乘用車車身防腐性能目標設定及達成路徑研究

唱志強 代立宏 陳鵬 吳歡慶 徐倩倩

摘 要：車身防腐性能，是車身最重要的指標之一，防腐性能的優(yōu)劣，直接影響汽車的功能、外觀，進而影響汽車的安全性、可靠性、用戶感知以及使用壽命。本文從車身腐蝕環(huán)境等級及防腐目標設定、關鍵區(qū)域結構設計、防腐材料定義等方面，如何針對性的提高乘用車車身防腐性能，進行分析和探討。

關鍵詞：乘用車;防腐目標;防腐材料;防腐結構

0 前言

近年來，乘用車銹蝕問題爆發(fā)越來越頻繁，國內(nèi)國際市場均出現(xiàn)不同程度的召回，給消費者及主機廠帶來嚴重經(jīng)濟損失。2013年江淮汽車側圍銹蝕曝光，其根本原因為防腐目標制定、防腐結構設計、防腐材料定義不合理，以及腐蝕驗證不充分導致。

本文重點從以上幾個方面，分析車身防腐性能提升優(yōu)化設計方法。

1 車身腐蝕環(huán)境等級及防腐目標設定

1.1 外部環(huán)境

（1）法規(guī)。當前國內(nèi)及國際，腐蝕法規(guī)差異很大，主流的法規(guī)要求為：

中等法規(guī)：4年不出現(xiàn)外觀銹蝕，8年不出現(xiàn)穿孔銹蝕，主要分布于東南亞、中東、南美、非洲;

嚴厲法規(guī)：6年不出現(xiàn)外觀銹蝕，12年不出現(xiàn)穿孔銹蝕，主要分布于歐洲、北美、澳洲。

（2）氣候。年均相對濕度及降雨量，直接影響腐蝕速率。一般年均相對濕度≥80%，或年均降雨量≥1600mm/年，屬于嚴重腐蝕區(qū)域。

1.2 自身環(huán)境

（1）地板區(qū)域。車輛高速行駛過程中，地板區(qū)域受石子撞擊的概率最大，容易破壞鈑金的電泳層;同時地板區(qū)域在涉水工況下，受雨水泥水等污染最嚴重，屬于高濕區(qū)域;且排氣管路周邊為高溫區(qū)域，因此地板區(qū)域腐蝕風險最高。

（2）外表面區(qū)域。迎風面受石擊風險較大，容易破壞外板表面電泳層;四門兩蓋、側圍均形成空腔結構，若車身結構設計不合理，進水后無法完全排出，屬于干濕分界區(qū)域，因此外表面區(qū)域腐蝕風險中等。

（3）艙內(nèi)區(qū)域。車身內(nèi)部屬于干區(qū)，沒有大量水進入，僅有少量水蒸氣殘留，腐蝕風險較低。

1.3 防腐目標設定

通過以上分析，一般以法規(guī)作為主目標，車身不同位置根據(jù)防腐嚴重等級，再分別制定區(qū)域目標，滿足法規(guī)要求。

2 常用防腐材料介紹

2.1 涂層

涂層是車身防腐最基礎最重要的部分，通常包括磷化層、電泳層、中涂層、色漆層和清漆層，其中：磷化層約2um，耐大氣腐蝕能力非常強;電泳層約8～25um，是最可靠的防腐材料;中涂層約30～40um，具有一定彈性，防止石擊;色漆層和面漆層主要為裝飾作用，基本無防腐能力。涂層厚度主要靠涂裝工藝能力和產(chǎn)品結構保證，涂裝工藝能力一般無法提升，因此新車型在數(shù)據(jù)階段，必須進行必要的防腐結構設計。

2.2 鍍鋅板

鍍鋅板比普通鋼板，同等條件下腐蝕速率降低一半以上，是目前比較理想的提升車身防腐性能的方案。常見鍍鋅板有兩種工藝：熱鍍鋅和電鍍鋅。主機廠大多采用成本更低的熱鍍鋅。熱鍍工藝分為純鋅、鋅鐵合金、鋅鋁合金等，前面兩種為主流。然而由于成本高和模具保養(yǎng)復雜，鍍鋅板的應用，對大部分主機廠來說，還處于一個起步階段。

