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汽车车身涂装防腐技术的应用与发展
2006年5月22日 11:12  来源:慧聪网汽车用品行业频道

   20世纪80年代汽车防腐蚀技术在国内并未得到足够的重视。随着汽车市场的不断扩大,汽车竞争日益激烈,用户对车身的涂装要求越来越高。为此,生产厂家对车身的防锈、涂料的褪色、调色、光泽度等非常重视,并给予特别的关注。应用创新的防腐蚀技术,不仅可提高汽车的外观质量,更重要的是还可提高汽车的内在质量,延长汽车的使用寿命,提高汽车档次,甚至可成为带动产品销售的一个增长点。

    1 金属腐蚀及危害

    汽车零部件制造所用的材料以金属为主,使用中金属材料的腐蚀是难以避免的。金属零部件在腐蚀性气体或液体环境中,其在表面发生化学腐蚀或电化学腐蚀,生成腐蚀层,摩擦就会使其剥落而导致零件损坏,此现象即为腐蚀磨损。

    汽车发动机的磨损程度,除燃料中硫含量外,主要取决于汽缸的冷却程度。发动机温度越低,酸性物质越易在缸壁生成,腐蚀作用强烈;当温度升高时,这些酸性物质呈蒸气状态随废气排出,腐蚀要小得多;但温度过高时,润滑油黏度变低,油膜不易形成,抵抗腐蚀的作用减小,使磨损加剧。

    车辆金属零件的腐蚀,不仅会降低其品质和寿命,而且因其腐蚀异常损坏的零件极易引发交通事故,甚至造成车毁人亡的惨剧。随着车辆使用年限或行使里程的增长,各部位机件的腐蚀逐渐加剧,常见腐蚀比较严重的部位是板金件部分,如驾驶室、车大箱、客车壳体、车底板、挡泥板、车头(翼子板、面罩)等。这些部位常与泥沙、碎石和水接触,如车轮飞溅碎石、泥沙撞击汽车表面的防护层,极易划伤漆层,破坏其完整性、连续性,使金属裸露在外,当接触到水和空气中的氧,就会起化学作用而产生锈蚀。

    2 影响车辆腐蚀的主要因素

    引起车辆腐蚀的主要因素有使用环境因素和其自身结构因素。汽车使用环境比较恶劣且多变,造成汽车零部件腐蚀损坏。

    湿气的影响:在车身下部积存的泥沙、污垢和水分会加速腐蚀;

    湿度的影响:在相对湿度高的地区(如沿海地区),腐蚀将加速;

    温度的影响:温度升高,处于通风不良处的零件会加速腐蚀。

    含有湿气的污垢或碎屑物积留在车身板部分、空问或其他部位;汽车内部产生的腐蚀环境如发动机产生的高温和含硫、氯离子等的燃烧废气,蓄电池产生的酸雾、漏液;工作中振动、冲击产生的应力,摩擦、碰撞引起的局部破损等也是引起汽车零部件腐蚀损坏的主要原因。

    3 金属腐蚀的机理

    金属腐蚀变化过程通常是从表面开始的,然后逐步向内层侵蚀,最终造成难以挽救的损失。其表现先是外表失去光泽,使光滑表面变得粗糙不平,并盖满一层金属氧化物,也就是金属腐蚀产物。如铁由于腐蚀而盖满一层褐色锈,就是由铁的氧化物构成的铁锈。金属腐蚀的主要机理是原金属转化成金属氧化物,造成结构件或元件生锈、损坏甚至不能修复而报废。而油漆、橡胶、玻璃纤维等非金属材料的老化,主要是受环境综合作用后,材料的高分子结构发生裂解、降解、溶解等物理和化学变化,导致外观和性能下降。当金属零件摩擦表面之间存在着氧和酸性物质时,就会出现化学腐蚀,使表面局部腐蚀,并不断地扩大延伸,导致颗粒状剥落,使零件表面形状变化造成早期磨损。可见汽车本身的设计结构、应用的材料、工艺及防护措施直接决定其耐蚀能力。

