汽車常見腐蝕問題分析及改進措施探討

文 | 奇瑞汽車股份有限公司 試驗技術(shù)中心 陳拯 宛萍芳 于 磊 王宏偉

汽車常見腐蝕問題分析及改進措施探討

Analysis of Common Corrosion Problems of Automobile and Some Improving Measures

文 | 奇瑞汽車股份有限公司 試驗技術(shù)中心 陳拯 宛萍芳 于 磊 王宏偉

汽車是耐用消費品，服役環(huán)境較惡劣，經(jīng)常會發(fā)生腐蝕問題；腐蝕不僅影響汽車美觀，而且還直接影響汽車質(zhì)量和使用壽命。本文主要就汽車腐蝕類型及常見腐蝕問題進行總結(jié)分析，并提出預防改進措施。

Abstract:Automobile is durable product and they are rusted easily in most environment. Corrosion problems affect not only automobile appearance but also performance and function. This paper mainly discusses the common corrosion phenomena of automobile, and summarizes the causes of these corrosion problems, and gives some preventative and improving measures.

汽車；腐蝕；分析；改進措施

Key words:automobile；corrosion；analysis；improving measures

1 前言

眾所周知，車輛金屬零件的腐蝕，不僅會降低其品質(zhì)和壽命，而且因其腐蝕異常而損壞的零件極易引發(fā)交通事故，甚至造成車毀人亡的不良后果。國內(nèi)汽車企業(yè)在這方面的研究起步較國外晚，但隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展及國民消費水平的提高，無論是消費者還是汽車制造商，對汽車的防腐質(zhì)量的關(guān)注越來越高，汽車防腐技術(shù)也隨之有了很大的提高。本文主要就汽車試驗以及售后使用過程中出現(xiàn)的常見腐蝕問題進行分析，并提出改進措施。

2 汽車防腐處理方式介紹

汽車主要由發(fā)動機、車身、底盤和電氣設(shè)備四個基本部分組成。

目前，車身：外表面主要采取的是前處理（除油、表調(diào)、磷化）+電泳漆+中涂漆+面漆（或底色漆+清漆）的三涂層或四涂層涂裝體系；車內(nèi)表面主要為電泳漆；內(nèi)腔還采取有灌（注）蠟處理；車底板噴涂一層PVC保護膠，門折邊及車身主要焊縫也同樣抹有PVC密封膠。

發(fā)動機：鑄鐵件一般都采用噴漆處理，鑄鋁、鋁合金、鋁鎂合金等（如缸體、氣門室罩蓋、進排氣歧管等）采用一般氧化處理；

底盤：底盤零件大多采用黑厚膜電泳漆工藝；排氣管、消聲器、三元催化器主要為不銹鋼材料或表面進行熱滲鍍鋁工藝處理；

車身緊固件、卡箍：大多為鍍鋅、達克羅處理；

標牌、進氣格柵、門把手等內(nèi)外飾件：多采用銅+鎳+鉻三層的裝飾性防護電鍍；

當然，車身零件眾多，表面處理方式也多種多樣，例如，粉末噴涂、發(fā)黑、磷化等表面處理工藝也在車身及部分零件上進行應用。

表面處理方式的選擇，主要根據(jù)零件所處的工作環(huán)境、對防腐性能的要求等級以及成本等眾多因素綜合考慮來選擇合適的方式。

通常，可以通過對整車進行區(qū)域以及工作環(huán)境劃分，來定義汽車零件的防腐等級。

外部區(qū)域：以車門、風窗---密封條為界，位于車身外部或某些開啟零件內(nèi)部。

工作環(huán)境駕駛艙、行李艙內(nèi)部區(qū)域 腐蝕輕微的工作環(huán)境：干燥溫和發(fā)動機艙（上部）、依稀可見外部區(qū)域 腐蝕中等的工作環(huán)境：雨水不直接接觸外部可見區(qū)域、底盤區(qū)域 腐蝕較嚴重和嚴重的工作環(huán)境：離地面較近、容易受到污泥和水等侵蝕、經(jīng)常受到風雨直接侵害、處于高溫和高濕下工作。部 位

