張德琪，廖周文，張敬元

（1.重慶鐵馬工業(yè)集團(tuán)，重慶 400050；2.中國(guó)兵器第五九研究所，重慶 400039）

0 引言

輪式裝甲車連續(xù)行駛數(shù)百公里后，其消音器零件所涂覆的有機(jī)耐熱漆在受熱過(guò)程中，漆膜易出現(xiàn)變色、脫落，引起零件表面銹蝕，嚴(yán)重影響整車的外觀質(zhì)量，特別是在沿海地區(qū)銹蝕情況更為突出。為此，本研究針對(duì)消音器零部件所處工作環(huán)境，即在高溫（350～550℃）條件和交變溫度下，對(duì)原耐熱漆的原材料、工藝配方進(jìn)行了優(yōu)化，采用環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂與低熔點(diǎn)玻璃粉相結(jié)合的復(fù)合技術(shù)，制備了環(huán)氧改性有機(jī)硅耐熱漆。提高漆膜在高溫環(huán)境下的使用穩(wěn)定性，并通過(guò)試驗(yàn)摸索出納米級(jí)氧化鋁的添加量對(duì)漆膜抗開(kāi)裂性和防腐性能的影響。從而攻克了長(zhǎng)期以來(lái)消音器零部件耐熱涂層在高溫和交變溫度環(huán)境下易出現(xiàn)變色、脫落、銹蝕的質(zhì)量問(wèn)題。驗(yàn)證了新型耐熱漆施工方法的可行性。經(jīng)上車考核以及在QL××系列防爆車上的批量生產(chǎn)應(yīng)用表明，采用新型耐熱漆的消音器零件在高溫環(huán)境下未出現(xiàn)明顯變色（與標(biāo)準(zhǔn)色板相比）和起泡開(kāi)裂現(xiàn)象。滿足了輪式裝甲車消音器零件的使用要求，為進(jìn)一步提高輪式裝甲車的外觀質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 耐熱漆的制備及技術(shù)指標(biāo)

1.1 耐熱漆的制備［1-2］

按配方量準(zhǔn)確稱取環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂、低熔點(diǎn)玻璃粉、納米氧化鋁、氧化鉻綠、鈷黑、助劑及溶劑等，先用高速分散機(jī)攪拌均勻，再用砂磨機(jī)研磨至細(xì)度達(dá)30 μm以下，最后用溶劑將固體分調(diào)整至（50±3）%，檢測(cè)合格后過(guò)濾，包裝。

1.2 技術(shù)指標(biāo)及檢測(cè)結(jié)果

環(huán)氧改性有機(jī)硅耐熱漆的性能指標(biāo)及檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 環(huán)氧改性有機(jī)硅耐熱漆的性能指標(biāo)及檢測(cè)結(jié)果Table 1 Performance index and test results of epoxy modified organic silicon heat-resistant paint

2 結(jié)果與討倫

2.1 配方組成及設(shè)計(jì)原則

有機(jī)硅耐熱漆一般由有機(jī)硅樹(shù)脂、耐高溫顏填料和相關(guān)助劑組成。有機(jī)硅樹(shù)脂因其硅氧鍵的鍵能較高，而具有優(yōu)異的熱氧化穩(wěn)定性，經(jīng)250℃加熱24 h后，硅樹(shù)脂失重僅為2%～8%，并且可在250℃下長(zhǎng)期使用，短期使用溫度可高達(dá)300℃，但在350℃以上時(shí)，有機(jī)硅樹(shù)脂中的化學(xué)鍵會(huì)完全斷裂，致使漆膜出現(xiàn)粉化、開(kāi)裂及脫落現(xiàn)象，無(wú)法滿足在500℃高溫條件下長(zhǎng)期使用的要求。

鑒于上述原因，本配方中采用環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂與低熔點(diǎn)玻璃粉復(fù)合技術(shù)，選用熔融溫度在400～500℃的低熔點(diǎn)玻璃粉，在高溫條件下，伴隨有機(jī)硅樹(shù)脂的分解，玻璃粉開(kāi)始熔融，形成一種無(wú)機(jī)硅酸鹽涂膜，逐步取代原有的有機(jī)涂膜，實(shí)現(xiàn)漆膜在高溫環(huán)境中由有機(jī)涂膜到無(wú)機(jī)涂膜的轉(zhuǎn)變，即“二次成膜”，該技術(shù)既保留了有機(jī)物常溫條件下易涂裝成膜的優(yōu)勢(shì)，又確保了環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂與低熔點(diǎn)玻璃粉的復(fù)合，除此之外，解決了有機(jī)硅樹(shù)脂需高溫烘烤固化的缺陷。本配方中引入含有環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)硅樹(shù)脂，一方面，利用有機(jī)硅樹(shù)脂的耐熱特性，在高溫過(guò)程中，漆膜不會(huì)快速分解、脫落，給玻璃粉以充分的熔融時(shí)間，確保二次成膜的順利轉(zhuǎn)化；另一方面，利用環(huán)氧基團(tuán)的高反應(yīng)活性，實(shí)現(xiàn)漆膜的常溫固化，有利于滿足對(duì)大型設(shè)備的涂裝應(yīng)用，并且可以顯著降低能耗。

