轮式装甲车消音器用耐热漆的研制与应用

张德琪，廖周文，张敬元

（1.重庆铁马工业集团，重庆 400050；2.中国兵器第五九研究所，重庆 400039）

0 引言

轮式装甲车连续行驶数百公里后，其消音器零件所涂覆的有机耐热漆在受热过程中，漆膜易出现变色、脱落，引起零件表面锈蚀，严重影响整车的外观质量，特别是在沿海地区锈蚀情况更为突出。为此，本研究针对消音器零部件所处工作环境，即在高温（350～550℃）条件和交变温度下，对原耐热漆的原材料、工艺配方进行了优化，采用环氧改性有机硅树脂与低熔点玻璃粉相结合的复合技术，制备了环氧改性有机硅耐热漆。提高漆膜在高温环境下的使用稳定性，并通过试验摸索出纳米级氧化铝的添加量对漆膜抗开裂性和防腐性能的影响。从而攻克了长期以来消音器零部件耐热涂层在高温和交变温度环境下易出现变色、脱落、锈蚀的质量问题。验证了新型耐热漆施工方法的可行性。经上车考核以及在QL××系列防爆车上的批量生产应用表明，采用新型耐热漆的消音器零件在高温环境下未出现明显变色（与标准色板相比）和起泡开裂现象。满足了轮式装甲车消音器零件的使用要求，为进一步提高轮式装甲车的外观质量打下坚实的基础。

1 耐热漆的制备及技术指标

1.1 耐热漆的制备［1-2］

按配方量准确称取环氧改性有机硅树脂、低熔点玻璃粉、纳米氧化铝、氧化铬绿、钴黑、助剂及溶剂等，先用高速分散机搅拌均匀，再用砂磨机研磨至细度达30 μm以下，最后用溶剂将固体分调整至（50±3）%，检测合格后过滤，包装。

1.2 技术指标及检测结果

环氧改性有机硅耐热漆的性能指标及检测结果见表1。

表1 环氧改性有机硅耐热漆的性能指标及检测结果Table 1 Performance index and test results of epoxy modified organic silicon heat-resistant paint

2 结果与讨伦

2.1 配方组成及设计原则

有机硅耐热漆一般由有机硅树脂、耐高温颜填料和相关助剂组成。有机硅树脂因其硅氧键的键能较高，而具有优异的热氧化稳定性，经250℃加热24 h后，硅树脂失重仅为2%～8%，并且可在250℃下长期使用，短期使用温度可高达300℃，但在350℃以上时，有机硅树脂中的化学键会完全断裂，致使漆膜出现粉化、开裂及脱落现象，无法满足在500℃高温条件下长期使用的要求。

鉴于上述原因，本配方中采用环氧改性有机硅树脂与低熔点玻璃粉复合技术，选用熔融温度在400～500℃的低熔点玻璃粉，在高温条件下，伴随有机硅树脂的分解，玻璃粉开始熔融，形成一种无机硅酸盐涂膜，逐步取代原有的有机涂膜，实现漆膜在高温环境中由有机涂膜到无机涂膜的转变，即“二次成膜”，该技术既保留了有机物常温条件下易涂装成膜的优势，又确保了环氧改性有机硅树脂与低熔点玻璃粉的复合，除此之外，解决了有机硅树脂需高温烘烤固化的缺陷。本配方中引入含有环氧基团的有机硅树脂，一方面，利用有机硅树脂的耐热特性，在高温过程中，漆膜不会快速分解、脱落，给玻璃粉以充分的熔融时间，确保二次成膜的顺利转化；另一方面，利用环氧基团的高反应活性，实现漆膜的常温固化，有利于满足对大型设备的涂装应用，并且可以显著降低能耗。

2.2 漆膜抗开裂性的研究

考虑到装甲车的使用环境多为东南沿海地区，雨水较多，在下雨天行驶时，排烟管处于交变温度下，漆膜易出现开裂。为此，引入纳米级氧化铝对二次成膜的无机涂膜性能进行改进，降低无机涂层的弹性模量及热膨胀系数。纳米级氧化铝用量对漆膜性能的影响见表2所示。

表2 纳米级氧化铝用量对漆膜性能的影响Table 2 The effect of amounts of nanometer alumina on the film properties

由表2可见，当纳米级氧化铝用量达到8%时，漆膜的耐冷水冲击性能得到明显改善。针对3#与4#样板进行全面的性能检测发现，4#样板的耐腐蚀性较差，盐雾试验仅为48 h，3#样板可达到96 h。根据金属腐蚀原理分析，随着纳米级氧化铝添加量的增大，其在涂膜中所占体积增大，破坏了高温条件下低温熔融玻璃粉成膜的连续性，致使二次成膜的无机涂层致密性下降，从而使导电性离子易通过涂层表面到达金属底材表面，引起金属腐蚀。因此，配方中纳米级氧化铝的最佳用量为配方量的8%。

3 耐热漆施工方法及上车考核批量应用情况

3.1 耐热漆的施工方法

该新型耐热漆已于2014年6月在某轮式防爆车消音器零件表面进行了涂装，其施工方法要点如下：

（1） 涂装前，对零件采取喷砂处理，经喷砂处理后的零件应达到表面呈淡灰色，无光泽，不允许有漏喷现象及可见的油污和异物。

（2） 涂装耐热漆：可采取喷涂（适用于批量性的涂装）或刷涂（适用于少量修补）施工。喷涂需控制的工艺参数为：喷涂压力、喷涂距离、走枪速度；刷涂控制要点为：先斜后直、先上后下、先左后左、纵横施涂。

（3） 耐热涂层质量要求：底漆漆膜应完整均匀，漆膜干透，附着力良好；面漆漆膜应完整均匀，色调一致，涂层在受热的情况下，不应起泡和脱落，允许有轻微变色。漆膜厚度尽可能薄些，总厚度控制在65 μm以下。

3.2 上车考核及批量应用的情况

涂覆军绿色新型耐热漆的首件消音器，在某轮式防爆车样车上进行连续300 kM跑车试验后，观察消音器零件表面涂层，发现未出现起泡和脱落现象，颜色变化不大（与耐热漆标准色板相比）。

该新型耐热漆已在QL××系列防爆车06组消音器零件上进行了批量生产和应用，满足轮式装甲车消音器零部件在高温环境下的使用要求，提高了整车的外观质量。消音器涂覆新型耐热漆前后的外观效果图见图1。

4 结语

通过对耐热漆的原材料及工艺配方的优化，以及纳米级氧化铝的使用，制备了环氧改性有机硅耐热漆。经相关试验验证，它能满足漆膜的耐热性，提高了漆膜在交变温度下的抗开裂性能。

图 1 消音器涂覆前后的外观效果图Figure 1 The appearance effectiveness of the silencer before and after coating

该新型耐热漆已批量用于QL××系列防爆车06组消音器零件，其不仅能满足轮式装甲车消音器零部件耐高温使用环境的要求，而且验证了其施工方法的可行性，该施工方法已成功申报了国防技术专利。

该新型耐热漆在轮式装甲车消音器零部件上的应用，在国内装甲产品上尚属首例，具有广阔的应用前景。

［1］陈铎恩.涂料工业，1987.

［2］高南，华家栋，俞善庆，等.特种涂料［M］．上海：上海科学技术出版社地，1984.