铁路货车新型涂覆材料选型浅析

吴春梅，龙武国

摘  要：阐述我国铁路货车车体涂覆材料的发展历程，分析目前铁路货车体系存在的问题及铁路货车涂料发展趋势，浅析铁路货车新型涂料选型。

关键词：铁路货车 涂覆材料  新型涂料

目前，我国铁路货车拥有辆达近百万辆，车体所用结构材料主要以耐候钢为主，主要采用涂料涂装的方式对其进行防护。由于车辆的结构材料和运用条件变化，对车体的防护方法及涂料和涂装的要求也在不断改变。

1.我国铁路货车车体涂覆材料发展历程

铁路货车车体内壁与货物接触，防腐保护措施主要是在表面涂覆有机保护涂层，以漆膜隔离金属构件和腐蚀介质，从而起到保护金属构件的作用。我国铁路货车用涂料大致经历了4个发展过程：（1）普通酚醛和醇酸类涂料：是上世纪90年代以前常用产品。（2）厚浆型醇酸漆：我国于1988年研制成功货车用厚浆醇酸漆，90年代后，新造和厂修货车均使用厚浆型醇酸漆。（3）环氧云铁底漆+醇酸/环氧玻璃鳞片面漆体系和环氧底漆+聚氨酯/环氧玻璃鳞片面漆体系：由于以上两种涂装体系具有成膜质量高，使用时间长，作业效率高等优点，自2000年开始在国内铁路货车大量采用。（4）水性防腐涂料：水性涂料可显著降低挥发性有机物(VOC)的排放量，改善传统溶剂型涂料在运用过程中易燃易爆、毒性大、危害环境的三大不足。目前我国在铁路货车上已经广泛应用水性涂料。

2  目前货车车体涂装体系存在的问题

目前，我国铁路敞车、平车、棚车等车型主要使用铁路货车水溶性底漆、水溶性面漆的涂装体系，漆膜总厚度按100μm进行控制；罐车使用铁路货车水溶性底漆、水溶性银粉面漆，漆膜总厚度按80μm进行控制。水溶性底、面漆通常为单组份丙烯酸体系或醇酸体系，防腐蚀能力、耐摩擦能力、耐冲击能力弱，涂层在使用过程中破损失效，进而导致金属快速腐蚀。

现阶段，铁路货车使用的水溶性涂层配套体系在环保性上非常优异，但不能充分满足我国铁路货车现有使用工况下的防腐、耐磨需要。受限于现有水性配套体系的施工性能，很难通过增加现有水性体系涂层厚度的方式提升涂层的防腐耐磨能力，有必要研究采用新型的涂层体系，提高货车车体的防腐能力。

图2-1  铁路敞车车体内壁腐蚀情况

三、铁路货车车体新型涂装体系选型分析

3.1货车车体新型涂装体系选型原则

根据铁路货车的使用环境、装载工况及法律法规方面的要求，选择货车车体新型涂装体系时应遵循以下原则：

（1）应适应我国气候特点。我国幅员辽阔，地势西高东低，南北气候温差大。新型涂料需要具有优异的耐热性、耐温变性、耐低温冲击性等。

（2）优良的耐腐蚀性。铁路车辆在运行过程中，会经受大气腐蚀、化工腐蚀、细菌腐蚀、应力腐蚀、杂散电流腐蚀等多种组合模式的腐蚀。按现行的检修规则，厂修时车体抛丸后重新涂装，因此，在一个厂修期内，车体涂装应具有良好的性能，防止车体发生金属腐蚀。

（3）具有良好的耐磨、耐冲击性能。这样在车辆装载、运输货物的过程中，避免因磕碰、摩擦造成的涂层破损、脱落，防止腐蚀介质渗透至车体金属表面，形成严重的化学腐蚀。

（4）具有优良的涂装工艺性。为适应新造铁路货车大批量生产制造的特点，新型涂料本身需要具备优异的厚涂性、流平性、干燥性能等，同时新型涂料应施工便捷，不需额外的作业场地，不大幅改变现有涂装作业流程。

（5）符合我国环保法规要求。根据国家环保法规的规定及中车公司在铁路车辆上推广使用水性涂料的要求，在选择防腐性更为优异的涂覆材料时，需要首先考虑涂料VOC含量的问题，使用绿色涂料、环保涂料。

（6）较好的经济性。根据铁路货车的实际运用情况，需要从全寿命周期的角度分析经济性。

3.2 货车车体新型涂装体系选型分析对比

在工业重防腐领域，溶剂型高固含量涂料发展最为成熟，可选择性相对广泛。对于铁路货车相对恶劣的使用环境，特别时车厢内部需要足够厚度的涂覆材料才能经得起磕碰、摩擦等损伤，多数水性涂料无法满足相关要求，相对较为适合的是聚脲涂料与无溶剂涂料，相对于聚脲涂层，无溶剂涂料在厚度控制、涂层外观、耐候能力方面更有优势，与其他防腐材料相比，无溶剂涂料的经济性与环保性都很优异，见表3-1、表3-2，无溶剂涂料的各项指标较为平衡，可以实现车体钢结构在寿命周期内全面减少基材截换的目标。

