據(jù)報(bào)道，金屬腐蝕導(dǎo)致全世界每年每輛汽車平均損失為150～250美元， 可以估算出2013年我國因汽車腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1700多億元，造成材料、能源浪費(fèi)，導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還帶來環(huán)境污染、交通事故。

    文/ 朱春東、嚴(yán)威、鄧廣新·武漢理工大學(xué)

    中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示中國汽車銷售加速增長，2013年，汽車產(chǎn)銷2211.68萬輛和2198.41萬輛，同比增長14.76%和13.87%，比上年分別提高10.2和9.6個(gè)百分點(diǎn)。中國已超過美國，成為全球第一大汽車市場。

    在汽車工業(yè)高速發(fā)展的同時(shí)，延長汽車服役壽命是各國追求的目標(biāo)之一。事故損壞、摩擦損壞、腐蝕損壞分別是汽車損壞的三種主要形式，其中最為普遍和嚴(yán)重的是腐蝕損壞，尤其是在沿海地區(qū)以及工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)腐蝕損壞已經(jīng)成為影響汽車使用壽命的主要原因。

    據(jù)報(bào)道，金屬腐蝕導(dǎo)致全世界每年每輛汽車平均損失為150～250美元，可以估算出2013年我國因汽車腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1700多億元，造成材料、能源浪費(fèi)， 導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還帶來環(huán)境污染、交通事故。在1985～1991年間對瑞典和我國汽車腐蝕調(diào)查表明，除意外交通事故損壞及部分零部件磨損外，汽車腐蝕是汽車損壞報(bào)廢的重要原因。近些年來，由于汽車零部件腐蝕而導(dǎo)致的汽車召回事件不在少數(shù)。加強(qiáng)對汽車的腐蝕防護(hù)，正確使用、合理維護(hù)與保養(yǎng)汽車， 對于安全運(yùn)行、延長其使用壽命具有重要意義，同時(shí)這也是汽車廠家和消費(fèi)者的共同愿望。圖1所示的為一些汽車腐蝕案例。
 

圖1 汽車腐蝕案例

    汽車常見的腐蝕類型

    汽車由各種金屬材料零件和非金屬材料零件組成，在汽車使用的各種環(huán)境中無論是金屬材料還是非金屬材料都會(huì)有腐蝕問題。這些腐蝕發(fā)生在汽車的各個(gè)零部件上，輕則影響汽車外觀，重則造成功能損傷，導(dǎo)致交通事故，危及人的生命財(cái)產(chǎn)安全。汽車的腐蝕形態(tài)有很多，影響因素也是多種多樣的。

    汽車腐蝕試驗(yàn)

    隨著汽車腐蝕問題慢慢進(jìn)入公眾的視野，汽車腐蝕所帶來的危害也開始引起人們的關(guān)注。汽車防腐越來越被重視，相關(guān)法規(guī)的頒布則加速了這種趨勢，汽車的抗腐蝕性能已成為生產(chǎn)廠家對汽車性能的主要考核項(xiàng)目之一。

    腐蝕測試能檢驗(yàn)產(chǎn)品的防腐能力， 甄別產(chǎn)品的質(zhì)量，提高產(chǎn)品的競爭能力， 因而許多汽車廠家相繼展開了相關(guān)試驗(yàn)。汽車零部件的腐蝕測試主要有以下幾種： 1、鹽霧測試（中性鹽霧、乙酸鹽霧、銅加速乙酸鹽霧、交變鹽霧 ）；2、冷凝水 \水霧試驗(yàn)；3、氣體腐蝕試驗(yàn)；4、循環(huán)腐蝕試驗(yàn)（CCT）；5、腐蝕膏試驗(yàn)；6、耐溶劑試驗(yàn)（耐酸堿、汽油等各種溶劑）。其中，中性鹽霧、冷凝水\水霧、氣體腐蝕和循環(huán)腐蝕試驗(yàn)是最常用的加速腐蝕試驗(yàn)， 在汽車零部件的防腐測試中被廣泛使用。

