內(nèi)容提示：隨著時(shí)代的進(jìn)步，鐵路客車對(duì)外觀裝飾的美感要求越來越高，涂裝合適的配套涂層已成為滿足這一需求的首要選擇。其中既包括部分內(nèi)飾件所用的粉末涂料和塑料涂料等，也包括新一代客車和機(jī)車外部所用的具有裝飾效果的面漆。這些裝飾涂層不但能提供所需的色彩和光澤度，而且還能通過其耐沾污性等功能進(jìn)一步提升裝飾效果。

      涂料已成為鐵路行業(yè)不可或缺的配套產(chǎn)品。鐵路行業(yè)對(duì)涂料品種的需求包括：鐵路車輛所需的保護(hù)及裝飾用涂料；車站建設(shè)所需的防腐涂料及建筑裝飾涂料；鐵路橋梁建設(shè)所需的橋梁保護(hù)涂料以及路基建設(shè)所需的防水涂料等，其他如電氣化鐵路中的輸電鐵塔、接觸網(wǎng)以及各種金屬機(jī)具也有部分需要涂裝。

      鐵路被形象地稱為“鋼鐵長城”，但長期以來這條“長城”一直受到鋼鐵腐蝕的侵?jǐn)_。美國1955 年國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)為 4 148 億美元，而當(dāng)年鐵路金屬腐蝕的直接損失就達(dá)4 億美元，其中又以鐵路車輛的腐蝕為主，直接損失為2.8 億美元(貨車2.2 億美元，客車6 000 萬美元)，因此鐵路行業(yè)對(duì)防腐蝕有最直接的需求。多年來，除了耐腐蝕合金材料的替代，涂層保護(hù)和電化學(xué)保護(hù)也起到了非常重要的作用，其中防腐涂料以其價(jià)格相對(duì)低廉、安全、方便等優(yōu)勢(shì)已成為現(xiàn)代鐵路裝備一道必不可少的保護(hù)環(huán)節(jié)。

      2011-2015年中國硅鋼涂料市場(chǎng)調(diào)查與投資前景研究報(bào)告

      隨著時(shí)代的進(jìn)步，鐵路客車對(duì)外觀裝飾的美感要求越來越高，涂裝合適的配套涂層已成為滿足這一需求的首要選擇。其中既包括部分內(nèi)飾件所用的粉末涂料和塑料涂料等，也包括新一代客車和機(jī)車外部所用的具有裝飾效果的面漆。這些裝飾涂層不但能提供所需的色彩和光澤度，而且還能通過其耐沾污性等功能進(jìn)一步提升裝飾效果。

      此外，某些特種涂料還可以為鐵路裝備提供減振阻尼、隔音、防污閃、防滑以及標(biāo)志等功能。

      總體上，鐵路用涂料有如下特點(diǎn)：(1) 很好的耐候性和防腐蝕性；(2) 優(yōu)良的物理機(jī)械強(qiáng)度和耐化學(xué)性，如抗沖擊強(qiáng)度、耐磨性、漆膜硬度、附著力、耐水性、耐油性、遮蓋力等；(3) 與時(shí)俱進(jìn)的裝飾性和環(huán)保性；(4) 維護(hù)方便、干燥速度較快、配套貨源廣、價(jià)格適中。

      鐵路車輛對(duì)涂料保護(hù)有著最直接的需求。鐵路車輛大體上可分為機(jī)車、客車和貨車3 大類，機(jī)車和客車主要經(jīng)受的是大氣腐蝕，而罐車、敞車、棚車、保溫車等貨車除受到大氣腐蝕外還要受到酸、堿、鹽類等化學(xué)腐蝕。

      在我國，20 世紀(jì)50 年代前鐵路車輛涂料基本上只使用油性調(diào)和漆和油性紅丹防銹漆；60 年代起，隨著高分子化學(xué)工業(yè)和石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，性能更優(yōu)良的合成樹脂涂料進(jìn)入這一領(lǐng)域，但主要是普通的酚醛和醇酸涂料；70年代后，環(huán)氧聚氨酯、丙烯酸聚氨酯、丙烯酸改性醇酸涂料等開始得到應(yīng)用；80 年代后期，厚漿型涂料、無機(jī)富鋅涂料以及水性涂料等產(chǎn)品也逐步在鐵路車輛領(lǐng)域得到了應(yīng)用。近年來，鐵路車輛用涂料無論是涂料檔次還是涂裝工藝水平都有了較大的提高。底漆由酚醛、醇酸鐵紅或磁化鐵防銹漆改為環(huán)氧酯磷酸鋅或鉻酸鋅底漆，膩?zhàn)佑甚ツz、石膏膩?zhàn)痈臑榄h(huán)氧酯或不飽和聚酯膩?zhàn)樱�面漆則由丙烯酸改性醇酸、脂肪族聚氨酯替代了大部分普通醇酸漆。

