曹祖軍，何婷，周良，劉庚林，孫穎

（中車時代電動汽車股份有限公司，湖南 株洲 412007）

客車車身骨架材料以鋼鐵為主，為提高其防腐性能，目前主流的高防腐方式為整車陰極電泳[1-3]。但整車電泳過程中受到局部存在倒扣的“碗狀”結(jié)構(gòu)影響，電泳過程排氣不暢，造成“碗狀”結(jié)構(gòu)頂部不上漆[4]。在經(jīng)過電泳烘烤后，電泳不上漆的區(qū)域會發(fā)生腐蝕。而這些腐蝕區(qū)域操作空間有限，很難徹底除銹后修補底漆。此外在客車運營過程中，底盤區(qū)域因受磕碰劃傷、石子撞擊、積水浸泡等影響而出現(xiàn)骨架腐蝕。底盤骨架的零部件多且復(fù)雜，造成腐蝕區(qū)域的除銹修補工作異常困難。低表面處理涂料中的帶銹涂料可在一定程度的銹蝕表面涂裝，起到一般防銹涂料在除銹表面施工所取得的效果[5-8]。為此，開展低表面處理涂料應(yīng)用研究，在除銹不能達到St3級的情況下進行涂裝作業(yè)，減少打磨工作量，提高作業(yè)效率，降低涂裝成本，并保證防腐蝕性能滿足要求。

本工作對比試驗了6種不同類型的低表面涂料在銹板上涂覆后的性能，分析其性能差異并提出低表面處理涂料在客車防腐中的應(yīng)用方案。

1 樣板的制備

1.1 銹板的制備

基材為車身用SPCC板(涂油冷軋板)，裁剪為尺寸150 mm × 75 mm × 1 mm的樣板。將樣板置于由碳酸鈉、氫氧化鈉、聚醚類活化劑、螯合劑、乳化劑等組成的低溫脫脂劑液中，5 min后取出清洗。經(jīng)過脫脂處理的樣板表面水膜完整，無水滴凝聚則說明除油干凈。再將樣板放入0.05 mol/L硫酸溶液中浸泡10 min，使樣板表面活化，取出后用水清洗。樣板間隔懸掛，放置于室內(nèi)7 d，其間每天對樣板噴水一次。

1.2 帶漆板的制備

取部分裁剪好的樣板隨車電泳，得到電泳板。再取部分電泳板噴涂面漆，干燥后得到面漆板。電泳板和面漆板表面不打磨，在涂覆時分別刷涂一遍選用的低表面處理涂料，涂層干燥并養(yǎng)護7 d后測試附著力。

對照樣板的制備是先進行脫脂、活化處理，清洗干凈立即吹干后涂覆油漆。

1.3 涂料的選擇與涂覆

選用市場上常用的環(huán)保型(水性涂料或高固含涂料)低表面處理涂料，見表1所示。對照試驗為溶劑型的雙組分環(huán)氧底漆。

表1 低表面處理涂料樣品信息和編號Table 1 Information and codes of surface-tolerant coating samples

嚴格按照低表面處理涂料的產(chǎn)品說明書及施工要求進行樣板制備。先去除樣板表面浮銹，再采用刷涂的方式對銹板分別涂覆上述7種涂料，涂刷過程中控制好力度和速度，均勻刷涂一遍，干膜厚度為(40 ± 5) μm。刷涂好的樣板以自然通風(fēng)的方式干燥。干燥后的樣板養(yǎng)護7 d才進行性能測試。銹板涂層及對照板涂層制備后的表面狀態(tài)如圖1所示。

圖1 涂覆6種低表面處理涂料前后的銹板和對照板的表面狀態(tài)Figure 1 Surface conditions of the control plate and the rusty plates uncoated and coated with six kinds of surface-tolerant paints

2 附著力試驗

2.1 測試方法

銹板表面涂層的附著力檢測參照GB/T 9286-1998《色漆和清漆 涂膜的劃格試驗》和GB/T 5210-2006《色漆和清漆 拉開法附著力試驗》。對照板和電泳漆板、面漆板與低表面處理涂料的配套性附著力檢測參照GB/T 9286-1998進行測試和評價。

2.2 測試結(jié)果與分析

由表2 可知，不同廠家的低表面處理涂料的附著力參差不齊，A和C廠家的低表面處理涂料的附著力不滿足要求(劃格法≤1級，拉開法≥3 MPa)，與電泳漆、面漆的配套性也不如其他4種涂料。性能好的低表面處理涂料(如B、D、E、F)在銹板的附著力可與雙組分環(huán)氧底漆在除銹徹底的鋼板上的附著力相媲美(均達到0級)，其原因可能是它們與銹層發(fā)生了反應(yīng)或進行了滲透，將銹層轉(zhuǎn)化成涂層的一部分，增加了其附著力。

3 涂層的耐蝕性

3.1 耐蝕性的測定與評價方法

耐水性和耐鹽水性測試參照GB/T 30648.2-2015《色漆和清漆 耐液體性的測定 第2部分：浸水法》進行。其中，耐水性測試樣板在(40 ± 1) °C的去離子水中浸泡360 h后進行評價，耐鹽水性測試樣板在(40 ± 1) °C的5%氯化鈉溶液中浸泡240 h后進行評價。

