淺談汽車腐蝕

發(fā)布時(shí)間：2018-06-07 來源：容大檢測(cè) 瀏覽量：2808次

導(dǎo)讀：2014年，央視315曝光的某款汽車邊梁腐蝕穿孔問題已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的重點(diǎn)問題之一。目前，汽車制造所用的材料以金屬為主，在使用過程中受到自然界濕熱環(huán)境的影響，如工業(yè)污染、太陽幅射、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)汽車的腐蝕。汽車的腐蝕問題，將嚴(yán)重影響汽車的外觀、車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度...

0 引言

2014年，央視315曝光的某款汽車邊梁腐蝕穿孔問題已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的重點(diǎn)問題之一。目前，汽車制造所用的材料以金屬為主，在使用過程中受到自然界濕熱環(huán)境的影響，如工業(yè)污染、太陽幅射、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)汽車的腐蝕。汽車的腐蝕問題，將嚴(yán)重影響汽車的外觀、車身結(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、車身結(jié)構(gòu)方面分析汽車腐蝕的原因及其影響要素，提出了防止汽車腐蝕的建議方案。

1 影響汽車腐蝕的因素

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)。汽車在含不同有害雜質(zhì)的大氣環(huán)境中運(yùn)行，對(duì)汽車的腐蝕程度也不一樣。

1.2 氣象因素對(duì)汽車腐蝕的影響

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。一般在離海岸線幾公里以內(nèi)，氯化物對(duì)汽車腐蝕非常嚴(yán)重。

1.3 道路環(huán)境對(duì)汽車腐蝕的影響

1）泥沙和碎石飛濺：飛濺的泥沙、碎石會(huì)劃破漆膜，造成車身腐蝕；2）路面積水：由于車輪旋轉(zhuǎn)而飛濺到汽車各處，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安全常在道路上人工撒鹽，汽車在這樣的道路上行駛，其底盤件很容易被腐蝕。

1.4 材料對(duì)汽車腐蝕的影響

1）鋼板材料的影響

近20多年，汽車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、全塑轎車已在某些車型上采用，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，日本汽車界從2005年起汽車用板全部用合金化熱鍍鋅板，取代現(xiàn)有的電鍍鋅合金板。

為了防止汽車車身鋼板的腐蝕，20世紀(jì)70年代開始采用鍍鋅薄鋼板，德國(guó)首次推出全熱鍍鋅薄鋼板車身，即，轎車內(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)很多車身采用冷軋鋼板，采用鍍鋅層鋼板制造的車身相對(duì)較少。汽車生產(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，可通過優(yōu)化車身空腔結(jié)構(gòu)和提高電泳漆泳透率等方法來解決車身腐蝕的問題。通常汽車生產(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)別車型的選材有差異。（見表1）

表1 生產(chǎn)企業(yè)對(duì)車身鋼板選材

車型	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

隨著汽車制造業(yè)的不斷發(fā)展，汽車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)汽車腐蝕至關(guān)重要。汽車涂料中電泳漆對(duì)整車防腐性能起到關(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。（見表2）

表2 不同厚度電泳漆耐鹽霧試驗(yàn)

廠家	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)如今車身外涂層耐腐蝕性、耐候性已趕上國(guó)際同類產(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，有效提高車身腔體漆膜厚度，降低車身表面漆膜厚度。

3）抗石擊膠與密封膠的影響

由于車身底部、車身側(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身空腔的腐蝕，歐洲部分高檔車還采用灌蠟工藝。如果縫隙中沒使用粘接劑的話，用防護(hù)蠟處理很必要，如車身底圍的點(diǎn)焊縫，翼子板和車輪罩之間縫隙，在沒有使用預(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，沒有經(jīng)過涂裝材料保護(hù)和經(jīng)過保護(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防腐控制中非常重要的環(huán)節(jié)。

1.5 工藝對(duì)汽車腐蝕的影響

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)定直接影響了整車的防腐水平；目前有的廠家經(jīng)過多年的研究和整理，從工藝設(shè)備和工藝技術(shù)路線上逐步調(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，也提高了車身的防腐能力。

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

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法覆蓋電泳涂層；

2 防止汽車腐蝕所采取的措施

2.1 過程驗(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)車分析。

2.2 實(shí)車解剖

表3 膜厚測(cè)量數(shù)據(jù)

門檻內(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解剖車身數(shù)據(jù)來看，在車身腔體結(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車身腔體上膜要求。

2.3 海南試驗(yàn)

環(huán)境對(duì)整車防腐影響因素中，道路環(huán)境中鹽的影響因素最大；在沿海地區(qū)車身外部（車頂）的鹽化累積是最高的。其次是氣候條件對(duì)整車防腐影響，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)汽車腐蝕有明顯的加速作用。另外行駛環(huán)境對(duì)整車防腐也有影響，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)海南汽車試驗(yàn)場(chǎng)的環(huán)境可模擬汽車在最苛刻的環(huán)境下（高濕、高溫、高鹽份）的使用情況。其模擬過程是：讓車輛負(fù)載其最大裝載重量的60%，給整車噴鹽霧15min，再以正常行駛速度經(jīng)過碎石路、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)證整車防腐情況。下面選取了部分車輛在海南防腐驗(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）車身內(nèi)腔性能優(yōu)良，除車身底部門檻接縫和流水部分有部分銹蝕外，其他性能良好；通過試驗(yàn)驗(yàn)證，在車身設(shè)計(jì)和材料選擇過程中，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、無法封閉的空腔、發(fā)動(dòng)機(jī)艙和車門鉸鏈處采用防銹臘進(jìn)行處理。

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