黃平 中國汽車工程學會汽車防腐蝕老化分會秘書長,研究員級高級工程師
當前,中國已是全球十大的汽車生產和銷售國之一。據統計,2015年中國以2450.33萬輛的汽車產量位居榜首,以實現2459.76萬輛汽車銷量成為唯一一個銷量超過兩千萬輛的國家。
對中國的汽車生產企業來說,既面臨重大的發展機遇,同時也面臨著核心技術自主創新、綠色節能汽車開發的嚴峻挑戰。想要發展成為世界一流汽車產業,就必須研發并應用環保防腐新技術,生產出環保綠色汽車,滿足各個國家的法規。為了全面科普汽車防腐相關知識,讓大家較深入了解汽車防腐體系的現狀及未來發展趨勢,記者特邀請到中國汽車工程學會汽車防腐蝕老化分會秘書長黃平做相關方面精彩解讀。
黃平,中國汽車工程學會汽車防腐蝕老化分會秘書長,長安汽車工藝部主任,研究員級高級工程師,從事腐蝕與防護工作 21 年,集豐富的實踐經驗和扎實的科研技能于一身,在汽車行業防腐蝕老化方面頗有建樹。
記者:請您談談當前汽車行業的腐蝕狀況以及腐蝕與防護學科在汽車行業中發揮的作用和意義。
黃秘書長:制造業是國民經濟的主體,是立國之本、興國之器、強國之基,汽車工業是我國發展成工業強國的核心支柱產業。我國已是世界上最大的汽車生產國和最大的汽車市場,但大而不強,競爭力仍然薄弱。近年,中國品牌汽車在設計、制造、驗證等方面不斷技術引進、創新,與跨國車企的技術勢差逐漸縮小,取得了長足的進步。
隨著汽車工業的發展,各國追求的目標之一是提高汽車質量,延長汽車服役壽命。一般來說,除意外交通事故或部分零部件磨損外,汽車腐蝕是汽車損壞報廢常見的重要原因,不僅直接影響汽車質量和使用壽命,還會導致環境污染和交通事故,給社會和經濟發展造成巨大損失。隨著市場競爭的不斷激烈及消費者質量意識的不斷提高,銹蝕問題已成為影響企業形象、產品品質、產品成本、市場表現及用戶感受的突出因素。
由于我國汽車腐蝕與防護技術起步比較晚,目前無論行業還是汽車企業,與腐蝕防護有關的技術積累也比較少,與世界先進的汽車國家相比,我國汽車企業普遍缺乏對我國各種大氣環境(汽車服役環境)的針對性研究,沒有提出差異性的技術要求,在汽車防腐蝕設計、防腐蝕技術應用、防腐工藝制造、腐蝕試驗方法及評價、防護包裝技術等還存在一定差距。
隨著中國品牌汽車的快速發展,以及汽車三包法規的實施,人們對汽車舒適性和耐久性的要求也日益提高,另外,隨著消費者維權意識的不斷加強,因汽車腐蝕導致的召回事件也越來越多。2013 年“3.15”晚會曝光了國內某品牌汽車車身銹穿,導致召回,這是國內第一次真正的完全因為整車防腐問題導致的召回,造成的影響巨大,銷量大幅下滑,經濟損失上百億元。
記者:作為中國汽車工程學會汽車防腐蝕老化分會秘書長,請您簡要介紹一下中國汽車工程學會汽車防腐蝕老化分會,并簡要回顧一下其重點發展歷程。
黃秘書長:中國汽車工程學會汽車防腐蝕老化分會成立于 2015 年 12 月 3日,掛靠單位為重慶長安汽車股份有限公司。分會以汽車主機廠為牽引龍頭,聯合汽車防腐蝕老化產業鏈上的金屬材料廠商、非金屬材料廠商、涂料廠商、化學藥品廠商、涂覆電鍍加工企業、腐蝕老化檢測機構、防腐蝕老化科研院所、包裝貯運廠商等,貫穿汽車設計、制造、運輸、貯存、使用等整個生命周期。目前發展了團體會員 85 家,個人會員四百多人。
分會的宗旨:堅守“公益性”、堅持“專業性”、平臺“服務性”、工作“務實性”。分會每年組織開展腐蝕與老化學術交流、行業標準制定、新技術研究及推廣、專業人才培養等工作,促進我國汽車工業防腐蝕老化技術進步,促進中國汽車向更高品質發展。
2016 年啟動了 11 項中國汽車工程學會標準腐蝕和老化單項標準編制,涵蓋了車身設計、標準件、整車試驗、生產線評估等多個方面,將提升國內車企耐腐蝕老化能力水平,以滿足各企業產品參與市場競爭的需要。
2016 年承擔中國工程院重大咨詢項目《我國腐蝕狀況及控制戰略研究》汽車行業調查,15 人組成的汽車專家組完成《汽車行業腐蝕調查研究報告》201 頁,在此基礎上編制書籍《汽車腐蝕與防護工程》共 300 多頁。
記者:作為中國汽車工程學會汽車防腐蝕老化分會秘書長,重慶長安汽車股份有限公司工藝技術部主任,請您大體談談汽車行業的腐蝕防護包括哪些方面?關鍵應該怎么做?
