乘用車強化腐蝕試驗及防腐措施

厲承龍

（上海汽車集團股份有限公司技術中心）

近年來，環境問題日益嚴重，酸雨、霧霾等極端惡劣天氣頻發，這些環境因素對汽車的防腐蝕性能提出了更高的要求，汽車的防腐蝕性能嚴重影響汽車的美觀。腐蝕試驗在評價汽車的設計、環境研究、新產品開發、材料選擇及質量控制中起著重要的作用。如何在整車設計階段進行車輛的防腐蝕處理，是各整車企業必須考慮的問題。

1 整車強化腐蝕試驗介紹

整車廠進行整車腐蝕試驗的目的，是為了模擬整車在各工況下的表現，考察和評價汽車在結構、工藝及材料等方面存在的腐蝕問題，為提升產品的防腐蝕性能提供依據。

一般來說，整車強化腐蝕試驗由以下幾部分組成：試驗車預處理、正式強化腐蝕試驗、試后的全面檢查及腐蝕結果評價。每個試驗循環為24 h，道路行駛時間約為2.67 h。每個試驗循環過程中各流程時間分配表,如表1所示。

表1 腐蝕試驗循環中各流程時間分配表 h

整車強化腐蝕試驗由若干個腐蝕循環組成，每個循環都要經過諸多流程，包括特定試驗道路行駛、自然干燥及高溫高濕室等過程，腐蝕試驗循環示意圖，如圖1所示。

1.1 整車腐蝕試驗主要工況

1）高溫及高濕環境：主要用于模仿南方濕熱地區環境；

2）鹽霧噴射：用來模擬沿海地區使用環境；

3）鹽水搓板路及鹽水路：模仿北方道路冬季雪水環境，考察底盤的耐腐蝕能力；

4）可靠性路：可靠性路一般包括碎石路、扭曲路、石塊路、搓板路等。這些強化道路目的是通過路面對汽車施加的各種形式的動態載荷，使車身在行駛過程中產生扭曲變形，底盤零部件之間產生相對位移，從而使鹽水等腐蝕介質更容易進人縫隙當中，進而考核汽車及零部件在惡劣的腐蝕條件下的可靠性；

5）高速路：模擬汽車在高速公路上的實際工況，并配合緊急制動。檢驗試驗車在腐蝕試驗過程中的制動性能是否受到影響；

6）駐坡試驗：主要是考核駐車制動系統在受到強化腐蝕后，其駐車制動性能是否有所衰減或失效[1]。

1.2 腐蝕結果評價

腐蝕等級的評定目前國際上還沒有一個比較權威的、統一的標準，國外各大汽車公司的評定規范各不相同，目前自主品牌采用的腐蝕評判等級，如表2所示。

表2 腐蝕等級

2 整車腐蝕的種類

根據整車強化腐蝕試驗的結果，并結合筆者多年從事整車腐蝕及防護的經驗來看，整車腐蝕主要有以下3類：

1）穿孔腐蝕。把車輛暴露在需要的腐蝕環境中，除歐洲外其它所有的市場區域，10年內均不得發生車身鈑金件穿孔腐蝕的現象，歐洲要求為12年，德國大眾公司從1979年起也對所有轎車提出了6年內不能出現穿孔腐蝕的要求[2]。車身鈑金包括非結構鈑金件和結構鈑金件。試驗結束后用實際穿孔的檢查來驗證是否滿足了10年或12年的使用性能還不夠，至少在試驗結束后，所有鈑金件沒有金屬損失（脫落/片狀腐蝕或通過介質除銹后在基材上有明顯的腐蝕斑）才是允許的。若發現有金屬損失，需要另外分析。

2）外觀腐蝕。車輛進行腐蝕試驗時，艙蓋、車頂、行李艙蓋、車身兩側、翼子板、前后保險杠以及車體鈑金垂直可見的部分在5年內不能出現腐蝕。

3）功能腐蝕。任何零件在規定的腐蝕環境進行10年等效腐蝕后不得有功能喪失。除此之外，零件在規定的目標壽命后應保持功能。根據腐蝕理論，試驗結束后對功能的檢查來驗證是否滿足了10年的使用性能還不夠，最少在試驗結束后，所有鈑金件沒有金屬損失（脫落/片狀腐蝕或通過介質除銹后在基材上有明顯的腐蝕斑）才是允許的。

3 各整車企業對于整車防腐蝕的要求

整車強化腐蝕試驗方法采用QC/T 732—2005標準，源于北美標準GMW 8738，該方法每10個循環腐蝕量相當于北美最惡劣地區1年的腐蝕量（標準樣板年腐蝕量約 120 μm）。

