羅恩洲 德國漢諾威大學(xué)理學(xué)博士 廣東電鍍行業(yè)協(xié)會(huì)副會(huì)長

    汽車產(chǎn)業(yè)是當(dāng)今全球化程度最高的產(chǎn)業(yè)之一，世界汽車強(qiáng)國無一例外都是汽車產(chǎn)品出口大國。我國屬于汽車大國，汽車產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，然而“大而不強(qiáng)”是不爭的事實(shí)。如何我國的汽車產(chǎn)業(yè)在百舸爭流的國際大環(huán)境中，擠入世界的前列呢？除了大力發(fā)展先進(jìn)的制造技術(shù)外，研發(fā)先進(jìn)的防腐技術(shù)和高性能新材料也是重要的舉措之一。

    眾所周知，汽車行業(yè)是一個(gè)交叉學(xué)科，是多種學(xué)科的結(jié)合體，腐蝕與防護(hù)學(xué)科在汽車行業(yè)的發(fā)展中占有舉足輕重的地位。腐蝕損壞是造成汽車損壞最嚴(yán)重的形式之一，據(jù)了解，我國每年汽車因腐蝕而損失千億。全面發(fā)展汽車防腐新技術(shù)、創(chuàng)新高性能汽車材料勢(shì)在必行。為此，記者特邀請(qǐng)到美特（中國）化學(xué)有限公司汽車 OEM 經(jīng)理羅恩洲博士做相關(guān)方面的精彩解讀。

    羅恩洲，德國漢諾威大學(xué)理學(xué)博士。現(xiàn)任安美特（中國）化學(xué)有限公司汽車OEM 經(jīng)理、廣東電鍍行業(yè)協(xié)會(huì)副會(huì)長、中國汽車工程學(xué)會(huì)防腐蝕與老化分會(huì)副主任；中國汽車工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)：防腐蝕老化分技術(shù)委員會(huì)委員。在汽車防腐老化研究方面有較廣的經(jīng)驗(yàn)和較深造詣。

    記者：請(qǐng)您大致談?wù)勂嚫g環(huán)境及體系？

    羅博士：汽車在服役過程中，主要受到大氣環(huán)境的腐蝕。大氣潮濕環(huán)境中含有鹽分的水凝結(jié)在金屬表面形成電解液，屬于電化學(xué)腐蝕。因此，相對(duì)濕度，溫度，降雨，氯化物和固體塵埃等是這類腐蝕的重要參數(shù)。同時(shí)，還會(huì)受到不同服役地區(qū)特殊環(huán)境的影響，如沿海地區(qū)的海水鹽霧，工業(yè)地區(qū)的酸雨，北方冬季融雪劑，南方梅雨季節(jié)潮濕空氣等與區(qū)域有關(guān)的腐蝕因素。在同一個(gè)大氣環(huán)境下，汽車上不同的功能區(qū)，其腐蝕微環(huán)境也有差別。

    比如駕駛艙內(nèi)的腐蝕微環(huán)境就要比發(fā)動(dòng)機(jī)艙，底盤，車身等的腐蝕微環(huán)境就要弱很多。另外，一些特殊汽車零部件，由于特殊的腐蝕微環(huán)境，而與大氣腐蝕環(huán)境相關(guān)性比較小，但需要特別的考慮，如尾氣排放管的腐蝕。

    記者：請(qǐng)結(jié)合您的科研領(lǐng)域和科研經(jīng)驗(yàn)，大體談?wù)勂囆袠I(yè)的腐蝕防護(hù)包括哪些方面？關(guān)鍵應(yīng)該怎么做？尤其是在您的科研領(lǐng)域內(nèi)。

    羅博士：汽車行業(yè)的腐蝕防護(hù)的主要包括以下幾個(gè)方面：

    a） 對(duì)汽車服役地區(qū)大氣腐蝕環(huán)境，特別是汽車上不同功能區(qū)腐蝕微環(huán)境的準(zhǔn)確了解：從而在汽車設(shè)計(jì)過程中根據(jù)腐蝕（微）環(huán)境，防腐目標(biāo)做出相應(yīng)的防腐設(shè)計(jì)。由于腐蝕是一個(gè)漫長的過程，在這方面數(shù)據(jù)積累需要很長的時(shí)間。中國品牌汽車發(fā)展時(shí)間比較短，這方面積累的參考數(shù)據(jù)不多，與國外品牌相比，差距比較大。目前，主機(jī)廠通過處理客戶投訴的失效分析，拆解，對(duì)標(biāo)，在典型區(qū)域設(shè)立實(shí)驗(yàn)站或試驗(yàn)場(chǎng)（如海南試驗(yàn)場(chǎng)）路試等各種方法，在積累對(duì)腐蝕（微）環(huán)境的更細(xì)致的了解。