黃秘書長:汽車腐蝕與防護是涉及材料、冶金、環境、力學、結構設計、設備等多學科交叉滲透的邊緣性技術科學,包括汽車腐蝕環境、開發體系、金屬及非金屬材料、車身腐蝕與防護、零部件腐蝕與防護、腐蝕老化試驗、防銹包裝儲運、汽車維護保養等。
本人帶領團隊完成科研《汽車關鍵零部件防腐技術的自主創新及應用》,開展了典型腐蝕環境、環保綠色防腐技術、標準及評價體系、特種工藝管控等研究,成功應用于長安汽車所有車型,產生經濟效益 2.29 億元,引領了中國品牌車企的防腐發展。研發了高耐蝕電鍍鋅鎳合金、涂覆納米石墨烯水性涂料、自泳水性漆等技術,提出了基于售后銹蝕控制的關鍵零部件防腐方法,制定了JB/T 12855 機械行業標準《金屬覆蓋層鋅鎳合金電鍍層》,解決了制動鉗、剎車盤、托架、發動機缸蓋等關鍵零部件防腐難題。針對我國汽車服役環境多樣、零部件腐蝕預測不一致難題,研發了底盤件戶外遮蔽暴露腐蝕試驗方法和噴灑融雪劑腐蝕試驗方法,提出了基于模擬客戶真實使用環境的大氣腐蝕試驗方法,解決了關鍵零部件售后腐蝕預測技術難題,實現了面向用戶市場的防腐開發理念。針對零部件防腐體系缺失、配套表面處理供應商生產能力差異大難題,提出了零部件防腐研發體系和標準,構建了典型腐蝕數據庫和供應商管控數據庫,制定了中國汽車工程學會標準《特殊過程汽車零部件電鍍生產系統評估標準》。
記者:中國汽車工程學會汽車防腐蝕老化分會 2016 年啟動了 7 項腐蝕單項標準和 4 項老化單項標準編制,涵蓋了車身設計、標準件、整車試驗、生產線評估等多個方面,將提升國內車企耐腐蝕老化能力水平,以滿足各企業產品參與市場競爭的需要。能否大概談談這方面的內容,目前的執行情況和效用如何?
黃秘書長:由于我國汽車防腐蝕老化技術起步比較晚,目前,汽車企業主要通過對標和參考歐系、日系、美系等汽車企業標準為主,既沒有形成完善的標準體系,也沒有能夠結合汽車銷售市場和產業鏈,而且,大量與腐蝕老化有關的基礎數據嚴重缺失。汽車腐蝕老化標準體系的建立將有利于中國汽車行業防腐蝕老化技術能力提升,是我國汽車發展重要的技術基礎之一,也將作為汽車企業制定產品規范和標準的參考依據。中國汽車工程學會汽車防腐蝕老化分會針對:1)技術成熟度較高;2)國標/行標目前尚未涉及或已不適用;3)各大汽車主機廠面臨急需統一的同性問題,啟動了 7 項腐蝕單項標準和 4 項老化單項標準編制。
目前,各單項標準已完成初稿編制,即將召開征求意見稿評審會議,11 月將召開終評審會議,2018 年初正式發布,對于增強自主品牌競爭力,提高產品質量,節約制造成本,促進技術交流融合具有重要意義。
記者:一些新出現的相關法規對汽車防腐提出哪些挑戰?汽車行業應該如何應對?
黃秘書長:對中國的汽車生產企業來說,出現了趕超世界一流汽車主機廠的重大機遇,同時也面臨著核心技術自主創新、綠色節能汽車開發的嚴峻挑戰。
想要發展成為世界一流汽車企業,就必須改變目前比較落后、污染大的防腐工藝技術,研究并應用環保防腐新技術,生產出環保綠色汽車,滿足各個國家的法規,減輕對環境的危害。
面臨的挑戰
1、汽車新三包法規對防腐的挑戰
2013 年 1 月 15 日,國家質檢總局頒布《家用汽車產品修理、更換、退貨責任規定》(簡稱《汽車三包規定》),從 2013 年 10 月 1 日起實施。主要規定如下:(1)家用汽車產品的包修期限不低于 3 年或行駛里程 6 萬公里,有效期限不低于 2 年或行駛里程 5 萬公里。(2)60 天 3000 公里以內:a、發動機、變速器的主要零部件出現問題,消費者可免費更換上述兩個總成;b、出現轉向系統失效,制動系統失效,車身開裂,燃油泄漏,消費者可免費退、換車。c、三包有效期內,累計修理 35 天以上或同一問題修 5 次,可更換汽車。(3) 三包有效期內,發生下列之一的,可更換、退貨:a、嚴重安全性能故障 2 次修理,未排除,又出現新的嚴重安全性能故障。b、發動機、變速器累計更換 2 次,或同一零部件累計更換2次任不能正常使用;c、轉向、制動、懸架、前后橋、車身同一主要零件(此類零部件需明示在三包憑證上),累計跟換 2 次,仍不能正常使用。表面防腐直接影響著汽車零部件的壽命、安全和品質,客戶一眼就能感知到。隨著“三包”政策的實施,客戶會越來越“細心”,越來越“挑剔”,相應的投訴也會增加。
2、汽車禁限物質法規對防腐的挑戰
2014 年 1 月 1 日起國家質檢總局將正式頒布《汽車產品限制使用有害物質和可回收利用率管理辦法》和《汽車禁用物質要求》。構成汽車零部件的每一均質材料中鉛(Pd)、汞(Hg)、鎘(Cd)、六價鉻(Cr 6+ )及多溴聯苯(PBBs)和多溴二苯醚(PBDEs)的限值要求應嚴格符合國家規定。
如何應對?
