铝合金车体防腐涂层耐腐蚀性研究

刘 伟 宋子良

（南车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛266000）

0 引言

随着国际能源的日益紧缺、能源价格的不断攀升和环保压力的增大，各国政府对节能、环保技术的研究越来越重视。目前实现节能环保的重要措施之一就是实现交通运输及航空航天工具的轻量化。铝合金因具有质量轻、强度高、加工性好、可焊接、耐腐蚀和美观等优质性能而成为轻质材料的首选。

目前轨道车辆制造所使用的铝合金材料型号为A7NOIS-T5.是日本仿照美国AA铝业协会7005铝合金研制而成的。A7NOIS-T5型号铝合金既继承了传统铝合金的密度低、质量轻、塑性好、强度高，导电和导热性优良等良好性能，是集高的比强度、良好的热加工性、较好的耐腐蚀性能、较高的韧性和优良昀焊接性能等优良的综合性能于一身的铝合金材料。该型号铝合金还可通过热处理进行强化以提高机械性能。

虽然A7NOIS-T5型号铝合金具有很好的耐蚀性，但为了提高动车组铝合金车体的耐蚀性和美观，在动车组的制造过程中会根据铁标的要求，对铝合金车体进行防腐涂装。动车组铝合金车体防腐涂层对酸性清洗剂（TKDX-12）的耐腐蚀性，还不得而知，为此有必要开展铝合金动车组在酸性清洗剂中的腐蚀行为研究，并探讨最佳的耐酸性清洗剂腐蚀的涂装工艺。

1 试验材料制备

1.1 清洗剂浸泡液配制

按照清洗剂说明书的最大使用浓度进行配制浸泡液，即质量浓度为20%的溶液。

1.2 样板制备

试验中选用的蚀刻涂料、铬酸锌特种树脂底漆与车底丙烯酸改性醇酸磁漆，对经过不同表面处理的铝合金样板进行涂装，其配制方法、干燥时间、浸涂后的湿膜厚度（浸涂一次的湿膜厚度，利用湿膜测厚仪测量厚度）如下：

蚀刻涂料——主剂：活化剂：稀料=3.2：0.8：3.0，干燥时间8h左右，湿膜厚度（8-12）μm。

铬酸锌特种树脂底漆——不进行稀释，将主剂搅拌均匀后直接使用即可，干燥时间16h左右，湿膜厚度（25-30）μm。

车底丙烯酸改性醇酸磁漆——主剂：稀料=19：1，干燥时间16h左右，湿膜厚度（25-30）μm。

1.2.1 涂蚀刻涂料一涂锌黄底漆一涂醇酸面漆样

样板表面经脱脂清洗处理后先浸涂蚀刻涂料两遍，再浸涂锌黄底漆两遍，最后浸涂醇酸面漆两遍，并结合刷涂的方式控制三层涂层的湿膜总厚度分别为20μm、60μm、60μm，放置干燥备用。

1.2.2 钝化一涂锌黄底漆一涂醇酸面漆样

样板表面依次使用240#、360#、600#、800#水砂纸打磨，并经脱脂处理后，放到铬酸钠与碳酸钠（质量比3：10）的混合溶液中，在90℃下钝化处理20min，以便在铝合金表面形成钝化膜。然后取钝化好的样片，先浸涂锌黄底漆两遍，再浸涂醇酸面漆两遍，并结合刷涂的方式控制两层涂层的湿膜总厚度分别为60μm、60μm，放置干燥备用。

1.2.3 喷砂一涂锌黄底漆一涂醇酸面漆样

样板表面经脱脂处理后，使用0号砂布打磨（代替喷砂），冲洗干净晾干后先浸涂锌黄底漆两遍，再浸涂醇酸面漆，并结合刷涂的方式控制两层涂层的湿膜总厚度分别为60μm、60μm，放置干燥备用。

1.2.4 喷砂一钝化一涂锌黄底漆一涂醇酸面漆样

样板先进行喷砂处理，紧接着进行脱脂处理后，马上放到铬酸钠与碳酸钠（质量比3：10）的混合溶液中迸行钝化处理，在90℃下恒温钝化20min，然后先浸涂锌黄底漆两遍，再浸涂醇酸面漆两遍，并结合刷涂的方式控制两层涂层的湿膜总厚度分别为60μm、60μm，并放置干燥备用。

2 试验方法

根据GB1733《漆膜耐水性测定法》标准，选择浸水试验法。由于要求每个样片的浸入长度占总长度的2/3，所以选用悬挂法，打孔的直径4mm（根据要求孔径≤4mm）。借鉴JB-T7901-1999《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》标准，实验溶液的用量每平方厘米不少于20ml。将处理过的四种样片均匀地悬挂在浸泡液中，相互间有lcm左右的距离。浸入前记录溶液液面位置，每次取样前观察溶液是否因蒸发及取样造成溶液液面偏离正确位置，如果出现偏离，则需要添加蒸馏水。

从浸泡之日起，在浸泡一天、七天、十四天、二十一天、二十八天的时间段内取样。进行涂层外观状态变化的分析工作。

每次测试时间结束，取出浸泡样片，用水冲洗后使用滤纸吸干。放置24h后，观察浸泡部分表面是否有失光、变色、起泡、起皱、脱落等现象和恢复时间。

3 试验结果

3.1 涂蚀刻涂料一涂锌黄底漆一涂醇酸面漆样在浸泡试验中，刚从溶液中取出时浸泡部分颜色稍微发白，经过大约24h昀调节时间后，漆膜颜色恢复到原来状态。浸泡七天后，漆膜表面出现零星的小泡。等浸泡到14天时，表面有很多分布均匀大小相等的气泡出现。

3.2 钝化一涂锌黄底漆一涂醇酸面漆样在浸泡过程中，浸泡7天后表面有较多的可见小泡生成，14天后有零星的大泡生成，21天时泡的数量增多，28天后更加严重。

3.3 喷砂一涂锌黄底漆一涂醇酸面漆样在浸泡过程中外观变化是：7天后有一些可见的小泡生成；14天后，泡的尺寸增大，数量无明显增多；21天后泡的数量明显增多，且分布均匀，28天后更加严重。

3.4 喷砂一钝化一涂锌黄底漆一涂醇酸面漆样在浸泡过程中外观变化情况是：7天即有极少量的小泡生成；14天后小泡数量增多；21天后有些许大泡生成；28天后泡的大小与尺寸无明显变化但是有小面积的起皱现象。

4 结论

根据浸泡过程中，涂装试样表面起泡时间、泡的尺寸及大小可知涂装试样在浸泡液中的耐蚀性能依次是：喷砂钝化涂装样ffgt;喷砂涂装样ffgt;蚀刻涂装样ffgt;钝化涂装样。在动车组铝合金车体的表面处理选择上应结合实际选用适当的前处理工艺。

环氧锌黄底漆+醇酸面漆的二层涂装体系在连续浸泡液过程中耐蚀性可达七天以上，可以满足动车组日常清洗的要求。但是这种防护作用丧失较快，表现在浸泡14天后其表面便出现了大量肉眼可见的鼓泡，说明涂层的耐酸性清洗剂（TK-DX-12）长期浸泡能力比较差。在后续工作中，可考虑进一步提高涂层的耐水性，提高漆膜的耐清洗剂渗透能力。