吉学刚
摘要：综述了金属腐蚀的防护，从结构设计、防腐材料及工艺应用方面阐明了防腐技术在国内客车制造中的应用，并提出了客车防腐技术的发展。
摘要：综述了金属腐蚀的防护，从结构设计、防腐材料及工艺应用方面阐明了防腐技术在国内客车制造中的应用，并提出了客车防腐技术的发展。
关键词：金属腐蚀 客车防腐 防腐技术
ABStract: This article summarizes the protection on metal corrosion, illustrates the aPPlication of anticorrosion technology from the points of structure engineer, anticorrosion material and anticorrosion technology application on domestic bus manufacture, and points out the development of the anticorrosion technology on bus.
Key words: Metal corrosion bus anticorrosion anticorrosion technology
据发达国家统计，每年因腐蚀造成的经济损失占国家生产总值的（GNP）2%-4%；据估计，每年我国因腐蚀所造成的经济损失至少达2000多亿元，这是一个相当惊人的数字。例如，在美国东部有一座铁桥，使用了40年后轰然塌落在俄亥俄河中，致使46人丧生。专家们对铁桥残骸作了检查，发现受力部位出现点状腐蚀孔，有的已深达3mm以上，而其钢材在其有缺口时的抗断裂力差，致使以腐蚀孔为缺口，发生应力腐蚀开裂（SCC）而酿成灾难性事故。1980年3月，在北海大埃科菲斯克油田上作业的亚历山大基定德号钻井平台，由于桩腿上的一个法兰盘焊缝被海水腐蚀，在8级大风掀起高达6.8米海浪的反复冲击下，万余吨重的平台在25分钟内倾倒，使123人遇难，造成近海石油钻探史上的罕见灾难。
客车是以钢铁材料为主的工业制品，在使用过程中要受到自然界湿热环境的影响，尤其是海洋空气、酸雨，甚至化冰盐水的严重腐蚀，如不解决腐蚀问题，将严重影响客车的外观、使用寿命以及安全性能。因此“汽车之父”卡尔·奔驰在德国斯图加特制造世界第一辆汽车时，就采用油漆进行防锈和装饰。
1.金属腐蚀的防护机理
金属腐蚀的防护技术主要采用两种方法即电化学保护和涂层保护，电化学阴极保护法一般适用于海水中的大型海洋工程结构；而对于客车防腐，尤其是对行驶在海洋气候中的车辆必须采用抗腐蚀性能强的涂料、金属或非金属涂层来将钢铁材料与外界腐蚀性环境隔开来以达到防腐的目的。根据表面覆盖材料的不同可分为非金属覆盖层和金属覆盖层。非金属覆盖层又有涂料和非金属衬里两大类。金属覆盖层有电镀、热喷涂、热浸镀、扩散渗透、包覆等。涂料是通过一定的涂装工艺涂刷在钢铁表面，经固化而形成一层隔离性保护薄膜。涂层的防腐蚀功能主要有两方面，一方面是防止涂层外部腐蚀性物质侵入基体，另一方面是靠防锈颜料和填料起到对腐蚀的抑制作用。非金属衬里是在钢铁表面衬以橡胶、塑料、玻璃钢、耐酸磁板、石墨板等惰性材料以达到保护钢铁免受介质腐蚀的目的。
2.在结构设计与制造过程中避免腐蚀
客车设计与制造过程中应尽量避免在喷漆前出现封闭的空腔结构，以防止出现无法喷漆的防腐盲区；对执行磷化处理的工件要开设工艺流液孔，防止积液；不同金属连接时应尽量选取电位接近的金属，或采取绝缘措施避免电化学腐蚀；为防止焊缝部位由于灼伤漆皮清理不到位而出现补漆质量差的现象，应尽量减少采用带漆件焊接；蓄电池仓内由于酸雾严重，应保证仓内敞口通风，并且涂层应注重耐酸性或仓内加装非金属衬里（防护罩壳）；客车设计时应考虑选用性能优良的耐腐蚀材料，如镀锌板、铝合金板、复合材料和工程塑料等；为防止钢板搭接缝部位出现流锈水现象，对所有外露搭接缝处需涂覆密封胶；工件或整车涂漆前采取适宜的防锈工艺，尽量防止钢铁材料带锈涂装。
3.客车常用防腐材料