內(nèi)部區(qū)域：以密封條為界，位于駕駛艙或行李艙內(nèi)。

3 汽車腐蝕類型

汽車腐蝕的原因很多，既與本身材料的選用、防腐工藝的選擇有關(guān)，還與整車結(jié)構(gòu)、使用情況、環(huán)境等多方面有很大關(guān)系。

根據(jù)整車結(jié)構(gòu)與所處的環(huán)境方面原因分析，車身面漆、底盤零件、車身折邊、焊縫等部位發(fā)生腐蝕問題的情況較常見；按照表面處理方式區(qū)分其耐腐蝕性能，電泳、噴漆、達克羅等防腐蝕性能較優(yōu)，氧化、磷化、發(fā)黑等處理防腐性能較差。

腐蝕的類型主要有：

3.1 斑狀腐蝕

主要表現(xiàn)為車身面漆或涂層表面的印痕、鼓泡、脫落、露出基體金屬，出現(xiàn)表面蝕坑或均勻腐蝕。表面的腐蝕主要由于外界的酸、堿性物質(zhì)，以及含鐵等金屬雜質(zhì)的塵埃污染導致；基體的腐蝕主要是由于基體涂裝前表面清潔不足或油漆材料性能不佳導致鼓泡剝離；也有因砂石飛濺使漆層破壞導致腐蝕的問題。

3.2 縫隙腐蝕

縫隙腐蝕是汽車腐蝕較為嚴重的腐蝕形態(tài)，因汽車縫隙結(jié)構(gòu)較多，縫隙部位容易沉積灰塵、異物，導致縫隙內(nèi)外氧含量、離子組成濃度以及pH值不同，而產(chǎn)生腐蝕。

3.3 電偶腐蝕

又稱“接觸腐蝕”或“雙金屬腐蝕”。汽車零件總成經(jīng)常有如鋼件與鋅、鋁及其鍍層連接類的情況，由于兩種金屬電位不同，電極電位較負的鋅、鋁及其鍍層通常會加速腐蝕。

3.4 點腐蝕

特別是在有氯離子的環(huán)境中，如沿海地區(qū)及冬季道路上灑防凍鹽的情況下，汽車點腐蝕最易產(chǎn)生，常發(fā)生在不銹鋼、鋁及鋁合金、鋅合金構(gòu)件以及鍍錫、鍍銅、鍍鉻鎳零件表面。

3.5 晶間腐蝕

晶間腐蝕常發(fā)生在不銹鋼、鋁合金等汽車零件，主要是由于加熱、焊接等制造過程中，引發(fā)晶粒與邊界化學成分的變化而引起。

3.6 應力腐蝕

汽車中的一些承載構(gòu)件，如底盤件，在拉應力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下，引發(fā)裂紋導致斷裂，是危害性最大的局部腐蝕形態(tài)。

4 常見汽車腐蝕問題

4.1 車身

車身的前/后翼子板、發(fā)動機罩蓋和車門下部等因路面砂石沖擊和鹽水飛濺而導致漆膜和金屬表面氧化膜被破壞，產(chǎn)生起泡、保護層脫落、生銹等現(xiàn)象，即發(fā)生斑狀腐蝕；在車窗、裝飾條附近，由于橡膠條、裝飾條老化或密封不良，使腐蝕介質(zhì)進入，引發(fā)縫隙腐蝕；若裝飾條采用不銹鋼材料，因與普通碳鋼之間存在一定的電位差而產(chǎn)生電偶腐蝕（見圖1）。

4.2 底盤

汽車底盤的腐蝕環(huán)境較為苛刻。副車架和車輪護罩板等極易受到砂石沖擊和泥水侵蝕等因素的影響，如果防護措施不當，輕者產(chǎn)生點蝕（見圖2），重者造成全面腐蝕（見圖3）；若車身鋼板搭接不良，使泥沙、鹽水和灰塵等在此堆積，則易產(chǎn)生縫隙腐蝕。

