轨道车辆车下紧固件的锈蚀处理与防护

温景剑 刘锦 徐建

摘 要：目前国内轨道车辆各城市需求量越来越大，项目分配在全国各个地区，西南及华南等南部地区空气中存在大量氯离子容易导致金属紧固件，但随着项目增多，售后信息反馈发现一些北方地区仍然存在紧固件锈蚀的问题。文章通过分析轨道车辆车下紧固件的锈蚀情况，探索出有效防锈的工艺方法。

关键词：紧固件；腐蚀与防护；金属

中图分类号：TG174.4 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）31-0105-03

Abstract： At present， the demand for rail vehicles in various cities in China is increasing， and the projects are distributed in various regions of the country， southwest and south China， where a large number of chlorine ions in the air are likely to lead to metal fasteners， but with the increase in the number of projects， feedback of after-sale information has found that there are still problems of fastener corrosion in some northern areas. Based on the analysis of the corrosion of the fasteners under rail vehicles， the effective anti-rust technological method is explored in this paper.

Keywords： fasteners； corrosion and protection； metal

前言

近些年来，越来越多的城市轨道车辆、地铁车辆的车体都选择了不锈钢材料，这对于车辆的轻量化、高寿命起到了重要作用。众所周知，不锈钢材料以耐腐蚀、不生锈而著称，但是许多现实的情况表明，在某些环境下，这些不锈钢车辆的表面或者零部件、紧固件都产生了锈蚀（见图1、图2）。尤其緊固件生锈现象尤为严重，多数紧固件采用镀铬、达克罗等方式进行防锈，但在装配阶段随着各紧固件在紧固过程中对镀膜的破坏，导致紧固件产生锈蚀现象，因此对紧固件的除锈防锈就显得尤为重要。

1 现有轨道车辆紧固件主要防锈蚀手段

目前轨道车辆紧固件防锈大多采用镀锌工艺，主要工艺过程如下：

1.1 工艺方法

氰化电镀锌、酸性氯化钾、碱性锌酸盐镀锌；铬酸盐钝化或无铬蓝白色钝化。

1.2 例举工艺流程

酸蚀（仅适用于经热处理工艺附有黑色氧化皮）→电解脱脂→温水洗→冷水洗→弱酸活化→温水洗→冷水洗→氯化钾（氰化、碱性锌酸盐）镀锌→冷水洗→冷水洗→钝化→冷水洗→冷水洗→热水烫干→驱氢。

1.3 例举工艺规范（见表1）

1.4 工艺说明

（1）氰化电镀锌、碱性锌酸盐电镀锌、酸性氯化钾电镀锌均可。（2）根据工件镀层厚度、几何形状选择吊镀或滚镀。（3）采用铬酸盐钝化还是无铬蓝白色钝化由设计图纸决定。（4）驱氢要求在200～230℃温度下根据工件种类、规格、几何形状、机械性能持续烘干8～24小时。（5）只列举氯化钾镀锌工艺规范，其它类型略。（6）封闭剂为电镀行业著名品牌。（7）定期分析电解脱脂、活化、镀锌、钝化电解液浓度。（8）监控温度、电流密度、时间、PH值、阴极移动。

1.5 质量标准

（1）正常状态：镀层应结晶细致、均匀、呈光亮彩虹色或蓝白色。（2）不允许缺陷：局部无镀层（盲孔、通孔深处及凹槽除外）、烧焦、粗糙、针孔、起泡、起皮、剥落、麻点、条纹、暗带、锈迹、流痕、发花。（3）允许缺陷：轻微水痕和挂具夹痕，复杂件或过长工件锐棱及端部有轻微烧焦、粗糙而不影响装配，焊缝、搭接交界处局部稍暗。

1.6 镀层厚度

镀锌层厚度20um以上，若图纸有要求，按图纸厚度执行。

1.7 镀层耐蚀性

GB10125-88盐雾试验（SS试验）。蓝白色钝化试验24h、“彩色”钝化试验72h，在试片的表面上不能出现白色或灰色腐蚀产物。

理论上镀锌等涂层对紧固件防腐蚀性在正常环境起到良好的效果，但是在车辆装配过程中紧固器具紧固造成物料破坏，以及空气介质中存在电化学反应，仍会产生锈蚀问题。

2 紧固件腐蚀原因的分析

高耐紧固件是金属的一种，它的腐蚀原理与其他金属材料的腐蚀原理几乎完全一样。在大多数情况下金属材料的腐蚀是电化学反应的结果，但在有些情况下则仅仅是单纯的化学反应或金属物理变化的结果，而这两种情况同时发生影响到金属材料腐蚀的情况也不少见。另外就是在紧固件紧固过程中对镀层的物料破坏。

下面就轨道车辆不锈钢车体相关的腐蚀现象和机理进行探讨。

2.1 点蚀

点蚀又称坑蚀或小孔腐蚀。由于金属材料中存在缺陷、杂质和溶质等的不均一性，当介质中含有某些活性阴离子（如Cl-）时，这些活性阴离子首先被吸附在金属表面的某些点上，从而使金属表面的自钝化膜发生破坏。一旦这层自钝化膜被破坏又缺乏自钝化修复的能力时，金属表面就发生腐蚀。轨道车辆在海港停放或海上运输时，不可避免的要与海水或海水形成的盐雾进行接触，在海边停放后，侧墙上结成盐粒锈蚀的情况；在车辆外部与酸雨相接触，在高热高湿的条件下破坏了自钝化膜层，使紧固件表面呈比较均匀的斑点锈蚀状。

