汽车腐蚀的危害及防腐涂料的应用

2011-09-29 09:13:54 242

防腐涂料的应用,不仅提高汽车的外观质量,更重要的是提高汽车的内在质量,延长汽车的使用寿命,提高汽车的档次。文章对汽车腐蚀后产生的危害及应用进行了阐述,并对各种防腐涂料进行了介绍。

    1、汽车腐蚀及危害

    目前,国内汽车的防护设计、防腐蚀技术的应用和工艺水平相对偏低。一些国产汽车油漆层的丰满度、平整度和光泽度及附着力偏低,镀层、转化膜的质量欠佳,尤其是重腐蚀环境(酸雾、高温等)中零部件的耐蚀能力差。直接表现在使用一段时间后出现锈渍,油漆层起泡、剥落、变色、失光、油箱清洁度降低、非金属件变形等。提高汽车的防腐蚀性能需从结构设计、制造工艺的使用保养各个环节采取综合措施才能起到最好的效果。

    目前汽车大部份零部件都是用金属材料制造而成,而金属材料普遍存在腐蚀问题,金属零部件在腐蚀性气体或液体环境中运动时,在摩擦表面发生化学腐蚀或电化学腐蚀,生成腐蚀层,继续摩擦就会剥落而导致零件损坏,车辆金属零部件的腐蚀,不仅会降低其品质和寿命,而且因其腐蚀异常损坏的零部件极易引发交通事故,甚至造成车毁人亡的惨剧。

    随着汽车使用年限及行驶里程的增长,各金属零部件会出现严重腐蚀,如驾驶室、车大箱、车壳体、车底板、挡泥板、车头翼子板、面罩等。这些部位常与泥沙、碎石和水接触,如车轮飞溅碎石、泥沙撞击汽车表面的防护层,极易划伤漆层,破坏其完整性、连续性,使金属裸露在外,当遇到水和空气中的氧接触,就会起化学作用而产生锈蚀。

    2、防腐涂料的应用

    涂料是一种含颜料或不含颜料的有机高分子胶体的混合物溶液或粉末。涂料涂装在物体表面上,能结成较牢固的膜层,起着防水、防腐、保护、装饰等作用,被人们通常称之为“油漆”的这种涂料有独到的作用及性能。涂料涂装在物体表面上经干燥后,结成薄薄的膜层。这种覆盖在物体表面的涂膜,有很强的附着力,起着隔离水分、烟雾以及外来腐蚀物质的侵蚀,通过增强封闭性,使物体表面受到保护。涂料防腐在经济建设和人们生活中发挥着重要作用。现实生活中许多钢铁制品暴露在易于腐蚀的环境中,如桥梁、交通工具、各种机械设备等,长期受到风吹雨淋,酸、碱、盐和微生物的腐蚀,使设备的机械性能下降,使用价值降低,甚至造成提前报废。

    金属表面的涂漆防腐蚀欲达到预期的良好效果,首先是其材料的选择,其次是具体施工工艺。要想让涂漆层在金属表面具有良好的防腐蚀效果,首先必须使涂漆层与金属表面具有非常强大的附着力,说得具体些,也就是具备以下条件:存在范德华分子间吸引力;提供镶嵌油漆分子均匀而微粗糙的表面,涂漆层中的有机或无机材料应含有带电荷的极性官能团。近年来,通过有机物质和无机物质的极性分子在金属表面上的吸附而达到防腐蚀目的的技术已在世界各地逐步获得应用。这些带有极性基团的分子在金属表面进行物理吸附和化学吸附的结果,一方面可以改变金属表面状态和界面性质,增加金属腐蚀反应的活化能;另一方面也改变了金属腐蚀的电极电位,从而避免或降低了电化学腐蚀。

    作为车身表面最基础的涂料,除了增强金属表面与腻子、腻子与面漆之间的附着力,更重要的就是防止金属表面的氧化腐蚀。

底漆是直接涂覆在经过表面处理后的车身表面的基础涂料。由于车漆附着力和耐腐蚀性能主要依靠底漆层,因此车用底漆具备的特性有:①底漆对经过表面处理的车身表面有良好的附着力,所形成漆膜应具极好的机械强度(耐冲击强度、硬度、弹性)。②底漆漆膜必须具有极好的耐腐蚀性、耐水性和抗化学腐蚀性。③底漆是工件表面与腻子、腻子与面漆之间的媒介层,为使两两之间牢固地结合而又不发生咬底、揭皮现象,底漆必须有合理的配套作用。④底漆还必须有良好的施工性能,能适应先进的汽车涂装工艺。值得特别说明的是,底漆的附着力和漆膜的强度除了与成膜物质有关外,还与涂膜的厚度、均匀度、干燥程度、稀释剂的正确使用、施工环境、表面清洁处理等诸多因素有关。

    3、防腐涂料的分类

    3.1、聚亚氨酯防腐涂料

    美国POR215公司上世纪70年代末研发出高性能新型的POR215系列防腐涂料,是由底漆、多种面漆、高温漆、各类金属表面处理剂、粘结剂、修补膏等组成的一个完整的防腐系统,适用于金属、非金属(混凝土、木材)的腐蚀保护。POR215区别于其他防腐涂料的先进技术特点是涂料成膜后无毛细微孔,因而杜绝了水、氧气、化学品对金属的腐蚀。其底漆可带锈作业,不需要喷砂喷丸等深度除锈,只需清除浮锈即可,它会与生锈的金属表面发生化学反应从而形成“多指抓牢”,为此大大降低了除锈作业成本,改善了作业条件。防腐涂料附着力高低是判断其防腐性能优劣的重要指标之一。POR215与钢铁的附着力(粘结强度)达到24.9MPa,而其他防腐涂料一般不超过10MPa。涂布在汽车底盘上可防碎石击打而不留痕迹。另外POR215是无毒的,经上海出入境检验检疫局进口涂料专项检测,不含苯、游离甲苯二异氰酸酯。其挥发性有机化合物大大低于中国限量标准。