性能优异的防腐材料是确保客车防腐质量的根本所在。国内客车常用防腐材料主要有前处理材料、防腐涂料、抗石击胶、密封胶、各种防护蜡等。
3.1前处理材料：
钢铁制品涂漆前必须进行磷化或其它表面处理，以消除影响涂层防腐质量的不利因素，进而增强底漆与基材间的附着力，确保整个复合涂层的防腐性能。钢铁制品涂装前的表面处理主要包括除油、除锈、磷化三个部分，因此前处理材料一般包括脱脂剂（除油剂）、除锈剂（酸液）、表面调整剂、磷化剂、防锈剂、以及其它打磨、除锈材料等。
3.2防腐涂料
防腐涂层的寿命，与基材表面的处理质量、涂装配套体系、涂层厚度等有很大的关系。然而选择性能适宜的防腐蚀涂料，是获得优异防腐涂层的前提条件。
3.2.1环氧树脂类涂料：
以环氧树脂作为主要成膜物质的环氧型防腐涂料至今仍是使用最方便、用量最大（40%以上）、范围最广（在许多领域均可）、作用最重要（主要品种）的防腐涂料品种。由于环氧树脂及其固化物分子结构中含有许多醚键（—O—）和不易水解的羟基（—OH）等极性基团，易于与极性的金属基材表面润湿，可以使其与金属表面之间产生很强的附着力；另一方面更重要的是与其固化过程有关，环氧基是三元环，它的固化过程是逐步开环的加成反应。因此环氧防腐涂料具有较强附着力和耐腐蚀性能。
3.2.2富锌涂料：
该涂料涂层中金属锌含量较高，因此它对钢铁材料表面的保护机理类似于喷锌涂层、镀锌层对钢铁的保护机理，它对钢铁材料基体表面具有双重保护作用，亦即：屏蔽作用与电化学保护作用。富锌涂料主要适用于底盘、需进行点焊连接的车身骨架和仓门蒙皮的表面防锈，但这种涂料对人体有一定的毒性，施工时要配戴好防毒口罩，以防中毒。
3.2.3含氯树脂类涂料：
采用含有大量氯原子的聚合物作为主要成膜物质的防腐涂料，统称为含氯防腐涂料。常见的有两大类，一是由乙烯单体聚合而成的聚合物，即乙烯类树脂防腐涂料：如聚氯乙烯涂料、过氯乙烯涂料；二是橡胶类聚合物的防腐涂料，即橡胶涂料：如氯化橡胶涂料、氯磺化聚乙烯橡胶涂料、氯丁橡胶涂料、氯化氯丁橡胶涂料等。此类涂料能阻燃自熄、防霉、耐水、耐酸、耐碱、耐盐雾性能好。但漆膜不耐高温（一般不超过60℃），采用涂漆件焊接时漆膜灼伤严重，并且在高温下能产生氯气，氯气和空气中的水气反应生成盐酸，可进一步腐蚀周边裸露的钢铁材料；此漆抗渗透性、润湿性较差，一般对底材表面的处理质量要求较高，不宜适用于带锈涂装或焊缝补漆。
3.2.4氟碳类涂料：
氟碳涂料由于其中含有C-F键，键能为485kJ/mol,原子间结合力强，所以其更耐大气曝晒，更耐酸、碱、盐等有害介质的侵袭。
3.2.5玻璃磷片涂料：
玻璃是无机材料，其组成决定了它具有良好的耐化学药品及抗老化性能。玻璃磷片很薄，它在涂层中可与基体平等叠压排列，形成致密的防渗层，据测可达数十上百层，使得腐蚀介质扩散渗透到被保护基体的途径变得曲曲折折，大大延长了介质渗透的途径和时间，相应提高了涂层的抗渗透性能及耐蚀寿命。玻璃鳞片涂层比其它材料抗介质渗透性可提高几倍到十几倍。
3.3抗石击胶与密封胶：
由于车身底架经常处于雨水冲刷和砂石撞击的低劣环境中，因此底架部位的钢板结构件对涂装的防腐性能要求较高。对于轮罩蒙皮内表面、挡泥板前后面、仓板外表面以及车身下裙内蒙皮部位需重点加强防腐处理，国内客车生产厂家一般对以上部位喷涂丙烯酸改性沥青抗石击涂料或橡胶改性弹性防腐胶，此类材料采用高压无气喷涂，具有防水、耐腐蚀、耐冲击、防震、附着力强的优点。
高档大中型客车的涂装为避免出现防腐盲区经常大量采用胶粘、密封工艺，对各处的缝隙、空腔结构进行打胶密封，隔绝腔内基体表面与腐蚀介质的接触，防止缝隙或夹层内出现进水和流锈水现象。
3.4各种防护蜡：
蜡是一种优良的防锈材料，防锈蜡具有极好的涂挂性、适宜的涂膜厚度、粘附性和防锈性，并且蜡液性能稳定，常温喷涂，工艺简单，喷涂成本较低。在欧美等国早在70年代就大量用于汽车门空腔、底盘、发动机室防锈，并相应制定了汽车防锈标准和车用防锈蜡质量标准。防护蜡按用途可分为内腔防护蜡、底盘蜡、发动机防护蜡、车体表面防护蜡等。内腔防护蜡主要用于可对点焊形成的缝隙、夹层结构、型钢内腔、装配孔边缘等部位进行防锈处理；底盘防护蜡由于喷涂时雾化效果优于抗石击涂料，一般用于车身底架外露型钢和底盘部件的防锈；发动机防护蜡具有优良的耐湿热性能，蜡膜不易剥离，不粘灰尘，涂于发动机表面用于隔绝发动机金属面与空气接触。漆面防护蜡具有优异耐候性，可防漆膜变色或擦伤，适用于出口车海运运输过程中的车体表面防护、防锈。
