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淺談汽車(chē)腐蝕

2018-06-06 11:30:09 作者：趙輝，洪開(kāi)放，張光銀，吳瓊來(lái)源：現(xiàn)代涂料與涂裝分享至：

0 引言

2014年，央視315曝光的某款汽車(chē)邊梁腐蝕穿孔問(wèn)題已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題之一。目前，汽車(chē)制造所用的材料以金屬為主，在使用過(guò)程中受到自然界濕熱環(huán)境的影響，如工業(yè)污染、太陽(yáng)幅射、道路石擊、沿海城市海洋性氣候及北方地區(qū)冬季道路防滑鹽等，加速了對(duì)汽車(chē)的腐蝕。汽車(chē)的腐蝕問(wèn)題，將嚴(yán)重影響汽車(chē)的外觀、車(chē)身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、使用壽命以及安全性能。本文主要從環(huán)境、材料、工藝、車(chē)身結(jié)構(gòu)方面分析汽車(chē)腐蝕的原因及其影響要素，提出了防止汽車(chē)腐蝕的建議方案。

1 影響汽車(chē)腐蝕的因素

主要有：大氣環(huán)境，材料型號(hào)，制造工藝，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，等幾方面。

1.1 大氣環(huán)境對(duì)汽車(chē)腐蝕的影響

大氣環(huán)境主要有農(nóng)村大氣、海洋大氣、城郊大氣和工業(yè)大氣。這些大氣中都含有腐蝕金屬的雜質(zhì)。汽車(chē)在含不同有害雜質(zhì)的大氣環(huán)境中運(yùn)行，對(duì)汽車(chē)的腐蝕程度也不一樣。

1.2 氣象因素對(duì)汽車(chē)腐蝕的影響

1）相對(duì)濕度的影響：鋼板處在溫度0℃以上，濕度80%以上的時(shí)間越長(zhǎng)，腐蝕越嚴(yán)重。

2）溫度的影響：年平均氣溫較高的地區(qū)，腐蝕速度較快，晝夜氣溫變化，加之不同介質(zhì)散熱不一樣會(huì)在金屬表面產(chǎn)生結(jié)露，加速汽車(chē)的腐蝕。

3）降雨的影響：雨水沾濕金屬表面，沖刷破壞腐蝕產(chǎn)物保護(hù)層，促進(jìn)腐蝕。

4）酸雨的影響：石油、煤燃燒時(shí)產(chǎn)生的SO2等氣體，SO2氣體被氧化成SO3形成酸雨，造成金屬表面的腐蝕。

5）氯化物的影響：氯化物的影響隨地區(qū)而異，離海岸較近的地方，大氣中氯化物的含量較大。一般在離海岸線(xiàn)幾公里以?xún)?nèi)，氯化物對(duì)汽車(chē)腐蝕非常嚴(yán)重。

1.3 道路環(huán)境對(duì)汽車(chē)腐蝕的影響

1）泥沙和碎石飛濺：飛濺的泥沙、碎石會(huì)劃破漆膜，造成車(chē)身腐蝕；2）路面積水：由于車(chē)輪旋轉(zhuǎn)而飛濺到汽車(chē)各處，使其表面形成含酸堿性泥沙的水膜，同時(shí)維持潮濕狀態(tài)，造成車(chē)身不同程度的腐蝕；3）道路撒鹽：地處寒帶的道路為了保證冬季的行車(chē)安全常在道路上人工撒鹽，汽車(chē)在這樣的道路上行駛，其底盤(pán)件很容易被腐蝕。

1.4 材料對(duì)汽車(chē)腐蝕的影響

1）鋼板材料的影響

近20多年，汽車(chē)使用鋼鐵材料雖然占絕大多數(shù)，但鍍鋅層鋼板、鋁合金、塑料等材料的應(yīng)用在不斷增加。歐美的汽車(chē)公司一般采用鍍鋅層鋼板、鍍錫鐵合金及超高強(qiáng)度熱成型鋼板制造，全鋁、全塑轎車(chē)已在某些車(chē)型上采用，內(nèi)涂膜板等耐腐蝕金屬板材料解決穿孔腐蝕問(wèn)題。由于合金化熱鍍鋅板成本和質(zhì)量的優(yōu)越性，日本汽車(chē)界從2005年起汽車(chē)用板全部用合金化熱鍍鋅板，取代現(xiàn)有的電鍍鋅合金板。