      2001 年底，鐵道部運(yùn)輸局裝備部要求從2002 年下半年開始，新造客車全部采用雙組分涂料，特別是面漆，目的是提高客車涂料的裝飾性和耐久性，力爭(zhēng)取消段修面漆重涂。貨車用厚漿醇酸漆自20 世紀(jì)90 年代起獲得全面推廣后，目前已有新的環(huán)氧體系甚至水性體系的應(yīng)用。在涂裝工藝方面，新造車輛已廣泛使用鋼材噴砂(拋丸)預(yù)處理技術(shù)和磷化方法，并使用車間底漆作工序間防銹，許多現(xiàn)代化工廠引進(jìn)了噴涂機(jī)械手，提高了作業(yè)效率，使涂裝質(zhì)量有了大幅度的提高。這些技術(shù)進(jìn)步再加上車體鋼結(jié)構(gòu)大量采用了耐候鋼(Corten 鋼，由于鋼材含有0.2%～0.4%的Cu和約0.07%的P，因此其耐腐蝕性相對(duì)低碳鋼有很大改善)，使車輛使用壽命大幅度延長，其中客車的廠修期已由4～5a 延長到6～8 a，貨車的廠修期由6 a 左右延長到8～10 a。

      5 鐵路機(jī)車和客車用涂料鐵路用動(dòng)力機(jī)車有3 大類，其對(duì)腐蝕保護(hù)的需求有所不同。最初使用的蒸汽機(jī)車已于20 世紀(jì)80 年末期停止生產(chǎn)，目前已基本被淘汰，這種機(jī)車的主要問題是水箱內(nèi)的腐蝕，尤其是焊縫腐蝕可造成大量漏水。內(nèi)燃機(jī)車是目前我國鐵路的主要牽引動(dòng)力，其車體部分鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕狀況大體上和客車相同，主要的腐蝕破壞在于水冷系統(tǒng)，除水溶液腐蝕外，由于有鋁泵、銅管、鋼管的互相連接，因此還存在著電偶腐蝕。內(nèi)燃機(jī)車中的一個(gè)重要的腐蝕形態(tài)是柴油機(jī)氣缸套及機(jī)體的空穴腐蝕。電力機(jī)車已在我國大量使用，并正在成為我國鐵路主要的牽引動(dòng)力。在采用硅整流后，新型電力機(jī)車不再存在水冷系統(tǒng)的腐蝕問題，但電氣化鐵道中的腐蝕問題仍相當(dāng)嚴(yán)重：在潮濕酸雨地區(qū)輸電導(dǎo)線(接觸網(wǎng))要受到腐蝕、磨蝕和電火花燒蝕的協(xié)同損傷，吊弦線在潮濕地區(qū)的使用壽命僅為1～2 a，而在干燥地區(qū)可達(dá)4～5 a，輸電塔(站區(qū)為鐵塔，線路上采用混凝工構(gòu)__件)的腐蝕特性類似鐵路鋼橋。

      我國引進(jìn)的時(shí)速200～300 km/h 動(dòng)車技術(shù)及此后自主開發(fā)的高鐵技術(shù)所用動(dòng)力機(jī)車均使用電力驅(qū)動(dòng)，靠機(jī)車頂部的受電弓將高壓接觸網(wǎng)提供的電能傳入機(jī)車內(nèi)部，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為動(dòng)能。但與傳統(tǒng)電力機(jī)車采用單一機(jī)車牽引不同，動(dòng)車組一般整列編組為8～16 節(jié)，這些車廂除了首尾兩節(jié)具備動(dòng)力以外，其余車廂都能夠不同程度地提供動(dòng)力(或輔助動(dòng)力)，相當(dāng)于使用多臺(tái)機(jī)車同時(shí)推動(dòng)一列火車前行。這些新型機(jī)車(客車)所用涂料主要是國外品牌，其中只有部分配套涂料實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。其車體主要為鋁合金材質(zhì)，采用無氣噴涂和空氣噴涂進(jìn)行涂裝，典型的涂料體系包括：雙組分環(huán)氧底漆、聚氨酯中涂漆、聚氨酯高光面漆以及高黏度阻尼涂料和高固體分環(huán)氧厚漿涂料等。

