輪式裝甲車消音器用耐熱漆的研制與應(yīng)用

張德琪，廖周文，張敬元

（1.重慶鐵馬工業(yè)集團，重慶 400050；2.中國兵器第五九研究所，重慶 400039）

0 引言

輪式裝甲車連續(xù)行駛數(shù)百公里后，其消音器零件所涂覆的有機耐熱漆在受熱過程中，漆膜易出現(xiàn)變色、脫落，引起零件表面銹蝕，嚴(yán)重影響整車的外觀質(zhì)量，特別是在沿海地區(qū)銹蝕情況更為突出。為此，本研究針對消音器零部件所處工作環(huán)境，即在高溫（350～550℃）條件和交變溫度下，對原耐熱漆的原材料、工藝配方進行了優(yōu)化，采用環(huán)氧改性有機硅樹脂與低熔點玻璃粉相結(jié)合的復(fù)合技術(shù)，制備了環(huán)氧改性有機硅耐熱漆。提高漆膜在高溫環(huán)境下的使用穩(wěn)定性，并通過試驗摸索出納米級氧化鋁的添加量對漆膜抗開裂性和防腐性能的影響。從而攻克了長期以來消音器零部件耐熱涂層在高溫和交變溫度環(huán)境下易出現(xiàn)變色、脫落、銹蝕的質(zhì)量問題。驗證了新型耐熱漆施工方法的可行性。經(jīng)上車考核以及在QL××系列防爆車上的批量生產(chǎn)應(yīng)用表明，采用新型耐熱漆的消音器零件在高溫環(huán)境下未出現(xiàn)明顯變色（與標(biāo)準(zhǔn)色板相比）和起泡開裂現(xiàn)象。滿足了輪式裝甲車消音器零件的使用要求，為進一步提高輪式裝甲車的外觀質(zhì)量打下堅實的基礎(chǔ)。

1 耐熱漆的制備及技術(shù)指標(biāo)

1.1 耐熱漆的制備［1-2］

按配方量準(zhǔn)確稱取環(huán)氧改性有機硅樹脂、低熔點玻璃粉、納米氧化鋁、氧化鉻綠、鈷黑、助劑及溶劑等，先用高速分散機攪拌均勻，再用砂磨機研磨至細(xì)度達(dá)30 μm以下，最后用溶劑將固體分調(diào)整至（50±3）%，檢測合格后過濾，包裝。

1.2 技術(shù)指標(biāo)及檢測結(jié)果

環(huán)氧改性有機硅耐熱漆的性能指標(biāo)及檢測結(jié)果見表1。

表1 環(huán)氧改性有機硅耐熱漆的性能指標(biāo)及檢測結(jié)果Table 1 Performance index and test results of epoxy modified organic silicon heat-resistant paint

2 結(jié)果與討倫

2.1 配方組成及設(shè)計原則

有機硅耐熱漆一般由有機硅樹脂、耐高溫顏填料和相關(guān)助劑組成。有機硅樹脂因其硅氧鍵的鍵能較高，而具有優(yōu)異的熱氧化穩(wěn)定性，經(jīng)250℃加熱24 h后，硅樹脂失重僅為2%～8%，并且可在250℃下長期使用，短期使用溫度可高達(dá)300℃，但在350℃以上時，有機硅樹脂中的化學(xué)鍵會完全斷裂，致使漆膜出現(xiàn)粉化、開裂及脫落現(xiàn)象，無法滿足在500℃高溫條件下長期使用的要求。

鑒于上述原因，本配方中采用環(huán)氧改性有機硅樹脂與低熔點玻璃粉復(fù)合技術(shù)，選用熔融溫度在400～500℃的低熔點玻璃粉，在高溫條件下，伴隨有機硅樹脂的分解，玻璃粉開始熔融，形成一種無機硅酸鹽涂膜，逐步取代原有的有機涂膜，實現(xiàn)漆膜在高溫環(huán)境中由有機涂膜到無機涂膜的轉(zhuǎn)變，即“二次成膜”，該技術(shù)既保留了有機物常溫條件下易涂裝成膜的優(yōu)勢，又確保了環(huán)氧改性有機硅樹脂與低熔點玻璃粉的復(fù)合，除此之外，解決了有機硅樹脂需高溫烘烤固化的缺陷。本配方中引入含有環(huán)氧基團的有機硅樹脂，一方面，利用有機硅樹脂的耐熱特性，在高溫過程中，漆膜不會快速分解、脫落，給玻璃粉以充分的熔融時間，確保二次成膜的順利轉(zhuǎn)化；另一方面，利用環(huán)氧基團的高反應(yīng)活性，實現(xiàn)漆膜的常溫固化，有利于滿足對大型設(shè)備的涂裝應(yīng)用，并且可以顯著降低能耗。

