文/杨洁　长城汽车股份有限公司

 

    本文首先简单地介绍了汽车运行中受到复杂的腐蚀环境下，汽车易出现腐蚀的部位，并从材料选型、工艺和结构设计上，给出了汽车地板腐蚀防护设计的一般原则和手段，然后根据汽车产品受到腐蚀环境的差异，明确了典型位置或产品的腐蚀设计年限的要求。最后，结合汽车企业整车腐蚀体系的整体建设要求，指出汽车企业应该加大腐蚀关键技术攻关，加强多方合作，加快汽车全过程腐蚀控制体系建设的趋势。

 

    概述

 

    近年来，汽车已经成为家庭生活重要工具之一，长期为人类的生活提供了越来越多的便利，但是，在使用过程中也发现，在潮湿、多雨沿海地区，或在经过融雪剂处理的道路，汽车覆盖件、底盘等系统发生锈蚀，还有因锈蚀产生了零部件断裂等功能失效，它不仅影响汽车的外观质量，还给安全、经济等造成极大的损失。据报道，金属腐蚀导致全世界每年汽车平均损 失为150- 250美元/车，美国汽车工业因腐蚀而造成的年损失约为200亿美元。汽车腐蚀防护设计已经成为汽车企业整车设计的重要指标之一。

 

    1、腐蚀部位及整车腐蚀设计

 

    1.1 汽车典型腐蚀部位

 

    汽车在使用过程中，机盖板、底盘及轮罩等位置，常受到地面雨水、雪、盐水等侵蚀（如图1所示），容易造成整车漆面的涂层脱落，汽车板外漏，加快了汽车产品的腐蚀，同时，酸性或碱性成份进入缝隙等空间，也进一步加剧腐蚀发生。

 

    因此，整车开发阶段，汽车企业把复杂的腐蚀环境作为设计输入重要参数，而图1中阴影部分也是汽车腐蚀与防护设计中重点关注的部位。
 

 

 

图1 整车砂石冲击区域示意图

 

    1.2 整车腐蚀防护设计

 

    1.2.1 整车及系统腐蚀设计

 

    基于整车开发过程中受到多种因素制约，如自然环境、消费者关注程度、零部件使用工况和成本因素等，产品工程师将整车划分不同区域。

 

    在整车腐蚀控制中，区域3直接受到路上雨水、盐雾、砂石打击，是腐蚀多发区域，在控制过程中，该区域属于强腐蚀区， 因此，在整车开发过程中，该区域腐蚀控制较为严格。在材料选用上，产品工程师均采用镀锌板，国内自主汽车企业采用的是10/10μm双面热镀锌板，欧洲汽车企业采用的是10/10μm双面电镀锌板材；

 

    在工艺控制上，一是采用高泳透电泳漆，并对电泳的工艺参数进行优化，确保电泳层的厚度达到20μm以上；二是对地板与下边梁等形成的空腔区域进行喷蜡或注蜡处理，喷蜡的蜡层湿膜厚度为200μm左右， 注蜡工艺的蜡膜厚度要高一些，其防腐效果更好；三是选用密封胶等对焊缝、搭接边等进行密封处理。

 

    由于地板下部受到砂石冲击，对表面电泳破坏较大，加速了零部件的腐蚀，因此，还需要对其进行做PVC喷涂等处理， PVC防护的厚度达800μm -1500μm。在销售过程中，对一些国外市场调研发现，当地经销商还会对地板底部喷上150μm以上的防护蜡；

 

    1.2.2 整车及系统腐蚀寿命设计

 

    由于汽车运行中不同部位受到工况条件影响不同，反映在产品设计中，其设计要求也有所差异。比如排气系统，一是受到高温环境的热冲击影响；二是易遭受砂石冲击，而且部分地区石油中含硫量较高，会形成酸性气氛，也加速了排气系统的腐蚀失效，因此，在设计阶段，排气系统设计要求明确为，5年内允许出现腐蚀，但不容许在5 年内出现功能丧失。

 

    除了满足使用寿命要求，在消费者购车时特别关注机盖板、车门等覆盖件及机舱等可视区域，如有生锈，将会影响消费者购买欲望，但是在使用过程中，由于其产品特性决定的，该区域又不可避免地出现局部生锈，因此，在设计阶段，不影响产品使用功能和寿命情况下，对其做了定义。

 

    2、整车腐蚀设计系统管控

 

    2.1 汽车腐蚀关键技术开发

 

    近10年来我国汽车工业得到快速发展，但部分企业把主要精力放在产品开发和市场拓展上，对技术投入和关注是不够的， 企业要保持可持续发展，开展汽车腐蚀关键技术研究是汽车工业发展的必然趋势。

 

    基于海洋性气候和高寒等应用背景， 开展汽车板及其构建腐蚀服役行为研究，建立汽车产品腐蚀失效模式，并研究温度、应力、腐蚀多因素联合作用下的腐蚀疲劳的失效，对解决英国、俄罗斯等海外市场和中国海南、青岛、天津等沿海城市复杂环境具有重要工程意义。

 

    汽车在运行中，处于应力-环境-运动等多因素联合作用，形成了汽车构件的高温、高压、高速、复杂载荷、强腐蚀介质等复杂工况，造成了构件微观损伤与破坏，对整车安全和驾驶性影响较大，因此，开展复杂工况下汽车产品耐久性专项研究，是汽车企业提升产品性能和完善质量体系的基础。
 

 

图4 整车腐蚀管控技术体系简易模型

 

    2.2 整车腐蚀防护设计体系建设

 

    汽车腐蚀与防护设计是一个系统工程，采取传统的“头痛医头，脚痛医脚”的方式远不能解决汽车工业的腐蚀问题，因此，建立系统的腐蚀控制体系是企业技术发展的需要，也是汽车工业可持续发展的要求。如在整车开发阶段，即要有详细、严谨的腐蚀设计要求、标准、规范和操作流程， 也要有严格的试验规范、试验和可靠的处理数据方法；同时，在供应商开发阶段，需要建立明确质量控制标准、评价方法等，如图4所示。

 

    2.2 多方合作 资源共享

 

    在整车开发全过程中涉及到材料企业、零部件供应商、高校、检测机构、整车企业等多个产业单元，其中汽车企业是需求单位。随着市场不断完善，现在国内一些汽车企业逐渐意识到，以其需求整合了材料企业、零部件供应商等资源，开展纵向产业合作；同时，汽车企业也不断地与高校、研究院所和检测机构等开展横向合作，开展腐蚀机理及失效模式等关键技术研究。同时，汽车企业也在借助行业平台，开展汽车腐蚀共性技术开发与共享，加快技术开发速度，实现行业资源的共享和共同进步。