轨道车辆车下紧固件的锈蚀处理与防护

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）。尤其紧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 GB-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 - 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，对防松标记不清晰的紧固件，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）.

文章来源：《中国腐蚀与防护学报》 网址: http://www.zgfsyfhxb.cn/qikandaodu/2021/0707/885.html