国产汽车耐腐蚀试验研究.docVIP

国产汽车耐腐蚀试验研究海南汽车试验研究所 徐书玲一 问题的提出随着环境因素的持续恶化，诸如工业污染、太阳幅射、道路石击、海洋性空气和北方地区冬季道路防滑盐的使用等因素，都加速了对汽车的腐蚀。在汽车工业日益发展的今天，腐蚀试验在评价汽车的设计和材料包括该产品某些性能的预测、基础和环境的研究、新产品开发、材料的选择、质量控制中起着重要的作用。在对汽车质量有更高要求的同时，迫切需要对汽车的耐久性和抗腐蚀能力的考核。海南汽车试验研究所依据1997年机械工业部科技项目“机械产品环境技术共性基础研究”（攻关）计划“汽车湿热曝晒及道路强化腐蚀试验研究”课题攻关目标的要求，从1999年4月2000年10月，先后对国内生产的具有典型代表的四辆汽车（其中三辆轿车，一辆轻型客车）进行了整车道路强化腐蚀试验，并对试验的数据和结果做了统计分析，初步了解了国产汽车的耐腐蚀水平。二 试验规程及其强度海南汽车试验场位于海南省东部的琼海市。地理位置处于北纬191457，东经1102613。气候特点：气温高（年平均气温24），相对湿度大（年平均相对湿度87%），降雨量充沛。太阳幅射强，年太阳辐射量为5300MJ/m2 ，年日 照时间为2055小时， 属于湿热带气候。它既受大陆性气候的影响，又受海洋性气候的影响，一年无明显的四季之分。每年最热月份的最高气温平均33.9，最低平均气温24。9。每年四月至十一月为雨季，天气炎热且潮湿，降雨量占全年90%以上。1956年中苏合作时，被前苏联专家选定为汽车湿热带耐候性试验场所。海南汽车试验场内的道路设施齐全，并专门为整车道路强化腐蚀试验建造了高温高湿试验室、盐雾喷射室及盐水槽、砾石路等设施。我们参照国外汽车试验场的强化腐蚀试验规范，结合海南汽车试验场的硬件设施，制定了海南汽车试验场整车道路强化腐蚀试验规程。强化腐蚀试验规程规定：24小时为一个试验循环（见图1）。 碎石路300m盐水路5%Nacl盐雾喷射5%Nacl自然干燥样车检查可靠性路行驶5.35Km高温高湿室温度：50 湿度：98%高速行驶80Km/h驻 坡20% (图1)高温高湿室相对湿度98%、温度为50，因为这一环境条件对汽车腐蚀有明显的加速作用。盐雾喷射及盐水路浓度为5%Nacl。国外资料介绍，在沿海地区车身外部（车顶）的盐化累积是最高的，而在积雪带车身底部的盐化累积是最高的（我国北方地区近几年冬季积雪路面洒盐化雪已普遍存在）。海南汽车试验场的盐水路用于模拟近似恶劣的积雪带地区车身底部盐泥暴露。而盐雾喷射则模拟沿海地区的车身外部盐化暴露。强化坏路包括碎石路、扭曲路、搓板路、凹坑路等，主要用于发动机罩下及车底零部件进行腐蚀暴露试验。在强化坏路的行驶过程中，能使车身产生扭曲、底盘的零部件之间产生相对位移，使盐水更易进入，对底盘的零部件、车身焊点、钣金接缝及密封、油漆、PVC喷涂等防腐工艺给予考核。其行驶方式按表1进行。表1 可靠性路行驶路线 行驶车道适用车型行 驶 路 线总长（米）备注四号车道小型客车微型汽车轿车起点沥青路丙种扭曲路石板路条石路丙种卵石路鱼鳞坑路沙土路陡坡路波形路丙种石块路乙种搓板路终点。5350其中强化坏路占77%，连接路面占23%。国际上通常认为：这种腐蚀试验的强度代表95%的腐蚀地区的工况，各企业之间的差别不大。通常认定10个循环为一个腐蚀年（非日历年概念）。目前，国外水平已达到可完成100个循环试验（即10年的保证期），有些企业还有提高的趋势。一些企业在这方面向用户做出承诺，例如：早在二十世纪八十年代末，奥迪公司就承诺：奥迪轿车可达到10年的防腐保证期。它的良好的防腐设计及精湛的制造工艺已经被实践检验达到了这一目标。