一种耐腐蚀光伏支架及其制备工艺的制作方法

本发明涉及光伏支架，具体为一种耐腐蚀光伏支架及其制备工艺。

背景技术：

1、光伏支架是太阳能光伏发电系统中为了摆放、安装、固定太阳能面板设计的特殊的支架，一般采用铝合金、碳钢以及不锈钢等材质。但由于光伏支架安装于户外，需要长期面对各种恶劣的环境，使得支架依然会遭受较多的日晒和雨水侵蚀，更容易腐蚀损坏，这无疑会增大成本，也造成了较多的资源浪费。

2、为了解决上述的问题，本发明将提供一种耐腐蚀光伏支架及其制备工艺，方案中通过对铝合金光伏支架进行加工，改善其耐腐蚀性能，再涂覆涂层对其进行保护，最终得到一种耐腐蚀优异的光伏支架，其具有重要的实际应用意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐腐蚀光伏支架及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种耐腐蚀光伏支架的制备工艺，包括以下步骤：

4、s1：将铝合金光伏支架进行浸锌预处理，得到光伏支架i；

5、s2：对光伏支架i进行微弧氧化处理，经清洗、干燥，得到光伏支架ii；

6、s3：将防水耐腐蚀涂料涂覆到光伏支架ii表面，待干燥固化，得到耐腐蚀光伏支架。

7、优选的，所述浸锌预处理过程为：(1)将铝合金光伏支架用300～1000#砂纸进行打磨，再依次用丙酮、去离子水进行清洗，晾干备用；(2)在30～40℃下，将清洗后的铝合金光伏支架浸入到浸锌液中浸锌30～90s，经清洗、晾干，得到浸锌光伏支架；(3)在50～60℃下，将浸锌光伏支架浸入30～50wt％的硝酸溶液中10～20s，完成退锌，经清洗、晾干，得到光伏支架i。

8、优选的，所述浸锌液包括以下浓度组分：氢氧化钠70～120g/l、氧化锌10～25g/l、酒石酸钾钠40～80g/l、硝酸钠3～5g/l，溶剂为去离子水。

9、由于铝合金表面存在一层质量不均匀的氧化膜，不能很好起到耐腐蚀作用，且不利于后续加工，因此方案中对铝合金光伏支架进行浸锌预处理，通过置换反应，除去铝合金光伏支架表面的氧化膜，进一步退锌，将铝合金表面的锌层退去，得到干净的铝合金表面，经过浸锌、退锌处理，能够阻止氧化铝膜的再次自然形成，同时对铝合金活化，促进后续膜层的形成；所述浸锌液中，氢氧化钠、氧化锌、酒石酸钾钠为必备组分；硝酸钠则起到缓蚀作用，避免铝合金光伏支架在碱性溶液中被过度腐蚀。

10、优选的，所述微弧氧化处理方法为：将光伏支架i作为阳极，纯铝板作为阴极，放入电解液中进行微弧氧化处理；

11、所述电解液包括以下浓度组分：硅酸钠10～15g/l、氢氧化钠1～5g/l、稳定剂2～5ml/l、磷酸盐8～12g/l、络合剂0.5～2g/l、α-氧化铝4～6g/l、纳米石墨烯2～3g/l、氧化铈2～3g/l，溶剂为去离子水；

12、所述微弧氧化处理参数：电流密度80～100ma/cm2，电流频率200～600hz，占空比20～50％，工作时长20～30min。

13、优选的，所述稳定剂包括但不限于丙三醇、乙二醇中的任一种。

14、优选的，所述磷酸盐包括但不限于三偏磷酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、多聚磷酸钠中的一种或多种的组合。

15、优选的，所述络合剂包括但不限于乙二胺四乙酸二钠盐、柠檬酸钠、酒石酸钾钠、聚乙二醇中的一种或多种的组合。

16、优选的，所述α-氧化铝、纳米石墨烯、氧化铈研磨至尺寸为20～30nm。

17、方案中，采用碱性硅酸钠电解液对光伏支架i进行进行微弧氧化处理，相比于传统的阳极氧化处理，微弧氧化处理后的光伏支架腐蚀电位升高，腐蚀电流显著降低，可以有效提高光伏支架的耐腐蚀性；且微弧氧化处理可以得到更稳定致密、结合强度更好的膜层，且对光伏支架不会造成明显的损伤，即可以在光伏支架表面得到综合性能更好的微弧氧化膜，能明显提高光伏支架的耐腐蚀性能，可以更好的对光伏支架起到保护作用。方案中稳定剂主要起到稳定溶液的作用，避免微弧氧化过程过于激烈；磷酸盐能够促进微弧氧化过程以及减少氧化膜的孔隙率，能够影响氧化膜的致密性，该浓度也不易过大，过大会起到抑制作用；络合剂则能够提高氧化膜孔隙分布的均匀度。由于氧化铝膜主要分为γ-氧化铝(疏松稳定性差)和α-氧化铝(致密稳定)，而微弧氧化过程中，由于膜层内部和外部冷却温度不一，会在外部形成γ-氧化铝，内部形成α-氧化铝，为了提高氧化膜的耐腐蚀性，方案中在电解液中加入α-氧化铝，α-氧化铝可以填充嵌入到氧化膜的孔洞、缺陷中，经等离子体放电，发生激烈反应，可以使氧化膜和α-氧化铝紧密结合在一起，使得膜外膜内质量更为趋近，提高了膜层的质量，同时氧化膜的厚度也会因此增大，可以更好的起到耐腐蚀作用。方案中，为了进一步加强氧化膜的耐腐蚀性能，加入了纳米石墨烯、氧化铈，纳米石墨烯和氧化铈也可以填充嵌入到氧化膜的孔洞和缺陷中，纳米石墨烯和氧化铈的加入与氧化膜形成复合膜，得到的复合膜更为光滑致密，具有更低的自腐蚀电流密度，可以有效加强氧化膜的耐腐蚀性能，同时还能够提供给氧化膜一定强度性能；同时α-氧化铝、纳米石墨烯、氧化铈的加入也使得氧化膜的孔洞减少，起到了封孔作用，有效阻碍了腐蚀物质进入到光伏支架，同样也能起到提高耐腐蚀的作用。