排氣系統(tǒng)是汽車腐蝕最嚴重的部件，其外部受到沙石撞擊，內(nèi)部受到高溫廢氣（含Cl－、CO32－、SO42－和NH4＋等多種強腐蝕性介質(zhì)）和低溫冷凝水的腐蝕，其腐蝕穿孔是常見的事（見圖2）。

緊固件和彈簧等由于工作環(huán)境、表面處理方式等因素的影響，極易產(chǎn)生腐蝕。因此，此類零部件應采取多重防護措施。

減振彈簧和板簧等在工作過程中受到剪切應力，因而容易產(chǎn)生應力腐蝕。

4.3 發(fā)動機系統(tǒng)

發(fā)電機、起動機、空調(diào)壓縮機都是發(fā)動機系統(tǒng)中較易發(fā)生腐蝕的部件，尤其是當?shù)妆P發(fā)動機艙部位無防護或半防護時，路面的積水、鹽水、塵土極易進入發(fā)動機艙，并通過輪系甩到各個部位，造成發(fā)動機艙部件的嚴重腐蝕。同時，散熱器、水泵、氣缸體和氣缸蓋等零部件若采用不同的材料制成，極易發(fā)生電偶腐蝕（見圖4）。

4.4 車身內(nèi)/外飾附件

車燈周圍和雨刮臂等處由于存在縫隙，容易堆積泥沙、灰塵和泥水而發(fā)生縫隙腐蝕（見圖5）；標牌和格柵等裝飾性電鍍部件受外界酸雨等介質(zhì)腐蝕后，表面易產(chǎn)生腐蝕麻點——點蝕（見圖6）；部分內(nèi)飾件（如頭枕支撐桿和座椅骨架等）的表面處理方式或材料選用不當，容易產(chǎn)生腐蝕（見圖7）。

5 預防和改進措施

5.1 整車結(jié)構(gòu)設(shè)計

5.1.1 汽車設(shè)計人員應掌握必要的防腐知識，了解腐蝕原理和各種腐蝕形態(tài)、汽車用材料及各種因素對材料的影響、腐蝕防護方法與效果、汽車各部位形狀和腐蝕的關(guān)系等。

5.1.2 避免存在尖角和銳邊。因為涂層在這些部位難以取得良好的覆蓋效果，受沖擊后，漆膜容易脫落，使基體產(chǎn)生腐蝕。若實在無法避免尖角和銳邊，應采取有效的防護措施，防止腐蝕的發(fā)生。

5.1.3 設(shè)計中應盡量避免封閉區(qū)，或保持封閉區(qū)有良好的通風和排水性，以避免由于砂石、泥土和鹽水的堆積而引起縫隙腐蝕。一般發(fā)生縫隙腐蝕的最敏感縫寬為0.025mm～0.1mm，因此，整車設(shè)計應盡量避免之。

5.1.4 在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計中，盡可能在白車身底部、A、B、C柱適當開一些工藝孔，以提高涂裝前處理效果和電泳漆對內(nèi)腔部位的泳透力，提高內(nèi)腔的防腐能力。

5.1.5 對電器和車窗等密封性要求較為嚴格的零部件，須用橡膠或其他材料對其進行良好的密封。

5.1.6 對底盤等工作環(huán)境較為惡劣的金屬部件，應使其表面防護層留有足夠的腐蝕余量；注意結(jié)構(gòu)平衡，避免行駛過程中產(chǎn)生共振現(xiàn)象，減少應力集中；適當加大危險載面的尺寸，確保構(gòu)件的安全性。