    b） 防腐技術(shù)的選擇：目前汽車防腐的技術(shù)主要是：（1）在金屬表面覆蓋保護(hù)層。例如，在金屬表面噴涂（比如車身涂覆），電鍍（比如裝飾性電鍍鉻），或用化學(xué)方法形成致密耐腐蝕的氧化膜或鈍化膜（如鋼鐵材料的磷化，鋁合金的陽極氧化）等，使金屬與周圍腐蝕介質(zhì)隔離，從而防止或延緩腐蝕；（2）在金屬上覆蓋一層比被保護(hù)基材更活潑的金屬層，使得在服役過程中，覆蓋層優(yōu)先腐蝕，達(dá)到保護(hù)基材的目的。這種以電化學(xué)犧牲陽極的方法主要有熱鍍鋅或電鍍鋅或鋅合金，鋅鋁涂覆技術(shù)。在汽車防腐中扮演非常重要的角色。（3）加入少量能減慢腐蝕速度的緩蝕劑等，這種方法主要適合短期防腐，比如汽車或零部件在儲(chǔ)存，海運(yùn)過程中的包裝等。

    汽車防腐的最低目標(biāo)是保證在汽車服役過程中的安全，任何因腐蝕失效而產(chǎn)生的功能性失效或安全事故都是絕對(duì)不可接受的。隨著消費(fèi)者要求的提高，目前的趨勢(shì)是除了功能性防腐外，還要兼顧外觀，特別是外露件。上面提到的各種主要防護(hù)技術(shù)，從技術(shù)層面上來說，大部分已經(jīng)相當(dāng)成熟。而且已經(jīng)在廣泛應(yīng)用。各種技術(shù)都有相應(yīng)的性價(jià)比。目1定在 5 年無表面銹蝕（外觀），12 年無穿孔及功能腐蝕失效。如果大量采用防腐性能較高的防護(hù)技術(shù)，這些目標(biāo)是不難實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，車廠又面臨降成本的壓力。因此，車廠目前遇到的挑戰(zhàn)是技術(shù)和成本的平衡。

    c） 新技術(shù)的開發(fā)：為解決這個(gè)矛盾，有兩個(gè)途徑，一是優(yōu)化防腐設(shè)計(jì)，根據(jù)汽車各功能區(qū)的微腐蝕環(huán)境來選用不同的防護(hù)技術(shù)，即有針對(duì)性地采用防腐技術(shù)。對(duì)重腐蝕環(huán)境區(qū)域采用高成本的高防護(hù)技術(shù)，而對(duì)輕腐蝕環(huán)境采用成本低，但能滿足要求的防護(hù)技術(shù)，以降低總體成本。第二個(gè)途徑是倚靠技術(shù)進(jìn)步，開發(fā)性價(jià)比更高的防護(hù)技術(shù)。比如，電鍍鋅是成本較低的犧牲陽極法防腐技術(shù)，但防腐能力有限，不能滿足一些重要零部件的防腐要求。而電鍍鋅鎳（Ni%12 ~ 16）合金是防腐能力最好的技術(shù)，但成本較高，很多車廠都在抱怨用不起。鍍鋅和鋅鎳合金的防腐性能見圖1。這樣，開發(fā)新的鋅合金鍍層，比如電鍍鋅鐵合金層，希望能具有與鋅鎳合金相當(dāng)?shù)姆栏阅埽瑫r(shí)能降低成本。另如目前廣泛用于緊固件的鋅鋁涂覆技術(shù)，新技術(shù)開發(fā)的目標(biāo)是減少浸涂次數(shù)，把調(diào)節(jié)摩擦系數(shù)的面涂取消，把潤滑劑直接加入底涂當(dāng)中，減少工序和材料，以降低成本。因此，符合成本效益的防護(hù)技術(shù)的選擇，使用和開發(fā)是汽車防腐的關(guān)鍵之一。

    d）防腐壽命的準(zhǔn)確預(yù)估，這是目前比較關(guān)鍵和挑戰(zhàn)的問題。常用的加速腐蝕測(cè)試（如中性鹽霧 NSS 或銅加速酸性鹽霧 CASS）和近來發(fā)展的循環(huán)腐蝕測(cè)試（CCT）結(jié)果與服役的實(shí)際結(jié)果的相關(guān)性目前是一個(gè)比較大的問題。我在與汽車界的同行們?cè)诮涣鲿r(shí)，他們都有同樣的感覺和迷茫。因此，也有些人把加速腐蝕測(cè)試僅僅當(dāng)作一個(gè)參考，或者是規(guī)范供應(yīng)商的質(zhì)量控制指標(biāo)。這方面，需要做的事很多，包括開發(fā)新的加速腐蝕測(cè)試方法，的確需要大學(xué)，科研機(jī)構(gòu)，車企以及供應(yīng)鏈的通力合作，而且需要時(shí)間。

