鋁合金車體防腐涂層耐腐蝕性研究

劉 偉 宋子良

（南車青島四方機車車輛股份有限公司，山東 青島266000）

0 引言

隨著國際能源的日益緊缺、能源價格的不斷攀升和環(huán)保壓力的增大，各國政府對節(jié)能、環(huán)保技術的研究越來越重視。目前實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的重要措施之一就是實現(xiàn)交通運輸及航空航天工具的輕量化。鋁合金因具有質量輕、強度高、加工性好、可焊接、耐腐蝕和美觀等優(yōu)質性能而成為輕質材料的首選。

目前軌道車輛制造所使用的鋁合金材料型號為A7NOIS-T5.是日本仿照美國AA鋁業(yè)協(xié)會7005鋁合金研制而成的。A7NOIS-T5型號鋁合金既繼承了傳統(tǒng)鋁合金的密度低、質量輕、塑性好、強度高，導電和導熱性優(yōu)良等良好性能，是集高的比強度、良好的熱加工性、較好的耐腐蝕性能、較高的韌性和優(yōu)良昀焊接性能等優(yōu)良的綜合性能于一身的鋁合金材料。該型號鋁合金還可通過熱處理進行強化以提高機械性能。

雖然A7NOIS-T5型號鋁合金具有很好的耐蝕性，但為了提高動車組鋁合金車體的耐蝕性和美觀，在動車組的制造過程中會根據(jù)鐵標的要求，對鋁合金車體進行防腐涂裝。動車組鋁合金車體防腐涂層對酸性清洗劑（TKDX-12）的耐腐蝕性，還不得而知，為此有必要開展鋁合金動車組在酸性清洗劑中的腐蝕行為研究，并探討最佳的耐酸性清洗劑腐蝕的涂裝工藝。

1 試驗材料制備

1.1 清洗劑浸泡液配制

按照清洗劑說明書的最大使用濃度進行配制浸泡液，即質量濃度為20%的溶液。

1.2 樣板制備

試驗中選用的蝕刻涂料、鉻酸鋅特種樹脂底漆與車底丙烯酸改性醇酸磁漆，對經(jīng)過不同表面處理的鋁合金樣板進行涂裝，其配制方法、干燥時間、浸涂后的濕膜厚度（浸涂一次的濕膜厚度，利用濕膜測厚儀測量厚度）如下：

蝕刻涂料——主劑：活化劑：稀料=3.2：0.8：3.0，干燥時間8h左右，濕膜厚度（8-12）μm。

鉻酸鋅特種樹脂底漆——不進行稀釋，將主劑攪拌均勻后直接使用即可，干燥時間16h左右，濕膜厚度（25-30）μm。

車底丙烯酸改性醇酸磁漆——主劑：稀料=19：1，干燥時間16h左右，濕膜厚度（25-30）μm。

1.2.1 涂蝕刻涂料一涂鋅黃底漆一涂醇酸面漆樣

樣板表面經(jīng)脫脂清洗處理后先浸涂蝕刻涂料兩遍，再浸涂鋅黃底漆兩遍，最后浸涂醇酸面漆兩遍，并結合刷涂的方式控制三層涂層的濕膜總厚度分別為20μm、60μm、60μm，放置干燥備用。

1.2.2 鈍化一涂鋅黃底漆一涂醇酸面漆樣

樣板表面依次使用240#、360#、600#、800#水砂紙打磨，并經(jīng)脫脂處理后，放到鉻酸鈉與碳酸鈉（質量比3：10）的混合溶液中，在90℃下鈍化處理20min，以便在鋁合金表面形成鈍化膜。然后取鈍化好的樣片，先浸涂鋅黃底漆兩遍，再浸涂醇酸面漆兩遍，并結合刷涂的方式控制兩層涂層的濕膜總厚度分別為60μm、60μm，放置干燥備用。

1.2.3 噴砂一涂鋅黃底漆一涂醇酸面漆樣

樣板表面經(jīng)脫脂處理后，使用0號砂布打磨（代替噴砂），沖洗干凈晾干后先浸涂鋅黃底漆兩遍，再浸涂醇酸面漆，并結合刷涂的方式控制兩層涂層的濕膜總厚度分別為60μm、60μm，放置干燥備用。

