一種用于動車車頭的涂層組合的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于涂層技術領域，具體涉及一種用于動車車頭的抗沖蝕涂層組合。
【背景技術】
[0002]隨著現代列車的普遍提速，動車組的速度高達300km/h，加之運行環境復雜(揚沙、浮塵等)，沖蝕磨損已成為車頭涂層主要破壞與損傷模式。
[0003]現有車頭出于抗沖蝕及美觀等因素，采用統一噴涂方式，在車頭制備聚氨酯面漆/中漆/聚酯膩子/環氧樹脂底漆系復合涂層。
[0004]但實際情況是車頭的不同部位，如車頭尖端、斜面，受沖蝕角度相差較大，導致動車運行時涂層沖蝕磨損機制不同，以車頭為例，車頭尖端主要受正面撞擊，因此容易產生變形及裂紋而磨損，而斜面主要受粒子劃擦而造成磨損。目前的車頭的涂層不能滿足現有的要求，統一噴涂的聚氨酯面漆/中漆/聚酯膩子/環氧樹脂底漆系涂層在運行過程中涂層磨損嚴重，需要統一更換涂層，因此運營成本較高。
[0005]因此需要對車頭不同位置的涂層進行設計，使得其運營時壽命接近，減少因某些部位磨損程度嚴重，必須將車頭涂層統一更換造成的浪費。
[0006]針對這一現狀，本發明提出一種用于車頭不同部位的抗沖蝕涂層組合。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種用于動車車頭表面的涂層組合。所述涂層組合相比原有涂層體系，沖蝕磨損率降為原有的1/3，涂層整體使用壽命提高了 3倍左右。
[0008]具體的說，所述用于動車車頭表面的涂層組合包括位于車頭尖端部位的改性聚氨酯樹脂復合涂層，以及位于車頭斜面部位的硬質陶瓷涂層。
[0009]其中，所述車頭尖端部位為車頭前端可拆卸部分，如圖1所示，一般是車頭最尖端為起點，向車身方向延伸約I米的范圍；
[0010]所述改性聚氨酯樹脂復合涂層的厚度為60-500 μ m，優選100-300 μ m。
[0011]所述的車頭斜面部位為除前端可拆卸部分以外的其他迎風面部位，如圖1所示，基本上其入射角度在45°以下(不包括45° );
[0012]所述改性聚氨酯樹脂復合涂層是一類高韌性涂層，其特點是對正面沖擊不敏感，對斜面沖擊非常敏感，發明人經過研宄發現，車頭承受正面沖擊位置的部位可采用這種涂層，所述的改性聚氨酯樹脂復合涂層可選用現有的聚氨酯/聚酯膩子/環氧底漆系復合涂層，更優選改性聚氨酯/聚氨酯/環氧底漆系復合涂層。
[0013]具體的說，現有的聚氨酯/聚酯膩子/環氧底漆系復合涂層，其具體為雙組分聚氨酯面漆60um+雙組分聚氨酯中漆30um+不飽和聚酯膩子l_2mm+雙組分環氧底漆60um。
[0014]發明優選的改性聚氨酯復合涂層的厚度優選為150-250 μπι。
[0015]所述改性聚氨酯復合涂層由下述涂層組成，各涂層的厚度以干膜厚度計:80-120 μπι厚度的改性聚氨酯面漆，20-40 μπι厚度的雙組份聚氨酯中漆和50-80 μπι的雙組分環氧樹脂底漆。
[0016]更優選的，所述改性聚氨酯復合涂層由下述涂層組成:100 μπι厚度的改性聚氨酯面漆，30 μ m厚度的雙組份聚氨酯中漆和60 μ m(干膜厚度)的雙組分環氧樹脂底漆。
[0017]其中，所述雙組分環氧樹脂底漆由環氧樹脂，溶劑、助劑、填充劑、分散劑以及聚酰胺固化劑組成；具體為質量分數如下:環氧樹脂50-70%，溶劑和助劑10-20%，分散劑1-5%，填充料1-5%，固化劑10-15%等。
[0018]其中，所述的環氧樹脂可以選擇雙酚A型環氧樹脂；
[0019]所述的溶劑可選用本領域常用的溶劑，如乙醇等，本發明選用乙醇。
[0020]所述助劑選用催干劑或增韌劑。所述催干劑選用二氧化錳或醋酸鉛；所述增韌劑選用鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯；