為了防止汽車(chē)車(chē)身鋼板的腐蝕，20世紀(jì)70年代開(kāi)始采用鍍鋅薄鋼板，德國(guó)首次推出全熱鍍鋅薄鋼板車(chē)身，即，轎車(chē)內(nèi)腔全部采用熱鍍鋅鋼板制作，外覆件選用電鍍鋅鋼板制成。大部分鍍鋅層是熱浸鋅、電鍍鋅、電鍍鋅鎳或鋅鐵合金及熱浸鋅鐵合金。純鍍鋅層厚度從7μm到10μm，電鍍鋅鎳合金層從2μm到5μm。除使用預(yù)涂材料外，在底部空腔、縫隙使用防護(hù)蠟也會(huì)提高耐腐蝕等級(jí)。此后，鍍鋅薄鋼板的增長(zhǎng)率不斷上升。

目前，我國(guó)很多車(chē)身采用冷軋鋼板，采用鍍鋅層鋼板制造的車(chē)身相對(duì)較少。汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)要降低生產(chǎn)成本，采用部分冷軋板代替耐腐蝕板。冷軋鋼板的防腐蝕性能不如鍍鋅鋼板，可通過(guò)優(yōu)化車(chē)身空腔結(jié)構(gòu)和提高電泳漆泳透率等方法來(lái)解決車(chē)身腐蝕的問(wèn)題。通常汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)會(huì)在平衡成本和質(zhì)量的前提下，對(duì)不同級(jí)別車(chē)型的選材有差異。（見(jiàn)表1）

表1 生產(chǎn)企業(yè)對(duì)車(chē)身鋼板選材

車(chē)型	A00	A0	A	B
外板	冷軋鋼板	鍍鋅鋼板	鍍鋅鋼板、鋁材	鍍鋅鋼板、鋁材
加強(qiáng)板	冷軋鋼板	冷軋鋼板	鍍鋅鋼板	鍍鋅鋼板
內(nèi)板	冷軋鋼板	冷軋鋼板	冷軋鋼板	鍍鋅鋼板

2）油漆材料的影響

隨著汽車(chē)制造業(yè)的不斷發(fā)展，汽車(chē)涂裝材料不斷朝著高品質(zhì)、低能耗、低污染和低涂裝成本方向發(fā)展。

涂裝除了裝飾作用外，另一主要作用是防腐蝕，因此涂裝材料防腐性能對(duì)汽車(chē)腐蝕至關(guān)重要。汽車(chē)涂料中電泳漆對(duì)整車(chē)防腐性能起到關(guān)鍵性作用，因此針對(duì)不同厚度的電泳做中性鹽霧試驗(yàn)，以驗(yàn)證其影響；實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示電泳膜厚較厚的試驗(yàn)結(jié)果較好。（見(jiàn)表2）

表2 不同厚度電泳漆耐鹽霧試驗(yàn)

廠(chǎng)家	膜厚	試驗(yàn)方法	試驗(yàn)時(shí)間	要求	結(jié)果
A	16μm	中性鹽霧	500h	起泡：0 銹蝕：0 劃痕脫落：≤3	起泡：0；銹蝕：0；劃痕脫落：0.5
	12μm				起泡：1；銹蝕：1；劃痕脫落：1.0
	10μm				起泡：1；銹蝕：1；劃痕脫落：1.0
B	16μm	中性鹽霧	500h	起泡：0 銹蝕：0 劃痕脫落：≤3	起泡：0；銹蝕：0；劃痕脫落：0.5
	12μm				起泡：1；銹蝕：1；劃痕脫落：1.0
	8μm				起泡：1；銹蝕：1；劃痕脫落：1.0

現(xiàn)如今車(chē)身外涂層耐腐蝕性、耐候性已趕上國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品水平，即外觀耐候性使用3年仍完好如新。但10年或30萬(wàn)公里不產(chǎn)生穿孔和影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的腐蝕將是下一目標(biāo)，應(yīng)使用高銳邊防腐、高耐候性、膜厚中/厚可調(diào)、高泳透率電泳漆，有效提高車(chē)身腔體漆膜厚度，降低車(chē)身表面漆膜厚度。

