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淺談汽車腐蝕

2018-06-06 11:30:09 作者：趙輝，洪開放，張光銀，吳瓊來源：現(xiàn)代涂料與涂裝分享至：

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日益關注的重點問題之一。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，加速了對汽車的腐蝕。汽車的腐蝕問題，將嚴重影響汽車的外觀、車身結構強度、使用壽命以及安全性能。本文主要從環(huán)境、材料、工藝、車身結構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，制造工藝，結構設計，等幾方面。

1.1 大氣環(huán)境對汽車腐蝕的影響

大氣環(huán)境主要有農村大氣、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。汽車在含不同有害雜質的大氣環(huán)境中運行，對汽車的腐蝕程度也不一樣。

1.2 氣象因素對汽車腐蝕的影響

1）相對濕度的影響：鋼板處在溫度0℃以上，濕度80%以上的時間越長，腐蝕越嚴重。

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，加之不同介質散熱不一樣會在金屬表面產生結露，加速汽車的腐蝕。

3）降雨的影響：雨水沾濕金屬表面，沖刷破壞腐蝕產物保護層，促進腐蝕。

4）酸雨的影響：石油、煤燃燒時產生的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，氯化物對汽車腐蝕非常嚴重。

1.3 道路環(huán)境對汽車腐蝕的影響

1）泥沙和碎石飛濺：飛濺的泥沙、碎石會劃破漆膜，造成車身腐蝕；2）路面積水：由于車輪旋轉而飛濺到汽車各處，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度熱成型鋼板制造，全鋁、全塑轎車已在某些車型上采用，內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70年代開始采用鍍鋅薄鋼板，德國首次推出全熱鍍鋅薄鋼板車身，即，轎車內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。除使用預涂材料外，在底部空腔、縫隙使用防護蠟也會提高耐腐蝕等級。此后，鍍鋅薄鋼板的增長率不斷上升。

目前，我國很多車身采用冷軋鋼板，采用鍍鋅層鋼板制造的車身相對較少。汽車生產企業(yè)要降低生產成本，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)化車身空腔結構和提高電泳漆泳透率等方法來解決車身腐蝕的問題。通常汽車生產企業(yè)會在平衡成本和質量的前提下，對不同級別車型的選材有差異。（見表1）

表1 生產企業(yè)對車身鋼板選材

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
加強板	冷軋鋼板	冷軋鋼板	鍍鋅鋼板	鍍鋅鋼板
內板	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、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汽車腐蝕至關重要。汽車涂料中電泳漆對整車防腐性能起到關鍵性作用，因此針對不同厚度的電泳做中性鹽霧試驗，以驗證其影響；實驗結果顯示電泳膜厚較厚的試驗結果較好。（見表2）

表2 不同厚度電泳漆耐鹽霧試驗

廠家	膜厚	試驗方法	試驗時間	要求	結果
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、耐候性已趕上國際同類產品水平，即外觀耐候性使用3年仍完好如新。但10年或30萬公里不產生穿孔和影響結構強度的腐蝕將是下一目標，應使用高銳邊防腐、高耐候性、膜厚中/厚可調、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、車身側裙部位和輪罩內表面經(jīng)常處于雨水沖刷和砂石撞擊的惡劣環(huán)境中，因此底部的鋼板結構件對涂裝的防腐性能要求較高。生產廠家一般對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、附著力強的優(yōu)點。

對于艙內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，對各處的縫隙、空腔結構進行打膠密封，隔絕腔內基體表面與腐蝕介質的接觸，防止縫隙或夾層內出現(xiàn)進水和流銹水現(xiàn)象。

通常對薄板焊接結構處或車輛長期涉水處鈑金縫在焊接前涂抹焊縫密封膠、點焊密封膠、折邊膠、結構膠等填充材料。

4）防護蠟的影響

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，用防護蠟處理很必要，如車身底圍的點焊縫，翼子板和車輪罩之間縫隙，在沒有使用預涂材料的情況下，使用4年后其表面50％以上會嚴重腐蝕，使用防護蠟工藝后，情況要好很多。

經(jīng)試驗及權威機構試驗表明：鋼板材料和涂裝材料對整車防腐起著關鍵性作用。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)過涂裝材料保護和經(jīng)過保護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，從工藝設備和工藝技術路線上逐步調整，現(xiàn)已達到國際領先水平。如目前電泳采用Rodip-3電泳工藝，大大提高了內腔防腐能力；機器人噴涂PVC工藝及噴蠟技術的完善，也提高了車身的防腐能力。

1.6 車身結構設計對汽車腐蝕的影響

合理的設計能夠有效降低腐蝕，延長汽車的使用壽命，防腐在設計中常考慮以下因素：

1）溫度循環(huán)設計，腐蝕的發(fā)生頻率和程度與溫度循環(huán)關系密切；2）排水孔設計；3）空氣的排出效率設計；4）縫隙與空氣接觸和對流的能力設計；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 過程驗證

根據(jù)以上影響因素分析，進行了數(shù)據(jù)調查和實車分析。

2.2 實車解剖

表3 膜厚測量數(shù)據(jù)

門檻內腔體電泳涂膜膜厚分布數(shù)據(jù)（相距120 mm取點測量）
測量點	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，在車身腔體結構較復雜的情況下，內腔電泳上膜情況良好（膜厚＞11μm），涂膜厚度完全達到目前歐美中高檔轎車車身腔體上膜要求。

2.3 海南試驗

環(huán)境對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。其次是氣候條件對整車防腐影響，根據(jù)防腐蝕試驗研究證明，高溫高濕時（相對濕度98%、溫度為50℃），這一環(huán)境條件對汽車腐蝕有明顯的加速作用。另外行駛環(huán)境對整車防腐也有影響，其中城市或者工業(yè)區(qū)對金屬的腐蝕影響較大。

目前，國內海南汽車試驗場的環(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、搓板路進行路試，然后進入中溫高濕（溫度為50℃±2℃、相對濕度為95%±3%）的環(huán)境中停放12h，驗證整車防腐情況。下面選取了部分車輛在海南防腐驗證的結果：

1）涂層應用基本一致，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；通過試驗驗證，在車身設計和材料選擇過程中，我們應該做到以下幾方面：

1）封閉部分與滯留處設計，應盡量避免封閉區(qū)，如避免不了就開孔，讓封閉區(qū)的通風與排水良好。進口孔位置要能防止水汽與碎石的直接進入，排水孔應位于封閉區(qū)和滯留處的最低點。

2）零部件外形設計，結構設計上要盡量避免尖銳邊緣，減少粗糙面。

3）減少空腔及點焊結構，設計上推廣激光拼焊，使焊點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)動機艙和車門鉸鏈處采用防銹臘進行處理。

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責任編輯：韓鑫

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