4.1常规防腐工艺应用
为增强整车防腐性能，国内中高档车两侧蒙皮及顶中蒙皮普遍选用热/电镀锌板，前后围则选用玻璃钢成型件，仓门蒙皮选用铝板或镀锌板；前处理选用浸渍式或喷淋式除油—除锈—磷化处理工艺，提高了漆前的表面处理质量，从根本上保证了整车的防腐性能；车身底漆大多选用附着力好、耐蚀性强的双组份环氧或磷化底漆；型钢骨架选用富锌导电漆，确保蒙皮件与骨架型钢连接时的焊接性能；内外蒙皮间的夹层（如门内板与外板、地板角钢与蒙皮间等）、地板以下底架型钢梁内腔注内腔防护蜡；底架所有型钢梁两端开口进行封闭，所有仓板、地板角钢等搭接焊缝涂密封胶，保证焊缝部位的防腐质量以及隔绝空腔结构内部与外界腐蚀介质接触；底架部位喷涂环氧底漆+氯化橡胶漆或采用其它配套的高性能防腐漆，喷涂时确保涂漆严密，并且需确保达到足够的漆膜厚度；轮罩及挡泥板部位、仓板及梯步踏板外表面、下裙内蒙皮及前后杠内表面采用高压无气喷涂设备喷涂抗石击涂料，保证车身底架部件的抗石击性能；底架所有型钢外露面及底盘部件喷涂黑色底盘防护蜡。
4.2出口车防腐工艺应用
出口车分海运和陆运两种运输方式。海上运输的车辆由于要受到低劣的海洋环境影响，除必须执行严格的常规防腐工艺外，对车体外表漆面需喷涂车体表面防护蜡，车辆到达目的地后再用专用清洗剂或温肥皂水将其清洗掉；为防止发动机缸体出现腐蚀，发动机外表面喷涂发动机防护蜡；锁具、撑杆、仓内裸露螺栓等镀锌、镀铬亮金属件外表面喷涂金属防护蜡。
5.客车防腐技术的发展
防腐技术的主要发展趋势是开发高性能、绿色环保、节约资源的防腐材料。防腐涂料不仅要以防锈为主，而且要施工方便，着色性好，适应性强，重涂和修复方便，费用也要低廉。新技术、新工艺、新材料的应用将有力的推动客车防腐技术的发展。
5.1纳米技术的应用：
纳米材料用于底漆中，可以加固底漆与基层的粘结作用，使底漆微细颗粒渗透到基层中使之连成一个整体，可有效提高漆膜的机械强度。纳米级的颜料和填料与底漆的强作用力及填充效果，有助于改进底漆和涂层间的界面结合。利用纳米材料特殊的抗紫外线、抗老化、高强度和韧性、良好的静电屏蔽效应、色泽变换效应及抗菌消臭功能等，可以制备性能优异的新型汽车涂料或防护用品。美国TIC公司研发了一种全氟纳米薄膜材料，它模仿自然界荷叶的疏水、防尘、自清洁原理，具有极低的表面能和极强的疏水功能，经过纳米技术处理过的金属表面几乎对水无亲和能力, 因而阻止了水的侵蚀而达到防腐蚀的效果。
5.2达可罗技术在汽车零部件中的应用
随着对客车安全性能的不断提高，对其零部件的稳定性、耐湿热性、防蚀性能等要求日益增高。被专家们誉为金属表面处理史上的一项革命性创新——达可罗技术，正广泛应用于汽车螺栓、螺帽、垫圈等紧固件、以及小型外露结构件的防腐。"达可罗"即锌铬涂层，它是一种新型的耐腐蚀涂层，它无可比拟的阳极牺牲保护技术与涂层的屏蔽作用赋予涂层优良的耐腐蚀性能，抗盐雾实验可达1000h，并且工件被处理后无氢脆现象，涂覆全过程中无废液，废气排放，对环境无污染。
结束语
引起车辆腐蚀的主要因素有使用环境因素和其自身结构因素。整车防腐质量的提升必须从产品结构的设计、防腐材料的选用、正确的施工工艺、严格的施工管理入手，并且要善于运用创新的防腐蚀技术，从根本上确保客车产品的防腐质量。
参考文献：
［1］武汉99第二届表面工程国际会议论文集， 材料保护杂志社 1999.10
［2］陆刚 现代汽车涂装防腐技术的应用与发展，现代涂料与涂装 2006.4
［3］叶扬祥 潘肇基等 涂装技术实用手册，机械工业出版社 1998.4
作者简介：吉学刚（1977-），男，涂装工艺师 0635-8322748 jixuegang@sina.com
