一种机车车辆用铝制散热器再制造方法与流程

本发明涉及表面工程与再制造，尤其涉及一种机车车辆用铝制散热器再制造方法。

背景技术：

1、轨道交通机车、动车组所用散热器多为多层铝制板翅式密集夹层结构。原始出厂时，该类散热器通常采用常规的单次恒压阴极电泳工艺进行表面处理，形成的涂层厚度仅为10~20 μm，且易出现芯体中心区域无涂覆或涂覆过薄的现象，其原始设计使用寿命一般为10~12年。

2、随着铁路行业修程修制改革，散热器的更换周期由原有的8~10年延长至15年。这意味着原有的涂装体系的防腐能力已无法满足新的15年长期服役要求。大量使用6~10年的旧散热器因防腐性能不足，在整车大修时面临直接报废，造成了巨大的材料、制造成本浪费和资源消耗。

3、目前，针对旧散热器的再制造面临三大技术瓶颈：

4、首先，旧散热器前处理清洗困难。在线服役6年以上的散热器表面附着大量顽固机油、虫胶、粉尘硬结及铝盐水垢，且翅片夹层缝隙狭小。传统的单一高压水洗或普通碱洗无法渗透至多层翅片内部进行有效清洁。常规的超声波清洗方式易导致空化能量不足，或损伤薄铝翅片。此外，市售通用清洗剂大多缺乏铝材专用缓蚀组分，清洗过程中易腐蚀铝基材，残留药剂烘干后产生白斑，直接导致后续电泳涂层附着力差，出现脱落、针孔等缺陷，使得二次涂装无法顺利进行。

5、其次，常规电泳方式存在电磁屏蔽和涂覆不全的缺陷。板翅式多层金属堆叠结构具有显著的电磁屏蔽效应。传统的电泳工艺，在通电瞬间电场高度集中于散热器的外表面和翅片边缘，而芯体夹层、内部狭缝等区域则形成电场盲区，导致大面积漏涂或薄涂，最终涂层厚度仅能控制在10~20 μm，无法实现厚膜的均匀沉积；而且这种薄涂层固化后，内部贯通微孔数量多，水汽、氯离子等腐蚀介质极易渗透，在长期冷热交替工况下，涂层容易开裂、鼓包，防腐寿命严重不足。

6、再次，普通环氧电泳涂层的导热性能和致密性存在短板。传统的电泳漆涂层会在散热器表面形成一层隔热层，导热性能差，降低整车的散热效率。同时，树脂在固化过程中，水分和封闭型异氰酸酯解封产生的小分子快速挥发，树脂交联收缩，容易形成大量贯通孔隙，导致涂层孔隙率高，为腐蚀介质的渗透提供了多条通道，其耐盐雾性能难以满足15年长寿命的服役需求。

7、综上所述，由于旧散热器清洗问题导致二次电泳附着力差、常规电压电泳存在屏蔽盲区导致芯体漏涂和涂层过薄、以及常规环氧涂层孔隙率高、导热差、防腐寿命短等问题，三者相互叠加，导致旧散热器再制造后的使用寿命远无法达到新标准的要求。因此，行业内亟需一套旧散热器的再制造工艺解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种机车车辆用铝制散热器再制造方法，以克服上述问题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种机车车辆用铝制散热器再制造方法，包括以下步骤：

4、s1、对服役后的铝制散热器依次进行高压预冲洗、超声波清洗以及脱脂中和清洗；

5、s2、对步骤s1清洗后的散热器进行锆钛钝化处理；

6、s3、将经钝化处理后的散热器作为阴极浸入至由石墨烯改性阴极环氧电泳漆配制成的槽液中，进行四段分段梯度电泳沉积，在散热器表面形成厚度为30-50μm的涂层；

7、s4、对经步骤s3电泳后形成的涂层进行固化处理，并根据需要喷涂面漆，完成机车车辆用铝制散热器的再制造。

8、进一步地，步骤s3中，所述石墨烯改性阴极环氧电泳漆按质量百分比计，由以下组分组成：双酚a环氧树脂e-51 3.08%、酮亚胺胺化剂0.63%、封闭型异氰酸酯固化剂1.12%、88%乳酸0.31%、丙二醇甲醚pm助溶剂0.42%、高色素炭黑fw200 0.90%、阳离子丙烯酸分散树脂0.60%、阳离子润湿分散剂0.09%、亲水改性少层石墨烯0.45%、余量为去离子水；