2.2 漆膜抗開(kāi)裂性的研究

考慮到裝甲車的使用環(huán)境多為東南沿海地區(qū)，雨水較多，在下雨天行駛時(shí)，排煙管處于交變溫度下，漆膜易出現(xiàn)開(kāi)裂。為此，引入納米級(jí)氧化鋁對(duì)二次成膜的無(wú)機(jī)涂膜性能進(jìn)行改進(jìn)，降低無(wú)機(jī)涂層的彈性模量及熱膨脹系數(shù)。納米級(jí)氧化鋁用量對(duì)漆膜性能的影響見(jiàn)表2所示。

表2 納米級(jí)氧化鋁用量對(duì)漆膜性能的影響Table 2 The effect of amounts of nanometer alumina on the film properties

由表2可見(jiàn)，當(dāng)納米級(jí)氧化鋁用量達(dá)到8%時(shí)，漆膜的耐冷水沖擊性能得到明顯改善。針對(duì)3#與4#樣板進(jìn)行全面的性能檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，4#樣板的耐腐蝕性較差，鹽霧試驗(yàn)僅為48 h，3#樣板可達(dá)到96 h。根據(jù)金屬腐蝕原理分析，隨著納米級(jí)氧化鋁添加量的增大，其在涂膜中所占體積增大，破壞了高溫條件下低溫熔融玻璃粉成膜的連續(xù)性，致使二次成膜的無(wú)機(jī)涂層致密性下降，從而使導(dǎo)電性離子易通過(guò)涂層表面到達(dá)金屬底材表面，引起金屬腐蝕。因此，配方中納米級(jí)氧化鋁的最佳用量為配方量的8%。

3 耐熱漆施工方法及上車考核批量應(yīng)用情況

3.1 耐熱漆的施工方法

該新型耐熱漆已于2014年6月在某輪式防爆車消音器零件表面進(jìn)行了涂裝，其施工方法要點(diǎn)如下：

（1） 涂裝前，對(duì)零件采取噴砂處理，經(jīng)噴砂處理后的零件應(yīng)達(dá)到表面呈淡灰色，無(wú)光澤，不允許有漏噴現(xiàn)象及可見(jiàn)的油污和異物。

（2） 涂裝耐熱漆：可采取噴涂（適用于批量性的涂裝）或刷涂（適用于少量修補(bǔ)）施工。噴涂需控制的工藝參數(shù)為：噴涂壓力、噴涂距離、走槍速度；刷涂控制要點(diǎn)為：先斜后直、先上后下、先左后左、縱橫施涂。

（3） 耐熱涂層質(zhì)量要求：底漆漆膜應(yīng)完整均勻，漆膜干透，附著力良好；面漆漆膜應(yīng)完整均勻，色調(diào)一致，涂層在受熱的情況下，不應(yīng)起泡和脫落，允許有輕微變色。漆膜厚度盡可能薄些，總厚度控制在65 μm以下。

3.2 上車考核及批量應(yīng)用的情況

涂覆軍綠色新型耐熱漆的首件消音器，在某輪式防爆車樣車上進(jìn)行連續(xù)300 kM跑車試驗(yàn)后，觀察消音器零件表面涂層，發(fā)現(xiàn)未出現(xiàn)起泡和脫落現(xiàn)象，顏色變化不大（與耐熱漆標(biāo)準(zhǔn)色板相比）。

該新型耐熱漆已在QL××系列防爆車06組消音器零件上進(jìn)行了批量生產(chǎn)和應(yīng)用，滿足輪式裝甲車消音器零部件在高溫環(huán)境下的使用要求，提高了整車的外觀質(zhì)量。消音器涂覆新型耐熱漆前后的外觀效果圖見(jiàn)圖1。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)耐熱漆的原材料及工藝配方的優(yōu)化，以及納米級(jí)氧化鋁的使用，制備了環(huán)氧改性有機(jī)硅耐熱漆。經(jīng)相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證，它能滿足漆膜的耐熱性，提高了漆膜在交變溫度下的抗開(kāi)裂性能。

圖 1 消音器涂覆前后的外觀效果圖Figure 1 The appearance effectiveness of the silencer before and after coating

該新型耐熱漆已批量用于QL××系列防爆車06組消音器零件，其不僅能滿足輪式裝甲車消音器零部件耐高溫使用環(huán)境的要求，而且驗(yàn)證了其施工方法的可行性，該施工方法已成功申報(bào)了國(guó)防技術(shù)專利。

該新型耐熱漆在輪式裝甲車消音器零部件上的應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)裝甲產(chǎn)品上尚屬首例，具有廣闊的應(yīng)用前景。

［1］陳鐸恩.涂料工業(yè)，1987.

［2］高南，華家棟，俞善慶，等.特種涂料［M］．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社地，1984.