    圖1 鍍鋅和鋅鎳合金的防腐性能比較

    記者：新的環(huán)保要求對(duì)汽車防腐技術(shù)帶來哪些新的挑戰(zhàn)？應(yīng)該如何應(yīng)對(duì)？

    羅博士：新的環(huán)保要求對(duì)汽車防腐技術(shù)帶來的挑戰(zhàn)主要來自兩個(gè)方面：車用有害物資的禁用，如《汽車產(chǎn)品限制使用有害物資和可回收利用率管理辦法》（俗稱中國版的 ELV 指令）和汽車和零部件生產(chǎn)過程中環(huán)保要求，比如《環(huán)境保護(hù)法》，《大氣污染防治法》，《清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》等法律或行政指令。

    第一個(gè)問題，關(guān)于汽車材料的禁限物資，中國版的 ELV 基本上是套用歐盟版的 ELV 指令，在汽車材料中禁用了鉛（Pb），（Cd），汞 （Hg） 和六價(jià)鉻 Cr（VI），并于 2016 年 1 月 1 號(hào)生效。與汽車防腐相關(guān)的主要是原來常用的 Cr（VI） 鈍化和含Cr（VI） 的達(dá)克羅涂層。這兩種技術(shù)，已經(jīng)完全可以被取代。據(jù)我所知，經(jīng)過各方面的努力，大部分主機(jī)廠已經(jīng)或?qū)⒃诜缮н^渡期間全部切換成環(huán)保的產(chǎn)品，能滿足法律要求。目前，滿足這一法律不存在很大的挑戰(zhàn)。

    第二個(gè)問題，汽車生產(chǎn)過程中的環(huán)保問題，對(duì)汽車廠家和供應(yīng)鏈的確是個(gè)挑戰(zhàn)。這里又分兩個(gè)方面：（1）非環(huán)保和落后工藝的淘汰或取代，如電鍍中的無氰鍍鋅，含六價(jià)鉻的電鍍，車身涂裝前處理的磷化工藝等。其解決方法是依靠技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新，開發(fā)替代工藝和產(chǎn)品。比如無氰鍍鋅已經(jīng)基本上被淘汰了，三價(jià)裝飾性鍍鉻技術(shù)已經(jīng)成熟，塑料電鍍中不含六價(jià)鉻的粗化的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，目前正在等待市場(chǎng)化。涂裝前處理的非磷化工藝已經(jīng)在一些車廠推廣，據(jù)說，目前國內(nèi)已經(jīng)有約20 條（包括在建的）汽車涂裝線已經(jīng)使用非磷化工藝。（2）生產(chǎn)過程中的環(huán)保控制，如電鍍污水排放中重金屬排放標(biāo)準(zhǔn)，COD，氨氮等污染指標(biāo)的不斷降低，涂裝過程中 VOC 排放的控制等。應(yīng)對(duì)方法是新技術(shù)的采用和創(chuàng)新，比如水性涂料的大量使用，VOC 的末端處理，提高環(huán)保意識(shí)，加強(qiáng)管理。

    記者：根據(jù)車輛輕量化和外觀設(shè)計(jì)的需要，越來越多的塑料材質(zhì)零部件在車輛使用，并較多的采用了裝飾性電鍍鉻工藝。請(qǐng)給我們分享一下您印象深刻的典型案例。

    羅博士：塑料材料由于其力學(xué)性能比較差，不適合用于結(jié)構(gòu)部件上。但他們?cè)谘b飾性零部件上的確有很多的應(yīng)用，如前格柵，車標(biāo)，字符，儀表盤，車門把手，內(nèi)外裝飾條等等。不但減輕了重量，而且還節(jié)約了成本。裝飾性電鍍鉻是常見的塑料材料表面處理方法之一，優(yōu)點(diǎn)是它能帶來金屬質(zhì)感，以滿足造型和外觀的要求。一個(gè)裝飾性部件，如果發(fā)生腐蝕生銹，并不會(huì)影響車輛的功能，也不會(huì)造成安全事故。雖然裝飾性零部件的防腐不是功能性的，但它們的關(guān)注度極高，直接影響消費(fèi)者的感觀和汽車的形象，也容易引起客戶的投訴。最近，一消費(fèi)者買了一輛車，一個(gè)月以后，車上的外飾條和字符（塑料基材上的裝飾性電鍍）就生銹了，繼而投訴。相關(guān)主機(jī)廠咨詢我們。我們對(duì)收到的失效樣品進(jìn)行了解剖和失效分析，發(fā)現(xiàn)是電鍍工藝用錯(cuò)了。由于腐蝕環(huán)境比較強(qiáng)，外飾裝飾件是需要電鍍?nèi)龑渔嚕ò牍饬粒饬粱騿」猓⒖祖嚕５珜?shí)際零件上缺少了最外層的微孔鎳，采用的是用于內(nèi)飾的電鍍工藝。發(fā)生這種事情，應(yīng)該是主機(jī)廠與供應(yīng)商之間的溝通出現(xiàn)問題。

