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摘要:目前國內軌道車輛各城市需求量越來越大,項目分配在全國各個地區,西南及華南等南部地區空氣中存在大量氯離子容易導致金屬緊固件,但隨著項目增多,售后信息反饋發現一些北方地區仍然存在緊固件銹蝕的問題。文章通過分析軌道車輛車下緊固件的銹蝕情況,探索出有效防銹的工藝方法。
關鍵詞:緊固件;腐蝕與防護;金屬
前言
近些年來,越來越多的城市軌道車輛、地鐵車輛的車體都選擇了不銹鋼材料,這對于車輛的輕量化、高壽命起到了重要作用。眾所周知,不銹鋼材料以耐腐蝕、不生銹而著稱,但是許多現實的情況表明,在某些環境下,這些不銹鋼車輛的表面或者零部件、緊固件都產生了銹蝕(見圖1、圖2)。尤其緊固件生銹現象尤為嚴重,多數緊固件采用鍍鉻、達克羅等方式進行防銹,但在裝配階段隨著各緊固件在緊固過程中對鍍膜的破壞,導致緊固件產生銹蝕現象,因此對緊固件的除銹防銹就顯得尤為重要。
1現有軌道車輛緊固件主要防銹蝕手段
目前軌道車輛緊固件防銹大多采用鍍鋅工藝,主要工藝過程如下:
1.1工藝方法
氰化電鍍鋅、酸性氯化鉀、堿性鋅酸鹽鍍鋅;鉻酸鹽鈍化或無鉻藍白色鈍化。
1.2例舉工藝流程
酸蝕(僅適用于經熱處理工藝附有黑色氧化皮)→電解脫脂→溫水洗→冷水洗→弱酸活化→溫水洗→冷水洗→氯化鉀(氰化、堿性鋅酸鹽)鍍鋅→冷水洗→冷水洗→鈍化→冷水洗→冷水洗→熱水燙干→驅氫。
1.3例舉工藝規范(見表1)
1.4工藝說明
(1)氰化電鍍鋅、堿性鋅酸鹽電鍍鋅、酸性氯化鉀電鍍鋅均可。(2)根據工件鍍層厚度、幾何形狀選擇吊鍍或滾鍍。(3)采用鉻酸鹽鈍化還是無鉻藍白色鈍化由設計圖紙決定。(4)驅氫要求在200~230℃溫度下根據工件種類、規格、幾何形狀、機械性能持續烘干8~24小時。(5)只列舉氯化鉀鍍鋅工藝規范,其它類型略。(6)封閉劑為電鍍行業著名品牌。(7)定期分析電解脫脂、活化、鍍鋅、鈍化電解液濃度。(8)監控溫度、電流密度、時間、PH值、陰極移動。
1.5質量標準
(1)正常狀態:鍍層應結晶細致、均勻、呈光亮彩虹色或藍白色。(2)不允許缺陷:局部無鍍層(盲孔、通孔深處及凹槽除外)、燒焦、粗糙、針孔、起泡、起皮、剝落、麻點、條紋、暗帶、銹跡、流痕、發花。(3)允許缺陷:輕微水痕和掛具夾痕,復雜件或過長工件銳棱及端部有輕微燒焦、粗糙而不影響裝配,焊縫、搭接交界處局部稍暗。
1.6鍍層厚度
鍍鋅層厚度20um以上,若圖紙有要求,按圖紙厚度執行。
1.7鍍層耐蝕性
GB10125-88鹽霧試驗(SS試驗)。藍白色鈍化試驗24h、“彩色”鈍化試驗72h,在試片的表面上不能出現白色或灰色腐蝕產物。理論上鍍鋅等涂層對緊固件防腐蝕性在正常環境起到良好的效果,但是在車輛裝配過程中緊固器具緊固造成物料破壞,以及空氣介質中存在電化學反應,仍會產生銹蝕問題。
2緊固件腐蝕原因的分析
高耐緊固件是金屬的一種,它的腐蝕原理與其他金屬材料的腐蝕原理幾乎完全一樣。在大多數情況下金屬材料的腐蝕是電化學反應的結果,但在有些情況下則僅僅是單純的化學反應或金屬物理變化的結果,而這兩種情況同時發生影響到金屬材料腐蝕的情況也不少見。另外就是在緊固件緊固過程中對鍍層的物料破壞。下面就軌道車輛不銹鋼車體相關的腐蝕現象和機理進行探討。
2.1點蝕