    电化学腐蚀是当不同电位金属相接触,由于电位差的不同而出现电流,这时失去正电荷离子的金属被锈蚀,在锈蚀中伴有电流的产生。

    4 汽车耐蚀性及防腐技术的应用状况

    国内汽车的防护设计、防腐技术的应用和工艺水平相对偏低。一些国产汽车油漆层的丰满度、平整度和光泽度及附着力偏低;镀层、转化膜的质量欠佳,尤其是重腐蚀环境(酸雾、高温等)中零件的耐蚀能力差。直接表现在使用一段时间后出现锈渍,油漆层起泡、剥落、变色、失光,油箱清洁度降低,非金属件变形等。与国外或国内合资企业制造的品牌汽车相比,国产汽车的造型、使用的材料及工艺直接影响了产品的档次。目前占据国内汽车市场较大份额、且技术上国内领先的是东风、解放等品牌汽车,其外观质量近几年有明显提高,所采取的防腐技术和应用现状具有一定的代表性。由此可见,提高汽车的防腐性能需从结构设计、制造工艺的各个环节采取综合措施才能取得最好的效果。

    4.1从汽车结构设计上避免腐蚀

    在汽车整体布置上考虑要防止腐蚀介质的积聚,尽量避免封闭区域,或保持封闭系统通风和排水良好,如考虑整车的通风、散热;发动机产生的尾气排放或通过净化、降温等;在外形设计上注意防护、避免积存水汽和尘土。国外先进汽车非常注重造型设计,如一些品牌汽车,造型流畅,既体现美感和功能设计,又不易积水和积垢,十分值得借鉴。注意外露件的保护,电器件与接头布置在内侧,或加防护罩壳。整车外露易腐蚀和易进水的部位设防尘罩。零部件设计时考虑其均匀腐蚀,选择一种或几种组合防腐方式。汽车常用的防护方式有涂层电镀、转化膜和涂防锈油脂等。不同的工艺,具有不同的耐腐蚀性能。通过完善表面处理要求,提高零件设计的合理性,以及有效规范表面处理工艺,促进了产品外观质量和耐蚀性的提高。

    4.2明确油漆涂层的特性和质量指标

    如车身结构件涂层强调装饰性和耐蚀性;前后桥等的涂层强调保护性;蓄电池箱的涂层强调耐酸性;排气管等的涂层强调耐热性等。注意避免缝隙腐蚀、电化学腐蚀、应力腐蚀开裂。对不可避免的缝隙结构如发动机罩拼焊缝隙用密封胶封闭。不同金属连接时应尽量选取电位接近的金属,或采取绝缘措施避免电化学腐蚀。零件的结构要便于防护工艺的实施,必要时开设工艺孔。例如,油箱上开孑L的位置要有利于喷枪嘴覆盖全部表面进行喷丸处理。对化学前处理的工件要开设工艺孔,防止积液。考虑选用性能优良的耐腐蚀材料,如镀锌板、彩卷板、复合材料和工程塑料等。玻璃钢具有工艺性好、强度高、成本低的特点,配合隔热垫可以起到一定的隔热和降低噪声的效果,已广泛应用于汽车发动机罩、蓄电池箱盖和普通护罩等。目前应用的玻璃钢零件普遍是以不饱和聚酯树脂和无碱玻璃纤维为主要原材料,配合钢板加强筋叠压制作而成,可获得良好的外观质量,无焊接造成的焊棱和油漆难以掩饰的点焊疤痕,但耐久性差,易老化,适合试制小批量产品。对批量大的罩壳类定型零件,选用工程塑料(如ABs工程塑料)取代玻璃钢,可获得更好的装饰性和耐久性。发动机罩受环境影响较大,采用薄钢板或镀锌板配合涂层防护更为合理,汽车将更多地应用新型材料。

 
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