1.2.4 噴砂一鈍化一涂鋅黃底漆一涂醇酸面漆樣

樣板先進行噴砂處理，緊接著進行脫脂處理后，馬上放到鉻酸鈉與碳酸鈉（質量比3：10）的混合溶液中迸行鈍化處理，在90℃下恒溫鈍化20min，然后先浸涂鋅黃底漆兩遍，再浸涂醇酸面漆兩遍，并結合刷涂的方式控制兩層涂層的濕膜總厚度分別為60μm、60μm，并放置干燥備用。

2 試驗方法

根據(jù)GB1733《漆膜耐水性測定法》標準，選擇浸水試驗法。由于要求每個樣片的浸入長度占總長度的2/3，所以選用懸掛法，打孔的直徑4mm（根據(jù)要求孔徑≤4mm）。借鑒JB-T7901-1999《金屬材料實驗室均勻腐蝕全浸試驗方法》標準，實驗溶液的用量每平方厘米不少于20ml。將處理過的四種樣片均勻地懸掛在浸泡液中，相互間有l(wèi)cm左右的距離。浸入前記錄溶液液面位置，每次取樣前觀察溶液是否因蒸發(fā)及取樣造成溶液液面偏離正確位置，如果出現(xiàn)偏離，則需要添加蒸餾水。

從浸泡之日起，在浸泡一天、七天、十四天、二十一天、二十八天的時間段內(nèi)取樣。進行涂層外觀狀態(tài)變化的分析工作。

每次測試時間結束，取出浸泡樣片，用水沖洗后使用濾紙吸干。放置24h后，觀察浸泡部分表面是否有失光、變色、起泡、起皺、脫落等現(xiàn)象和恢復時間。

3 試驗結果

3.1 涂蝕刻涂料一涂鋅黃底漆一涂醇酸面漆樣在浸泡試驗中，剛從溶液中取出時浸泡部分顏色稍微發(fā)白，經(jīng)過大約24h昀調(diào)節(jié)時間后，漆膜顏色恢復到原來狀態(tài)。浸泡七天后，漆膜表面出現(xiàn)零星的小泡。等浸泡到14天時，表面有很多分布均勻大小相等的氣泡出現(xiàn)。

3.2 鈍化一涂鋅黃底漆一涂醇酸面漆樣在浸泡過程中，浸泡7天后表面有較多的可見小泡生成，14天后有零星的大泡生成，21天時泡的數(shù)量增多，28天后更加嚴重。

3.3 噴砂一涂鋅黃底漆一涂醇酸面漆樣在浸泡過程中外觀變化是：7天后有一些可見的小泡生成；14天后，泡的尺寸增大，數(shù)量無明顯增多；21天后泡的數(shù)量明顯增多，且分布均勻，28天后更加嚴重。

3.4 噴砂一鈍化一涂鋅黃底漆一涂醇酸面漆樣在浸泡過程中外觀變化情況是：7天即有極少量的小泡生成；14天后小泡數(shù)量增多；21天后有些許大泡生成；28天后泡的大小與尺寸無明顯變化但是有小面積的起皺現(xiàn)象。

4 結論

根據(jù)浸泡過程中，涂裝試樣表面起泡時間、泡的尺寸及大小可知涂裝試樣在浸泡液中的耐蝕性能依次是：噴砂鈍化涂裝樣ffgt;噴砂涂裝樣ffgt;蝕刻涂裝樣ffgt;鈍化涂裝樣。在動車組鋁合金車體的表面處理選擇上應結合實際選用適當?shù)那疤幚砉に嚒?/p>

環(huán)氧鋅黃底漆+醇酸面漆的二層涂裝體系在連續(xù)浸泡液過程中耐蝕性可達七天以上，可以滿足動車組日常清洗的要求。但是這種防護作用喪失較快，表現(xiàn)在浸泡14天后其表面便出現(xiàn)了大量肉眼可見的鼓泡，說明涂層的耐酸性清洗劑（TK-DX-12）長期浸泡能力比較差。在后續(xù)工作中，可考慮進一步提高涂層的耐水性，提高漆膜的耐清洗劑滲透能力。