    記者：作為安美特（中國）化學(xué)有限公司通用五金電鍍部中國汽車 OEM 經(jīng)理，請(qǐng)您談?wù)勅绾翁岣咧袊嚠a(chǎn)品防腐蝕及老化設(shè)計(jì)，推廣防腐蝕與老化最新材料和技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)而提升自主品牌的知名度，并走向世界呢？

    羅博士：我擔(dān)任這一職位已經(jīng)快四年了，我的團(tuán)隊(duì)與公司的產(chǎn)品經(jīng)理們一起，積極推廣安美特可靠的和新的技術(shù)。我主要與中國品牌汽車企業(yè)的朋友們接觸和溝通，也參與了不少行業(yè)協(xié)會(huì)的活動(dòng)，見證了四年來的中國品牌汽車在防腐和老化方面的重大變化和進(jìn)步。至少，主機(jī)廠已經(jīng)意識(shí)到防腐和防老化是車的品質(zhì)和競(jìng)爭力的一個(gè)部分，也是消費(fèi)者的需求和關(guān)注點(diǎn)。這是市場(chǎng)競(jìng)爭和消費(fèi)者需求提高的一個(gè)必然結(jié)果。我認(rèn)為，中國品牌汽車在防腐蝕及老化方面品質(zhì)的提高主要取決于車企本身對(duì)這一問題的重視。汽車主機(jī)廠應(yīng)盡快制定或完善與其防腐目標(biāo)相對(duì)應(yīng)得的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，這方面已經(jīng)開始，但還有很多東西需要完善。另外一個(gè)就是要借鑒合資品牌汽車廠的經(jīng)驗(yàn)，把技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)切實(shí)貫徹到供應(yīng)鏈中去，加強(qiáng)對(duì)供應(yīng)鏈的管理和監(jiān)控。建立自己的質(zhì)量控制實(shí)驗(yàn)手段，加強(qiáng)對(duì)供應(yīng)商制造過程審核。同時(shí)，我認(rèn)為，為中國品牌汽車供貨的各級(jí)供應(yīng)廠商，要大力提高技術(shù)水平和管理水平，提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，因?yàn)橹袊放破噺S的要求會(huì)越來越高。總之，在汽車主機(jī)廠的主導(dǎo)之下，中國品牌汽車和供應(yīng)鏈在這方面會(huì)不斷進(jìn)步，我對(duì)此有充分信心。

    后記：

    三十功名塵與土，八千里路云和月。大家行動(dòng)起來，在大力發(fā)展先進(jìn)的制造技術(shù)、材料技術(shù)的同時(shí)，開發(fā)先進(jìn)的防腐新技術(shù)，為祖國汽車工業(yè)的美好明天而努力吧！

    人物簡介

    羅恩洲，1982 年畢業(yè)于湖南大學(xué)應(yīng)用物理系，理學(xué)學(xué)士。1985 年畢業(yè)于中科院金屬研究所，工學(xué)碩士。1987 年任湖南大學(xué)應(yīng)用物理系和材料測(cè)試中心講師。1989-1993 赴德國留學(xué)，1993 年畢業(yè)于德國漢諾威大學(xué)，獲理學(xué)博士學(xué)位。1994 至 2002 年，先后在香港科技大學(xué)和香港中文大學(xué)從事先進(jìn)的薄膜，納米，材料檢測(cè)技術(shù)的研究工作，在國內(nèi)外雜志上發(fā)表論文 40 多篇。1999 年 -2001 年被聘為湖南大學(xué)材料工程學(xué)院兼職教授。2002 年加入安美特（中國）化學(xué)有限公司，任中國區(qū)技術(shù)中心經(jīng)理，2013 年起任該公司汽車 OEM 經(jīng)理。2014年起任廣東電鍍行業(yè)協(xié)會(huì)副會(huì)長。2016 年起任中國汽車工程學(xué)會(huì)防腐蝕與老化分會(huì)副主任；中國汽車工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)；防腐蝕老化分技術(shù)委員會(huì)委員。