3）抗石擊膠與密封膠的影響

由于車(chē)身底部、車(chē)身側(cè)裙部位和輪罩內(nèi)表面經(jīng)常處于雨水沖刷和砂石撞擊的惡劣環(huán)境中，因此底部的鋼板結(jié)構(gòu)件對(duì)涂裝的防腐性能要求較高。生產(chǎn)廠(chǎng)家一般對(duì)以上部位噴涂丙烯酸改性瀝青抗石擊涂料或橡膠改性彈性防腐膠，此類(lèi)材料采用高壓噴涂，具有防水、耐腐蝕、耐沖擊、防震、附著力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

對(duì)于艙內(nèi)和艙外涂裝為避免出現(xiàn)防腐盲區(qū)經(jīng)常大量采用膠粘、密封工藝，對(duì)各處的縫隙、空腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行打膠密封，隔絕腔內(nèi)基體表面與腐蝕介質(zhì)的接觸，防止縫隙或夾層內(nèi)出現(xiàn)進(jìn)水和流銹水現(xiàn)象。

通常對(duì)薄板焊接結(jié)構(gòu)處或車(chē)輛長(zhǎng)期涉水處鈑金縫在焊接前涂抹焊縫密封膠、點(diǎn)焊密封膠、折邊膠、結(jié)構(gòu)膠等填充材料。

4）防護(hù)蠟的影響

為了提高抗腐蝕，一般采用噴蠟或注蠟工藝防止車(chē)身空腔的腐蝕，歐洲部分高檔車(chē)還采用灌蠟工藝。如果縫隙中沒(méi)使用粘接劑的話(huà)，用防護(hù)蠟處理很必要，如車(chē)身底圍的點(diǎn)焊縫，翼子板和車(chē)輪罩之間縫隙，在沒(méi)有使用預(yù)涂材料的情況下，使用4年后其表面50％以上會(huì)嚴(yán)重腐蝕，使用防護(hù)蠟工藝后，情況要好很多。

經(jīng)試驗(yàn)及權(quán)威機(jī)構(gòu)試驗(yàn)表明：鋼板材料和涂裝材料對(duì)整車(chē)防腐起著關(guān)鍵性作用。如鍍鋅鋼板和冷軋鋼板防腐性能差異就非常明顯，沒(méi)有經(jīng)過(guò)涂裝材料保護(hù)和經(jīng)過(guò)保護(hù)的防腐能力差距很大，因此選擇合適的鋼板材料和涂裝材料是整車(chē)防腐控制中非常重要的環(huán)節(jié)。

1.5 工藝對(duì)汽車(chē)腐蝕的影響

選擇好的涂裝材料和使用合理的涂裝工藝都是保證車(chē)身防腐性能的重要因素；工藝水平的好壞以及施工性能的穩(wěn)定直接影響了整車(chē)的防腐水平；目前有的廠(chǎng)家經(jīng)過(guò)多年的研究和整理，從工藝設(shè)備和工藝技術(shù)路線(xiàn)上逐步調(diào)整，現(xiàn)已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。如目前電泳采用Rodip-3電泳工藝，大大提高了內(nèi)腔防腐能力；機(jī)器人噴涂PVC工藝及噴蠟技術(shù)的完善，也提高了車(chē)身的防腐能力。

1.6 車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)汽車(chē)腐蝕的影響

合理的設(shè)計(jì)能夠有效降低腐蝕，延長(zhǎng)汽車(chē)的使用壽命，防腐在設(shè)計(jì)中常考慮以下因素：

1）溫度循環(huán)設(shè)計(jì)，腐蝕的發(fā)生頻率和程度與溫度循環(huán)關(guān)系密切；2）排水孔設(shè)計(jì)；3）空氣的排出效率設(shè)計(jì)；4）縫隙與空氣接觸和對(duì)流的能力設(shè)計(jì)；5）氣流飛濺引起的泥土與道路鹽的沉積；6）不正確的搭接和縫隙處無(wú)法覆蓋電泳涂層；

2 防止汽車(chē)腐蝕所采取的措施

2.1 過(guò)程驗(yàn)證

根據(jù)以上影響因素分析，進(jìn)行了數(shù)據(jù)調(diào)查和實(shí)車(chē)分析。

2.2 實(shí)車(chē)解剖

表3 膜厚測(cè)量數(shù)據(jù)