[0021]所述分散劑選用適合分散主成分的分散劑，如娃酸鹽類(LBCB-1)分散劑。
[0022]所述填充料選用本領域常用的填充料，本發明選用鈦白粉；
[0023]所述的聚酰胺固化劑選用粘度10000-18000mpa.s./40°C的固化劑。
[0024]其中，所述雙組分聚氨酯中漆可選用聚酯樹脂、丙烯酸樹脂及相應的助劑以及溶劑調制而成；具體為質量分數如下:聚酯樹脂10-30%，丙烯酸樹脂20-40%，異佛爾二異氰酸酯15-20%，醋酸丁酯5-10%，分散劑0.1-1%等。
[0025]其中，所述的聚酯選用氨基樹脂交聯固化的飽和聚酯樹脂；
[0026]所述的丙烯酸樹脂選用分子量一般為75000?120000的熱塑性丙烯酸樹脂；
[0027]所述異佛爾二異氰酸酯用作固化劑，可采用本領域常用的異佛爾二異氰酸酯。
[0028]所述醋酸丁酯用作溶劑，其能夠在涂料涂膜以后迅速揮發。
[0029]所述分散劑可選用適合分散主成分的分散劑，如娃酸鹽類(LBCB-1)分散劑。
[0030]其中改性聚氨酯面漆為在聚氨酯材料中引入長鏈聚醚、聚酯鏈段并以此噴涂的面漆，其韌性較原有涂層有極大提高；具體質量分數為:聚酯樹脂10-30%，丙烯酸樹脂20-40 %,己二異氰酸酯15-20%，醋酸丁酯5-10%，長鏈聚醚樹脂3_5%，長鏈聚酯樹脂3-5%等。
[0031]其中，各原料的選擇均可采用本領域常用的原料，特別是上文中提及的各種原料的選擇。
[0032]長鏈聚醚樹脂選用碳原子數為500-1000的聚醚樹脂；
[0033]長鏈聚酯樹脂選用碳原子數為500-1000的聚酯樹脂；
[0034]所述硬質陶瓷涂層為金屬陶瓷涂層，可采用各種硬度高于900Hv的金屬陶瓷涂層，如W-Co、Al2O3-T12, WC-CoCr等金屬陶瓷；所述金屬陶瓷涂層的厚度與復合樹脂涂層的厚度一致；涂層方法可選用本領域常用的方法，如熱噴涂等；
[0035]優選的，所述金屬陶瓷涂層的厚度為80-200 μπι ;更優選80-120 μπι。
[0036]本發明所述的硬質陶瓷涂層選用WC-Co金屬陶瓷；其中WC-Co金屬陶瓷中的WC含量一般為88% ;Co含量一般為12% ;這樣的WC-Co金屬陶瓷的硬度大于ΙΟΟΟΗν。
[0037]所述WC-Co金屬陶瓷涂層的厚度為80-200 μm ;更優選80-120 μπι。
[0038]采用熱噴涂方法將WC、Co粉末通過高溫熔化后噴射到鋁合金基體表面形成金屬陶瓷涂層；所述的熱噴涂方法可采用本領域常用的超音速火焰噴涂等，具體的方法是將WC粉末和金屬Co粉混合物經過高速火焰熱噴涂系統，熱熔后，金屬液體包裹WC顆粒，噴涂在基材上，WC形成陶瓷相，含金屬彌散相，得到涂層。
[0039]根據動車車頭的調研資料(如圖1所示)，車頭尖端部位在運行時受沖蝕的入射角度接近90°，車頭斜面部位在運行時受沖蝕的入射角度在30°左右；在此基礎上，發明人對改性聚氨酯復合涂層進行了不同入射角度下的沖蝕磨損率的實驗，得到復合涂層沖蝕磨率隨入射角度的變化曲線(如圖2)，研宄發現隨著入射角度的變化，改性聚氨酯涂層的沖蝕磨損有很大的變化，其30°入射的沖蝕磨損最大，沖蝕磨損率為0.25mm3/g，而對于90°入射的正面沖擊不敏感，其沖蝕磨損率僅為0.08mm3/g，在30°入射時的是90°入射時(0.08mm3/g)的 3 倍以上。
[0040]發明人對各種耐蝕涂層進行了各種研宄，發現金屬陶瓷涂層具有與現有的改性聚氨酯涂層完全不同的沖蝕磨損特點，以WC-Co金屬陶瓷為例，通過沖蝕實驗得到復合涂層沖蝕磨率隨入射角度的變化曲線見圖3，其沖蝕磨損隨著入射角度的提高而增加，其對斜面沖擊不敏感，對正面沖擊非常