合金產品的腐蝕情況

在城市軌道交通接觸網中，我們經常使用到的鋁合金產品類型主要為6101B系列鋁合金產品、6063系列鋁合金產品、6082系列鋁合金產品等。下面我們對這三種鋁合金產品腐蝕情況進行簡單介紹。

6101B鋁合金是一種工業純鋁制品，這種鋁合金加工性能優良，但是其耐腐蝕性一般，尤其在高強度合金腐蝕環境下使用時，其該材料容易被耐腐蝕。

6063系列鋁合金產品中等強度的、可進行熱處理的強化合金，由于其可以形成強化相，這種強化相雖然能夠一定程度上提高產品的力學性能，但是其使制品的加工性能和耐腐性能下降。

6082鋁合金制備工藝過程可以進行熱處理強化，因此具有較好的力學性能，而且具有較好的耐腐蝕性能，數據研究表明，6082鋁合金制品的界面區腐蝕面積為40.7%。

2 城市軌道交通接觸網鋁合金產品的防腐措施

在城市軌道交通接觸網中，鋁合金常常在接觸網多種結構中被使用。因此對這些產品防腐性能的研究具有十分重要的意義。本文主要提出了三種防腐措施：

2.1 鋁鉻化學轉化膜的防腐措施

在鋁合金制品中，小孔腐蝕和局部腐蝕是其常見的腐蝕形式。因此對其表面進行保護是十分重要的，研究人員開發了多種表面處理方法。由于六價鉻化學轉化膜的耐腐蝕性能優良，因此這種防腐措施被廣泛應用[3]。這種防腐措施經常被應用于第三軌接觸網，即地鐵、輕軌等線路。

2.2 有機-無機雜化膜的防腐措施

鋁合金制品自身的氧化膜無法全面消除環境的腐蝕，通過適當的表面處理可以有效提高制品的耐蝕性能，其中有機-無機雜化材料受到廣泛的關注。這種雜化膜既有有機物的優點，又包含無機物的優點，因此防腐效果較好。而且有機-無機雜化膜材料能夠與鋁合金表面形成化學作用，這樣也提高了制品的耐腐蝕性能。這種防腐措施經常被應用于柔性架空接觸網中。

2.3 通過納米ZnO復合涂層的防腐措施

在力學、化學和光學方面，納米材料都具有優異的性能，因此研究人員經常把納米粒子做為填充相，與其他材料進行復合而形成復合材料，這種復合材料具有優異的性能。由于納米氧化鋅材料抗菌性能優良，因此把納米氧化鋅加入到有機涂料中，然后把這種涂料在鋁合金制品上進行涂刷，從而鋁合金產品的耐腐蝕性能較好[4]。這種防腐措施經常被應用于剛性懸掛接觸網，即在懸掛裝置、絕緣子和匯排流等簡易結構上涂敷納米ZnO復合涂層來進行防腐。

2.4 三種防腐措施的造價和工藝方面的對比分析

鍍鉻化學轉化膜是通過鉻酸鹽在鋁合金制品上進行沉積，從而讓其覆蓋在鋁合金制品上，這種工藝操作簡單，成本較低，但是六價鉻有毒并有致癌作用，而且歐洲很多國家禁止六價鉻防腐制品的流通。

有機-無機雜化膜利用溶膠-凝膠法制備得到，其原料為有機取代烷氧基硅烷或氯代硅烷，材料的制備工藝環保。但是這種防腐措施的工藝操作較為復雜，需要控制合適條件來保證前驅體的生成，而且制備前驅體的原料價格也較高，因此其廣泛應用也受到一定限制。

納米ZnO復合涂層是將納米氧化鋅粒子加入到合適涂料中，然后進行充分的混合保證納米氧化鋅的均勻分散，然后把這種涂料覆蓋到鋁合金制品上。這種工藝操作也有一定的復雜性，其需要保證納米氧化鋅能夠均勻分散在涂料中，這樣才能保證涂料的防腐效果。但是這種涂料和納米氧化鋅的原料價格較為便宜，因此這種工藝是一種有利于保護環境的防腐措施。

3 結語

本文主要對城市軌道交通接觸網鋁合金產品腐蝕性能進行了研究，本文首先介紹了城市軌道交通接觸網的三種類型，研究表明，城市軌道交通接觸網分為第三軌接觸網，柔性架空接觸網和剛性懸掛接觸網，本文進一步分析了5系列和6系列鋁合金制品的組成和耐腐蝕性能的區別，本文然后介紹了城市軌道交通接觸網中6101B，6063，6082等系列鋁合金和鑄鋁件制品的耐腐蝕情況;本文最后提出了三種鋁合金制品的防腐措施，及鋁鉻化學轉化膜、有機-無機雜化膜和納米ZnO，并對這三種防腐措施的工藝特點進行了對比分析。

參考文獻

[1]胡江，張中安，等.城市軌道交通接觸網評價體系研究[J].都市快軌交通，2013，26（1）：33-45.

[2]張輝，張心剛.城市軌道交通接觸網簡介[J].網絡地帶，2011，15（1）：15.

[3]李曉娥，樊安，祖庸.納米氧化鋅的研究進展[J].現代化工，2000，20（7）：23-26.endprint