門(mén)檻內(nèi)腔體電泳涂膜膜厚分布數(shù)據(jù)（相距120 mm取點(diǎn)測(cè)量）
測(cè)量點(diǎn)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
平面(μm)	13.3	16.9	15.1	13.4	16.8	12.4	11.8	11.9	13.2	19.3	19.7	13.8
立面(μm)	14.0	16.3	17.0	15.5	15.4	13.7	13.3	13.1	13.0	15.6	19.4	12.5

從表3解剖車(chē)身數(shù)據(jù)來(lái)看，在車(chē)身腔體結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的情況下，內(nèi)腔電泳上膜情況良好（膜厚＞11μm），涂膜厚度完全達(dá)到目前歐美中高檔轎車(chē)車(chē)身腔體上膜要求。

2.3 海南試驗(yàn)

環(huán)境對(duì)整車(chē)防腐影響因素中，道路環(huán)境中鹽的影響因素最大；在沿海地區(qū)車(chē)身外部（車(chē)頂）的鹽化累積是最高的。其次是氣候條件對(duì)整車(chē)防腐影響，根據(jù)防腐蝕試驗(yàn)研究證明，高溫高濕時(shí)（相對(duì)濕度98%、溫度為50℃），這一環(huán)境條件對(duì)汽車(chē)腐蝕有明顯的加速作用。另外行駛環(huán)境對(duì)整車(chē)防腐也有影響，其中城市或者工業(yè)區(qū)對(duì)金屬的腐蝕影響較大。

目前，國(guó)內(nèi)海南汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)的環(huán)境可模擬汽車(chē)在最苛刻的環(huán)境下（高濕、高溫、高鹽份）的使用情況。其模擬過(guò)程是：讓車(chē)輛負(fù)載其最大裝載重量的60%，給整車(chē)噴鹽霧15min，再以正常行駛速度經(jīng)過(guò)碎石路、沙土路、鹽水路、泥漿路、鹽水搓板路、波形路、石塊路、搓板路進(jìn)行路試，然后進(jìn)入中溫高濕（溫度為50℃±2℃、相對(duì)濕度為95%±3%）的環(huán)境中停放12h，驗(yàn)證整車(chē)防腐情況。下面選取了部分車(chē)輛在海南防腐驗(yàn)證的結(jié)果：

1）涂層應(yīng)用基本一致，外覆蓋件涂層性能良好；2）油箱口蓋膜厚不均勻，邊緣輕微銹蝕；3）車(chē)身內(nèi)腔性能優(yōu)良，除車(chē)身底部門(mén)檻接縫和流水部分有部分銹蝕外，其他性能良好；通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，在車(chē)身設(shè)計(jì)和材料選擇過(guò)程中，我們應(yīng)該做到以下幾方面：

1）封閉部分與滯留處設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量避免封閉區(qū)，如避免不了就開(kāi)孔，讓封閉區(qū)的通風(fēng)與排水良好。進(jìn)口孔位置要能防止水汽與碎石的直接進(jìn)入，排水孔應(yīng)位于封閉區(qū)和滯留處的最低點(diǎn)。

2）零部件外形設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要盡量避免尖銳邊緣，減少粗糙面。

3）減少空腔及點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)上推廣激光拼焊，使焊點(diǎn)縫隙減少到最低限度。

3 防止車(chē)身腐蝕的建議方案

1）選用7～10μm鍍鋅層的鋼板；外覆蓋件和腰線(xiàn)以下部位用鍍鋅鋼板；2）加油口蓋、后視鏡座及支架、左右翼子板等零部件在保證功能的前提下盡量選用非金屬材料、鋁合金或復(fù)合材料；3）選用防腐性能良好的陰極電泳底漆，局部位置可選用抗石擊涂料。

4）左右翼子板、前后輪罩、前后立柱內(nèi)外板焊縫等焊接處使用密封膠能有效防止縫隙腐蝕；5）底圍縫隙表面、無(wú)法封閉的空腔、發(fā)動(dòng)機(jī)艙和車(chē)門(mén)鉸鏈處采用防銹臘進(jìn)行處理。

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責(zé)任編輯：韓鑫

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