本次试验证明国产汽车的耐腐蚀能力差别很大，较好的可达90个循环，差的仅50个循环。三 试前准备1腐蚀检查腐蚀检查用于被试车辆前的状况。第一次检查在被试车辆清洗之后，第一个试验循环开始之前进行。特别应注意记录车辆的原始状况、结构、零部件防腐方案、质量的改变和腐蚀的早期迹象。2机械检查机械检查的目的是提供被试车辆机械状况的资料。在检查过程中，测定装配的偏差或确认遗漏或失调的零部件，做出标记并记录。3车辆拍照试验开始前，拍照出被试车辆发动机舱、底盘、车身各部及感兴趣部位的所有照片以便在以后试验各个阶段进行比较。4.涂层厚度测量涂层厚度测量是用来为整个车辆众多不同的区域涂层薄膜厚度提供资料。一些“抗石击”塑料涂层应予以特别注意，也应对一些可能对油漆涂料的结构变薄的表面予以特别的注意，例如：门框、门覆盖面、发动机罩盖和活动车顶的边缘和底面。这些测量对于鉴定对早期涂层腐蚀敏感的涂层不足区域是有用的手段。5.金属厚度识别金属厚度值是为金属钣金件和零部件的厚度提供资料。将最初测量值和试验后测量值作比较，可以确定金属是否发生损耗。6.油漆层划线用于测量油漆层抗基蚀的精密划线。基蚀（由一划线引起的腐蚀蠕变），是由漆层附着质量的一种测量，底漆附着差的油漆将会产生大量基蚀。7钢板试验在汽车不同部位悬挂裸露钢板，利用裸露钢板的腐蚀量对汽车在试验过程中的腐蚀强度进行监控，可以比较不同区域的腐蚀强度，并且能够和用户使用条件下的钢板腐蚀进行比较，得到环境腐蚀的强度系数。四 试验结果评价及改进方向腐蚀试验等级评价标准按表2进行。 表2 腐蚀等级 等级腐蚀程度腐 蚀 情 况 描 述0没有无任何腐蚀现象1轻度边缘、孔口、焊点、焊接头和紧固联接处有少量锈迹，即相当于锈蚀面积占总面积的百分比小于或等于1%。2中等锈迹扩大，表面有少量锈斑，但无锈垢堆积。3中等严重表面较多锈斑，少量锈垢堆积，用刮刀刮不易脱落。电器部件：外观全锈蚀，锈迹覆盖率为100%，看不到原金属表面。4严重大量锈斑、锈垢严重堆积，用刮刀刮易脱落。电器部件：焊层开始分离，紧固件、螺钉难移动。5非常严重大量锈垢堆积，锈层成片状脱落。敲打金属会产生变形。6接近穿孔敲打一下很容易穿孔/变形。电器部件：锈层剥落，紧固件不能套上扳手移动螺钉。7穿孔出现穿孔/扩展延伸孔。电器部件：失去功用；断路；不能移动或重新安装。8修理不须用新零件替换。9更换须用新零件替换。10消失在车上的原部件现已消失。四辆样车的强化腐蚀试验过程，暴露了国产汽车在结构、工艺、材料等方面存在的耐腐蚀问题。1车身结构 尖角、边缘及门锁防护在轻型客车上，为了达到通风的目的，发动机罩和车身侧围设计了通风口，边缘尖锐，而油漆对钣金尖角的处理是有困难的，达不到理想的油漆效果。另外翼子板/车轮罩、发动机罩、行李箱、车身底围、车门各部边缘及工艺孔等类似的钣金件边缘都存在着此类问题，腐蚀往往从这些边缘开始发生。所以在车身结构上，应尽量避免尖角在直接暴露状态下使用，或采取相应的保护措施，防止腐蚀发生。车身的门锁在结构上安装在门洞密封条外侧，盐雾喷射时，门锁直接受盐水腐蚀、生锈最后失效。参看国外样车，门锁早已改为内藏式，除门锁本身有密封条防护，车门上还装有密封条，双层密封条的保护作用，使水及灰尘不易侵入，防止了门锁受外界污染引起的腐蚀及车门开启力增大。 灯口、门拉手孔口的防护车身上的灯口、门拉手孔口、机罩风窗洗涤喷水孔等，普遍存在边缘腐蚀问题。主要原因是安装件与车身之间无密封件，腐蚀物质进入导致边缘腐蚀。这就对设计结构提出了要求：类似上述部位都应有良好的密封。 空腔生锈现象。试后切割车身检查，发现大量空腔生锈现象，如：前/后风窗密封条不严，导致盐水渗入车身空腔。