兩種應(yīng)用于光伏支架的新型金屬表面防腐處理技術(shù)
熱鍍/浸鋅一直以來都是光伏鋼結(jié)構(gòu)支架表面防腐處理的首選技術(shù),這種技術(shù)具有工藝簡單,性能可靠,成本低廉等優(yōu)勢。近年來,隨著光伏行業(yè)的發(fā)展,人們對光伏支架提出了更高的要求,如美觀性、易維護等要求;同時,熱鍍/浸鋅支架也暴露出一些無法有效解決的問題,如薄板熱鍍鋅后變形、環(huán)境污染等。因此,行業(yè)內(nèi)亟需新的鋼結(jié)構(gòu)表面防腐處理技術(shù)來取代傳統(tǒng)的熱鍍/浸鋅技術(shù)。本文針對目前行業(yè)內(nèi)較為典型的兩種技術(shù)——鍍鋁鎂鋅技術(shù)和VCI片鋅技術(shù)進行概述。
一、防腐機制
1、鍍鋁鎂鋅技術(shù)
鍍鋁鎂鋅是在Zn鍍敷層中添加Al、Mg以及微量的Si元素。Si在提高含有Al的鍍敷層加工性的同時,通過與Mg的復(fù)合作用使得防腐層的抑制腐蝕效果進一步提高。鍍鋁鎂鋅技術(shù)在金屬的平面部分和斷面部分有著不同的防腐機制。在金屬的平面部分,母材通過鍍敷層表層形成的致密保護膜,切斷水、氧氣與金屬的接觸,從而抑制了腐蝕速率(如圖1-1所示)。

圖1-1 鍍鋁鎂鋅技術(shù)平面部防腐機制
在金屬斷面部分,由于切割面會露出金屬底材,因此金屬斷面部分初期可能會生紅銹;同時,金屬切割斷面周邊部位的鍍敷層成分溶出,形成由氫氧化鋅(Zn(OH)2)、堿性氯化鋅(ZnCl2·4 Zn(OH)2)及氫氧化鎂(Mg(OH)2)等組成致密保護膜,這層膜在數(shù)月之內(nèi)慢慢覆蓋切割斷面部分。這種致密的保護膜導(dǎo)電性低,對斷面的腐蝕有抑制作用(如圖1-2所示)。另外,鍍敷層含Si元素,會對上述保護膜的形成發(fā)揮促進作用。

圖1-2 鍍鋁鎂鋅技術(shù)端部防腐機制
VCI片鋅技術(shù)是由VCI技術(shù)和片鋅技術(shù)結(jié)合而來。
VCI是一種具有揮發(fā)性的氣相銹蝕抑制劑,當(dāng)抑制劑涂覆金屬表面后,抑制劑粒子氣化,在金屬表面形成保護膜,切斷金屬離子與水、氧氣接觸的可能性,從而達到防銹作用。該防銹技術(shù)最大的特點在于,防銹粒子的氣體擴散量可自動調(diào)節(jié),當(dāng)溫度或濕度增大時,防銹粒子的擴散量會加大,反之,防銹粒子的擴散量會減小。但當(dāng)內(nèi)外界溫差相對穩(wěn)定時,防銹粒子會暫停向外揮發(fā),保持了一種最佳的防銹狀態(tài),直到內(nèi)外界溫差再次起變化時,防銹粒子會再次揮發(fā),被附著金屬始終處于一種最穩(wěn)定的防銹狀態(tài)。底層為氣相緩蝕層,面層為裝飾和耐候作用層。
片鋅技術(shù)表現(xiàn)為其片狀鋅層結(jié)構(gòu),即形成的平行搭接結(jié)構(gòu)提高了涂層的屏蔽性能,為VCI氣相緩蝕層提供了封閉膜,同時,由于鋅粉間電阻率更小,使得電化學(xué)保護作用更強(如圖1-3所示)。

圖1-3 VCI片鋅技術(shù)防腐機制
二、工藝類型
鍍鋁鎂鋅技術(shù)屬于金屬表面預(yù)先防腐處理技術(shù),即金屬板材在出場前,已完成表面防腐處理,金屬板材在進一步加工時無需再次進行防腐處理。VCI片鋅技術(shù)屬于金屬加工后表面防腐處理技術(shù),即需要在金屬構(gòu)件加工完成后,再對表面進行防腐處理。二者鍍敷工藝不同,鍍鋁鎂鋅屬于熱浸鍍敷(如圖2-1所示);VCI片鋅技術(shù)屬于涂覆工藝,以鱗片型富鋅涂料為底漆,鱗片性鋁涂料(可調(diào)色)為面漆,亦或底、面漆合一。

