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车消声器腐蚀与防护技术的研究进展


2011年第6期 第38卷总第218期

广东化工
www.gdchem.corn 309

机动车消声器腐蚀与防护技术的研究进展
张中秋1,刘新贵2,张驰1
(1.广州中国科学院工业技术研究院,广东广州511458;2.中国科学院广州生物医药与健康研究院,广东广州510530)
。 ” “

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∥一…


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[摘要】随着汽车保有量的增加,汽车噪声污染也严重威胁着社会,安装消声器是目前降低汽车排气噪声最有效的方法,而怎样提高消声器 的抗腐蚀性显得易发重要。除了改善材料性能和结构设计方面。采用消声器专用有机硅耐高温涂料,是解决问题的关键,也是未来消声器涂层 材料发展的方向。 【关键词】消声器:腐蚀与防护;防护涂层材料 f中图分类号]TQ [文献标识码】A

The Progress of Study

on

Corrosion and Protection Coatings Muffler for Automotive Vehicle
Zhang Zhongqiul,Liu Xingui2,Zhang Chil

Materials

of Exhaust

(1.Institute ofIndustry Technology Guangzhou&Chinese Academy ofSciences,Guangzhou 51 1458:2.Guangzhou Institutes ofBiomedicine and Health,Chinese Academy of Sciences,Guangz.hou 5 10530,China)
Abstract:The noise pollution
specially of automotive

vehicle seriously threatened

the society with

the increase

of Vehicle

Population.Installation of exhaust muffler is
key tO
on

vehicle,therefore,it is important tO improve corrosion resistance performances ofexhaust muffler.It is the resolve corrosion resistance problems that applying the high temperature resisting paints of organic silicon that reserved for exhaust muffler besides analysis material properties and structural design,which is the trend ofcoatings materials ofexhaust muffler.
in

effective

reducing

noise pollution ofthe

the

Keywords:exhaust muffler;corrosion and protection:protection

coatings materials

1消声器的应用
中国国家统计局2010年2月28日发布数据显示,2010年末 全国民用汽车保有量达到9,086万辆。汽车保有量随着经济的快 速发展而持续提高,汽车消费的增长随之而来的是环境噪声的压 力增大。降低汽车本身的噪声是减少城市环境噪声的最根本途径。 道路交通噪声是城市中辐射最强、影响面最广的污染源。机动车 辆噪声中,排气系统的噪声又占到了辐射噪声的36%,是城市主 要噪声源之一。排气消声器是一种具有内衬里或特殊形式的气流 管道,可有效地降低气流噪声的装置。通过安装消声器来降低机 动车排气噪声是目前最有效的方法。

内壁上,造成应力腐蚀开裂,使分流管脱落失效。沈红等对行驶 km内加装三元催化转换器后失效的消声器做统计分 析,均由于主消声器内部件脱落而发生故障…。
5000--6000

3提高消声器使用寿命的方法
综上所述,消声器部件冷凝水的锈蚀是亟需解决的技术问题。 首先消声器设计中除具有声学性能和气动性能外,还要增加合理 的排水设计,以避免管内积水。目前常见的排水方式是端盖布置 排水孔的方式和布置较低的出水管,可在一定程度上解决此种腐 蚀失效事故。其次,就是改善消声器的材质。朱书元早在1989 年就提出阻性和阻抗复合消声器由于其壳体钢材及吸声材料缺乏 抵抗腐蚀性气体侵蚀的能力,在带腐蚀烟气的环境中,无法实现 其铭牌所标示的消声指标,从而影响声控系统的降噪效果。提出 了用硬质聚氯乙烯板风管以及玻璃钢风机,专门设计了适合宽频 带消声的微孔消声弯管¨J。 近年来,机动车配件市场上出现了不锈钢材质的排气管消声 器,也有原厂轿车用不锈钢套管消声器(内管仍然是碳钢材质); 原厂摩托车(尤其足男装摩托车)消声器有很大一部分排气管外壁 是采用金属铬电镀层的。这两种方法的防护效果和寿命虽然占有 优势,还美观实用,但也各有弊端:前者造价昂贵,除轿车外多 电镀企业被勒令停产关闭。

