城市轨道交通接触网铝合金产品的防腐性能研究

崔莹

【摘 要】 本文主要介绍了城市轨道交通接触网类型，并且研究了铝合金产品在城市轨道交通接触网中防腐性能，主要探讨了5系列铝合金和6系列铝合金的组成和防腐性能的差异，然后对6101B，6063，6082等系列铝合金和铸铝件的腐蚀性进行对比研究，最后本文提出铝铬化学转化膜、有机-无机杂化膜和纳米ZnO等三种防腐措施，并且对三种措施各自的特点进行了比较。

【关键词】 接触网  铝合金  防腐  措施

接触网系统作为城市轨道中的供电设备，是城市轨道交通接触网中重要组成部分，而在接触网系统中，铝合金产品又是接触网经常被使用的材料。因此，为了保证城市轨道交通接触网的高效运行，我们对其结构中铝合金产品防腐性能进行了详细的研究[1]。

1 城市轨道交通接触网的简介

1.1 城市轨道交通接触网的分类

随着城市轨道交通的接触网不断发展，城市轨道交通接触网主要有：第三轨类接触网、架空柔性接触网和架空刚性接触网等。

（1）第三轨接触网：在这种接触网的牵引供电线路中，其导电轨沿线路设置在车辆的走行轨旁，因此其被形象地描述为“第三轨”，主要用于地铁、轻轨等线路。（2）柔性架空接触网：在电气化铁道中，柔性架空接触网得到了到广泛的应用，这种接触网具有两种悬挂类型：半补偿弹性简单和全补偿简单链形悬挂方式。（3）刚性悬挂接触网：刚性悬挂接触网主要具有悬挂装置、绝缘子和汇排流等简易结构，其相当于在隧道顶部的接触轨进行轨道安置[2]。

在多种类型的接触网中，铝合金制品因其具有密度低、强度高、加工性能好等特点被广泛应用，作为构建接触网产品的重要材料之一，对不同铝合金制品的性能分析具有十分重要的意义。

1.2 两种不同铝合金制品的性能对比分析

在铝合金制备过程中，我们常用材料是6系列铝合金和5系列铝合金，因此我们需要对这两种铝合金产品进行对比分析，进行有效防腐。5系铝合金是一种变形铝合金，其主要含有合金元素镁，其加工工艺不能进行热处理强化作用;6系铝合金的合金元素主要是镁和硅，其加工工艺可以进行热处理强化。

1.3 城市轨道交通接触网中铝合金产品的腐蚀情况

在城市轨道交通接触网中，我们经常使用到的铝合金产品类型主要为6101B系列铝合金产品、6063系列铝合金产品、6082系列铝合金产品等。下面我们对这三种铝合金产品腐蚀情况进行简单介绍。

6101B铝合金是一种工业纯铝制品，这种铝合金加工性能优良，但是其耐腐蚀性一般，尤其在高强度合金腐蚀环境下使用时，其该材料容易被耐腐蚀。

6063系列铝合金产品中等强度的、可进行热处理的强化合金，由于其可以形成强化相，这种强化相虽然能够一定程度上提高产品的力学性能，但是其使制品的加工性能和耐腐性能下降。

6082铝合金制备工艺过程可以进行热处理强化，因此具有较好的力学性能，而且具有较好的耐腐蚀性能，数据研究表明，6082铝合金制品的界面区腐蚀面积为40.7%。

2 城市轨道交通接触网铝合金产品的防腐措施

在城市轨道交通接触网中，铝合金常常在接触网多种结构中被使用。因此对这些产品防腐性能的研究具有十分重要的意义。本文主要提出了三种防腐措施：

2.1 铝铬化学转化膜的防腐措施

在铝合金制品中，小孔腐蚀和局部腐蚀是其常见的腐蚀形式。因此对其表面进行保护是十分重要的，研究人员开发了多种表面处理方法。由于六价铬化学转化膜的耐腐蚀性能优良，因此这种防腐措施被广泛应用[3]。这种防腐措施经常被应用于第三轨接触网，即地铁、轻轨等线路。

2.2 有机-无机杂化膜的防腐措施

铝合金制品自身的氧化膜无法全面消除环境的腐蚀，通过适当的表面处理可以有效提高制品的耐蚀性能，其中有机-无机杂化材料受到广泛的关注。这种杂化膜既有有机物的优点，又包含无机物的优点，因此防腐效果较好。而且有机-无机杂化膜材料能够与铝合金表面形成化学作用，这样也提高了制品的耐腐蚀性能。这种防腐措施经常被应用于柔性架空接触网中。

2.3 通过纳米ZnO复合涂层的防腐措施

在力学、化学和光学方面，纳米材料都具有优异的性能，因此研究人员经常把纳米粒子做为填充相，与其他材料进行复合而形成复合材料，这种复合材料具有优异的性能。由于纳米氧化锌材料抗菌性能优良，因此把纳米氧化锌加入到有机涂料中，然后把这种涂料在铝合金制品上进行涂刷，从而铝合金产品的耐腐蚀性能较好[4]。这种防腐措施经常被应用于刚性悬挂接触网，即在悬挂装置、绝缘子和汇排流等简易结构上涂敷纳米ZnO复合涂层来进行防腐。

2.4 三种防腐措施的造价和工艺方面的对比分析

镀铬化学转化膜是通过铬酸盐在铝合金制品上进行沉积，从而让其覆盖在铝合金制品上，这种工艺操作简单，成本较低，但是六价铬有毒并有致癌作用，而且欧洲很多国家禁止六价铬防腐制品的流通。

有机-无机杂化膜利用溶胶-凝胶法制备得到，其原料为有机取代烷氧基硅烷或氯代硅烷，材料的制备工艺环保。但是这种防腐措施的工艺操作较为复杂，需要控制合适条件来保证前驱体的生成，而且制备前驱体的原料价格也较高，因此其广泛应用也受到一定限制。

纳米ZnO复合涂层是将纳米氧化锌粒子加入到合适涂料中，然后进行充分的混合保证纳米氧化锌的均匀分散，然后把这种涂料覆盖到铝合金制品上。这种工艺操作也有一定的复杂性，其需要保证纳米氧化锌能够均匀分散在涂料中，这样才能保证涂料的防腐效果。但是这种涂料和纳米氧化锌的原料价格较为便宜，因此这种工艺是一种有利于保护环境的防腐措施。

3 结语

本文主要对城市轨道交通接触网铝合金产品腐蚀性能进行了研究，本文首先介绍了城市轨道交通接触网的三种类型，研究表明，城市轨道交通接触网分为第三轨接触网，柔性架空接触网和刚性悬挂接触网，本文进一步分析了5系列和6系列铝合金制品的组成和耐腐蚀性能的区别，本文然后介绍了城市轨道交通接触网中6101B，6063，6082等系列铝合金和铸铝件制品的耐腐蚀情况;本文最后提出了三种铝合金制品的防腐措施，及铝铬化学转化膜、有机-无机杂化膜和纳米ZnO，并对这三种防腐措施的工艺特点进行了对比分析。

参考文献

[1]胡江，张中安，等.城市轨道交通接触网评价体系研究[J].都市快轨交通，2013，26（1）：33-45.

[2]张辉，张心刚.城市轨道交通接触网简介[J].网络地带，2011，15（1）：15.

[3]李晓娥，樊安，祖庸.纳米氧化锌的研究进展[J].现代化工，2000，20（7）：23-26.endprint