    中性鹽霧試驗(yàn)（NSS）與實(shí)際的自然腐蝕試驗(yàn)相關(guān)性很低，甚至有研究結(jié)論認(rèn)為毫無相關(guān)性，但是NSS目前應(yīng)用非常廣泛，被普遍認(rèn)可并一直被認(rèn)為是腐蝕試驗(yàn)的基礎(chǔ)試驗(yàn)。循環(huán)腐蝕試驗(yàn)（CCT）在恒定鹽霧試驗(yàn)基礎(chǔ)上引入了高溫、濕度、低溫、干燥等參量，還有部分加入紫外、氙光等老化因素，盡可能考慮了自然環(huán)境中的諸多條件因素，目的是取得了和自然環(huán)境相關(guān)性更高的試驗(yàn)結(jié)構(gòu)。相對于NSS而言，CCT擁有更貼近于實(shí)際腐蝕狀態(tài)，周期短，能模擬實(shí)際環(huán)境中的溫度和濕度變化，能夠更大程度上反映出鍍層或涂層的缺陷點(diǎn)，對工件的抗腐蝕性能要求更高等優(yōu)點(diǎn)。正是因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，越來越多的整車廠采用新的加速循環(huán)腐蝕試驗(yàn)來取代原有的中性鹽霧試驗(yàn)。

    整車的防腐測試現(xiàn)階段則主要是道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)，模擬沿海地區(qū)鹽霧沉降、北方冬季冰雪路面撒鹽的腐蝕環(huán)境，通過高溫高濕、高低溫交變、鹽霧噴射、鹽水路、碎石路、強(qiáng)化壞路行駛和高速行駛等多種試驗(yàn)工況，暴露汽車產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用和防護(hù)工藝等方面的腐蝕問題，以此來考核及評價(jià)汽車在極其惡劣的使用條件下的抗腐蝕性能，為提高產(chǎn)品抗腐蝕能力提供依據(jù)。海南汽車試驗(yàn)研究所自1998年起，開始進(jìn)行汽車腐蝕試驗(yàn)的摸索，制定了《海南汽車試驗(yàn)場汽車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)》進(jìn)行發(fā)布，該方法于2005年7 月已作為汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《乘用車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)方法》進(jìn)行發(fā)布，得到了廣泛認(rèn)可。

    盡管不少車企做了相關(guān)的汽車腐蝕測試的研究，但是各大廠家進(jìn)行腐蝕測試實(shí)驗(yàn)的周期各不相同，如中性鹽霧試驗(yàn)，ISO 9227-2006推薦的試驗(yàn)周期從2h到1000h不等，這些推薦時(shí)間，沒有針對性指出何種產(chǎn)品適用，生產(chǎn)廠家很難選擇。同時(shí)，大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)處于分散的狀態(tài)，數(shù)據(jù)資源沒有共享，也沒有統(tǒng)一的平臺(tái)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。這些不僅導(dǎo)致大量重復(fù)試驗(yàn)的進(jìn)行，造成了資源浪費(fèi)，還給汽車腐蝕測試的發(fā)展帶來了無形的阻力，進(jìn)而也影響到了國內(nèi)汽車防腐技術(shù)的發(fā)展。

    國內(nèi)汽車防腐現(xiàn)狀

    我國汽車工業(yè)發(fā)展水平與世界先進(jìn)水平相差較大，投入使用的汽車1～2年后就出現(xiàn)腐蝕，3～4年就有部件腐蝕穿孔。國內(nèi)對于腐蝕防護(hù)的研究也非常落后，國外從六十年代就開始了整車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)，這項(xiàng)試驗(yàn)對于汽車腐蝕防護(hù)能力的提高有著極其重要的作用，而我國在這一方面起步則相當(dāng)?shù)耐怼：Ｄ掀囋囼?yàn)研究所自1998年起，開始進(jìn)行汽車腐蝕試驗(yàn)的摸索，并于1999年正式開始汽車道路腐蝕試驗(yàn)，至今，已完成百種車型的試驗(yàn)任務(wù)， 積累了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。其試驗(yàn)結(jié)果顯示，部分自主品牌與合資品牌仍存在有一定的差距。

