李婷婷 華晨汽車涂裝工藝處處長

    腐蝕、磨損、意外事故是造成汽車損壞的三個主要形式，其中腐蝕是最普遍且較為嚴重的形式之一。汽車腐蝕不僅帶來巨大的經濟損失，造成材料、能源浪費，還會導致環境污染、釀成交通事故，并已成為一大社會問題。據統計，全世界每年因腐蝕造成的經濟損失約為 7000 億美元，汽車腐蝕損失也是主要的因素之一。為了進一步科普汽車工業的防腐蝕現狀、關鍵技術以及未來趨勢，記者特邀華晨集團制造規劃部涂裝工藝處李婷婷處長做相關方面的精彩解讀。

    李婷婷，華晨汽車涂裝工藝處處長，中國汽車工程學會汽車腐蝕與防護分會副主任委員；中國腐蝕與防護學會汽車腐蝕與防護分會專家組組長；中國汽車工程學會標準防腐蝕老化分技術委員會委員，在汽車防腐蝕研究方面頗有造詣。

    記者：請您談談造成汽車腐蝕的主要因素有哪些，腐蝕會給汽車帶來哪些危害以及防腐的重要性和意義？

    李處長：當前汽車行業，車身制造所用的材料仍以金屬為主，而金屬材料的腐蝕問題是普遍存在。車身腐蝕不僅破壞了汽車的外觀，還直接影響到汽車質量和汽車使用壽命以及交通安全問題。從材料利用與能源角度考慮，延緩車身腐蝕從而避免過早報廢，減少對環境的二次污染也有積極的意義。汽車腐蝕最主要的影響因素即是汽車使用環境下的大氣腐蝕，這些影響因素有：相對濕度、溫度、雨水、水溶鹽類以及腐蝕性固體塵粒等。另外，行駛路面環境上的泥沙、水、人工拋撒的除雪劑，這也是汽車底部的腐蝕比其他部位嚴重的原因。

    腐蝕會使汽車腐蝕造成車身部件鈑金減薄、穿透、開裂，使其強度降低，甚至喪失功能。一些承載零部件、關鍵零部件的腐蝕損害，會給汽車行駛帶來安全隱患，如制動油管腐蝕疲勞斷裂、車身承載部位的穿孔等。

車身腐蝕結構穿孔

    汽車腐蝕防護工作不僅提升了汽車產品的品質，而且會產生良好的社會效益。汽車制造業是我國的重要產業，我國汽車產業近幾年快速增長，年銷量均超過 2000 萬輛，發展成為世界第一大市場，但一些汽車制造企業對腐蝕問題的忽視，造成車身銹穿等重大質量問題，使其成為影響企業形象、市場表現及用戶感受的突出因素。在汽車市場發展初期，在因車身腐蝕問題召回的一些案例中，對企業當期凈利潤損失達數億元。由此可見，腐蝕防護工作對于汽車企業和社會避免巨大的經濟損失的具有現實意義。另外，為避免腐蝕導致零件出現裂紋、甚至疲勞斷裂等問題，保證其汽車行駛安全，就要去定期維護易于腐蝕的零部件。腐蝕防護性能越差，汽車零部件的修補和更換周期就越短，勢必造成各種材料消耗、或間接廢舊零件回收、再加工成本，這些耗費都是由于汽車腐蝕導致的額外支出，造成了整個社會資源和后續環保處理的壓力。

    綜上所述，汽車腐蝕防護不僅對于提升產品質量有益，而且對社會資源節約、環境保護方面存在現實的意義。

    記者：近年來我國在汽車腐蝕防護領域的研究取得了哪些創新性成果？與國外的研究相比，有沒有側重上的不同？

    李處長：在汽車工程學會領導下，汽車腐蝕與老化分會集合了國內汽車腐蝕防護領域的技術精英，致力于構建我國的汽車腐蝕防護體系。自 2015 年，分會正在推進多項腐蝕防護的標準開發，涉及設計、試驗、材料、零部件、物流等方面，遍及整個腐蝕防護產業鏈。這些標準將填補目前多項防腐蝕技術領域的空白，從而推動我國汽車腐蝕防腐產業的發展。

    目前，國外企業對于汽車腐蝕的研究領先國內，國外企業已總結設計經驗并達成行業共識，形成了通用的技術資源。在上世紀 90 年代，在國外標準體系中就有車身腐蝕防護的相關研究報道，如 SAE J1617、SAE J447 等，這些報告中介紹了腐蝕類型的基本認識、腐蝕的貢獻因素、測試程序、腐蝕性能的評估，同時對由材料、環境、設計、預處理和涂裝體系與車身腐蝕間的影響進行了闡述。