北美的腐蝕強度約是中國的1.7倍（總體），因此自主品牌做60腐蝕循環相當于北美最惡劣地區6年腐蝕量，相當于中國（總體）10年的腐蝕量，上海大眾汽車和上海通用100循環相當于中國17年腐蝕量。國內主流整車企業對于整車防腐蝕要求，如表3所示。

表3 主流整車企業對于整車防腐蝕要求

4 整車腐蝕的主要原因

根據整車腐蝕試驗的結果以及對腐蝕結果的分析，整車腐蝕主要由以下原因所致：

1）由于設計結構引起的涂裝不足。例如天窗鈑金兩層板折邊腐蝕問題，如圖2a所示。就是由于銹點位置存在毛刺、焊渣，未進行打磨處理，噴漆操作后該位置產生油漆質量缺陷，導致銹點產生。

2）由于振動、沖擊和安裝不慎造成的涂層損傷。在一些零件的運輸過程中，需要進行增加包裝保護，避免零件劃傷。如排氣管這種零件比較長、運輸過程中極有可能劃傷而導致零件腐蝕，如圖2b所示。

3）由于選材不合理造成的電偶腐蝕。這種問題比較常見，解決的措施就是提高材料耐鹽霧試驗的標準，一般零件720 h鹽霧試驗不發生銹蝕就可認定合格。

4）由于涂裝不規范造成的漆膜性能不良[3]。如門鈑金，如圖2c所示。這個區域屬于高可見度，對這一區域有更嚴格的防腐要求，鈑金切口處應該涂裝PVC膠，防止鈑金腐蝕。

5）由于工藝導致的腐蝕。如外水切腐蝕問題，如圖2d所示。在以前的工藝中，亮版外水切前期工藝采取擠出后切割表面蒙皮的方式，此方式易導致表面切割蒙皮時金屬割傷受損。將工藝更改為亮版外水切直接擠出，無需后續蒙皮切割，不會發生金屬割傷受損導致腐蝕。

5 如何改善整車的防腐蝕性能

5.1 在設計階段防腐蝕

1）作為整車企業的設計工程師，應掌握必要的金屬材料腐蝕與防護知識，了解金屬腐蝕原理和各種失效模式，常用汽車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系等。

2）設計上避免存在比較尖銳的角和邊。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，使基體產生腐蝕。若無法避免，應采取更加嚴格的防護措施，進行足夠的腐蝕防護。

3）必須用非金屬材料對密封性要求較為嚴格的零部件進行良好的密封。

4）應使底盤等工作環境較為惡劣的金屬部件的表面防護層留有足夠的腐蝕余量；注意結構平衡，避免在行駛過程中產生共振，減少應力集中；適當加大敏感區域的尺寸，確保結構件的安全性。

5.2 材料表面保護措施

1）建議發動機罩蓋、車門面板和左右翼子板等部位采用7～10 μm厚的鍍鋅鋼板。

2）發動機艙內的制動管路及一些關鍵零部件的油管采用鍍鋅+PVF涂層進行表面處理可增強耐蝕性。

3）汽車的排氣/消聲系統盡量選用耐腐蝕性強的不銹鋼材料，特別是顧客容易查看的排氣管尾端。

4）非金屬材料必須選用耐候性好的材料。

5）緊固件表面應進行腐蝕防護處理，根據具體使用情況及載荷情況選用合適的處理方式。

5．3 涂裝工藝防腐蝕處理

1）嚴格選擇涂裝前處理材料和涂料，加強涂裝工序全過程的管理，保證涂層滿足要求；另外可采取一些工藝措施，例如在白車身底部適當開一些工藝孔，以提高涂裝前處理質量和電泳漆通過內腔部位的泳透力。

2）用密封膠密封焊縫，能有效防止縫隙腐蝕；在銳邊處使用折邊膠，在增加翻邊強度的同時，還能防止因腐蝕介質滲入引起的縫隙腐蝕。

3）在無法封閉的空腔內部及發動機艙噴涂防腐蠟，能大大提高這些部位的防腐能力。

6 結論

大量整車腐蝕試驗的結果表明，自主品牌車型與合資品牌車型在防腐能力上存在差距。現根據試驗數據，對常見問題進行統計，并對引起腐蝕的原因進行淺析。車輛的腐蝕控制是一項復雜的系統工程，在控制成本的前提下，通過車輛設計、材料選用、制造工藝、防護設計、質量控制等方面進行防腐優化，提高整車耐腐蝕性能。目前，我國自主品牌汽車與外資品牌在防腐工藝方面存在較大的差距。只有通過加大整車道路腐蝕試驗的力度，加快防腐研究成果的轉化，使其在激烈的市場競爭中占有優勢地位。