    國內(nèi)汽車的防護(hù)設(shè)計(jì)、防腐技術(shù)的應(yīng)用和工藝水平相對偏低。一些國產(chǎn)汽車油漆層的豐滿度、平整度和光澤度及附著力偏低；鍍層、轉(zhuǎn)化膜的質(zhì)量欠佳，尤其是重腐蝕環(huán)境（酸霧、高溫等）中零件的耐蝕能力差。直接表現(xiàn)在使用一段時(shí)間后出現(xiàn)銹漬，油漆層起泡、剝落、變色、失光，油箱清潔度降低，非金屬件變形等。與國外或國內(nèi)合資企業(yè)制造的品牌汽車相比，國產(chǎn)汽車的造型、使用的材料及工藝直接影響了產(chǎn)品的檔次。

    2014年，第二屆中國汽車防腐蝕與老化技術(shù)論壇召開，眾多整車企業(yè)積極參與。各企業(yè)交流汽車腐蝕與防護(hù)的經(jīng)驗(yàn)與想法，這對于促進(jìn)汽車防腐的發(fā)展有著非常積極的作用，同時(shí)也反映出國內(nèi)大環(huán)境對于汽車防腐蝕越來越重視。

    汽車腐蝕防護(hù)

    整車防腐性能的基本需求主要是從兩個(gè)方面出發(fā)，一是美觀，二是保證汽車的功能性。在保證美觀和功能的同時(shí)也應(yīng)該盡量降低成本。做好防腐工作應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手：1、從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上避免腐蝕； 2、汽車零部件合理選材；3、在使用保養(yǎng)上防腐；4、從制作工藝上防腐。

    結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要考慮金屬零部件的力學(xué)性能和加工性能，還要考慮金屬腐蝕原理和腐蝕形態(tài)。各種防腐設(shè)計(jì)的應(yīng)用和效果受如下因素的影響：溫度、排水孔的位置、空氣流通能力、氣流飛濺引起的泥土與道路鹽的沉積、不正確的搭接和縫隙處無法覆蓋電泳涂層。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以使汽車的腐蝕大大減輕，并控制腐蝕的發(fā)生。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免尖端、空腔、縫隙和容易引起雨水的沉積區(qū)域的形成等，電位差差異較大的兩種金屬的接觸容易發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，需要在兩種材料之間增加相容的材料。

    汽車使用的金屬材料有很多種，每種材料的耐腐蝕性能都不一樣。合理選材是提高汽車耐腐蝕能力的有效方法，再與適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施相結(jié)合，可以保證汽車外觀和使用壽命的要求，如車身鋼板采用了鍍鋅鋼板或鋅合金鋼板，大大提高了車身的耐腐蝕能力，近年來鋁合金也應(yīng)用于車身鋼板。寶山鋼鐵有限公司的研究發(fā)現(xiàn)，Zn 基鍍層熱沖壓用鋼和裸板及AISi鍍層熱沖壓用鋼相比具有更好的防腐保護(hù)作用。非金屬材料一般不會(huì)發(fā)生腐蝕，用塑料代替金屬材料也是一種提高零部件防腐能力的有效方法，如使用塑料油箱和油箱口蓋， 如圖3所示。

圖3 車用塑料油箱

    合理保養(yǎng)。經(jīng)常對汽車進(jìn)行清洗保養(yǎng)，也能起到很好的防腐作用。目前國內(nèi)汽車雖有多級保養(yǎng)制度，但并不涉及防銹處理，可以建立定期清銹和防銹處理制度。