点蚀一旦发生，如果不能及时清除，新露出的本体金属呈活化状态，而部分的钝化膜仍处在钝态，这样就形成了活性-钝性腐蚀电池。由于锈蚀的阳极面积比阴极面积小得多，阳极电流密度很大，所以腐蚀往深处发展，金属表面就会被腐蚀成深孔。点蚀的程度有大有小，一般情况下，严重点蚀的深度要比其直径大得多。

2.2 物理破坏

物理原因对高耐蚀紧固件镀层的破坏，从而导致紧固件产生锈蚀。

3 轨道车辆紧固件的锈蚀处理与防护

经过大量工艺试验与长时间的验证，我们总结出紧固件除锈与防锈的工艺方法，能够有效的防止紧固件的锈蚀现象。（我们选用偏中性的WD-40清洗剂进行除锈，涂抹防腐蜡的方式进行防锈。

3.1 工艺流程

（1）表面清洁——（2）紧固件除锈（喷涂WD-40）——（3）紧固件防锈（涂防腐蜡）——（4）防腐蜡干燥

3.2 表面清洁

施工前应对防锈处理部位周围区域进行保护，以保证防腐蜡、清洗剂、防锈剂不污染到橡胶件、塑料件、电气件等部位。进行防锈处理前，必须彻底清除表面的灰尘、锈迹、油污等杂质。清洁完成后，对防松标记不清晰的紧固件，重新涂打防松标记。技术要求：确认待涂防护蜡或喷涂WD-40清洗剂的部位表面清洁无杂质，保护严密。

3.3 紧固件除锈（喷涂WD-40）

喷涂WD-40除锈剂、清洗剂后，根据锈蚀程度等待5-10分钟，使WD-40除锈剂充分浸入，配合使用软布擦拭生锈零部件，不能使用砂纸等粗糙材质擦拭部件，避免除锈过程中对零部件表面的保护层造成二次破坏。对于生锈严重部位可以反复此步骤，直至锈迹清理干净。除锈完成后，对防松標记不清晰的紧固件，重新涂打防松标记。技术要求：除锈彻底，不能有残余锈迹存在，除锈后紧固件防松标记可见。

3.4 紧固件防锈

防腐蜡的粘度随温度变化，温度越低，粘度越高，温度越高，粘度越低。对于个别存储库房温度较低导致防腐蜡粘度过高无法施工的，可以将防腐蜡拿到厂房内放置一段时间再使用，但注意不能靠近高热物体。

上图中图3为紧固件涂抹防腐蜡具体位置：螺栓头、螺母、垫片、开口销、定位销等部位，要求防腐蜡覆盖紧固件以上位置即可，对防腐蜡涂层薄厚不做要求。图4为特殊部位涂抹防腐蜡，如滑槽内碳钢材质紧固件放入滑槽前对滑槽内一端涂防腐蜡。

注：防腐蜡及WD-40内含有可燃成分，使用及储存过程中要远离火源及高热物体。

可以使用排笔进行刷涂。刷涂后紧固件周围平面15mm以外的位置不允许有防腐蜡。个别紧固件旁边存在狭小缝隙的，涂抹过程中防腐蜡会抹到缝隙中，在保证不污染橡胶件、塑料件、电器件等部位的情况下，为提高施工效率，狭缝隙中允许有少量防腐蜡。

个别紧固件由于空间局限性无法用毛刷和排笔的，可以用擦布蘸少许防腐蜡涂抹。

技术要求：防腐蜡涂抹要做到不漏涂，保证整个紧固件表面覆盖一层防腐蜡且防松标记可见即可，对防腐蜡涂层薄厚不做具体要求。

3.5 防腐蜡干燥

防腐蜡涂抹结束后，在室温状态下至少干燥24小时。干燥过程中不得触摸及刮蹭施工部件表面，防止破坏涂层保护膜，如果破坏了防锈涂层，按照原则进行补涂。

各工序施工结束后，对除锈及防锈部位进行自检，检查是否有漏涂部位，如果漏涂及时找补。

4 结束语

近几年，随着城铁车产量的增多，售后信息的不断反馈，紧固件生锈现象尤为严重与突出，除锈防锈以及针对紧固件耐腐蚀等级要求显得尤为重要，选择适当的防锈方案对紧固件进行防锈，不得影响紧固件紧固功能也显得格外重要，还需设计、工艺人员不断摸索与创新，提高紧固件自身防腐等级要求的同时，更需要研究出高效的防锈办法。

参考文献：

[1]于喜年.金属防腐涂层附着力影响因素分析[J].大连铁道学院学报，2006（2）.

[2]赵慧萍.金属电化学腐蚀与防腐浅析[J].化学工程与装备，2013（10）.

[3]王永强.不锈钢点蚀研究概述[J].防腐科学与防腐技术，2015（04）.