文/楊潔　長城汽車股份有限公司

 

    本文首先簡單地介紹了汽車運行中受到復雜的腐蝕環境下，汽車易出現腐蝕的部位，并從材料選型、工藝和結構設計上，給出了汽車地板腐蝕防護設計的一般原則和手段，然后根據汽車產品受到腐蝕環境的差異，明確了典型位置或產品的腐蝕設計年限的要求。最后，結合汽車企業整車腐蝕體系的整體建設要求，指出汽車企業應該加大腐蝕關鍵技術攻關，加強多方合作，加快汽車全過程腐蝕控制體系建設的趨勢。

 

    概述

 

    近年來，汽車已經成為家庭生活重要工具之一，長期為人類的生活提供了越來越多的便利，但是，在使用過程中也發現，在潮濕、多雨沿海地區，或在經過融雪劑處理的道路，汽車覆蓋件、底盤等系統發生銹蝕，還有因銹蝕產生了零部件斷裂等功能失效，它不僅影響汽車的外觀質量，還給安全、經濟等造成極大的損失。據報道，金屬腐蝕導致全世界每年汽車平均損 失為150- 250美元/車，美國汽車工業因腐蝕而造成的年損失約為200億美元。汽車腐蝕防護設計已經成為汽車企業整車設計的重要指標之一。

 

    1、腐蝕部位及整車腐蝕設計

 

    1.1 汽車典型腐蝕部位

 

    汽車在使用過程中，機蓋板、底盤及輪罩等位置，常受到地面雨水、雪、鹽水等侵蝕（如圖1所示），容易造成整車漆面的涂層脫落，汽車板外漏，加快了汽車產品的腐蝕，同時，酸性或堿性成份進入縫隙等空間，也進一步加劇腐蝕發生。

 

    因此，整車開發階段，汽車企業把復雜的腐蝕環境作為設計輸入重要參數，而圖1中陰影部分也是汽車腐蝕與防護設計中重點關注的部位。
 

 

 

圖1 整車砂石沖擊區域示意圖

 

    1.2 整車腐蝕防護設計

 

    1.2.1 整車及系統腐蝕設計

 

    基于整車開發過程中受到多種因素制約，如自然環境、消費者關注程度、零部件使用工況和成本因素等，產品工程師將整車劃分不同區域。

 

    在整車腐蝕控制中，區域3直接受到路上雨水、鹽霧、砂石打擊，是腐蝕多發區域，在控制過程中，該區域屬于強腐蝕區， 因此，在整車開發過程中，該區域腐蝕控制較為嚴格。在材料選用上，產品工程師均采用鍍鋅板，國內自主汽車企業采用的是10/10μm雙面熱鍍鋅板，歐洲汽車企業采用的是10/10μm雙面電鍍鋅板材；

 

    在工藝控制上，一是采用高泳透電泳漆，并對電泳的工藝參數進行優化，確保電泳層的厚度達到20μm以上；二是對地板與下邊梁等形成的空腔區域進行噴蠟或注蠟處理，噴蠟的蠟層濕膜厚度為200μm左右， 注蠟工藝的蠟膜厚度要高一些，其防腐效果更好；三是選用密封膠等對焊縫、搭接邊等進行密封處理。

 

    由于地板下部受到砂石沖擊，對表面電泳破壞較大，加速了零部件的腐蝕，因此，還需要對其進行做PVC噴涂等處理， PVC防護的厚度達800μm -1500μm。在銷售過程中，對一些國外市場調研發現，當地經銷商還會對地板底部噴上150μm以上的防護蠟；

 

    1.2.2 整車及系統腐蝕壽命設計

 

    由于汽車運行中不同部位受到工況條件影響不同，反映在產品設計中，其設計要求也有所差異。比如排氣系統，一是受到高溫環境的熱沖擊影響；二是易遭受砂石沖擊，而且部分地區石油中含硫量較高，會形成酸性氣氛，也加速了排氣系統的腐蝕失效，因此，在設計階段，排氣系統設計要求明確為，5年內允許出現腐蝕，但不容許在5 年內出現功能喪失。

 

    除了滿足使用壽命要求，在消費者購車時特別關注機蓋板、車門等覆蓋件及機艙等可視區域，如有生銹，將會影響消費者購買欲望，但是在使用過程中，由于其產品特性決定的，該區域又不可避免地出現局部生銹，因此，在設計階段，不影響產品使用功能和壽命情況下，對其做了定義。

 

    2、整車腐蝕設計系統管控

 

    2.1 汽車腐蝕關鍵技術開發

 

    近10年來我國汽車工業得到快速發展，但部分企業把主要精力放在產品開發和市場拓展上，對技術投入和關注是不夠的， 企業要保持可持續發展，開展汽車腐蝕關鍵技術研究是汽車工業發展的必然趨勢。

 

    基于海洋性氣候和高寒等應用背景， 開展汽車板及其構建腐蝕服役行為研究，建立汽車產品腐蝕失效模式，并研究溫度、應力、腐蝕多因素聯合作用下的腐蝕疲勞的失效，對解決英國、俄羅斯等海外市場和中國海南、青島、天津等沿海城市復雜環境具有重要工程意義。

 

    汽車在運行中，處于應力-環境-運動等多因素聯合作用，形成了汽車構件的高溫、高壓、高速、復雜載荷、強腐蝕介質等復雜工況，造成了構件微觀損傷與破壞，對整車安全和駕駛性影響較大，因此，開展復雜工況下汽車產品耐久性專項研究，是汽車企業提升產品性能和完善質量體系的基礎。
 

 

圖4 整車腐蝕管控技術體系簡易模型

 

    2.2 整車腐蝕防護設計體系建設

 

    汽車腐蝕與防護設計是一個系統工程，采取傳統的“頭痛醫頭，腳痛醫腳”的方式遠不能解決汽車工業的腐蝕問題，因此，建立系統的腐蝕控制體系是企業技術發展的需要，也是汽車工業可持續發展的要求。如在整車開發階段，即要有詳細、嚴謹的腐蝕設計要求、標準、規范和操作流程， 也要有嚴格的試驗規范、試驗和可靠的處理數據方法；同時，在供應商開發階段，需要建立明確質量控制標準、評價方法等，如圖4所示。

 

    2.2 多方合作 資源共享

 

    在整車開發全過程中涉及到材料企業、零部件供應商、高校、檢測機構、整車企業等多個產業單元，其中汽車企業是需求單位。隨著市場不斷完善，現在國內一些汽車企業逐漸意識到，以其需求整合了材料企業、零部件供應商等資源，開展縱向產業合作；同時，汽車企業也不斷地與高校、研究院所和檢測機構等開展橫向合作，開展腐蝕機理及失效模式等關鍵技術研究。同時，汽車企業也在借助行業平臺，開展汽車腐蝕共性技術開發與共享，加快技術開發速度，實現行業資源的共享和共同進步。