2消声器腐蚀失效的原因
发动机和机动车厂家规定,正常保养维修使用条件下,重型 车消声器使用45000 km或2年、轻型车消声器使用60000 km或 2年、轿车消声器使用75000 km或3年,其插入损失不得减少6 dB(A)以上,功率损失比不得增加3%以上。然而,实际生活中, 大部分小型机动车在首保时就发现消音器烂出个大洞,一年至少 要更换一具排气管,无形当中增加了维修成本,因此,对机动车 消声器的抗腐蚀性能研究也逐渐引起人们和企业的重视。 导致消声器腐蚀的主要原凶是弱酸性排气冷凝水对消声器造 成的腐蚀失效…。 消声器内部凝结水会影响消声器的使用寿命。主要有以下方 面:消卢器设计过程末考虑排水装置,造成冷凝蒸气积水在排气 管尾段,无法排出:因机动车价格战原因,材料升级不够,厂家 无法采用304不锈钢,而选用其他型号钢材加以替代,大大削弱 了材料的抗腐蚀性能。 另外一方面,近年来,环境保护对机动车尾气排放要求越来 越高,机动车生产厂为了达到国内外尾气排放标准,除对机动车 发动机和电控系统采用世界先进技术外,还在机动车排气系统中 加装了王元催化转换器。三元催化转化器的作用是把机动车发动 机排放的废气中的’氧化碳(co)、碳氧化合物(Hc)和氮氧化物 ⅢQ),进行氧化还原反应,从而生成对环境无害的二氧化碳 (c02)、氮气(N2)和水(H20)。但是加装三元催化转化器后,尾气排 放得到了明显的改善,而排气系统中的主消声器因腐蚀早期失效 率却有所提高。 目前,国内汽油中的硫含量一般在(200-2000)x104,假如当 汽车发动机工作时的温度达到400~550℃时,开始释放气态的 S02和S03,随着废气进入三元催化器及到达丰消卢器末端,排 气系统在j元催化转换器处的工作温度约600-700℃,当气流到 达辅消声器时已近末端,温度急剧下降,并与水蒸气发生反应形 成硫酸、亚硫酸及连多硫酸等含硫的酸根离子,沉积在主消卢器




4机动车消声器涂层材料研究进展
日前,机动车消卢器防护最普遍的方法是采用消声器耐热防 腐蚀功能涂层。用防腐涂层抵御消声器免于腐蚀的方法,既经济 又有效。j£涂层材料主要以有机硅树脂耐热涂料为主。 有机硅聚合物是当今耐热涂料体系中使用最为广泛和最多的 一类。主要应用在炼钢高炉和军用飞行器上lj】,近年来由于IH场 的拉动,发展较快。有机硅聚合物长期受热后,聚合物中的有机 物质经氧化挥发,仅遗留硅氧骨架,导致涂层粉化、脱落,而无 法满足幕体的受热保护要求,凶此通过向有机硅耐热涂料中加入 玻璃陶瓷等耐热材料,通过调整玻璃陶瓷耐热材料甜l成配方的调 整,进一步提高耐热涂料的使用温度,增强耐热涂料的热稳定性
能‘41。

美国用有机硅/聚酰胺/环氧树脂作为喷气式发动机耐600℃ 高温的防腐涂料【5】。苏联采用K或KO系列有机硅树脂为基料, 加入各种活性无机材料,如白云母、滑石粉等,所得硅酸盐涂料 在700℃能耐2500 h、50℃*-,700℃热交变10个循环p’81。合肥 工业大学将烷基硅氧烷和硅酸酯共水解制得聚合物,再与铝粉及 其它辅助材料混合制成涂料;该涂料在600℃加热4 h,涂层无损 16~1。西安交通人学以甲基三氯硅烷为原料,通过与正丁胺反应, (下转第3ll页)