表3-1  各种涂料性能及成本对比分析

涂料 类型	防腐性、耐候性能	耐磨、耐冲击、耐化学品性能	环保性	工艺性	成本
水溶性涂料	防腐性能中等、耐候性能中等	耐磨性、耐冲击性、耐化学品性难以满足敞车内壁需要	水溶性涂料VOC排放低	采用高压喷涂，施工方便，但干燥时间长，适合大批量生产。	价格中等
无溶剂涂料	防腐性能优异、耐候性能优异	耐磨、耐冲击、耐化学品性能优异	溶剂参与成膜，基本不产生VOC	需要专用设备进行施工	价格较贵，但因其固含量高，仍具备一定的性价比
聚脲涂料	常规聚脲涂料防腐性能好，耐候性差	耐磨、耐冲击、耐化学品性能优异	VOC排放很低	需要专用设备进行施工	传统聚脲已具有一定性价比，新一代聚脲价格较贵
聚苯胺涂料	具有优异的防腐性能，耐候性能	耐磨性能、耐冲击性能相对于普通涂料提升不大，耐化学品性能优异	水性聚苯胺重防腐涂料VOC排放低	涂装施工性能与常规涂料差异不大	不同配方品牌的聚苯胺涂料价格与性能差异很大，现阶段已具备一定的性价比
石墨烯材料	在涂料中添加石墨烯后，防腐耐候性能提升较大。	石墨烯材料可以在不增加涂层厚度的情况下有效提升耐磨、耐冲击能力。	环保性能与常规涂料相同	涂装施工性能与常规涂料差异不大	现阶段石墨烯材料价格昂贵，性价比不足，随着石墨烯技术的逐步成熟应用成本会大幅下降

表3-2  现车用水性涂装体系与无溶剂涂装体系性能指标对比

序号	性能指标	水性涂装体系（现车用）	无溶剂涂装体系
1	VOC	单组份水性涂料VOC含量大部分≤60g/L，部分水性涂料≤30g/L	无溶剂涂料VOC含量≤30g/L，主型无溶剂涂料≤5g/L
2	不挥发物含量	≥55%	≥98%
3	单次施工成膜厚度	30μm～60μm	车外60μm～180μm 车内300μm～1200μm
4	干燥时间	表干≤2h，实干≤16 h	车外涂层：表干≤1h，实干≤12 h 车内涂层：表干5min，实干≤1 h
5	附着力	划格法≤1级 拉开法≥5 MPa	车外涂层：拉开法≥8MPa 车内涂层：拉开法≥15MPa
6	耐盐雾	≥720h	≥1440h
7	耐人工加速老化试验	500h≤2级	1000h≤1级
8	耐介质能力	车内水性涂层能满足3%H2SO4、2%NaOH经72h测试无起泡、无开裂、无锈蚀、无剥落的要求	车内无溶剂涂层能满足10%H2SO4、10%NaOH、 3%NaCl经720h测试无起泡、无开裂、无锈蚀、无剥落的要求
9	耐低温冲击性（-40±2℃，4h）	无破裂	无破裂
10	抗冲击性（20±5℃），J	2.6J无漏点	10J无漏点
11	存储要求	水性涂料对存储条件有一定要求：气温不得低于0℃，部分水性涂料贮存温度不能低于5℃。	对材料存储、涂装前处理无特殊要求。
12	施工要求	5℃～40℃，需多道施工。	施工温度范围-10℃～45℃，每种涂层一次施工即可达到膜厚。
13	涂装设备	高压无气喷涂机等	双组份自动配比喷涂机等

3.3无溶剂涂料

无溶剂涂料漆膜平整致密、坚韧耐磨，附着力强，抗雨水渗透性好，具有优异的耐腐蚀性和耐化学品性能，可以为处于严苛腐蚀环境下的部件提供长效防护。无溶剂涂料非常适合敞车、漏斗车等铁路货车内部涂层，可以有效避免车内墙板、地板、漏斗板、车门板、下侧梁等部件因煤炭腐蚀和水汽侵蚀等原因造成的快速腐蚀，有效减少车体钢结构截换。

四 结束语

通过以上分析，以及涂料的指标对比研究，在各型涂料中，无溶剂涂料具有优良的耐腐蚀性、耐磨性和极低的VOC排放，能够较好地适应铁路货车使用环境和装载工况，较现有的水溶性涂装体系，对车体金属材料具有更好的防护能力和保护作用，对腐蚀严重的车型而言，具有较好的经济性。

参  考  文  献

[1]杨松柏. 铁路货车用涂料的发展沿革.中国铁路，2008

[2]杨松柏. 铁路机车车辆用涂料现状.中国涂料，2001

作者简介：吴春梅（1986.2-），女，汉族，山西忻州，大学本科，高级工程师，研究方向：铁路车辆设计开发技术研究。