    從制作工藝上防腐則主要是指汽車防腐表面處理，目前汽車常用的表面處理方式有電化學(xué)處理（電鍍和陽極氧化）、涂裝（噴涂和電泳）、化學(xué)處理（磷化、鈍化、發(fā)黑等）、熱處（熱浸鍍、熱噴涂、熱燙印、化學(xué)熱處理等）、真空法（蒸發(fā)鍍、濺射鍍、離子鍍等）。合理的表面處理是提高零部件防腐能力最有效的方法， 根據(jù)零部件的結(jié)構(gòu)、材料、性能和所服役的環(huán)境決定其表面處理方式，如高強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)件采用達(dá)克羅處理，內(nèi)部區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)件采用鍍鋅處理。下面簡單介紹幾種常用的汽車防腐表面處理方式：

    汽車常用表面處理工藝-電鍍鋅

    電鍍鋅，行業(yè)內(nèi)又稱冷鍍鋅，就是利用電解，在制件表面形成均勻、致密、結(jié)合良好的金屬或合金沉積層的過程。電鍍鋅的工藝：上夾具-前處理-水洗-鈍化-水洗-干燥。其中鈍化處理是為了提高鍍鋅零部件的抗蝕性和裝飾性。按照電鍍工藝中使用原材料可以將電鍍鋅分為堿性鍍鋅和酸性鍍鋅。

    （一）堿性鍍鋅

    （1）氰化物鍍鋅。包括高氰、中氰、低氰和微氰鍍鋅。其優(yōu)點(diǎn)是氰化鍍鋅對于金屬雜質(zhì)不太敏感，鍍液分散能力和深鍍能力好，鍍層結(jié)晶細(xì)致，純度高，結(jié)合力和耐蝕性性能好，能得到厚鍍層。合適復(fù)雜零件的電鍍。但是氰化物有劇毒，對環(huán)境影響大，以后的發(fā)展趨勢是發(fā)展無氰堿鋅。

    （2）鋅酸鹽鍍鋅。主要成分有氫氧化鈉、氧化鋅和相應(yīng)的添加劑。優(yōu)點(diǎn)是鍍液分散能力和深鍍能力接近氰化鍍液，鍍層結(jié)晶細(xì)致，光澤性好，槽液穩(wěn)定，對設(shè)備無腐蝕。缺點(diǎn)是溫度范圍窄，鍍層厚度超過15μm有脆性。

    （二）酸性鍍鋅

    （1）氯化物鍍鋅。包括氯化銨鍍鋅、氯化鉀鍍鋅和氯化鈉鍍鋅。優(yōu)點(diǎn)是鍍鋅電流效率高，鍍速快，鍍液簡單。鍍液分散能力和深鍍能力好，氫脆性較小，鍍層結(jié)晶細(xì)致，光澤性好。缺點(diǎn)是鍍層雜量大， 純度低，對設(shè)備有腐蝕。

    （2）硫酸鹽鍍鋅。其優(yōu)點(diǎn)是配方簡單，技術(shù)成熟，電流效率高，沉積速度快，導(dǎo)電性好，價(jià)格低廉等。缺點(diǎn)是分散能力差、極化能力小、鍍層結(jié)晶粗糙、鍍層外觀發(fā)暗，表面光潔度差。

    電鍍鋅的后處理涉及到除氫處理、鈍化處理、鍍鋅層著色和膜層封閉。鈍化處理過去一直使用六價(jià)鉻，由于六價(jià)鉻具有很強(qiáng)的光敏性和致敏性，可導(dǎo)致臨床明顯的接觸性濕疹，并且六價(jià)鉻屬于致癌物質(zhì)，故各國相繼開始對六價(jià)鉻實(shí)行禁令。使用三價(jià)鉻或者其他材料替代六價(jià)鉻也是鍍鋅的一個(gè)發(fā)展趨勢。

    汽車常用表面處理工藝-達(dá)克羅

    達(dá)克羅，國內(nèi)命名鋅鉻涂層，是一種以鋅粉、鋁粉、鉻酸和去離子水為主要成分的新型的防腐涂料。達(dá)克羅層外觀為均勻的銀白色，涂層中80%為鋅、鋁， 其余是鉻酸鹽。工藝流程為：有機(jī)溶劑除油--機(jī)械拋光--噴涂--烘烤--二次噴涂--烘烤--干燥。圖4所示的為經(jīng)達(dá)克羅處理的零件。