點蝕又稱坑蝕或小孔腐蝕。由于金屬材料中存在缺陷、雜質和溶質等的不均一性,當介質中含有某些活性陰離子(如Cl-)時,這些活性陰離子首先被吸附在金屬表面的某些點上,從而使金屬表面的自鈍化膜發生破壞。一旦這層自鈍化膜被破壞又缺乏自鈍化修復的能力時,金屬表面就發生腐蝕。軌道車輛在海港停放或海上運輸時,不可避免的要與海水或海水形成的鹽霧進行接觸,在海邊停放后,側墻上結成鹽粒銹蝕的情況;在車輛外部與酸雨相接觸,在高熱高濕的條件下破壞了自鈍化膜層,使緊固件表面呈比較均勻的斑點銹蝕狀。點蝕一旦發生,如果不能及時清除,新露出的本體金屬呈活化狀態,而部分的鈍化膜仍處在鈍態,這樣就形成了活性-鈍性腐蝕電池。由于銹蝕的陽極面積比陰極面積小得多,陽極電流密度很大,所以腐蝕往深處發展,金屬表面就會被腐蝕成深孔。點蝕的程度有大有小,一般情況下,嚴重點蝕的深度要比其直徑大得多。
2.2物理破壞
物理原因對高耐蝕緊固件鍍層的破壞,從而導致緊固件產生銹蝕。
3軌道車輛緊固件的銹蝕處理與防護
經過大量工藝試驗與長時間的驗證,我們總結出緊固件除銹與防銹的工藝方法,能夠有效的防止緊固件的銹蝕現象。(我們選用偏中性的WD-40清洗劑進行除銹,涂抹防腐蠟的方式進行防銹。
3.1工藝流程
(1)表面清潔———(2)緊固件除銹(噴涂WD-40)———(3)緊固件防銹(涂防腐蠟)———(4)防腐蠟干燥
3.2表面清潔
施工前應對防銹處理部位周圍區域進行保護,以保證防腐蠟、清洗劑、防銹劑不污染到橡膠件、塑料件、電氣件等部位。進行防銹處理前,必須徹底清除表面的灰塵、銹跡、油污等雜質。清潔完成后,對防松標記不清晰的緊固件,重新涂打防松標記。技術要求:確認待涂防護蠟或噴涂WD-40清洗劑的部位表面清潔無雜質,保護嚴密。
3.3緊固件除銹(噴涂WD-40)噴涂
WD-40除銹劑、清洗劑后,根據銹蝕程度等待5-10分鐘,使WD-40除銹劑充分浸入,配合使用軟布擦拭生銹零部件,不能使用砂紙等粗糙材質擦拭部件,避免除銹過程中對零部件表面的保護層造成二次破壞。對于生銹嚴重部位可以反復此步驟,直至銹跡清理干凈。除銹完成后,對防松標記不清晰的緊固件,重新涂打防松標記。技術要求:除銹徹底,不能有殘余銹跡存在,除銹后緊固件防松標記可見。
3.4緊固件防銹
防腐蠟的粘度隨溫度變化,溫度越低,粘度越高,溫度越高,粘度越低。對于個別存儲庫房溫度較低導致防腐蠟粘度過高無法施工的,可以將防腐蠟拿到廠房內放置一段時間再使用,但注意不能靠近高熱物體。上圖中圖3為緊固件涂抹防腐蠟具體位置:螺栓頭、螺母、墊片、開口銷、定位銷等部位,要求防腐蠟覆蓋緊固件以上位置即可,對防腐蠟涂層薄厚不做要求。圖4為特殊部位涂抹防腐蠟,如滑槽內碳鋼材質緊固件放入滑槽前對滑槽內一端涂防腐蠟。注:防腐蠟及WD-40內含有可燃成分,使用及儲存過程中要遠離火源及高熱物體。可以使用排筆進行刷涂。刷涂后緊固件周圍平面15mm以外的位置不允許有防腐蠟。個別緊固件旁邊存在狹小縫隙的,涂抹過程中防腐蠟會抹到縫隙中,在保證不污染橡膠件、塑料件、電器件等部位的情況下,為提高施工效率,狹縫隙中允許有少量防腐蠟。個別緊固件由于空間局限性無法用毛刷和排筆的,可以用擦布蘸少許防腐蠟涂抹。技術要求:防腐蠟涂抹要做到不漏涂,保證整個緊固件表面覆蓋一層防腐蠟且防松標記可見即可,對防腐蠟涂層薄厚不做具體要求。
3.5防腐蠟干燥
防腐蠟涂抹結束后,在室溫狀態下至少干燥24小時。干燥過程中不得觸摸及刮蹭施工部件表面,防止破壞涂層保護膜,如果破壞了防銹涂層,按照原則進行補涂。各工序施工結束后,對除銹及防銹部位進行自檢,檢查是否有漏涂部位,如果漏涂及時找補。
4結束語
近幾年,隨著城鐵車產量的增多,售后信息的不斷反饋,緊固件生銹現象尤為嚴重與突出,除銹防銹以及針對緊固件耐腐蝕等級要求顯得尤為重要,選擇適當的防銹方案對緊固件進行防銹,不得影響緊固件緊固功能也顯得格外重要,還需設計、工藝人員不斷摸索與創新,提高緊固件自身防腐等級要求的同時,更需要研究出高效的防銹辦法。
參考文獻:
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作者:溫景劍 劉錦 徐建 單位:中車長春軌道客車股份有限公司