淺談鉛在汽車產(chǎn)品中的應(yīng)用及管控

邱婧　徐樹杰　李龍輝　侯猛

摘要：鉛在汽車產(chǎn)品中的應(yīng)用廣泛，帶來了不少環(huán)境問題。本文通過對國內(nèi)外汽車產(chǎn)品中鉛的管控及豁免范圍對比，鉛的應(yīng)用現(xiàn)狀及替代技術(shù)難點等進(jìn)行了分析，希望能為鉛替代和管控相關(guān)工作提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：鉛；豁免清單；鉛蓄電池；焊料

1鉛對人體及環(huán)境的危害

汽車產(chǎn)品中的有害物質(zhì)對環(huán)境的影響已經(jīng)日漸突出，越來越多的車主遭遇有害物質(zhì)超標(biāo)，公眾對車用材料環(huán)保安全性的關(guān)注度也日益提高。其中鉛及其化合物進(jìn)入機體后，少部分會隨著身體代謝排出體外，其余大量則會在體內(nèi)沉積，它會對神經(jīng)、造血、消化、腎臟、心血管和內(nèi)分泌等多個系統(tǒng)造成危害，若含量過高則會引起鉛中毒。

而對環(huán)境的破壞也不容忽視。電子工業(yè)中大量使用的錫一鉛合金焊料是造成污染的重要來源。在其制造和使用過程中，較高的熔化溫度會導(dǎo)致大量的鉛蒸發(fā)氣逸出，對操作人員的身體健康有極大的影響。各種廢棄電子產(chǎn)品、PCB上所含的鉛也不容忽視，他們作為垃圾被埋入地下后，內(nèi)部所含的鉛可能會從電子產(chǎn)品中滲出，并進(jìn)入地下水。據(jù)統(tǒng)計，每年隨PCB丟棄的鉛有400噸，下雨后這些鉛會變成溶于水的鹽類，特別是在遇到酸雨時，雨中所含的硝酸和鹽酸更易促使鉛溶解，從而污染水源，破壞環(huán)境。

2鉛在汽車上的主要存在范圍

當(dāng)前，鉛作為汽車產(chǎn)品主要有害物質(zhì)，其分布較為廣泛。目前，含鉛的高風(fēng)險部件主要有汽油發(fā)動機火花塞、發(fā)動機艙內(nèi)燃油供油管、發(fā)動機主線束、發(fā)動機缸蓋密封墊、發(fā)動機減震塊、發(fā)動機用緊固標(biāo)準(zhǔn)件、變速器用緊固標(biāo)準(zhǔn)件、左前制動油管、輪速傳感器、左外后視鏡、左前門限位器、左前門內(nèi)飾板、左前車門鎖、駕駛員座椅靠背骨架、駕駛員側(cè)安全帶卡扣、駕駛員側(cè)安全帶卷收器、左前遮陽板，根據(jù)統(tǒng)計顯示，其中，在左前門車鎖、駕駛員側(cè)安全帶卷收器、左外后視鏡中，鉛存在風(fēng)險最高。

3國內(nèi)外法規(guī)對鉛的管控及豁免情況說明

中國已成為汽車生產(chǎn)與消費大國，為了更好推進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和國際競爭力，減少對環(huán)境的污染，同時作為實施十年可持續(xù)發(fā)展計劃的一部分，對汽車產(chǎn)品中有害物質(zhì)的管控成為重中之重。

筆者了解到，據(jù)統(tǒng)計，2015年上半年，我國出口汽車34萬輛，同比下降10.9%，一方面，外部需求的減弱抑制了出口量，另一方面，日趨加嚴(yán)的歐盟等國汽車進(jìn)口技術(shù)壁壘也給中國汽車的出口量帶來了不小的沖擊。中國是汽車制造大國，汽車產(chǎn)品是推動外貿(mào)增長的主要力量。但是，汽車產(chǎn)業(yè)大而不強，我們與國外一些品牌在汽車技術(shù)含量、附加值方面依然存在很大差距。因此，對于國內(nèi)汽車制造商而言，一套切實可行的汽車有害物質(zhì)管控制度并積極加以落實，才能更好地推動中國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

歐盟早在2000年就發(fā)布了2000/53/EC指令（簡稱ELV指令），該指令將汽車產(chǎn)品中的四種有毒有害的重金屬元素（鉛、汞、鎘、六價鉻）定為禁限用物質(zhì)，并提出了明確的限1直要求（鉛、汞、六價鉻是0.1%，鎘是0.01%）和相應(yīng)豁免項，允許一些零部件和材料不受標(biāo)準(zhǔn)限值的限制。