圖4 達(dá)克羅件

    達(dá)克羅是一種新型的表面處理技術(shù)， 與傳統(tǒng)的電鍍工藝相比，達(dá)克羅是一種“綠色電鍍”。其優(yōu)勢有以下幾點(diǎn)：1，優(yōu)異的防腐性能；2，無氫脆性；3，耐高溫強(qiáng)；4，對油漆的著附力強(qiáng)；5，生產(chǎn)工藝全程閉路循環(huán)，對環(huán)境無污染。達(dá)克羅涂層雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但它也有一些不足之處，如部分達(dá)克羅層中含有對人體有害的六價(jià)鉻。達(dá)克羅件常用于重載汽車上的各種高強(qiáng)度底盤中小支架、連接件、外露件及緊固件、發(fā)動(dòng)機(jī)周圍等高熱環(huán)境金屬制件、各種彈性零件以及各種形狀復(fù)雜的管類、腔類零部件的防腐。

    汽車內(nèi)腔噴蠟工藝

    資料報(bào)道顯示，乘用車內(nèi)腔是頻發(fā)腐蝕部位之一，瑞典和中國防腐專家對市場乘用車腐蝕損壞的調(diào)查結(jié)論之一：內(nèi)腔采用防銹蠟保護(hù)的車型，使用7年后，避免了腐蝕的發(fā)生。內(nèi)腔沒用采用防銹蠟保護(hù)的車型，使用三年后，50%發(fā)生了嚴(yán)重腐蝕。

    汽車內(nèi)腔用蠟主要有兩大類：一種是溶劑型防銹蠟，另一種是固體蠟。空腔噴蠟分為：室溫、加溫注蠟和灌蠟三種方式。內(nèi)腔室溫注蠟工藝說明：1、注蠟前處理，運(yùn)輸鏈將車身吊至適宜工位，用專門的橡膠或塑料帽堵上底板處的進(jìn)漆孔。2、高工位進(jìn)行底板橫梁、縱梁等的噴涂，低工位進(jìn)行前蓋、立柱、車門、后蓋內(nèi)腔等的噴涂。3、室溫晾干，用溶劑潤濕過的白紗布或無紡布擦去多余的蠟，堵上底板處的注蠟孔，檢查合格后送往內(nèi)飾。

    結(jié)語

    隨著汽車行駛里程和使用年限的增加，汽車各部位的腐蝕現(xiàn)象將逐漸加劇。汽車腐蝕現(xiàn)象不僅會(huì)破壞汽車的外觀，還直接影響到整車的質(zhì)量和使用壽命。因此， 汽車防腐是汽車制造及使用中的一個(gè)重要部分，汽車防腐技術(shù)的發(fā)展對于車輛的使用具有重要意義。

    國內(nèi)的大部分汽車廠還沒有成立專業(yè)的部門對汽車的防腐進(jìn)行統(tǒng)一負(fù)責(zé)，使得防腐工作過于分散，缺乏系統(tǒng)性。應(yīng)組建專業(yè)防腐部門統(tǒng)一負(fù)責(zé)防腐，建立起防腐體系，來提高整車的防腐水平。而且，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車行業(yè)應(yīng)該建立一套針對于國內(nèi)汽車的防腐標(biāo)準(zhǔn)。

    汽車腐蝕的試驗(yàn)數(shù)據(jù)處于分散的狀態(tài)，數(shù)據(jù)資源沒有共享，導(dǎo)致大量重復(fù)試驗(yàn)的進(jìn)行，造成了資源浪費(fèi)，影響國內(nèi)汽車防腐技術(shù)的發(fā)展，因此，建立統(tǒng)一的平臺(tái)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合勢在必行。