      目前鐵路客車和機(jī)車的涂裝體系一般為：表面處理加車間底漆，防銹底漆1～2 道，膩?zhàn)?～5 道，中間涂層1道，面漆2 道(分色則增加1～2 道)，墻板內(nèi)側(cè)還需在底漆之上加涂1 道阻尼涂料或重防腐涂料。

      5.1 防腐涂料體系5.1.1 車間底漆鐵路車輛鋼板采用噴(拋)丸預(yù)處理后(厚度≤5 mm 的薄板多采用磷化前處理工藝)，通常需涂覆車間底漆(預(yù)涂底漆)進(jìn)行工序間防銹。主要的車間底漆品種有無機(jī)富鋅類、丙烯酸類、環(huán)氧類、環(huán)氧酯類和聚乙烯醇縮丁醛類(磷化底漆類)。車間底漆涂膜過厚會(huì)影響焊接質(zhì)量，過薄則防銹性能下降。

      5.1.2 防銹底漆鐵路車輛用防銹底漆的主要特點(diǎn)是用量大，且要求壽命較長，應(yīng)能維持至少一個(gè)廠修期。考慮到車輛的使用條件比較嚴(yán)酷，實(shí)際使用中表面涂膜必定存在損傷，避免涂膜破損處的銹蝕擴(kuò)展是防止鋼結(jié)構(gòu)早期失效的基本要求，因此其防銹底漆要求耐中性鹽霧試驗(yàn)通過500 h(劃痕板)。

      目前主要使用的底漆品種有無機(jī)富鋅底漆、環(huán)氧富鋅底漆、醇酸底漆、酚醛防銹底漆、環(huán)氧酯防銹底漆、雙組分環(huán)氧底漆和環(huán)氧聚氨酯底漆等。防銹底漆主要使用的顏料為氧化鐵類(包括氧化鐵紅、鐵棕、鐵黑、鐵黃等)，防銹顏料主要為磷酸鋅、鉻酸鋅、三聚磷酸鋁等，而紅丹由于環(huán)保問題目前已基本停用。

      5.1.3 膩?zhàn)訛榱烁纳栖圀w表面的平整度和外觀質(zhì)量，鐵路客車和機(jī)車制造過程中大量使用了膩?zhàn)印＿^去由于車體的成型工藝問題，一節(jié)客車車廂的膩?zhàn)佑昧可踔吝_(dá)到1 t，此后隨著車體制造工藝的改進(jìn)，特別是由于采用了整體蒙皮張拉技術(shù)，使表面平整度大幅提高，單節(jié)客車的膩?zhàn)佑昧咳栽赺_ 200 kg 左右。目前已基本停用石膏類和酚醛、酯膠等膩?zhàn)悠贩N，而主要使用環(huán)氧酯和不飽和聚酯(原子灰)膩?zhàn)印?/span>

      5.1.4 中間涂層中間涂層的作用是增加底漆(或膩?zhàn)幽?與面漆之間的附著力，并改善面漆的外觀豐滿度和質(zhì)感。與面漆相比，通常中間涂層的顏料組分相對(duì)較高，這樣可填補(bǔ)微小的缺陷，用在對(duì)外觀要求較高的場(chǎng)合效果顯著。中間涂層的主要品種包括雙組分環(huán)氧類或聚氨酯類。

      5.1.5 面漆面漆主要起到裝飾和進(jìn)一步保護(hù)的功能。20 世紀(jì)90年代后，鐵路機(jī)車和客車主要使用的面漆品種從中長油醇酸磁漆發(fā)展到丙烯酸改性醇酸磁漆，典型的涂裝體系為環(huán)氧酯類底漆+環(huán)氧酯膩?zhàn)?丙烯酸改性醇酸磁漆(通常不使用中涂層)，但實(shí)際使用中，這種涂裝體系由于面漆漆膜硬度較低，耐老化性能不好，相當(dāng)一部分車輛在運(yùn)用一年半的時(shí)間內(nèi)已開始出現(xiàn)粉化、褪色及起泡、脫落等現(xiàn)象。因此，鐵路系統(tǒng)自本世紀(jì)初開始全面推行聚氨酯面漆。脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆在保光、保色、抗粉化性以及硬度、抗劃傷性、外觀裝飾性等方面性能明顯優(yōu)于醇酸類產(chǎn)品。