我國于2014年6月發(fā)布了GB/T30512—2014《汽車禁用物質(zhì)要求》，其中也規(guī)定了四種重金屬的含量限制，且由于現(xiàn)有技術(shù)限制，目前有一些部件上的鉛仍不能被替代，因此該法規(guī)也列出了一些豁免選項和時間，使他們在一定時期內(nèi)可以不受標(biāo)準(zhǔn)限值的約束，如表1所示。

4我國汽車企業(yè)鉛的現(xiàn)狀及替代技術(shù)難點

目前，鉛在在汽車產(chǎn)品中主要存在于發(fā)動機用鉛蓄電池、鋁材及焊料中。其中，鉛蓄電池是鉛含量最集中的地方，其含鉛位置為鉛蓄電池的正/負(fù)極板膏和柵板，含鉛通常在80%以上，甚至接近100%。目前，由于沒有成熟的技術(shù)能完全替代鉛蓄電池，因此車用電池仍以鉛蓄電池為主。近年來，我國新能源汽車發(fā)展迅猛，同時，鋰電池也順勢發(fā)展起來。但目前來看，鋰電池想要完全替代鉛蓄電池，還有很長的路要走。問題主要存在以下幾方面：（1）現(xiàn)階段鋰電池的生產(chǎn)鏈存在較大問題，比如電解液、正負(fù)極材料和電源管理器件的生產(chǎn)，都存在較大技術(shù)壁壘，難以保證電池的安全性和穩(wěn)定性，我們經(jīng)常聽到手機或筆記本中鋰電池爆炸的新聞，而鉛電池目前看來還是比較安全穩(wěn)定的；（2）污染問題：我們想替代鉛電池的主要原因就是其污染問題，但是鋰電池也沒能完全避免這一問題。雖然比起鉛酸、鎳鉻、鎳氫等傳統(tǒng)電池，鋰電池不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素，相對污染較小，但是其電解液主要成分是六氟磷酸鋰，這種物質(zhì)的處理和循環(huán)利用性不好，不符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求，同時，其分解或水解產(chǎn)物為氫氟酸和其它含氟化合物，也具有一定腐蝕性和毒性；（3）鋰電池成本也是其難以替代鉛蓄電池的一點，而目前來看，想要降到可以跟鉛蓄電池競爭的程度，還需要很長的時間。

除鉛蓄電池外，鋁材中所含的鉛含量也是比較高的。鋁材中常見的含鉛合金為ADC12、A1Si9Cu3（Fe）、A1Sil2Cul（Fe）等鑄鋁合金，這些合金主要應(yīng)用在發(fā)動機缸體缸蓋、機油濾清器支架，發(fā)動機和變速器中的某些蓋板，凸輪軸軸承蓋以及一些殼體和閥體部件。

另一個鉛含量較高的地方就是焊料。焊料材料主要存在于電子元器件中，其中錫鉛焊料合金的表面張力小，力學(xué)性能也很優(yōu)異，所以其應(yīng)用最為廣泛，尤其是63Sn-37Pb共晶型合金焊料應(yīng)用最廣。但由于鉛物質(zhì)所帶來的不容忽視的環(huán)境問題，無鉛焊料也逐步被推向市場。理想的無鉛焊料要求其能有良好的物理和機械性能，良好的潤濕性，可靠性和可焊性。目前常見的無鉛焊料體系有錫—銅系，錫—銀系，錫—鋅系，錫—銀—銅系，錫—銀—鉍系和錫—鋅—鉍系等二元和多元合金。他們各有利弊，如錫—銀，錫—鋅和錫—鉍系具有與錫—鉛系相近的熔點，且錫—銀系焊料具有良好的力學(xué)、抗氧化性能和熱疲勞可靠性，但是其潤濕性較差；再如錫—鋅合金具有良好的抗拉強度和蠕變性等，但其耐氧化腐蝕差，潤濕性能也不好。因此，無鉛焊料想要全面替代含鉛焊料，還有很長的路要走。

5結(jié)語

為積極響應(yīng)國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)經(jīng)濟(jì)的號召，有害物質(zhì)的管理和替代成為汽車生產(chǎn)商最為關(guān)心的問題。本文通過分析目前汽車產(chǎn)品中有害物質(zhì)鉛的現(xiàn)狀及替代可能性，希望能為鉛替代和管控工作提供借鑒和參考。