如在结构上采用前/后风窗玻璃整体粘接，可防止前后风窗下车身空腔生锈现象。国内已有玻璃整体粘接的轿车。据介绍，国外已有生产厂采用车身注蜡工艺，将摄氏120度的蜡通过车身底部的40多个孔注满空腔，冷却后，便在空腔内壁和缝隙内充满了蜡，可以达到很好的防腐效果。 铰链装置发动机罩的多边铰链装置，结构复杂，强度低，受盐水腐蚀后易变形，造成开启困难。后车门气动弹簧上、下支撑点，安装在后门门洞密封条外侧，受盐水腐蚀生锈30循环穿孔，最后气动弹簧失效，后门开启失效。上述部件如在门洞密封条内侧，此问题可解决。 流水槽的应用鉴于流水槽使用密封胶的工艺特点，在大气老化作用下密封胶与金属分离造成面漆剥离脱落。同时流水槽上部边缘往往是漆膜最薄处，所以这是最易发生边缘腐蚀的部位。从目前汽车制造水平分析，车窗的防雨密封性基本过关，流水槽已经不起作用，应取消这一传统结构。 车窗的结构客车的车窗与车身连接处发生腐蚀，锈水流出污染车身油漆表面。原因（见图2）是腐蚀物质沉积车窗玻璃导轨，造成车窗玻璃导轨及导轨固定螺钉腐蚀，锈水沿螺钉孔及排水口流出并污染车身外表面。这类问题在在用车上非常普遍。唯有改变车窗结构（图3）或另选防腐材料才能解决。 （图2）（图3）2材料的防腐 车身密封条及非金属材料车身密封条受高温后变形，普遍缩短、外张，尤其是车窗下密封条缩短的现象，致使盐水进入车门内板，使门锁机构、玻璃升降机构早期腐蚀损坏（15循环）；塑料电镀前格栅及其它塑料电镀件10循环1级腐蚀，20循环2级腐蚀，40循环电镀层剥落。其它非金属制品在试验中都发生程度不同的早期变形、翘曲、褪色等性能衰退现象，此种现象在其他地区也较为常见。这说明国产非金属材料的抗老化性能亟待提高。 排气系统及不锈钢的应用排气管及消声器普遍腐蚀严重。因其工作环境恶劣，受盐水的直接喷溅和本身的高温，40循环穿孔。有的车型消声器采用钢板镀铝，其耐腐蚀能力虽好于普通钢板，但是40循环仍有5级的腐蚀发生。对于排气系统使用的材料，国内已有生产厂将排气管和消声器改为整体不锈钢结构，其抗腐蚀能力大为提高。在试验中，一台电喷车的燃油导轨在49循环时被腐蚀穿孔，而采用不锈钢做燃油导轨的轿车，试验完成了90个循环无变化。 镀锌钢板的应用国外自上世纪八十年代就已经用镀锌钢板作为汽车车身的材料，大量的研究表明：710m的热浸双面镀锌层(HdZn)是汽车防腐最有效、最基本的、最重要的手段之一，加上良好的油漆工艺及空腔注蜡、车辆底部喷蜡工艺，可以达到十年的防腐保证。目前这类材料及工艺国内只有少数几个合资企业应用。本次试验使用普通钢板的汽车，车身的腐蚀都比较严重。在发动机罩、车门、翼子板轮罩、底板一些边缘处发生早期腐蚀（30循环达3级）。3工艺问题 车身油漆长时期的防腐蚀能力是轿车质量的标志。而车身靓丽的外表则靠的是高水平的涂装。在试验中出现某车身30循环即出现油漆大面积起泡的现象，最大的泡直径达15mm左右，并有锈水流出，暴露了车身涂装前处理的缺陷；在车身、车门的一些边缘部位，由于漆膜薄或车身打磨抛光的原因，使得这些部位最先发生腐蚀。轿车油漆预处理的好环以及阴极电泳的水平，都直接影响车身表面的油漆质量。由于在试验中车身底板受盐水喷溅和石击，车身底板PVC的使用，对提高汽车底部的耐腐蚀能力，有着很好的效果。在试验中车身底板喷有良好的PVC涂层的车辆，90循环几乎没有被腐蚀。而没有使用PVC的车辆，30循环车身底板则腐蚀严重，平均达2级。底板焊缝达34级。 