2.3 抗石擊PVC

噴涂在地板區(qū)域的密封材料，一項重要指標為抗石擊性，提升地板區(qū)域的防腐性能。一般抗石擊PVC要求在1kg石英砂，5bar壓力，沖擊10次，狀態(tài)為0級（S≤1cm2）或1級（1cm2

2.4 防腐蠟

噴涂在空腔內(nèi)，附著于內(nèi)外鈑金邊緣，主要作用為外部水進入空腔后，隔絕水與空腔底部鈑金接觸，從而減緩腐蝕速率。常見位置為四門內(nèi)外板空腔下沿、后背門內(nèi)外板空腔下沿、側圍外板與加強板空腔下沿、縱梁內(nèi)外板空腔下沿。

2.5 堵件

堵件的作用主要是密封，防止水進入車內(nèi)。常見為普通堵件和熱熔型堵件，普通堵件一般為總裝安裝，封堵一些安裝過孔;熱熔型堵件為涂裝安裝，經(jīng)過烘烤后，其邊緣密封材料與鈑金孔粘接在一起，能起到更好的密封作用，一般地板區(qū)域都用熱熔型堵件。

3 關鍵區(qū)域防腐結構設計及防腐材料定義

3.1 地板區(qū)域

（1）防腐結構設計。整個地板區(qū)域有兩類結構：地板本體和加強梁。地板本體主要考慮漏液，不存在排氣和電泳問題;加強梁與地板形成空腔，但腔體較大，一般間隔30cm左右布置φ20mm電泳孔，無電泳風險。

（2）防腐材料定義。①鈑金材料：由于地板本體料厚較?。?.6～0.8mm左右），高端車一般定義雙面熱鍍鋅板，其他車大部分選擇普通鋼板材料。②抗石擊PVC：常規(guī)為整個地板區(qū)域，加上側圍外門檻區(qū)域，一般厚度為600um，關鍵位置為1000um。③防腐蠟：高端車如奧迪采用整個地板全部浸蠟，少數(shù)將加強梁空腔注蠟，大部分地板區(qū)域不定義防腐蠟。④堵件：地板本體上布置的焊鉗過孔、漏液孔在涂裝電泳后，均需要用堵件進行密封，一般定義熱熔型堵件，鈑金邊緣及艙內(nèi)密封效果好;加強梁上電泳孔封堵，視車型定位而定。

3.2 外表面區(qū)域

（1）防腐結構設計。①翼子板：單件安裝結構，重點關注與骨架的安裝點，盡量設計為非可視面。②四門兩蓋：外板+內(nèi)板單腔包邊結構，根據(jù)門蓋大小，一般布置2～3個漏液孔，后背門及發(fā)蓋需重點關注進槽姿態(tài)，最高點布置排氣孔。③側圍：外板+加強板+內(nèi)板雙腔結構，是整個車身防腐最難達成的區(qū)域。首先需重點關注電泳孔、漏液孔布置，一般間隔30cm左右布置φ20mm電泳孔或漏液孔，同時加強板與內(nèi)板電泳孔盡量串通布置，用以提高電泳液的流動性以及泳透率，從而提高電泳膜厚。其次需關注內(nèi)外腔大小，即兩板間距，一般最小要求≥6mm，保證電泳液的流動。

（2）防腐材料定義。①鈑金材料：由于外表面為直接可視面，且所有外板均為薄板，建議采用鍍鋅板。②折邊膠：在包邊結構中，折邊膠附著在內(nèi)外板包邊處，起粘接和防腐雙重作用。③抗石擊PVC：外表面無法定義PVC進行防腐。④密封膠（細PVC）：門蓋包邊結構中，外板包邊處膠條密封。⑤防腐蠟：在空腔中，防腐蠟成為包邊處第二道防腐措施，能延緩此處腐蝕速率，門蓋壽命增加2～3年。

4 結束語

本文所述車身防腐優(yōu)化設計方法，基于捷途X70/X90兩款上市SUV車身防腐定義、驗證及提升過程，對乘用車車身防腐設計具有很強的參考意義。