圖2-1 鍍鋁鎂鋅鋼板熱浸工藝

圖2-2 VCI片鋅金屬構(gòu)件噴涂工藝
三、在光伏行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀
1、鍍鋁鎂鋅技術(shù)
基于鍍鋁鎂鋅技術(shù)的光伏支架目前在光伏項目中已有數(shù)GW的應(yīng)用 (如圖3-1所示)。

圖3-1 鍍鋁鎂鋅光伏支架的應(yīng)用

圖3-2 VCI片鋅光伏支架的應(yīng)用
四、技術(shù)特點
1、鍍鋁鎂鋅技術(shù)
防銹性能優(yōu)異(如圖4-1所示);具有的“自修復(fù)”功能,使其加工切口和使用過程產(chǎn)生的劃痕均無需修復(fù);耐堿性優(yōu)異;加工性能卓越,彎曲成型部分、拉伸部分不易生銹;表面光潔度好,美觀度高;焊接性良好。

圖4-1 3.2mm鍍鋁鎂鋅板材(鍍層厚度約33μm)鹽霧試驗
VCI片鋅技術(shù)的防腐性能優(yōu)異(如圖4-2所示);生產(chǎn)工藝對環(huán)境友好;外觀顏色多樣;耐候性能優(yōu)異,適用于海洋性氣候條件;破損涂層修復(fù)簡單;成本低于熱鍍鋅。該技術(shù)為軍轉(zhuǎn)民技術(shù),其優(yōu)異的防腐性能已得到廣泛的認可。但是,目前該技術(shù)存在涂覆層的機械強度和耐磨強度有待驗證。

圖4-2 熱浸鍍鋅與VCI片鋅技術(shù)鹽霧試驗對比
五、成本
目前,鍍鋁鎂鋅板材的價格接近普通鋼板材。在鍍鋁鎂鋅光伏支架的加工過程中,雖然其冷軋工藝的成本略有增加,但因減少了熱浸/鍍鋅工藝流程,使得鍍鋁鎂鋅光伏支架價格略低于熱鍍鋅光伏支架。
六、特點
鍍鋅鋁鎂板,是2000年研發(fā)成功的一種板材,主要為了取代不銹鋼產(chǎn)品和提高鍍鋅板的性能。CVI就是在他的板材中添加了合適比例的鋅、鋁、鎂,使其產(chǎn)生復(fù)合效果,具有高強度的抗腐蝕性,是一種高耐腐蝕性的新型環(huán)保型鋼板。它在嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境下仍然保持鋼板的原來面貌,減少了一般剛才后期加工工藝,降低了使用后續(xù)成本,同事減少了電鍍,該產(chǎn)品節(jié)約了資源也保護了環(huán)境。
CVI板優(yōu)點:
1、 防銹性能是鍍鋅板的10-20倍(達到不銹鋼標(biāo)準(zhǔn))
2、 降低成本(一般比不銹鋼價格便宜40%)
3、 切口耐腐蝕性能好(切口能自動修復(fù),防止紅銹產(chǎn)生,最大的特點之一)
4、 加工性能好(由于有著友誼的耐磨和耐刮痕性能,能適應(yīng)各種加工)
5、 環(huán)保(通過國際多項環(huán)保測試)
6、 厚度強度鍍鋅量都可以調(diào)節(jié)
7、 壽命長
七、鍍鋁鋅板材焊接工藝
可以用脈沖氣保焊機焊接,材料可以選用204S1的銅合金焊絲MIG焊接,高純氬氣保護,這種的特點是表面的鍍鋁鋅破壞小,焊接強度又不會太差,但是影響不了整體的機械強度的,確點就是成本會比較高一些。
八、結(jié)論
未來,隨著國內(nèi)鍍鋁鎂鋅板材加工技術(shù)日趨成熟、成本逐漸降低,鍍鋁鎂鋅技術(shù)將因其優(yōu)異的性能在光伏行業(yè)中更廣泛地應(yīng)用開來。VCI片鋅技術(shù),其優(yōu)異的防腐性能已得到廣泛的認可。但是,該技術(shù)的涂覆層機械強度和耐磨強度尚需市場的長期驗證,因此,VCI片鋅光伏支架大規(guī)模應(yīng)用仍存在一定的技術(shù)風(fēng)險。
九、夢能服務(wù)與支持
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