    歐美汽車企業在行業標準的基礎上建立適用于企業管控的企業標準，如，大眾用于在靜態負荷下檢驗腐蝕特性和評定防腐蝕保護措施的 PV1210、通用汽車等企業編制了企業的設計工程標準及用于性能驗證的試驗場腐蝕道路測試標準，形成了相對完整的腐蝕性能工作體系。日本汽車企業對車身結構設計和材料方面進行了相關的研究。例如，對電泳車身開孔設計、電泳涂料性能研究、車身內腔的電泳性能研究均有較深入得探索，通常采取防腐材料供應商與汽車生產企業合作的形式，在資料《電著塗裝の つきおわり性について .》、《電著塗裝付き廻りについて .》均有是上述形式的體現。韓國汽車設計在 SE（同步工程設計）中，對車身的開孔電泳涂膜質量也十分關注，DPECO CO.Ltd 的抗腐蝕孔設計手冊，對電泳涂裝所需要結構設計的典型結構進行了描述。另外，一些公司防護涂層設計方面，結合車身耐腐蝕因素，區分車身的腐蝕環境因素，在工程角度對涂層耐腐蝕性能進行針對性設計，《マシダ技術標準 MES MN600自動車塗膜の技術標準》等。

    在上世紀 80 年代，國外科研機構就開始研究計算機仿真技術在電泳防腐涂膜設計上應用，如《塗裝工學》，1988年 12 月 5 日發布的“電著塗膜析出のシミュレーション解析”，探索了計算機仿真對電泳涂裝的模擬仿真計算。在歐洲，比利時、德國的一些軟件開發商、研究機構也開始相關研究開發。上世紀末，計算機 CAE 仿真技術開始應用在電泳防腐涂層設計方面，寶馬、大眾、本田、現代等國外企業均應用該方法進行電泳防腐涂層設計，并且取得比較滿意的效果。我國2000年以后引入該項技術，并逐漸推廣。

    記者：作為華晨汽車涂裝工藝處處長，請結合您的科研和管理經驗，談談整車防腐蝕開發、防腐結構設計等方面的心得體會？

    李處長：華晨汽車有完備的整車性能開發體系，設立管理部門，其中防腐蝕性能的設計開發和驗證的流程比較完備，涂裝工藝設計在整車防腐蝕開發流程中擔任重要的角色。在 3D 數據設計階段，對車身結構的電泳涂覆能力、涂膠密封可行性、面漆涂層的涂覆能力進行前期設計，并最終通過靜態及動態腐蝕試驗，對車身結構獲得的防護涂層及對應涂覆工藝進行確認，以確保涂裝工藝在腐蝕防護方面的作用最大化。

    電泳涂裝技術作為最有效、當前無法替代的防腐措施，在汽車結構防護作用重大，自 2009 年以來，為提升我公司新車型的電泳涂裝設計能力，對產品結構與電泳涂料性能進行了針對性的研究，總結了車身結構與涂膜變化的技術規律并實地應用于我公司的電泳涂裝設計開發中。同時，為提升該項性能設計的穩定性，引進電泳涂裝CAE仿真技術，在多個項目開發中進行應用并保障了電泳防護涂層的質量。

電泳CAE仿真

    除電泳涂裝外，焊縫密封膠的設計對隔絕車身鈑金搭接部位、止口邊緣外界腐蝕環境的侵害的十分重要。在密封膠同步設計中，我們的工程師憑借經驗對具體結構密封可行性進行分析的同電泳CAE仿真時，應用人機工程軟件對密封膠施工進行輔助設計，保障了密封結構、施工操作的合理性并穩定產品的密封質量。

密封膠人機評估

    面漆涂層對整車提供裝飾性外觀的同時，還保證涂膜的耐候性和附加的耐腐蝕防護性能，機器人噴涂是主要的面漆涂層涂覆方式。我們也格外關注面漆涂層噴涂工藝設計，在噴涂程序在實地應用前，通過機器人離線程序設計，在具體噴涂部位上，對新車型的噴涂可達性進行了可靠性分析，提升防護涂層涂覆工藝設計能力。