2.2 漆膜抗開裂性的研究

考慮到裝甲車的使用環(huán)境多為東南沿海地區(qū)，雨水較多，在下雨天行駛時，排煙管處于交變溫度下，漆膜易出現(xiàn)開裂。為此，引入納米級氧化鋁對二次成膜的無機涂膜性能進行改進，降低無機涂層的彈性模量及熱膨脹系數(shù)。納米級氧化鋁用量對漆膜性能的影響見表2所示。

表2 納米級氧化鋁用量對漆膜性能的影響Table 2 The effect of amounts of nanometer alumina on the film properties

由表2可見，當(dāng)納米級氧化鋁用量達(dá)到8%時，漆膜的耐冷水沖擊性能得到明顯改善。針對3#與4#樣板進行全面的性能檢測發(fā)現(xiàn)，4#樣板的耐腐蝕性較差，鹽霧試驗僅為48 h，3#樣板可達(dá)到96 h。根據(jù)金屬腐蝕原理分析，隨著納米級氧化鋁添加量的增大，其在涂膜中所占體積增大，破壞了高溫條件下低溫熔融玻璃粉成膜的連續(xù)性，致使二次成膜的無機涂層致密性下降，從而使導(dǎo)電性離子易通過涂層表面到達(dá)金屬底材表面，引起金屬腐蝕。因此，配方中納米級氧化鋁的最佳用量為配方量的8%。

3 耐熱漆施工方法及上車考核批量應(yīng)用情況

3.1 耐熱漆的施工方法

該新型耐熱漆已于2014年6月在某輪式防爆車消音器零件表面進行了涂裝，其施工方法要點如下：

（1） 涂裝前，對零件采取噴砂處理，經(jīng)噴砂處理后的零件應(yīng)達(dá)到表面呈淡灰色，無光澤，不允許有漏噴現(xiàn)象及可見的油污和異物。

（2） 涂裝耐熱漆：可采取噴涂（適用于批量性的涂裝）或刷涂（適用于少量修補）施工。噴涂需控制的工藝參數(shù)為：噴涂壓力、噴涂距離、走槍速度；刷涂控制要點為：先斜后直、先上后下、先左后左、縱橫施涂。

（3） 耐熱涂層質(zhì)量要求：底漆漆膜應(yīng)完整均勻，漆膜干透，附著力良好；面漆漆膜應(yīng)完整均勻，色調(diào)一致，涂層在受熱的情況下，不應(yīng)起泡和脫落，允許有輕微變色。漆膜厚度盡可能薄些，總厚度控制在65 μm以下。

3.2 上車考核及批量應(yīng)用的情況

涂覆軍綠色新型耐熱漆的首件消音器，在某輪式防爆車樣車上進行連續(xù)300 kM跑車試驗后，觀察消音器零件表面涂層，發(fā)現(xiàn)未出現(xiàn)起泡和脫落現(xiàn)象，顏色變化不大（與耐熱漆標(biāo)準(zhǔn)色板相比）。

該新型耐熱漆已在QL××系列防爆車06組消音器零件上進行了批量生產(chǎn)和應(yīng)用，滿足輪式裝甲車消音器零部件在高溫環(huán)境下的使用要求，提高了整車的外觀質(zhì)量。消音器涂覆新型耐熱漆前后的外觀效果圖見圖1。

4 結(jié)語

通過對耐熱漆的原材料及工藝配方的優(yōu)化，以及納米級氧化鋁的使用，制備了環(huán)氧改性有機硅耐熱漆。經(jīng)相關(guān)試驗驗證，它能滿足漆膜的耐熱性，提高了漆膜在交變溫度下的抗開裂性能。

圖 1 消音器涂覆前后的外觀效果圖Figure 1 The appearance effectiveness of the silencer before and after coating

該新型耐熱漆已批量用于QL××系列防爆車06組消音器零件，其不僅能滿足輪式裝甲車消音器零部件耐高溫使用環(huán)境的要求，而且驗證了其施工方法的可行性，該施工方法已成功申報了國防技術(shù)專利。

該新型耐熱漆在輪式裝甲車消音器零部件上的應(yīng)用，在國內(nèi)裝甲產(chǎn)品上尚屬首例，具有廣闊的應(yīng)用前景。

［1］陳鐸恩.涂料工業(yè)，1987.

［2］高南，華家棟，俞善慶，等.特種涂料［M］．上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社地，1984.