【收稿H期】2011-05—12 【作者简介】张中秋(1983?)?女,辽宁人?硕士,Wj-r,主要从事材料腐蚀与防护技术研究。

万方数据

2011年第6期 第38卷总第218期

广东化工
wljInⅣ.gdchem.corn 311

表2正交实验数据处理(工业酒精:水--3:7)
I ab.2 liii号
温度pH

【卫:bQgQ日4l l£5I d丑盈DD0££jSing l iDdl】5函al al‘QbQI;班al£‘三j;2 l

旦鲞
浴比 染色时间 黄色

堂堑!塞昼鏖2
红色 蓝色 综合分

备注:指标隶属度=(指标值一指标最小值)/f指标最大值一指标最小值),O≤指标隶属度≤1 综合分=黄色隶属度十红色隶属度+蓝色隶属度。

1.3.5染色样品色牢度的检验 分别采用A法和B法提取色素并进行独立染色实验,所染得的羊毛色牢度评价结果见表3。 表3核桃果皮同媒染法染色羊毛织物色牢度评
染料 方法

耐水洗牢度

耐紫外牢度

耐洗液牢发

耐干磨牢度

耐湿摩牢度

备注:3—5级均符合染色标准。

2实验结论
(1)利用工业酒精和水的混合溶剂可以从核桃果皮中提取有 效色素,实现羊毛的染色,并获得了较理想样品。 (2)在采用A法进行色素的提取时,核桃青果皮色素最佳染色 条件为:pH=3,染色温度为85℃,浴比为l:60,染色时间50rain: 在相同实验条件下,采用B法提取色素时,最佳染色条件为pH=3, 染色温度为75℃,浴比为l:50,染色时『HJ为70 rain。 (3)采用两种方法提取的色素对羊毛进行染色,所染得羊毛色 牢度均在3—5级,符合染色标准,有很大的应用价值。

参考文献
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(上接第309页) 生成甲基三氯硅烷的胺解产物:将其作为梯形物的“模板”,再经水 解和缩聚反应制成梯形聚甲基倍半硅氧烷。产物耐热性能优良, 700℃的失重率为4%,可用作耐高温材料和粕接剂等【7{】。王海 侨等观察到有机硅耐高温涂料在升温过程中,先形成一层松散的 SiO:层,当到达玻璃粉熔点后,玻璃粉开始熔化成膜,替代有机 硅树脂对颜填料起到粘附作用,使耐高温涂料“二次成膜”.对基 材起到高温隔热防腐作用19 J。笔者也发现,通过添加低熔点珐琅f二 次或多次)高温成膜材料,当温度升高,一次膜(即有机膜)物质尚 未完全分解或烧结掉时,珐琅质材料已开始熔融,形成_二次连续 膜接续一次膜附着在基材表面,对金属表面起到保护作用,可长 期保护底材免受高温氧化腐蚀。广州中科院I:业技术研究院张驰 高级工程师在机动车消声器耐热防腐涂层材料的研究方面有独到 见解,提出了“二次或多次成膜原理”和“高温成膜材料与基材热膨 胀系数相近似性原理’:该发明…l采用环氧有机硅作为漆基料,采 用醇酸有机硅作面漆基料,制备的机动车消声器耐热涂料涂层, 耐热性可分别达到550-a:50℃/24 h(摩托车消卢器)、750d:50℃/24 h(汽车消声器),高温后的复合涂层从电阻炉取出喷淋冷水5个周 期循环试验,不开裂、不脱落,涂层耐盐雾试验超过250 h无锈 蚀,在质量上超过了日本雅马哈公司的技术标准。笔者认为采用 有机硅树脂及改性有机硅树脂作为基料Il州“,配以各种耐高温颜 填料和低熔点珐琅质材料,制备有机硅耐高温涂料,是解决目前 消声器锈蚀问题的最好办法。 目f;{『,在机动车消声器制造行业存在最大的质量问题,就是 专用耐热防护涂层材料及涂装技术没有(国家、行业、地方、企业) 标准可循。市场上可谓乱象众生、鱼日混杂。因此,建议行业协 会牵头,组织标准研究机构和有代表性的制造企业联合制定一部 国家或行业或地方标准是非常必要的。

参考文献
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(本文文献格式:张中秋,刘新贵,张驰.机动车消声器腐蚀与防 护技术的研究进展阴.广东化工,201 I,38(6):309)

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