高速铁路接触网零部件止动垫片锈蚀分析及防腐改进

牛致森

（中铁建电气化局集团轨道交通器材有限公司，江苏 常州 213179）

不锈钢的耐蚀机理为钝化膜理论，Cr 的含量最低要求为10.5%，Cr 含量直接关系不锈钢材料的抗腐蚀性，材料在环境中表面形成明显的Cr2O3，连续的保护性薄膜可以有效抑制腐蚀发生，在破坏时也具备一定的自然修复功能。目前，国内止动垫片的材质采用牌号06Cr19Ni10 不锈钢板材，厚度1～1.5mm 。止动垫片是高速铁路接触网零部件的配件之一，在零件服役过程中，为防松止动起到关键作用，使用形式丰富多样，安装位置遍布广泛。

1 锈蚀止动垫片情况

接触网零部件止动垫片材质为06Cr19Ni10 不锈钢，根据产品不同特点，采用1 ～1.5mm 厚板材进行冷冲压成型工艺，在工厂实施批量化生产，如图1。成型后与接触网零件其他配件进行成品装配。装配成品后，运往施工现场进行接触网安装，安装工具主要为扭矩扳手，安装于接触网各个区域位置，服役环境为沿线露天高空或隧道内高空。根据4 件锈蚀零件观察，锈蚀颜色为黄褐色迹象，颜色面积较小，大多处于垫片边缘处，如图2。

图1 止动垫圈形式样貌

图2 止动垫圈锈蚀样貌

2 锈蚀零件失效分析

2.1 宏观形貌分析

腐蚀又可分为均匀腐蚀或全面腐蚀与局部腐蚀，止动垫片整体光亮，有明显在扭矩施力后轻微变形的痕迹，边缘部位可见存在明显的黄褐色迹象，迹象面积较小，且局部有擦伤痕迹，如图2。

2.2 能谱分析

一般说来，奥氏体不锈钢含有较高的铬、镍含量，组织为奥氏体与其他类不锈钢相比，是耐腐蚀最好的一类。通过斑痕处能谱分析，斑痕处可见Cl-、S2-等腐蚀性元素，4 件产品斑痕处均有Al 元素存在，且斑痕处均有擦伤痕迹。以1#零件为例，锈蚀物含有Cl、O、Na、Ca、Al、S 等元素，其中，Cl 元素为不锈钢腐蚀敏感元素。

2.3 微观形貌分析

通过对斑痕处微观分析，如图3，截面金相未见明显腐蚀坑，说明基体并未发生显著腐蚀。如图4，斑痕处未见明显蚀坑，正常处样貌平整光滑，斑痕处擦伤痕迹明显，正常处与擦伤处组织相同，均为奥氏体，组织形态正常。

图3 200X 1#斑痕处截面组织

图4 2#斑痕处微观形貌

2.4 服役环境分析

（1）酸性、含铁红壤影响原因。长江以南低山丘陵的红色土壤含铁，酸性强，土质黏重，成分中的Fe2O3最不易溶解，雨水后结晶一层层包覆在黏粒外表面，形成一个个的粒团，不易被雨水冲刷，堆积一定程度形成了铁锈。

（2）排放大气影响原因。经过统计沿线有砖厂、水泥厂、造纸厂等大气污染物排放工厂19 家，大气污染物对金属的腐蚀影响极为重要，如SO2、NOx、O3、CO2、有机卤代烃等。

2.5 结果与讨论

通过以上4 方面进行分析研究，结果如下：（1）止动垫圈部分腐蚀区含有Cl-、S2-局部等腐蚀性元素，4 件产品斑痕处可见擦伤痕迹；（2）截面金相未见明显腐蚀坑，组织形态也均为奥氏体；（3）通过专业检测机构对现场土壤与空气进行检测，检测结果显示，土壤中铁、铝元素含量较高，空气中的硫酸雾、氯化氢成分均超标。

3 制定优化方案

经过腐蚀机理分析，综合材料特性与服役环境特点，在不改变材料牌号的基础上主要通过清洗脱脂等方式将加工后的零件进行清洗，去除杂物油渍，研磨去除加工后的边缘毛刺以及冷加工造成的应力，再进行表面处理，致使表面具备更加耐腐蚀与耐破损的能力，主要制定三种表面处理优化方案，通过实验对比，选择最佳方案。

4 优化方案实施

方案1：脱脂——活化——光折——清冼——烘干。脱脂把工件表面黏附物质以及工件在加工过程中所黏附的油性脏物高效的去除脱离彻底。活化去除表面影响镀层结合强度的物质，为镀层与集体金属间的良好结合提供有利条件。

方案2：清洗——研磨——酸洗——钝化——中和处理——清洗——烘干。清洗后放磨料研磨液，光亮剂、草酸浓度为12.5%，洗洁精、烧碱等，震动研磨50min，用不锈钢钝化液，用水稀释，浸渍10min 进行钝化。

5 效果验证

根据以上方案,每种优化方案选择止动垫圈样品按照GB/T10125-2012 进行试验，并满足最长试验时间500h，出现腐蚀面积占全部表面积的比例≤5%的要求。经过500h，没有出现锈蚀。对比方案2 效果差于方案1 效果。严格按照要求安装在模拟线路上，检查发现，12个月没有锈蚀出现，其中，方案1 优化处理的止动垫片表面效果最佳。

6 结语

经过分析，确定了止动垫片是因为受到外部力量的擦伤在恶劣服役环境中，黏附着来自土壤中、大气中、工具上的腐蚀元素，造成未出现基体性腐蚀的浅表层腐蚀痕斑。通过三种表面处理优化方案的实施对比，确定“脱脂——活化——光折——清冼——烘干”流程的防腐方案进一步增强了防腐功能，大大提高了不锈钢产品防腐效果与服役寿命，可慢慢推广到行业内同类产品的防腐提升。