耐酸、耐堿測試參照GB/T 30648.1-2014《色漆和清漆 耐液體性的測定 第1部分：浸入除水之外的液體中》進行。其中，耐酸性測試樣板在(25 ± 1) °C的0.05 mol/L硫酸溶液中浸泡48 h后進行評價；耐堿性測試樣板在(25 ± 1) °C的0.1 mol/L氫氧化鈉溶液中浸泡48 h后進行評價。

耐液體性試驗測試后的評價參照GB/T 1766-2008《色漆和清漆 涂層老化的評級方法》中起泡密度等級和起泡大小等級對涂層的起泡情況進行評價。例如：起泡2(S2)表示漆膜起泡密度為2級，起泡大小為S3級。同理，生銹評價對照GB/T 1766-2008中銹點(斑)數(shù)量等級和銹點大小等級進行評價。涂層的變色情況采用目視比色法，對照GB/T 1766-2008中的變色程度和變色等級進行評價。

3.2 涂層耐蝕性的測試結(jié)果和分析

由表3可知，單組分低表面處理涂料在耐蝕性上表現(xiàn)較差，出現(xiàn)漆膜起泡、基材銹蝕等現(xiàn)象。水性低表面處理涂料(產(chǎn)品A、C)在耐酸性、耐水性及耐鹽水測試中，膜層起泡更為嚴重。原因可能是所選水性低表面處理涂料本身受樹脂體系的極性基團、顏料中的水溶性鹽及漆膜中的各類助劑的影響，耐水性不夠好[9]。產(chǎn)品A、C在耐堿性測試中，漆膜未出現(xiàn)起泡現(xiàn)象，而是出現(xiàn)基材腐蝕。這可能是由于這兩款產(chǎn)品為酸性體系，膜層在堿性環(huán)境下會溶解變薄，直至露出基材，造成基材腐蝕。對比產(chǎn)品A、B、C可發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品B的各項性能明顯優(yōu)于A和C。這是因為產(chǎn)品B為轉(zhuǎn)化與穩(wěn)定復(fù)合型低表面涂料，能將鐵銹轉(zhuǎn)化并穩(wěn)定成致密的防護膜，而產(chǎn)品 A、C為轉(zhuǎn)化型，通過涂料中的酸類物質(zhì)與鐵銹反應(yīng)形成防護膜層。轉(zhuǎn)化型低表面處理涂料需控制涂覆量，過量涂覆易造成涂料中多余的酸腐蝕基材，導(dǎo)致其防護性能不好。

表3 各銹板涂層和對照板涂層耐蝕性測試結(jié)果Table 3 Corrosion resistance test results of coatings on rusty plate and control plate

雙組分低表面處理涂料(產(chǎn)品E、F)耐蝕性能優(yōu)異，其耐蝕性可與在除銹徹底基材上應(yīng)用的雙組分環(huán)氧底漆達到相同的性能效果。

綜合附著力和耐蝕性測試的結(jié)果分析，產(chǎn)品B、E、F可滿足在帶銹工件上的使用，根據(jù)實際使用情況來調(diào)整施工膜厚，也可通過搭配面漆來進一步提高防腐性能。

4 低表面處理涂料在客車防腐中的應(yīng)用方案

客車制造過程存在腐蝕而需修補的部位主要是車身和底盤的“碗狀”結(jié)構(gòu)區(qū)域，如前后圍與頂蓋交接內(nèi)側(cè)、弧桿件彎弧內(nèi)凹處、組焊件拱型結(jié)構(gòu)等。而車輛運營過程出現(xiàn)腐蝕而需修補的部位主要集中在底盤骨架和輪拱區(qū)域。典型的修補區(qū)域如圖2所示。

圖2 典型的修補區(qū)域Figure 2 Typical areas needing repair

通過對不同種類低表面處理涂料的施工性能和產(chǎn)品性能分析，面對客車制造過程及運營過程存在的腐蝕修補，制定方案如下：

(1) 車身和底盤區(qū)域電泳不上漆的部位補漆選用產(chǎn)品B、E、F均可。E、F產(chǎn)品的價格相對較高，且應(yīng)用過程需注意準確調(diào)配和調(diào)配后的可用時間，所以優(yōu)選單組分的產(chǎn)品B，便于施工。車身內(nèi)使用產(chǎn)品B時的防腐性能可滿足要求，而應(yīng)用在底盤區(qū)域時，因后道工序會對底盤區(qū)域噴涂防腐漆及底盤裝甲，所以底盤補漆區(qū)域的防腐性能可得到保證。

(2) 應(yīng)對售后現(xiàn)場底盤防腐區(qū)域補漆可選用產(chǎn)品E或F。防腐要求高(如在沿海、高寒地區(qū)使用)時，優(yōu)選產(chǎn)品E，因為這是一款富鋅涂料，高含量的鋅、鋁粉兼具良好的陰極保護作用和屏蔽作用，賦予了涂層更好的防腐性能。

5 結(jié)語

低表面處理涂料種類繁多，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。通過對不同種類低表面處理涂料的施工性和產(chǎn)品性能分析而優(yōu)選出的低表面處理涂料可在無需嚴格除銹的條件下獲得與除銹徹底的基材上施工時具有同等防腐效果的漆膜，省去了復(fù)雜的除銹工序，降低了勞動強度，有效地實現(xiàn)了提質(zhì)增效。針對客車不同部位與不同使用場景的防腐需求，應(yīng)優(yōu)選最合適的產(chǎn)品，在成本和性能方面取得平衡。