      近年來，也有部分客車采用了氟碳面漆，由于具有高鍵能的C—F 鍵，氟碳面漆的耐老化性和抗污性均優(yōu)于聚氨酯類面漆，特別是其具有的自潔性能可明顯改善車輛外觀狀況。此外，有機(jī)硅面漆和硅氧烷面漆也在鐵路車輛中得到了一定的應(yīng)用。

      5.2 功能型涂料體系5.2.1 阻尼涂料車輛運(yùn)動(dòng)屬機(jī)械振動(dòng)，直接產(chǎn)生噪聲。國家標(biāo)準(zhǔn)GB3450—2006《鐵道機(jī)車和動(dòng)車組司機(jī)室噪聲限值及測(cè)量方法》和GB 12816—2006《鐵道客車內(nèi)部噪聲限值及測(cè)量方法》中，對(duì)機(jī)車司機(jī)室以及客車的軟臥硬臥、軟座硬座乃至餐車、廚房、辦公室、配電室等各部位作出了明確的噪聲規(guī)定，如機(jī)車和動(dòng)車組司機(jī)室內(nèi)部噪聲應(yīng)≤78 dB。

      除了從結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)上考慮及增強(qiáng)密封等降低車輛噪聲的措施外，在車體內(nèi)部使用阻尼涂料是鐵路車輛降低噪聲另一個(gè)重要方法。如從德國進(jìn)口的軟臥、軟座客車，墻板內(nèi)側(cè)鋼板表面除了有專用的防銹涂層外，瀝青層阻尼涂料的厚度達(dá)5 mm 以上(基板厚度僅2 mm)。

      目前，我國鐵路機(jī)車和客車已大量應(yīng)用了阻尼涂料，有效減小了振動(dòng)和降低了噪音，其中鐵路機(jī)車用阻尼涂料的性能要求高于鐵路客車。機(jī)車上主要使用以各類乳液為成膜物的水性涂料，其中包括聚醋酸乙烯、苯丙、純丙乳液及乳化橡膠等；客車上多使用以瀝青為主的涂料，除阻尼性能外，多數(shù)還具有防腐蝕功能，主要品種有水乳化瀝青漿、橡膠瀝青漿和水溶性聚氨酯阻尼涂料等。

      5.2.2 RTV 防污閃涂料電力機(jī)車車頂設(shè)備中所采用的絕緣子分為硅橡膠復(fù)合絕緣子和瓷絕緣子兩大類，其中又以瓷絕緣子為主，如主絕緣子、電流互感器絕緣子、電壓互感器絕緣子、避雷器絕緣子等。這些設(shè)備污閃事故時(shí)有發(fā)生，特別是在環(huán)境污染嚴(yán)重的地區(qū)，污閃事故嚴(yán)重影響著機(jī)車的運(yùn)行。絕緣子發(fā)生污閃的原因之一是其表面的濕潤，瓷是親水性材料，污物本身也吸收水分，水使污物中的電解質(zhì)電離并在材料表面形成導(dǎo)電水膜，增大了外絕緣的表面電導(dǎo)率，最后導(dǎo)致放電。在絕緣子表面噴涂具有憎水絕緣性能的RTV(室溫硫化硅橡膠)防污閃涂料可有效地解決這一問題。

      室溫硫化硅橡膠具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、電絕緣性、耐候性、耐臭氧和透氣性，無毒無味，其最顯著的特點(diǎn)是室溫下無須加熱、加壓即可固化，使用很方便。RTV 涂料防污的主要機(jī)理是利用其憎水性和憎水遷移性，它首先使親水性的瓷表面變?yōu)樵魉�性的涂層表面，而污物落至表面后又利用涂層本身所�?dú)具的憎水遷移作用將憎水性遷移到污物表面，使絕緣子表面的污層也具有一定的憎水性能，其結(jié)果是使絕緣子表面保持較高的污層電阻，限制了泄漏電流的發(fā)展，防止絕緣子表面產(chǎn)生污閃。

      5.2.3 防滑涂料機(jī)車用防滑涂料是涂覆于機(jī)車外頂部的一種專用涂料，主要是為了保障機(jī)車維修人員檢修時(shí)行走安全，除具有防腐和防滑性能外，還要求其耐介質(zhì)性和抗高電壓擊穿性好。一般采用丙烯酸樹脂等為基料，配以粒徑小、能提高漆膜致密性且不易導(dǎo)電的顏填料，如硫酸鋇和高嶺土等，防滑砂粒材料一般選擇1～2 mm 的干燥河砂。