1、環保電鍍鋅技術研究及應用
鍍鋅作為陽極防護層廣泛用于大氣環境中汽車零部件表面的防護,傳統的鍍鋅鈍化工藝采用六價鉻鈍化,其替代工藝研究已經有十幾年,主要采用三價鉻鈍化和無鉻鈍化。由于迄今為止無鉻鈍化工藝在耐鹽霧試驗上還未達到要求,因此近幾年國內外對鋅鍍層鈍化,多向三價鉻鈍化工藝上發展。如今三價鍍彩鋅、藍白鋅在穩定性和防腐性上已經達到了六價鍍鋅水平,福特、通用等合資企業已廣泛應用,技術已十分成熟。
2、無鉻鋅鋁涂層技術研究及應用
本工作采取生產企業和研究所產研合作方式,武漢材保所針對長安公司典型規格的緊固件,選擇A、B、C三種體系鋅鋁涂層作為研究對象,并對比傳統工藝(鍍鋅和達克羅),開展了涂料性能、覆膜加工、性能測試、腐蝕機理等研究。研究提供的基礎數據和分析結果指導了長安的緊固件防腐設計和環保工藝切換。
3、建立完善的汽車防腐標準體系
國產自主汽車在防腐方面存在的差距:(1) 汽車零部件的防腐及評價標準普遍缺乏,沒有建立起完善的汽車防腐體系。(2) 出于成本或降本的需要 , 設計時選材和防腐指標偏低 , 沒有考慮汽車在各種環境下的壽命周期。(3) 表面處理生產工藝不合理,或委外表處供應商生產條件落后,存在質量隱患。國內主機廠和防腐機構聯合作戰,建立中國特色防腐體系,包括防腐設計標準、防腐選材標準、過程管控標準、試驗評價標準、腐蝕數據庫、環境影響因素及腐蝕機理研究等。
記者:請您談談在汽車行業防腐蝕老化方面,所用材料和技術未來的發展方向?
黃秘書長:汽車由各種金屬零部件和非金屬零部件組成,在其服役的各種環境中,無論是金屬材料還是非金屬材料都會遇到腐蝕問題或者耐候性、抗老化等耐久性問題。汽車腐蝕分為金屬腐蝕和非金屬老化。金屬腐蝕是指金屬與周圍環境(介質)之間發生化學或電化學作用而引起的破壞或變質,如制動卡鉗銹蝕、發動機托架銹蝕。非金屬老化是非金屬材料由于在環境介質的化學、機械和物理作用下,出現老化、龜裂、腐爛和破壞的現象,如安全警示按鈕變色、車燈塑料罩黃化、密封膠條粉化開裂等,這是由于化學鍵在紫外作用下斷裂而導致失效。
所用材料和技術未來應該繼續向輕量化、高防腐、環保技術的方向發展。比如:(1)鋁、鎂等輕量化金屬將大量應用,如全鋁車身開發;(2)防腐蝕老化優異的碳纖維復合材料的大量應用;(3)環保涂裝、電鍍防腐技術,如水性涂料、無鉻電鍍等技術的廣泛應用;(4)新型抗多氣候、高強度非金屬材料的廣泛應用。
后記:
隨著中國汽車行業的蓬勃發展和顧客要求的不斷提高,如何提高國產汽車車身防腐質量,降低整車防腐成本,提升產品競爭力,對中國汽車工業的發展有著重要的意義。我們相信中國汽車工業的實力也必將不斷獲得提升,為世界汽車產業的發展做出積極的貢獻!
人物簡介
黃平,中國汽車工程學會汽車防腐蝕老化分會秘書長,長安汽車工藝部主任,研究員級高級工程師,從事腐蝕與防護工作 21 年,集豐富的實踐經驗和扎實的科研技能于一身,榮獲 4 項省部級科技獎項,發明專利2 項,發表科技論文 20 多篇,行業標準 3 篇。
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