焊接处及折边胶的防护车身钢板焊接处（搭接处、对接处）易产生腐蚀，（见图4、图5）对接 搭接 （图4） （图5）钢板在焊接时对镀锌层的破坏以及汽车车身在涂装时搭接面无法油漆，如搭接处的防护不良（钢板无预涂层且无密封胶及PVC防护），在行驶过程中，由于钢板相对运动，腐蚀物质进入搭接面产生腐蚀；汽车行驶时钢板对接处振动扭曲产生漆面挤压，使漆膜破损引起腐蚀发生。 使用粘接剂或折边胶既增加翻边的强度，也防止水份和道路泥土渗入缝隙。试验中发现，发动机罩、车门和行李箱等处的边缘，由于折边胶使用的不充分，导致上述部位的腐蚀。 底盘黑漆件的防腐在试验中，后桥壳、机油盘、稳定杆、副车架、转向节臂、传动轴等大部分零件虽然涂有黑漆防护，但都不同程度出现早期生锈现象，由于底盘件的严重腐蚀导致试验提前终止。较好的80循环终止试验，严重的零部件可达腐蚀5级甚至穿孔，47循环终止试验。离合器回位弹簧、制动弹簧、悬架螺旋弹簧等本身受剪切力，安装在车下并直接暴露，工作环境条件恶劣，所以简单的涂黑漆达不到耐腐蚀的效果。某些车型采用电泳或塑料喷涂都取得较好的防腐效果。试验中最好的一辆车完成了90循环，主要是由于底盘件良好的防腐能力才完成的，该试验结果与该产品的国外制造商自己评价的结果基本一致。由此可得出结论：底盘零部件的防腐蚀能力目前是国产汽车防腐蚀的首要问题。试验中发现，有的汽车的制动感载阀弹簧虽然暴露在车下部，但外层带有一层软质塑料涂膜作为防护，起到了很好的效果。发动机舱及汽车底部采用喷蜡工艺，也可得到很好的防腐效果。 管路的防腐制动管路、燃油管路暴露在车底部，工作条件恶劣。应用的材料、采用的防腐工艺的不同使国产汽车管路的耐腐蚀性能呈现很大的差异，简单的镀锌或用铜管都表现了很差防腐能力，35个循环发生穿孔。4防护问题 电器插接件的防护电器插接件应尽可能布置在远离污染的部位，在可能的情况下应避免暴露在车外；暴露在车外的插接件还应有良好的防水密封性，因为盐水（雾）的进入会使插接部位腐蚀，导致接触电阻增大或发生短路或断路，试验中常发生此类故障。一些部位15循环失效。灯具的灯泡插接口、前玻璃与灯具的密封条（胶）的密封及抗老化性能直接影响灯具的密封性，试验中灯具进水很普遍。 发动机舱的防护发动机舱下部无防护，导致盐水溅入。雨水、灰尘都可进入并通过轮系甩入发动机舱内各部件。典型早期腐蚀并丧失功能的零部件有：发电机（3循环）、起动机（15循环）、燃油导轨（49循环）、冷凝器（11循环）、发动机机油盘（36循环）、化油器（16循环）、机油滤清器（10循环）等。由轮系甩上来的盐水对上述零件造成早期腐蚀、穿孔，功能失效。如：某车型在29个循环里更换了13个发电机。参看国外近几年的样车，除了发动机总布置时考虑环境对各部件的腐蚀外，还在发动机舱下部安装防护板，整体防护效果更好，可以提高发动机舱的防水防尘性能。试验的样车中，发生过下雨时动力转向瞬间消失的现象，这属于重大事故隐患，就是因为雨水溅入发动机轮系使皮带打滑所致。弹簧、钢索的防护 弹簧、钢索为裸露的金属，在试验中很快被腐蚀。例：制动弹簧锈蚀后，手制动功能失效。离合器分泵回位弹簧、雨刷摆杆弹簧暴露车身外部，20个循环即发生腐蚀，造成功能失效。油门拉线19循环锈蚀拉断。 油门拉线、门锁钢丝等，如能增加表面涂层，会提高其耐腐蚀能力。 紧固件的防护国内各厂家在产品设计过程中，对于紧固件的采用，普遍没有耐腐蚀预涂的特殊要求，试验中发现，国产车紧固件普遍存在防腐蚀能力差问题，造成因紧固件生锈而无法正常拆卸零部件及对整车的保养。目前国内已有被称之为“绿色电镀”的金属表面处理工艺达克罗技术。发达国家已将达克罗技术取代传统的电镀锌、热浸锌工艺。它具有耐热、防潮、防腐性能好的特点，可以很好的解决紧固件的防腐问题。五 结论及对策1结论汽车防腐是一项很大的系统工程。通过试验证明：国产汽车的防腐