9、所述槽液由所述石墨烯改性阴极环氧电泳漆与去离子水调配而成，槽液质量固体分18%~22%。

10、进一步地，步骤s3中，所述四段分段梯度电泳的工艺具体为：第一阶段，施加电压200±10v，通电时间2min；第二阶段，施加电压300v，通电时间2min；第三阶段，施加电压360v，通电时间10min；第四阶段，施加电压360v，通电时间10min。

11、进一步地，步骤s1中，所述超声波清洗采用中性水基清洗剂，其ph值为6.7-7.4；所述中性水基清洗剂按质量百分比计，由以下组分组成：异构十醇聚氧乙烯醚12%、脂肪醇聚氧乙烯醚8%、葡萄糖酸钠5%、苯并三氮唑0.3%、异丙醇6%、椰油酰胺丙基甜菜碱3%、余量去离子水；使用时，中性水基清洗剂与去离子水按照质量比1:10~1:15比例稀释。

12、进一步地，步骤s1中，超声波工作频率为20~40 khz，功率密度为50-100 w/l，清洗温度为40~50℃，清洗时长为30~50 min。

13、进一步地，步骤s1中，所述脱脂中和清洗采用脱脂槽液，所述脱脂槽液由以下浓度的组分组成：碳酸钠20 g/l、磷酸三钠12 g/l、无水偏硅酸钠8 g/l、葡萄糖酸钠5 g/l、异构十醇聚氧乙烯醚3 g/l，ph值为9-10.5；

14、所述脱脂中和清洗的处理温度为50~60℃，浸泡时间为3~5 min。

15、进一步地，步骤s1中，所述高压预冲洗的水压为150~200 bar，冲洗方向为由散热器出风端向进风端逆向冲刷。

16、进一步地，步骤s2中，所述锆钛钝化处理采用无铬钝化液进行，所述无铬钝化液由以下浓度的组分组成：氟锆酸铵4 g/l、硝酸锆1.5 g/l、酒石酸1 g/l、硝酸钠0.6 g/l；无铬钝化液使用浓度为3%~5%，ph值为3.5~4.5；所述锆钛钝化处理的温度为30~40℃，浸泡时间为2~4 min。

17、进一步地，步骤s4中，所述固化处理为在160~180℃的热风循环烘箱中保温固化20~30 min，风向正对散热器迎风面。

18、进一步地，步骤s1中，在所述超声波清洗之后，还包括：用常温清水浸没漂洗2-3次，随后立即用80~150℃热风烘干至少30 min。

19、本发明的有益效果是：

20、1、本发明中公开的一种机车车辆用铝制散热器再制造方法，通过专用清洗、石墨烯改性厚膜电泳等成套工艺，能够对原本达到报废标准的旧铝制板翅散热器进行有效修复，使其性能达标，无需直接更换新散热器，极大地节约了铝材、焊接及加工制造成本，减少了废旧金属废弃物的产生，实现了节能环保。

21、2、本发明设计的中性缓蚀清洗剂配合优化的超声波工艺，可彻底清除翅片夹层内的顽固机油、虫胶和水垢，且在清洗过程中不损伤薄铝翅片与钎焊焊缝，基材无腐蚀白斑，从根本上解决了旧散热器因清洗不干净导致的二次电泳附着力差、涂层针孔脱落的行业问题。

22、3、本方法通过四段阶梯电压调控电场分布，逐步渗透并破除多层翅片的电磁屏蔽效应，使散热器的芯体、狭缝、夹层等区域均可均匀上漆，稳定实现了30-50 μm的全域均匀厚膜沉积，克服了传统单电压工艺外厚内薄、内部空白的致命缺陷。

23、4、本方法中石墨烯填料的加入使涂层导热系数提升80%以上，避免了传统涂层对散热能力的削弱；同时，多层石墨烯膜层具有的迷宫阻隔效应与30-50 μm厚膜的双重作用，使涂层孔隙率累计降低超过80%（相对于基准），极大地提升了阻隔腐蚀介质的能力。最终，再制造后的散热器服役寿命由原来的10-12年延长至15年以上，适配了铁路延长修程的行业新需求。