    3.2、水性聚氨酯防腐涂料

    水性聚氨酯涂料虽符合涂料行业发展环保型涂料的趋势,但因其分子中引入了亲水基团,涂膜的耐化学性和耐溶剂性较差、硬度较低、表面光泽度不高,需要加以改性。环氧树脂具有高模量、高强度、优良的附着力和低收缩率,对水、中等酸、碱和其他溶剂有良好的耐蚀性和耐化学性,并可直接参与水性聚氨酯的合成反应,提高水性聚氨酯涂膜的综合性能。文秀芳用环氧树脂作为大分子扩链剂,充分利用环氧树脂的环氧基和羟基参与反应,合成涂膜性能优异的防腐涂料,研究表明:环氧树脂的加入显著提高了涂膜的耐水性、硬度,耐化学品性和拉伸强度。孙道兴以环氧树脂与含硅聚氨酯树脂接枝共聚得到的水性聚氨酯改性环氧丙烯酸树脂为防腐涂料基料,钛铁粉为防腐颜料,制得水性防腐涂料。结果表明:当环氧树脂E-44的用量占树脂质量的30%,钛铁粉用量为5%时,所合成的防腐涂料综合性能最优。

    3.3、鳞片树脂防腐涂料

    该物质以耐蚀树脂为主要成膜剂,以片状玻璃磷片为骨料加添加剂组成的厚浆型涂料。以环氧、聚氨酯、乙烯基等树脂为成膜剂。鳞片以化学玻璃为原料,用硅烷偶联剂处理后增加鳞片与树脂的粘接力。除玻璃鳞片外,常用的还有云母氧化铁鳞片,石墨鳞片,不锈钢磷片等。以玻璃鳞片应用最广,不锈钢鳞片性能最好,云母鳞片最低廉。加入鳞片后,可得到厚涂层,不产生裂纹,降低膨胀系数。鳞片的平行排布可延长介质渗透到基体的时间增强耐蚀性,也提高耐磨性和机械性能,这是种很好的重防腐蚀涂料。

  有人在研究玻璃鳞片在酚醛环氧乙烯基酯树脂防腐涂料中的作用,研究表明:在防腐涂料中C型玻璃鳞片具有良好的耐蚀性;同时在喷涂型涂料中选择200目玻璃鳞片较好。在3.5%NaCl溶液中浸泡120d后,玻璃鳞片与酚醛环氧乙烯基酯树脂的质量比为30/100的涂层,其电阻仍然在109Ω•cm2以上,比未添加乙烯基酯树脂的涂层电阻高2个数量级,涂层电容稳定在8.40×10-11F/cm2左右。

    3.4、高固体分防腐涂料

    体积固含量(V%)在60%或质量固含量(W%)在80%以上的涂料称为高固体分涂料(HSC),其防腐性能优越。目前,国外已研制出固体质量含量很高(达95%)的防腐涂料,该涂料性能优越,已在石油气田及汽车工业中得到应用,并取得良好效果。

    3.5、环氧涂料

    用于重防腐涂装的环氧涂料主要有环氧富锌底漆、各类改性环氧、无溶剂环氧、焦油环氧、环氧煤沥青涂料、环氧云母氧化铁涂料等。环氧富锌底漆属有机富锌底漆,锌粉含量可高达85%。环氧云母氧化铁涂料有底漆和中涂漆,是目前各工业部门应用较广泛的重防腐涂料。焦油环氧和环氧煤沥青涂料有突出的耐水性和优良的附着力,可用作中涂漆。

    3.6、阴极电泳底漆防腐涂料

    在目前的各种油漆施工工艺中,阴极电泳底漆防腐能力最强,这一点在瑞典腐蚀研究所所做的调查中得到证明。阴极电泳涂装生产可实现全自动化,施工安全、效率高以水为溶剂,可做到无排放和几乎无污染漆膜均匀并具有优良的抗蚀性,在磷化处理后电泳,耐盐雾能力强漆膜结合力与韧性及硬度指标皆具有优势,此项防腐技术已经在汽车产品上得到广泛应用并日益成熟。国产汽车上应用只需对现有工艺进行完善基材前处理包括磷化——清洗——去离子洗——阴极电泳底漆——去离子水洗——清洗——固化——面漆涂装,在现有的磷化前处理生产线上增设电泳涂装设备就能实现。阴极电泳漆目前较多采用丙烯酸树脂、环氧树脂和聚氨脂等,与汽车所用面漆丙烯酸或聚氨脂磁漆具有良好的配套性。阴极电泳涂料和阴极电泳涂装法的开发成功已成倍提高涂层耐腐蚀性的高渗透力。

    4、汽车防腐涂料的应用趋势

    4.1、传统型转向环保型

    目前我国的防腐涂料基本上以溶剂型涂料为主,高档产品比例不高,同时,我国的防腐涂料业也在积极开发环保产品,提升涂料产品的整体水平,用节能、低耗、环保型的防腐涂料替代传统的溶剂型防腐涂料已势在必行。

    4.2、单一品种转向多功能化

    随着高性能防腐涂料的不断开发和应用,尤其是“西部大开发”拉动的铁路、公路交通、电力、石油天然气的开发及城市基础建设等对防腐涂料的需求越来越多。近几年来我国防腐涂料发展很快,品种也向多功能化

联系我们