18、优选的，所述防水耐腐蚀涂料包括以下组分，按重量份数计：改性聚氨酯60～80份、改性石墨烯2～10份、抗紫外剂1～3份、成膜剂2～5份、固化剂2～3份。

19、优选的，所述改性聚氨酯的制备方法为：(1)将二异氰酸酯、二元醇、1,3-双(α-羟基六氟异丙基)苯、催化剂加入到反应容器中，在65～80℃下，搅拌反应1～5h，得到反应液a；(2)向反应液a中加入环氧树脂，继续反应1～3h，再升温至80～90℃，保温2～3h，最后降温至40～50℃，加入丙酮，搅拌均匀，得到改性聚氨酯。

20、优选的，所述二异氰酸酯、二元醇、1,3-双(α-羟基六氟异丙基)苯、催化剂、环氧树脂五者质量比为50:(10～20):(5～10):(0.5～0.8):5。

21、优选的，所述二异氰酸酯包括但不限于甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的任一种。

22、优选的，所述二元醇包括但不限于peg-200、peg-400、peg-600、聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇中的一种或多种的组合。

23、优选的，所述环氧树脂包括但不限于双酚a型环氧树脂、氢化双酚a型环氧树脂中的任一种。

24、优选的，所述催化剂包括但不限于辛酸亚锡、辛酸钴、钛酸四异丁酯中的任一种。

25、优选的，所述改性石墨烯的制备方法为：(1)将含氟硅氧烷、羟基硅油混合均匀，加入乙二胺作催化剂，在氮气保护下，于90～115℃下搅拌反应4～8h，再升温至120℃旋转蒸发乙二胺，待其自然冷却至室温，得到含氟羟基硅油；(2)将含氟羟基硅油、羧基化石墨烯加入到反应容器内，超声分散20～40min，缓慢加入98wt％的浓硫酸作催化剂，在120～160℃下反应2～4h，待其自然冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥，得到改性石墨烯。

26、优选的，所述含氟硅氧烷、羟基硅油、乙二胺三者质量比为(1～1.5):3:(0.01～0.05)。

27、优选的，所述含氟羟基硅油、羧基化石墨烯、浓硫酸三者质量比为3:1:(0.05～0.1)。

28、优选的，所述含氟硅氧烷包括但不限于三氟丙烷三甲氧基硅烷、九氟己基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷中的任一种。

29、优选的，所述防水耐腐蚀涂料的涂覆厚度为40～70μm。

30、优选的，所述干燥温度60～80℃，干燥12～24h。

31、方案中，在改性聚氨酯制备中引入了环氧树脂和1,3-双(α-羟基六氟异丙基)苯，环氧树脂能够提高聚氨酯涂料对光伏支架的附着力；1,3-双(α-羟基六氟异丙基)苯可以增强聚氨酯涂层的疏水性能，使其具有一定的防水性，通过防水起到耐腐蚀的作用；为了进一步增强涂层的耐腐蚀性能，涂料中还加入了改性石墨烯，在羧基化石墨烯表面接枝了含氟羟基硅油，以进一步增强涂料的疏水性，同时增强石墨烯在聚氨酯中的分散性；且考虑到光伏支架一般安装在户外，进一步加入抗紫外剂，使涂层具有一定抗紫外防老化性能，最终能够起到长期保护光伏支架的作用，使其具有更长久的寿命。

32、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明先对铝合金光伏支架浸锌处理，除去表面质量不均匀的氧化膜，再进行微弧氧化处理，且微弧氧化处理中，进一步引入了α-氧化铝、纳米石墨烯、氧化铈等纳米颗粒，生成得到了综合性能更为优异的微弧氧化膜，其能够显著提高光伏支架耐腐蚀性能的作用；考虑到光伏支架安装在户外，更易腐蚀，所以方案中进一步进行涂层保护，通过对聚氨酯改性、石墨烯改性，使涂层具有优异的防水性能和耐腐蚀性能，能够实现对光伏支架更长久的保护，具有重要的实际应用意义。