離線噴漆仿真

    漆后車身的防腐蝕開發是產品設計因素、材料選擇、防護處理方式多種因素結合促成的結果，任何結構設計及相關防護系統都應經過靜態、動態測試相結合的驗證。華晨汽車應用的車身涂層防護材料在海南試驗場進行耐候性測試，與此同時通過道路強化腐蝕測試暴露整車不同結構的防護涂層在腐蝕環境下的使用狀態，對車身的腐蝕防護狀態進行確認。據此，對結構設計、工藝設計、材料選擇提出整改的建議，保證了華晨汽車產品的腐蝕防護性能可靠性。

    汽車腐蝕防護是多種防護方式聯合應用的綜合解決方案，涉及諸多的邊界條件，車身的結構設計必須結合現有的生產工藝，并且要經過道路強化腐蝕試驗的驗證，以確認車身滿足防腐蝕的技術任務要求。

    記者：汽車輕量化這個熱門概念會給汽車工業帶來怎樣的影響？在汽車的腐蝕防護研究方面起到了哪些推動作用？

    李處長：在全球參與節能減排的大背景下，輕量化已然成為汽車發展的重要趨勢之一，尤其在乘用車燃料消耗量第四階段標準即 2020 年實現5.0L/100km 油耗的情形下，汽車輕量化可從汽車設計、改進制造工藝、提高現有材料強度和采用輕質材料替代現有材料四個方面來實現。采用輕量化材料是汽車輕量化發展的主要方向。高強度鋼、鋁合金、鎂合金、工程塑料、復合材料等是當前常見和應用較多的輕量化材料。隨著科技的發展，這些輕量化材料都不會單獨使用，必然是在車身上多種材料的混合使用。鎂合金、鋁合金的使用勢必對車身腐蝕防護提出新的課題，并會改變現有的加工處理工藝以及防護材料，以適應未來的防護目標。

    未來，輕型材料，如鋁等，在車身上的應用日益廣泛，多種不同材料、材質的粘結，對汽車用膠也提出了新的挑戰，未來汽車用膠需要在粘結輕型材料和復合材料上進行突破。

    汽車輕量化的發展將推動新材料相關的金屬表面處理藥劑、涂層防護材料、表面處理工藝以及對應的腐蝕檢測、腐蝕性能評價的研究工作的開展，并最終建立滿足汽車腐蝕防護需求的控制體系。

    記者：請您展望一下我國汽車防腐蝕研究未來的發展方向？

    李處長：防腐蝕投入后不能立竿見影 , 汽車腐蝕設計技術需要長期的沉淀積累，不是一朝一夕的事情。因此，根據產品的腐蝕損害差異性程度 , 針對人們比較關注的腐蝕問題，如側圍、閉合件區域，優先進行防腐蝕對策 , 以獲得的腐蝕性能和防腐蝕成本平衡，實現防腐蝕設計能力的穩步提升。但在成本壓力面前 , 防腐蝕性能設計常常受到挑戰 , 造成對防腐性能的短視，往往在產生經濟損失、品牌形象負面影響后，才發現其作用的彌足珍惜。

    未來仿真模擬技術應用在設計開發期間虛擬驗證，不但可以驗證工藝效果，也可以通過環境腐蝕大數據和材料腐蝕數據的支撐，演算出全部零件的防腐蝕壽命，以便開發人員盡早提出預防控制手段。

    后記：

    汽車腐蝕防護工作是汽車工業不可或缺的組成部分。構建汽車腐蝕防護體系，不斷研發新材料，提升汽車制造工藝，推進汽車工業不斷發展，是從業者們義不容辭的責任。

    ●  人物簡介

    李婷婷，吉大車輛工程研究生，曾在通用、上汽、華晨三家車企任職，14 年汽車企業涂裝行業經驗。30余款新車型涂裝全序開發過程控制。

    主要工作內容：涂裝項目規劃、同步工程、生產線設計改造、工藝驗證、培訓生產、質量提升和成本控制。

    英國、美國、奧地利、俄羅斯等海外工作經歷。（英國羅孚公司共同設計開發 550 車型；美國通用技術中心學習 1 學期，在龐蒂亞克工廠實習；奧地利麥格納公司共同開發華頌車型，俄羅斯改建生產線生產中華全系新車型） 擁有 16 篇專利，發表 13 篇論文，技術領域擔任多項職務：中國汽車工程學會 汽車腐蝕與防護分會副主任委員；中國腐蝕與防護學會 汽車腐蝕與防護分會 專家組組長；中國汽車工程學會標準防腐蝕老化分技術委員會 委員；中國工程院重大咨詢項目 - 我國腐蝕狀況及控制戰略研究 專家；中國汽車工業科學技術獎終評會 評委。榮獲 2016 年度中國汽車工業科學技術獎三等獎。