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功能性氧化膜在轨道交通中的应用
  • 作者:今日轨道交通网
  • 来源:高速铁路与轨道交通
  • 发布时间:2018.12.25

铝表面功能性氧化膜,是近年来在工程应用领域中出现频率越来越高的新术语。前几年,许多承包海外的轨道交通项目,如车厢、逃生梯以及集成度高的信号机等,我们还会对此存在概念和理解上的偏差,项目的实施和交付带来诸多不利的影响;而国内的总包商、设计院、业主对其了解也并不多。

铝合金在其力学性能达到满意之后,随之而来的是铝合金表面功能性氧化膜满足使用的问题。产品寿命(也称耐用性)是衡量是否可取的关键指标,如门轨开合的次数、脚踏板表面氧化膜的磨损时间、铸铝座椅腿与罩板的防腐程度、行李架的耐磨性等。因此,如何确保铝合金在与各种轻量化材料的竞争中,尤其在与各种复合材料,特别是碳纤维材料的竞争中保持不败,解决铝合金表面转化膜的功能性应用,换言之,关注表面功能性氧化膜的开发才是问题的关键。

1、关于功能性铝氧化膜

铝表面功能性氧化膜是指铝表面氧化膜通过在成膜过程中,将带有某种功能性的物质,通过弥散加入氧化膜本体或填充进入氧化膜微孔中,使氧化膜产生超出常规氧化膜的物理性能、耐受性、适用性等,这既是功能性氧化膜。具体应用在轨道交通系统中,功能性氧化膜可有效解决自润滑性、抗磨性、电绝缘性、防腐性、耐污染性及噪音大等问题,确保设施的使用寿命,减少维修次数,对保障高速铁路机车的平稳运行至关重要。

2、功能性氧化膜的成膜机理

2.1 以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中,利用电解作用,使其表面形成氧化铝薄膜的过程,称为铝及铝合金的阳极氧化。

2.2 以独到的电解工艺,如向电解液中掺入不溶粉体和胶体、一次成膜多次电解等可获得功能性氧化膜。

2.3 利用氧化膜微孔的吸附活性,将功能性物质填充、改性、封闭至孔内,以及利用阻挡层的PN结特性进行交流电解,将金属沉积在微孔中,形成带有更多功能性的复合功能性氧化膜。

3、铝表面功能性氧化膜在轨道交通方面的应用:

铝表面功能性氧化膜被轨道交通车厢各类铝合金部件所需要:

3.1 铝合金门轨表面--自润滑氧化膜

三泳自润滑氧化膜一种是将润滑剂或低剪切力金属充填在氧化膜的微孔中,生成自润滑氧化膜,该膜的摩擦系数值可达到0.3以下,使得门轨开关润滑无声;另一种工艺是将纳米级粉体掺入氧化膜,以降低摩擦系数。

自润滑氧化膜广泛应用于各种门轨及摩擦副表面,高铁门轨已早有应用。

3.2 铝合金行李架、脚踏板--抗磨氧化膜

抗磨氧化膜与传统的硬质氧化膜极容易混淆,但是,抗磨氧化膜并不硬,同样硬质氧化膜的抗磨性也并不好。三泳抗磨氧化膜是通过对传统阳极化成膜的变革,将纳米级难溶化合物粉体在特种电解电源帮助下分散至氧化膜组织中,使得氧化膜组织得以改变,键合力增强较薄的氧化膜就可具有很强的耐磨性。

中国有色研究院检测结果:抗磨氧化膜较硬质氧化膜喷砂磨耗值高出一倍。

此膜应用于高铁行李架、脚踏板及窗帘底边等对耐磨性要求较高的铝合金件表面。

3.3 铝合金座椅罩板--重防腐氧化膜

三泳重防腐氧化膜是通过对传统的阳极化成膜与封孔方式的变革,将阳极化电解液不溶化合物粉体分散至氧化膜中,并分别用金属盐与聚合物进行封孔,形成纳米级复合物包覆膜,此氧化膜可耐480小时中性盐雾、PH13.5的碱和PH1的酸;又如,将有机高分子物质乳化后填充氧化膜表面,形成有机封孔表面,可以数倍提高氧化膜的抗蚀能力。

此类氧化膜适合沿海气候下暴露的铝合金件,如逃生梯、座椅腿等。

3.4 铝合金暖气罩板--疏水、耐脏污氧化膜

银白色的三泳硫酸阳极化膜经过有机封闭后,表面具有中等疏水性,同时氧化膜耐脏污、易清洁的特点明显。

此类氧化膜适合一切装饰件的表面处理。

3.5 压铸铝合金--涂装、胶接氧化膜

三泳磷酸阳极化膜与各类大孔隙的化学转化膜是同一类氧化膜,其共同特点是表面疏松、空隙多。磷酸阳极化膜主要用途是做胶接与涂装底层;而化学转化膜(主要指三价铬、无铬钝化)的一个重要用途,就是做涂装前处理,它可使涂装结合力较裸露基体提高4-7倍。这三类涂装前处理表面转化膜都是环保型膜层。

此类功能性氧化膜已应用在庞巴迪客车压铸铝合金座椅腿的涂装前处理中。

4、其他应用

三泳的功能性氧化膜还用在铁路信号机箱上、高铁逃生梯表面。

针对工业设计对高铁车厢用铝合金表面的颜色要求,三泳还研发出用于铝合金脚踏的三泳本色硬质氧化膜、用于铝合金行李架与窗帘底边的三泳自然发色氧化膜(多为香槟酒色)、用于卫生间饰件的三泳香味氧化膜等。

结束语:

铝及铝合金氧化膜由于其特殊的微孔结构,为其可实现多样化的功能性开辟了新的途径,随着三泳人对功能性氧化膜理解的深入与不断探索,更多具有功能性的氧化膜将会在各个行业上得到更好、更广泛的发展和应用。希望通过本文的介绍,能使更多人了解铝表面氧化膜的功能性研发成果,使之在各工程领域得到恰如其分的应用。

 
 
 
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