乘用車強化腐蝕試驗及防腐措施

厲承龍

（上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心）

近年來，環(huán)境問題日益嚴(yán)重，酸雨、霧霾等極端惡劣天氣頻發(fā)，這些環(huán)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(yán)重影響汽車的美觀。腐蝕試驗在評價汽車的設(shè)計、環(huán)境研究、新產(chǎn)品開發(fā)、材料選擇及質(zhì)量控制中起著重要的作用。如何在整車設(shè)計階段進(jìn)行車輛的防腐蝕處理，是各整車企業(yè)必須考慮的問題。

1 整車強化腐蝕試驗介紹

整車廠進(jìn)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(xiàn)，考察和評價汽車在結(jié)構(gòu)、工藝及材料等方面存在的腐蝕問題，為提升產(chǎn)品的防腐蝕性能提供依據(jù)。

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

表1 腐蝕試驗循環(huán)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(huán)組成，每個循環(huán)都要經(jīng)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(huán)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(huán)境：主要用于模仿南方濕熱地區(qū)環(huán)境；

2）鹽霧噴射：用來模擬沿海地區(qū)使用環(huán)境；

3）鹽水搓板路及鹽水路：模仿北方道路冬季雪水環(huán)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(tài)載荷，使車身在行駛過程中產(chǎn)生扭曲變形，底盤零部件之間產(chǎn)生相對位移，從而使鹽水等腐蝕介質(zhì)更容易進(jìn)人縫隙當(dāng)中，進(jìn)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(tǒng)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(jié)果評價

腐蝕等級的評定目前國際上還沒有一個比較權(quán)威的、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，國外各大汽車公司的評定規(guī)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(jù)整車強化腐蝕試驗的結(jié)果，并結(jié)合筆者多年從事整車腐蝕及防護(hù)的經(jīng)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(huán)境中，除歐洲外其它所有的市場區(qū)域，10年內(nèi)均不得發(fā)生車身鈑金件穿孔腐蝕的現(xiàn)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(nèi)不能出現(xiàn)穿孔腐蝕的要求[2]。車身鈑金包括非結(jié)構(gòu)鈑金件和結(jié)構(gòu)鈑金件。試驗結(jié)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(jié)束后，所有鈑金件沒有金屬損失（脫落/片狀腐蝕或通過介質(zhì)除銹后在基材上有明顯的腐蝕斑）才是允許的。若發(fā)現(xiàn)有金屬損失，需要另外分析。

2）外觀腐蝕。車輛進(jìn)行腐蝕試驗時，艙蓋、車頂、行李艙蓋、車身兩側(cè)、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(nèi)不能出現(xiàn)腐蝕。

3）功能腐蝕。任何零件在規(guī)定的腐蝕環(huán)境進(jìn)行10年等效腐蝕后不得有功能喪失。除此之外，零件在規(guī)定的目標(biāo)壽命后應(yīng)保持功能。根據(jù)腐蝕理論，試驗結(jié)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(jié)束后，所有鈑金件沒有金屬損失（脫落/片狀腐蝕或通過介質(zhì)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(yè)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(biāo)準(zhǔn)，源于北美標(biāo)準(zhǔn)GMW 8738，該方法每10個循環(huán)腐蝕量相當(dāng)于北美最惡劣地區(qū)1年的腐蝕量（標(biāo)準(zhǔn)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(huán)相當(dāng)于北美最惡劣地區(qū)6年腐蝕量，相當(dāng)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(huán)相當(dāng)于中國17年腐蝕量。國內(nèi)主流整車企業(yè)對于整車防腐蝕要求，如表3所示。

表3 主流整車企業(yè)對于整車防腐蝕要求

4 整車腐蝕的主要原因

根據(jù)整車腐蝕試驗的結(jié)果以及對腐蝕結(jié)果的分析，整車腐蝕主要由以下原因所致：

1）由于設(shè)計結(jié)構(gòu)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(jìn)行打磨處理，噴漆操作后該位置產(chǎn)生油漆質(zhì)量缺陷，導(dǎo)致銹點產(chǎn)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(jìn)行增加包裝保護(hù)，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(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)，一般零件720 h鹽霧試驗不發(fā)生銹蝕就可認(rèn)定合格。

4）由于涂裝不規(guī)范造成的漆膜性能不良[3]。如門鈑金，如圖2c所示。這個區(qū)域?qū)儆诟呖梢姸龋瑢@一區(qū)域有更嚴(yán)格的防腐要求，鈑金切口處應(yīng)該涂裝PVC膠，防止鈑金腐蝕。

5）由于工藝導(dǎo)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(dǎo)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(xù)蒙皮切割，不會發(fā)生金屬割傷受損導(dǎo)致腐蝕。

5 如何改善整車的防腐蝕性能

5.1 在設(shè)計階段防腐蝕

1）作為整車企業(yè)的設(shè)計工程師，應(yīng)掌握必要的金屬材料腐蝕與防護(hù)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(hù)方法與效果，汽車各部位形狀和腐蝕的關(guān)系等。

2）設(shè)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(chǎn)生腐蝕。若無法避免，應(yīng)采取更加嚴(yán)格的防護(hù)措施，進(jìn)行足夠的腐蝕防護(hù)。

3）必須用非金屬材料對密封性要求較為嚴(yán)格的零部件進(jìn)行良好的密封。

4）應(yīng)使底盤等工作環(huán)境較為惡劣的金屬部件的表面防護(hù)層留有足夠的腐蝕余量；注意結(jié)構(gòu)平衡，避免在行駛過程中產(chǎn)生共振，減少應(yīng)力集中；適當(dāng)加大敏感區(qū)域的尺寸，確保結(jié)構(gòu)件的安全性。

5.2 材料表面保護(hù)措施

1）建議發(fā)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(fā)動機艙內(nèi)的制動管路及一些關(guān)鍵零部件的油管采用鍍鋅+PVF涂層進(jìn)行表面處理可增強耐蝕性。

3）汽車的排氣/消聲系統(tǒng)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(yīng)進(jìn)行腐蝕防護(hù)處理，根據(jù)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(yán)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(dāng)開一些工藝孔，以提高涂裝前處理質(zhì)量和電泳漆通過內(nèi)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(zhì)滲入引起的縫隙腐蝕。

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

6 結(jié)論

大量整車腐蝕試驗的結(jié)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?，F(xiàn)根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，對常見問題進(jìn)行統(tǒng)計，并對引起腐蝕的原因進(jìn)行淺析。車輛的腐蝕控制是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在控制成本的前提下，通過車輛設(shè)計、材料選用、制造工藝、防護(hù)設(shè)計、質(zhì)量控制等方面進(jìn)行防腐優(yōu)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(zhuǎn)化，使其在激烈的市場競爭中占有優(yōu)勢地位。