5.1.7 在進行發(fā)動機系統(tǒng)設(shè)計時，將發(fā)電機、起動機等易腐蝕的部件布置在發(fā)動機艙上部，減少這些部件與路面飛濺上來的雨水和塵土接觸的機率，從而降低這些部件的腐蝕速度；在發(fā)動機艙底部采用全防護，也會極大的降低了發(fā)動機艙內(nèi)部件的腐蝕。

5.1.8 在減振器彈簧上、下增加塑料墊板，并用橡膠材料對其進行包覆，可有效預防腐蝕的發(fā)生。

5.2 表面防護措施

5.2.1 瑞典腐蝕研究所研究結(jié)果表明，車身鋼板要獲得良好的防腐效果，最有效的方法是涂覆7μm～10μm厚的鍍鋅層。因此發(fā)動機罩蓋、車門面板和左/右翼子板等部位采用7μm～10μm厚的鍍鋅鋼板，能有效的提高抗腐蝕性能。

5.2.2 發(fā)動機艙內(nèi)的制動管和油管采用鍍鋅+PA涂層進行表面處理，可增強耐蝕性。有關(guān)資料顯示，國內(nèi)部分車型的油管已采用特殊的工程塑料代替金屬材料。

5.2.3 汽車的排氣/消聲系統(tǒng)應選用耐腐蝕性強的不銹鋼材料或鍍鋁鋼板。

5.2.4 非金屬材料受紫外線等因素的影響，容易產(chǎn)生變形、開裂或老化等現(xiàn)象而失去密封功能，因此必須選用耐候性好的材料。

5.2.5 螺栓、螺釘和卡箍等緊固件表面應進行特殊防護處理，根據(jù)使用部位及受力情況選用合適的處理方式。

5.3 車身局部防腐控制

5.3.1 嚴格選擇涂裝前處理材料和涂料，加強涂裝施工的管理，確保得到優(yōu)質(zhì)涂層；在底盤涂覆優(yōu)質(zhì)抗石擊PVC涂料，可在一定程度上防止因石子沖擊而導致的腐蝕。

5.3.2 用密封膠密封左/右翼子板、前/后輪罩、前/后立柱和內(nèi)/外板等處的焊縫，能有效防止縫隙腐蝕；在車門內(nèi)板、發(fā)動機罩蓋和行李箱蓋的銳邊處使用折邊膠，在增加翻邊強度的同時，還能防止因腐蝕介質(zhì)滲入引起的縫隙腐蝕。

5.3.3 在底圍縫隙表面、無法封閉的空腔內(nèi)部、發(fā)動機艙內(nèi)部和車門鉸鏈處噴涂防腐蠟能大大提高這些部位的防腐能力。

5.4 建立完善的腐蝕評價體系

5.4.1 加強車身涂裝質(zhì)量的監(jiān)控，定期在涂裝車間現(xiàn)場掛樣板進行腐蝕試驗；定期對車身內(nèi)腔進行剖解分析。

5.4.2 通過試驗室靜態(tài)鹽霧試驗，在零部件開發(fā)階段進行充分的腐蝕性能驗證；在批量供貨階段，加強零部件批量產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)控。

5.4.3 開展汽車道路強化腐蝕試驗。整車道路強化腐蝕試驗可以較全面地反映汽車產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)設(shè)計、涂裝工藝和材料使用等方面存在的問題。

6 結(jié)束語

汽車防腐蝕控制是一項系統(tǒng)工程，在汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選用、防腐工藝選擇、表面處理質(zhì)量控制等各個環(huán)節(jié)都應進行控制，并建立健全腐蝕評價體系，才能有效的保證汽車良好的腐蝕效果，以提高產(chǎn)品使用壽命，提升用戶滿意度以及產(chǎn)品品牌形象。

[1] 于磊、陳拯等. 整車強化腐蝕試驗中的常見問題及分析. 汽車工藝與材料,2010 (1).

陳拯 (1982—) ，男，工程師，現(xiàn)任奇瑞汽車試驗技術(shù)中心材料試驗部主管，目前主要從事汽車材料試驗及應用技術(shù)研究與管理工作。